钟德颂--土蓄能技术为园林垂直空间绿能化利用带来契机

2019年11月24日，在南昌举办的“2019世界人居环境景观产业博览会第九届艾景国际园林景观规划设计大会”会议的第二天。台湾人境工程技术顾问有限公司总经理、东海大学景观系兼任副教授的钟德颂是哈佛大学硕士,在大会上发表了《土蓄能技术为园林垂直空间绿能化利用带来契机》的主题演讲。

台湾人境工程技术顾问有限公司总经理 钟德颂

土蓄能技术是土在这样的中间地位，它的特性是可以把蓄冷、蓄热作为叠加作用（下图）。根系因为有土的保温，可以帮助它成长。中国以前有一些古老的技术，有温泉就用温泉，没有温泉就用燃池烧杂木，或者利用盐块做为蓄热介质，保护住宅的温暖，让穷人能渡过冬天。

土蓄能技术简图

我们的生活与土脱离不了关系。我们以往把水作为储能介质，利用塑料发泡作为类似热水瓶的原理来帮温室做一个冰水库（下图），晚上蓄冷做了一槽冰水，明天白天可对流保持温室在27度维持8个小时。但这种热水瓶的方法仅能蓄冷或蓄热一天，水作为蓄能体有其局限性，仅加热到摄氏100度就成了汽态，而土的特性是可以叠加蓄热，土的温度却可以上升如岩浆至摄氏1400度,又能保温不降温，如燃池就是北方用了千年的古老技术。

燃池方法

运用热水瓶概念的方法

热能、光源与通风管理均是节能为主，我们做此类温室或工厂设计有两大特点：其中一个是屋顶铺设太阳能热水管;利用停车场地下做土蓄能;用生态池水降温，这样最适地节能。我们利用水或水蓄能调节鱼塭的温度以避免寒害,并做了环控型的立体温室，上面种菜下面围网养鱼，就算是洪水来了，鱼儿也不会游走。

垂直循环型的球体温室

厂房绿能系统

冬天与夏天的循环效应是最好的，但在热带的地方要蓄水、做储冰，在上面设太阳能，中间是植物温室，地面层养牲畜做肥料，地下是土蓄能层, 将牲畜的粪便产生的二氧化碳上飘供应到楼上的植物工厂，发酵与太阳能产生的热力蓄积于土里,做到循环不浪费。

垂直循环型的立体温室

工业废热储能转成空调

利用工业废热做土蓄能有这样一个例子（下图），将工业的废热,废气(CO2)、废水结合农业一起做生产。我们到当地后发现绿带都是凹陷地，河岸的淤沙又特别多，需要做整合设计处理。调查后发现了石化厂有高炉降温水，以及大数量的工业废弃石膏，如能将这些缺点转成清洁能源？利用工业余热是效率最高的方案。我查出石膏混拌沙子是最完美的比重比热结合，我们利用石膏拌河沙做蓄能的蓄热体，我们把它取名叫“蓄能包”，不仅材料便宜又能吸收能源，而且能够减废。

蓄能包

这种热的储存方案是直接储存工业余能的一种方式，在水的沸点以下把热量直接输送到地下蓄能体储存起来，蓄能体是由石膏、沙子这两种自然界的矿物质，发生物理变化的周期很长，一次建设百年受益。不仅可以把工业废弃物得到科学环保的处理和利用，还可以产生大量的清洁能源来造福城乡居民与农业.。

在资深热力学达人的协助下，设计这种温室采用太阳能跨季蓄能技术，把夏季有效的太阳能光热能量储存起来满足温室冬季需要的能量。温室设计首先考虑了光照角度，温室内的任何一个角落都可以获得有效的直射光照，满足温室冬季需要的最佳温度，最佳光照；解决了能量的问题.解决了冬季温室需要的能量问题之后，我们构思了立体控温设计，为的是任意调整和控制地下土壤温度、大棚空间温度、灌溉水温度；有了足够的能量、光照，立体控制温度之后，设计师构思设计了自动呼吸系统，自动进气排气系统根据需要随时自动打开或关闭。

太阳能北方墙大棚

植物根系最需要的是温度。我们往往忘记了种植时土壤的温度，如果热带的地方我们要蓄水，或在冬天时在比较北方的地方做蓄热、放热。在东北地区我们可以利用温室做保温，让它周年生产蔬果（下图）。

北半球朝南的地方永远有阳光，太阳能不会在地面上，光线会被温室吸收，起到储蓄的作用。太阳能集热器是隐形设计在温室北方墙内侧，不占用温室的种植地面空间，蓄能槽设计在温室的地下。这种温室在冬季可以任意调整土壤温度，即便是在及其寒冷到零下50摄氏度的西伯利亚都可以有效调控土壤温度。（下图）。

太阳能的另一个技术优势是全年机动智能控温。（下图），这个温室的结构设计、温度调控，能源的接收、储存的优势,且价格便宜。

太阳能北方墙大棚在冰天雪地正常运作

太阳能蓄能技术从当前运行效果很好, 在6月份之前可生产两茬蔬菜，就可以显示强大的技术优势了, 河北6月份之前大田地没有蔬菜，能生产两茬出来已经是奇迹了, 我们的蓄能是在地下土壤里，植物种植是在可控的范围生长，蓄能的温度是仪表显示出来的，其实我们看不到摸不着，温度达到25度时，每天都可以看到植物生长的变化；

那50公分深的土的温度有导热设备输入能量的，我们的调温是在种植层的下部调整的，给地下供热就可以了，就和大陆北方住房的地热供暖一样，只要给地下输入热量地上自然就暖和了，这是热力学的规律运动。

植物工厂绿节能循环概念图

这田园综合体将以农业产业为主，以休闲度假产业为辅，形成高产出、高回报、低污染、低能耗的内部产业链，同时，结合农业体验、低碳经济与能源再利用。实现全面生态保护，适度经济开发，达到吸引北京资源，成为京津冀与冬季奥运最短碳足迹蔬果供应园区,提升本地经济的最终目标。成为北方第一个自给自足绿能循环农业园区

中央大道就是能源的输运大道，两旁边是植物工厂或展场，利用填平的凹坑做地下蓄能，我们可以增加很多的土地。我们内部用的是垂直的方式种植，最主要的是我们上面有太阳能，太阳能不会在地面上，而是在温室中储存到底下，刚好变成土蓄能的温室，这样规划产量大，造价低，把千百年来的问题解决了。

河北的蓄能能循环农业园区概念图

例如北京常住人口大约有2000万，每天消费蔬菜2000万公斤，每人每天吃掉一公斤的蔬菜，反映了对能量的需求化，所以必须解决能源问题，最重要的是把能源储存，整合其他搭配产业升级才有机会变成好的流程。我们把外国地蓄能的经验搭配中国古老的“燃池”的概念整合在一起。在大型的温室中可以让旁边的凹谷地形变成来源，我们利用填平凹谷先架设地下土蓄能管线的铺设，上面是环控型的大型植物工厂。把所有热需求空间整合起来计算，如果园区全部用我们的太阳能的地蓄能计算，对比经济及环境保护长效分析，太阳能地蓄能是最经济、安全、环保、可持续发展。

设施热负荷计算

最后希望此技术应用在寒冷的哈大齐盐碱地特区可建构土蓄能环控型农业工厂园区,让那片有地热;工业废热;阳光的土地, 建立起四季皆能生产的菜篮子工程.

垂直空间绿能化土蓄能技术在北方成为标准
 

视频链接地址：钟德颂--土蓄能技术为园林垂直空间绿能化利用带来契机