參、解決途徑
有幾種方法可降低溫室栽培的水需求,基本上,此可歸結為(i)把熱維持在外,與/或(ii)提供整合冷卻系統的水分復得(water recovery)。
把熱維持在外
太陽熱能中僅有45%是光合作用有效輻射(PAR),在材料研
究方面的新發展顯示,設計可反射大多數熱輻射而且穿透傳輸
PAR的多層薄膜是可能的。目前,這個系統正被發展中並與收
穫熱的方法結合 (Sonneveld et al., 2006),儘管此種薄膜
仍然可以降低大於50%的冷卻需求,但此種熱復得步驟對一年
到頭熱都過剩的國家是沒有必要的。
冷卻系統
傳統風扇水牆系統消耗許多水,藉著添加熱交換器,大部分蒸
發的水可以被回收復得。在溫帶地區,熱交換器可與整合地下蓄
水層中冷/熱儲藏的熱幫結合。事實上,此系統分別儲存冬天的冷
(夏天的熱)供夏季(冬天)使用(Bot et al., 2005)。尋找其他冷
源也是可能的,像深海水(當可得時),或在能量輸入的花費下以
傳統冷卻裝置製冷。
解決途徑-將溫室密閉
水復得系統至少部分地創造水循環的結束,其可於空氣側打開
或關閉下被完成。完全密閉溫室具有蟲害控制可以生物方法為之
的優點。像荷蘭Wageningen UR在西班牙實現的
WATERGY溫室(Opdam et al., 2005; Speetjens et al.,
2005; Janssen et al., 2005; www.watergy.info)係一完
全密閉溫室,其係基於創新的熱交換器,並追求水的完全再循環
(Buchholz et al., 2005),此創新性新方法,甚至可從鹹水或
灰色髒水中復得並生產水。
WATERGY概念之系統
此實驗溫室最值得注意的特徵在於雙壁塔(詳見圖2與圖3),
太陽加熱在溫室內的(潮濕)空氣(1),其升入塔的外部導管並在那
兒由太陽更進一步加熱(2)。由於塔的頂端係關閉的,因此空氣不
會離開溫室,反而被在塔中心的導管由熱交換器加以冷卻(3),被
冷卻的空氣下降並回流進入溫室(4)而結束循環。在相對寒冷的夜
晚期間,熱交換器則加熱空氣而且空氣運動反向 (熱空氣經由熱
交換器上升至塔頂,並經由外部導管下降,將其熱量釋放到環境
中)。由於溫室內空氣循環是封閉的,所以植物蒸發而來的水停留
在裡面。白天期間水分對著熱交換器的冷表面而凝結。溫度峰值
可以透過在內部屋頂上施噴鹽水而進一步降低,其把溫室變成一
太陽能海水淡化單元。此系統裝有大規模的監控與控制系統
(Janssen et al., 2005,如圖4與圖5),這讓它成為進一步研
究的理想平台,為了避免不必要的昂貴實驗,設計與操作過程的
模擬模式也被廣泛使用。 |