鐘德頌--土蓄能技術為園林垂直空間綠能化利用帶來契機

2020-03-17 作者：未知來源：未知瀏覽： 163 次

2019年11月24日，在南昌舉辦的“2019世界人居環境景觀產業博覽會第九屆艾景國際園林景觀規劃設計大會”會議的第二天。臺灣人境工程技術顧問有限公司總經理、東海大學景觀系兼任副教授的鐘德頌是哈佛大學碩士,在大會上發表了《土蓄能技術為園林垂直空間綠能化利用帶來契機》的主題演講。

臺灣人境工程技術顧問有限公司總經理鐘德頌

土蓄能技術是土在這樣的中間地位，它的特性是可以把蓄冷、蓄熱作為疊加作用（下圖）。根系因為有土的保溫，可以幫助它成長。中國以前有一些古老的技術，有溫泉就用溫泉，沒有溫泉就用燃池燒雜木，或者利用鹽塊做為蓄熱介質，保護住宅的溫暖，讓窮人能渡過冬天。

土蓄能技術簡圖

我們的生活與土脫離不了關系。我們以往把水作為儲能介質，利用塑料發泡作為類似熱水瓶的原理來幫溫室做一個冰水庫（下圖），晚上蓄冷做了一槽冰水，明天白天可對流保持溫室在27度維持8個小時。但這種熱水瓶的方法僅能蓄冷或蓄熱一天，水作為蓄能體有其局限性，僅加熱到攝氏100度就成了汽態，而土的特性是可以疊加蓄熱，土的溫度卻可以上升如巖漿至攝氏1400度,又能保溫不降溫，如燃池就是北方用了千年的古老技術。

燃池方法

運用熱水瓶概念的方法

熱能、光源與通風管理均是節能為主，我們做此類溫室或工廠設計有兩大特點：其中一個是屋頂鋪設太陽能熱水管;利用停車場地下做土蓄能;用生態池水降溫，這樣最適地節能。我們利用水或水蓄能調節魚塭的溫度以避免寒害,并做了環控型的立體溫室，上面種菜下面圍網養魚，就算是洪水來了，魚兒也不會游走。

垂直循環型的球體溫室

廠房綠能系統

冬天與夏天的循環效應是最好的，但在熱帶的地方要蓄水、做儲冰，在上面設太陽能，中間是植物溫室，地面層養牲畜做肥料，地下是土蓄能層, 將牲畜的糞便產生的二氧化碳上飄供應到樓上的植物工廠，發酵與太陽能產生的熱力蓄積于土里,做到循環不浪費。

垂直循環型的立體溫室

工業廢熱儲能轉成空調

利用工業廢熱做土蓄能有這樣一個例子（下圖），將工業的廢熱,廢氣(CO2)、廢水結合農業一起做生產。我們到當地后發現綠帶都是凹陷地，河岸的淤沙又特別多，需要做整合設計處理。調查后發現了石化廠有高爐降溫水，以及大數量的工業廢棄石膏，如能將這些缺點轉成清潔能源？利用工業余熱是效率最高的方案。我查出石膏混拌沙子是最完美的比重比熱結合，我們利用石膏拌河沙做蓄能的蓄熱體，我們把它取名叫“蓄能包”，不僅材料便宜又能吸收能源，而且能夠減廢。

蓄能包

這種熱的儲存方案是直接儲存工業余能的一種方式，在水的沸點以下把熱量直接輸送到地下蓄能體儲存起來，蓄能體是由石膏、沙子這兩種自然界的礦物質，發生物理變化的周期很長，一次建設百年受益。不僅可以把工業廢棄物得到科學環保的處理和利用，還可以產生大量的清潔能源來造福城鄉居民與農業.。

