让节能触手可见的热成像技术
布莱恩·哈伯（Brian Harper）对我房子的状态很不满意。他掀起了浴室地毯的一角往下面看了看，发现缺了一块楼板，然后大叫了起来。他给我看平板电脑上的实时热成像视频，这块区域呈现暗紫色。此刻，哈伯正在评估我家房子的能源效率，很显然，我家的得分低于平均水平。
要想减少化石燃料造成的全球温室气体排放量，减少住宅能耗至关重要。尽管可再生能源领域的科技进步能够助一臂之力，但却无法解决全部问题。哈伯曾经在大约50年前为军方开发了早期热成像技术，现在则在研究我位于布里斯托尔（Bristol）的维多利亚风格半独立住宅的卫生间。卫生间里缺一块楼板，热量正在从这里流失，从而解释了寒冷、保温性能很差的房间和高昂的燃气取暖费账单之间的因果关联。
早在1929年，匈牙利科学家卡尔曼·提汉义（Kalman Tihanyi）就发明了第一台红外相机，从而开启了热成像的时代。红外波段的电磁辐射肉眼不可见，但可以通过温度感受到。一个物体温度越高，它释放的红外辐射量也就越多。
二战末期在德国出现的早期夜视技术采用红外光源照亮目标。1960年代则出现了利用月光、星光和天空微光反射成像的新型夜视仪。
英国科学家在现代热成像技术的开发上发挥了重要作用。当时的开发工作大多在位于伍斯特郡（Worcestershire）的皇家雷达研究院（Royal Radar Establishment, RRE）进行。哈伯于1967年开始以学生实习生身份在这里工作。
哈伯的中学校长曾经对他的母亲说，这位酷爱在后院库房里动手搞小发明、小制作的年轻人不适合去读大学。但是RRE的考官却十分喜欢这位15岁的小伙子并将其招于麾下。
1970年代早期，红外相机使用的传感器必须冷却至零下200℃，一般采用液氮冷却，使得这种相机体积庞大，同时价格十分昂贵。于是，包括哈伯在内的一个小组决定研发分辨率较低，但是体积更小、无需冷却的红外相机。
小组改进了电视摄像机技术（电视摄像机配有阴极射线管，使用电子束扫描生成广播信号）。通过替换由硫酸三甘氨酸（一种可将温度变化转换为电压变化的晶体材料）制造的热敏感层，他们开发了一种便携式热成像相机。后来，消防人员使用这种相机让视线穿透失火军舰的浓烟，在福克兰群岛战争期间也有应用。
1980年离开军队后，哈伯开发出了一种名为Starsight的便携式无制冷热成像相机。这种相机得到了广泛应用：探测电气设备故障、生产线质量控制、医疗诊断、甚至捉拿毒贩。为了确保在挑战者号航天飞机事故之后的1988年首次航天飞机发射安全，NASA采购了能够将肉眼不可见的氢气火焰转化为可见图像的相机。
1990年代末，哈伯的兴趣转移到了其他方面：建设半地下节能住宅。他用自己位于伍斯特郡丘陵地带的住宅进行最初的试验。
今天，他仍然生活和工作在一个典型而怪异的发明家小天地里。他家有6个地下车间，车间里摆满了车床、等离子切割机、经纬仪、3D打印机、喷漆、数十卷电缆和堆积如山的科技期刊。我在造访期间看到，在最大的车间（他自称为"地球中心"）里摆着三盏大型天然气路灯。两个助手正在弯着腰拿着烙铁在电路板上焊接电气元件。隔壁是另外一个车间，里面大部分空间摆放着一种名为Jemima的红色小船。
早在1970年代参与建设实验性低耗能住宅时，哈伯就已经意识到了热成像技术在提高能源效率上的潜力。在建设自己的地下车间时，哈伯对绿色建筑以及如何削减人类碳足迹的兴趣日渐浓厚。
哈伯在德文郡（Devon）和马尔文（Malvern）开展了早期热成像能源效率调查。对我住宅的评估时冷住宅能源效率调查专家（Cheese）试验计划的一部分。哈伯和前电视制片人麦克·安德鲁（Mike Andrew）以及软件工程师杰里米·伯驰（Jeremy Birch）等人共同构想出了这个能够降低热成像调查设备成本的项目。他们还发现，一旦你向房主展示热量从其住宅中流失的具体图像，采取补救行动的房主比例就会提高五倍。
他们首先开发了名为Heatview的地图，一张融合了谷歌街景的布里斯托尔互动地图，该地图可以向房主展示其和邻居住宅外立面的热成像。研究小组用廉价系统取代了哈伯的热成像相机，自己开发了软件以及可以装在苹果手机上的相机。由此，热成像调查的设备成本由以前的5,000多英镑降低到了350英镑左右。
"如果不能让人们亲眼看到，能量的概念就很难让人们理解，"项目总经理安德鲁说。（他曾经就职于BBC自然历史频道和科技纪录片频道）。"眼见为实非常适用于这个场景，这是我最初的想法，在后续独立研究中也都得到了证实。"
建立了Cheese项目后，普利茅斯大学生理学家也对同一问题展开了研究。他们发表于2014年的研究报告表明，与只看到能源使用分析报告的房主相比，看到其住宅热图像的房主安装挡风条的比例是前者的4.9倍。
本文来自BBC网站编辑发布
上一篇：红外热像仪在公安部门的应用