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【還能怎樣】江沅晉:地下淺層溫能系統之介紹與應用

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紀錄:羅紹桀

中國文化大學機械工程學系的江沅晉老師一站上講台就開玩笑地說:「我覺得今天我的題目可以改一下,改成:開冷氣也可以很省錢。」

事實上,地下淺層溫能的確能達到這個效果,為什麼呢?我們跟著江老師一起來了解地下淺層溫能。

江沅晉:地下淺層溫能系統之介紹與應用

什麼是地下淺層溫能?

地下淺層溫能屬於再生能源的一種,它其實是一個利用地平面下3~50公尺的區域,此區域有一個特性,就是會維持一個非常穩定的溫度,其實在很久以前人們就知道把水儲存在地底下便能把它維持在一定的溫度,這是最早運用地下淺層溫能的例子,要注意的是,「溫能」和「地熱」是不同的概念,地熱是比較深層的能源,約一千或一萬公尺以上,在製作成本上比較昂貴,溫能則是利用地下3~50公尺的區域來做一些加熱或冷卻的工作。

根據江老師團隊的調查,在台灣地下淺層溫度約為18~20度,冬天約15~18度,我們發現地下的溫度可謂冬暖夏涼,台灣氣候炎熱,空調系統的用電幾乎占尖峰用電的30%以上,如果我們或許可以在夏天時利用地下淺層溫能「開冷氣」,冬天「開暖氣」,必能省下可觀用電量。

淺層溫能大致上可分為兩大類,第一大類屬於土地溫能,及利用空氣或水等介質取得土地的溫能來利用;第二大類屬於水溫能,間接利用海水、湖水與自來水等…的溫能來利用。

土地溫能的概念其實很簡單,就是夏天土壤溫度低,冬天土壤溫度高,問題是我們要怎麼把土壤溫能取出利用呢?

其中之一的方法就是把管線埋在3~50公尺的土地當中,然後把空氣或水導入管線,再抽出來利用,夏天時熱進涼出,冬天時則會冷進暖出。

台灣使用地下淺層溫能的實際案例

台灣有沒有實際應用的案例呢?有的~

工研院在南投的中部分院有一個員工餐廳希望能標榜「零耗能」建築,江老師的團隊在這間餐廳外的景觀河道下3~5公尺的地方埋設一些簡單的PVC管材,並在上方入風處放一台風機,出口的地方導入員工餐廳,這是全台灣第一座溫能冷卻系統,整個系統施做好之後,確實能將35~36度的空氣轉換成25~28度左右的冷氣供員工使用,所耗的電量只有一台風機的電。

冷氣機的冷卻也能運用淺層溫能的概念,江老師的團隊設計一個系統把水送到地底下,並連接到冷氣機,形成封閉式的循環系統,反覆利用同一批水進行散熱,成功提升空調機COP達20%,效果相當好。

除了土壤溫能,也有許多水溫能的利用案例,水溫能也有分開放式與密閉式兩種,開放式水溫能即水與大氣直接接觸;密閉式就是利用封閉系統,只取水的冷能。

在水溫能的應用上,建築物的筏基是可以被利用的部分,筏基其實就是儲存水以備緊急狀況滅火的地下空間,筏基中的水通常處於20~22度左右,是非常適合拿來冷卻氣溫;而開放式水溫能的例子更是隨處可見,如加油站噴霧冷卻等等。


【關於能源多元化系列講座】

能源多元化系列講座是Pansci舉辦的科學聚會,活動的主要形式是找兩位來自能源相關領域的講者,各自在 30 分鐘內與大家分享能源相關知識或相關的想法,並讓所有人對能源議題有興趣或關心台灣能源產業現況的人都能參與討論。本系列活動由PanSci 泛科學、工業技術研究院與經濟部能源局聯合主辦。

關於作者

Pansci實習編輯,無法抗拒吸收冷門知識時的生理快感,興趣是利用科學理論煉成料理。 有一天突然發現如果用心理學理論解釋人類行為能降低對於人與人之間衝突的恐懼,因此對心理學和傳播理論特別有興趣。