在資深熱力學達人的協助下，設計這種溫室采用太陽能跨季蓄能技術，把夏季有效的太陽能光熱能量儲存起來滿足溫室冬季需要的能量。溫室設計首先考慮了光照角度，溫室內的任何一個角落都可以獲得有效的直射光照，滿足溫室冬季需要的最佳溫度，最佳光照；解決了能量的問題.解決了冬季溫室需要的能量問題之后，我們構思了立體控溫設計，為的是任意調整和控制地下土壤溫度、大棚空間溫度、灌溉水溫度；有了足夠的能量、光照，立體控制溫度之后，設計師構思設計了自動呼吸系統，自動進氣排氣系統根據需要隨時自動打開或關閉。

太陽能北方墻大棚

植物根系最需要的是溫度。我們往往忘記了種植時土壤的溫度，如果熱帶的地方我們要蓄水，或在冬天時在比較北方的地方做蓄熱、放熱。在東北地區我們可以利用溫室做保溫，讓它周年生產蔬果（下圖）。

北半球朝南的地方永遠有陽光，太陽能不會在地面上，光線會被溫室吸收，起到儲蓄的作用。太陽能集熱器是隱形設計在溫室北方墻內側，不占用溫室的種植地面空間，蓄能槽設計在溫室的地下。這種溫室在冬季可以任意調整土壤溫度，即便是在及其寒冷到零下50攝氏度的西伯利亞都可以有效調控土壤溫度。（下圖）。

太陽能的另一個技術優勢是全年機動智能控溫。（下圖），這個溫室的結構設計、溫度調控，能源的接收、儲存的優勢,且價格便宜。

太陽能北方墻大棚在冰天雪地正常運作

太陽能蓄能技術從當前運行效果很好, 在6月份之前可生產兩茬蔬菜，就可以顯示強大的技術優勢了, 河北6月份之前大田地沒有蔬菜，能生產兩茬出來已經是奇跡了, 我們的蓄能是在地下土壤里，植物種植是在可控的范圍生長，蓄能的溫度是儀表顯示出來的，其實我們看不到摸不著，溫度達到25度時，每天都可以看到植物生長的變化；

那50公分深的土的溫度有導熱設備輸入能量的，我們的調溫是在種植層的下部調整的，給地下供熱就可以了，就和大陸北方住房的地熱供暖一樣，只要給地下輸入熱量地上自然就暖和了，這是熱力學的規律運動。

植物工廠綠節能循環概念圖

這田園綜合體將以農業產業為主，以休閑度假產業為輔，形成高產出、高回報、低污染、低能耗的內部產業鏈，同時，結合農業體驗、低碳經濟與能源再利用。實現全面生態保護，適度經濟開發，達到吸引北京資源，成為京津冀與冬季奧運最短碳足跡蔬果供應園區,提升本地經濟的最終目標。成為北方第一個自給自足綠能循環農業園區

中央大道就是能源的輸運大道，兩旁邊是植物工廠或展場，利用填平的凹坑做地下蓄能，我們可以增加很多的土地。我們內部用的是垂直的方式種植，最主要的是我們上面有太陽能，太陽能不會在地面上，而是在溫室中儲存到底下，剛好變成土蓄能的溫室，這樣規劃產量大，造價低，把千百年來的問題解決了。

河北的蓄能能循環農業園區概念圖

例如北京常住人口大約有2000萬，每天消費蔬菜2000萬公斤，每人每天吃掉一公斤的蔬菜，反映了對能量的需求化，所以必須解決能源問題，最重要的是把能源儲存，整合其他搭配產業升級才有機會變成好的流程。我們把外國地蓄能的經驗搭配中國古老的“燃池”的概念整合在一起。在大型的溫室中可以讓旁邊的凹谷地形變成來源，我們利用填平凹谷先架設地下土蓄能管線的鋪設，上面是環控型的大型植物工廠。把所有熱需求空間整合起來計算，如果園區全部用我們的太陽能的地蓄能計算，對比經濟及環境保護長效分析，太陽能地蓄能是最經濟、安全、環保、可持續發展。

設施熱負荷計算