地热能：利用地球为建筑物供暖和发电

作者 Eduardo Souza | 译者 JojoJi
于2022年二月, 17

与空气不同，地面上底土中的温度在一年中的变化或根据地理位置的变化很小。地下几米处的温度在10-21℃（50到70华氏度）之间，具体取决于地理位置。继续深入挖掘，深度每增加一公里，温度将上升20-40℃，直至到达地核温度接近5000℃。事实上，对于一些人来说，思考我们是如何居住在一个围绕着一个中心发光的旋转的球体上，可能会让他们感到痛苦。然而，利用地球形成的能量发电是一种可持续和高效的方式，这种方式在一些国家已经很常见。同时，我们可以利用地下几米处的适宜温度，使建筑适应当地或炎热或寒冷的气候。

地热能：利用地球为建筑物供暖和发电 - 9 的图像 12 — Therme Vals / Peter Zumthor. Image © Fernando Guerra | FG+SG

温泉是一个展示如何利用地球各层之间的温差的很好的例子。无论是由于某些火山上升流过程，还是由于温度梯度本身，温泉都会自动加热，并出现在某些地方的表面。由于它们通常含有比普通水更高的矿物质，因此它们往往被用于放松身心、缓解病痛。一个标志性的设计是由卒姆托设计的温泉浴场，项目所在地瑞士瓦尔斯蕴藏丰富的地热资源。温泉遍布世界各地，但在有些国家尤为丰富。冰岛以遍布温泉而闻名。例如，玄武岩建筑师设计的古ð劳热池项目与海岸岩石相结合，并在海滩旁边创造了一个天然的热池。

除了休闲用途，还可以利用地壳下岩石和流体中的热量来产生电能。地热能最初于1904年在意大利使用，自那时起，它已发展成为可再生能源的良好原料。因此，人们通过挖井以获取地下的热蒸汽和水，这些热量上升到地面后，被用来驱动涡轮机发电。地热能在印度尼西亚、墨西哥和日本等20多个国家使用，而美国是最大的生产国。尽管本质上是清洁的，排碳量很少，但这种能源也有一些缺点。首先是安装初期成本高，但同时也会排放二氧化硫和硫化氢。因为它们沿着地壳的构造板块活动,所以小地震也可能发生。

通过类似的机制，地热能还可以加热水并将其输送到日常用水单元。PK Arkitektar 在冰岛首都雷克雅未克开发了一套地热泵站。如今，雷克雅未克的每家每户都使用地热水供暖，产生烟雾、燃烧化石燃料并污染城市空气的旧石油供暖系统被淘汰。

通过类似的机制，地热能还可以加热水并将其输送到日常用水单元。PK Arkitektar 在冰岛首都雷克雅未克开发了一套地热泵站。如今，雷克雅未克的每家每户都使用地热水供暖，产生烟雾、燃烧化石燃料并污染城市空气的旧石油供暖系统被淘汰。也可以利用地表和底土之间的温差来调节建筑室内温度。基本上，该系统包括在建筑物旁边安装地下管道，注入水或其他流体，安装一台热泵。这将导致液体在管道中从地下不断流向地面，与地面进行热交换。然后，该设备可以通过管道向建筑物的空调系统供水，或用于加热水。如果地面温度高于环境空气温度，热泵会将热量从地面传输到建筑物。它也可以反向运行，将建筑物周围空气中的热量转移到地面，给其降温。要了解更详细的解释，请阅读EPA（美国环境保护局）发布的资料。

以下是建筑空调使用地热能的实例。在由Neutelings Riedijk Architects+Bureau Bouwtechniek设计的Gare海事工作区，除项目中包含的其他几个技术和可持续措施外，还挖掘了12口140米深的井，用于制冷。在由Abar+Ovidi Alum设计的圣佩雷Pescador幼儿园，穿过庭院地下室的管道连接到地下供暖系统，作为空调系统。在由DISSING+Weigging Architecture设计的位于丹麦的Ecco酒店，地热系统是整体概念的一部分。根据该项目的资料，“建筑设计在各个方面得到了优化，不仅有地热供暖/制冷和太阳能的使用，而且楼层平面图本身的圆形，使空间得到最佳利用，缩短行走距离，以及减少表面积造成的最小热损失。”