北方冬天種菜,需要這樣一個溫室
文章來源: Myflock2021-02-27 15:29:24

2020年新冠疫情泛濫,一家人窩在家裏哪兒也不去,這麽難得的機會自然要充分利用。這不,全家人業餘時間折騰了大半年,在後院整出了一個獨一無二的大溫室。

春天開工,秋天完成,冬天也可以種菜啦!

聖誕節前暴風雪,夜間最低氣溫降到接近華氏零度(零下17℃)的時候,溫室內最低溫度維持在37℉以上。而白天隻要有陽光,溫室內溫度很快就會升高到 65 ℉(18℃)以上, 進入蓄熱模式。用來升溫降溫的隻是兩個38瓦的風扇,一天最多用大約一度電。

今天去溫室察看,順手摘了幾棵小番茄 。味道好極了。

冬天裏每天隻用一度電,就能把溫室裏溫度提高大約20℃的秘訣,是充分利用,存儲太陽能和地下的熱能,這樣基本上不需要額外的電或油氣能源來加熱。天寒地凍的季節已經接近尾聲了,看起來這個設計效果超出了我們的預期。

今天就來說說這個很特別的溫室。

這個溫室保溫的基本設計思路有兩個,一個是被動太陽能(Passive Solar), 一個是地熱(Geothermal)。這兩種方法又通過埋在地下的通風管道合為一體。

白天溫室收集太陽能,再通過風機把熱能存入地下,晚上需要熱的時候,再由風機抽回到地上。空氣冷凝時還有一些額外的熱效應,這裏就不細說了。因為這個儲熱的過程和電池類似,所以這個係統也被人叫做"氣候電池"(Climate Battery)。這個存儲過程,可以從夏天就開始。

Passive Solar充分利用太陽能的設計還有一個要點,就是朝陽的南麵盡量透光,而其他朝向盡可能封閉保溫。這點和普通溫室四麵都是透明的設計很不一樣。

好了,大概原理說完了,來看看我們怎麽造這個溫室的。

這是三月間最早的一張設計圖。占地9尺寬,24尺長。 這樣可以充分利用現有建築材料的長度。高度5尺5, 目的是使屋頂不高於後麵的圍牆,也使得整個建築在後院不太高大顯眼,影響整個花園的景觀。這就要求溫室內地麵低於室外大約18寸,這樣進去才不至於低頭。降低高度還有一個好處,是減少散熱和需要加熱的空間。 反反複複修改,各種協調修改之後才定下了所有的尺寸。

搞定設計,正式開工的時候已經五月了。這個10x 25尺,深6尺的大坑,是我們自己徒手挖出來的。這麽做一半是出於無奈:這個溫室在花園和菜園的中間,別說大型的挖土機,小拖拉機都開不進去。另一半原因,正如開頭說的,給一家人找到了學習工作之餘勞動出汗的機會, 不用去健身房了。

建溫室的這塊地,之前因為其他原因打過好幾個4尺深的孔,發現地下全是沙土,透水性極好,而且沒有新英格蘭地區常見的大石頭。這也是選這塊地做溫室的原因之一,不然徒手挖不了。

坑挖深了,把土運上來很費勁,所以用卷揚機造了一個原始的吊車。沒想到大家挖土上癮,覺得把土甩上岸更有鍛煉的效果,結果竟然沒怎麽用上吊車。早知道的話,應該把這個坑設計得更大更深一點。到大坑差不多挖完的時候算了一下,我們一家人(五個人)在兩個月不到的時間裏,挖出來大約70噸的沙土! 幸虧事先沒有計算過,不然被巨大的土方量嚇著就不敢挖了。

就這樣挖到了6尺深,開始鋪設直徑4寸的通風管道。這些管道原本是用來排水的(drainage),管壁上有排水的槽,外麵還有一層紗布防止沙土滲入。八根管道,每根長32尺左右,一共250尺左右。這個長度是根據溫室空間的大小計算出來的,這樣才有足夠的熱量交換。

挖坑工程熱火朝天的時候,花園裏姹紫嫣紅,看不到花園後麵那個巨大工程的痕跡。

這棵香水玫瑰是今年花園裏的意外驚喜之一

建溫室的那塊地,原本是小雞們的地盤,現在給她們另找了一塊草地。

逛花園休息好了,回到工地繼續幹活

管道六尺深處排了4根,回填上一尺半厚的沙土,又排了4根。再鋪上2尺多厚的沙土。坑的周圍用2.5寸厚的保溫板圍上。

地基差不多完工,南麵的種植床(raised bed ) 也做好了。 這群好奇的雞以為是給她們蓋的新房子,跑過來要吃的。

 

兩個月過去了,才做完地下的部分。建溫室的工程剛剛開始。。。

秋天快到了。溫室還在造的時候,菜苗就已經種下去了

 

上麵照片裏有萵筍苗,後麵你會看到它們長大的樣子

 

溫室這一端再建一個一千加侖左右的水池作為後備熱源。水的蓄熱量高,萬一空氣管道供熱不夠,還可以補充。另外也方便給蔬菜澆水。以後可能還可以加上魚菜共生,一舉數得。

 

框架一起來,就有點感覺了

 

開始油漆。白色油漆是為了避免框架吸熱,特別是朝南和屋頂接觸透明有機塑料板(polycarbonate)的部分。

北麵的支撐柱子漆成和園子裏圍牆一樣的藍色。增加一些變化,也和園子整體協調

油漆完成,整體感出來了。這麽好看一個建築,連家裏的兩個專業建築師都豎起了大拇指

 

結構工程完工,慶祝一下。

 

 

開始設計的時候考慮到了買來材料的尺寸,所以牆麵和屋頂封裝裁切工作量不大,很快完工了。

 

花木掩映中的溫室。降低溫室的高度看起來是對的,明年在花園與溫室之間再造一個院門和一些植物隔斷,效果會更好一些。

到了這時候,這個溫室工程隻能說完成了一半。開頭說到的溫室最重要的功能都還沒有實現。密閉保溫是很繁瑣的活,但也是整個工程成功的重要環節。朝南屋頂和牆麵開始隻有一層,溫室裏還要加上可移動的一層透明塑料布,上星期室外平均氣溫降到華氏20度以下,這一層塑料布證明是有效的。

空氣從溫室內到地下的循環,用了兩個可以變速的風機。風機的開關由一個雙工況可編程的溫控器控製。大體上白天溫度高於設定值就開始蓄熱,晚上低於一定溫度就開始供熱。另外還有一個獨立的溫度濕度計。兩個設備都可以由手機APP 用WiFi監控,種菜也要用大數據啊。這一塊有很大的改進餘地,明年想用一個rasberry pi加sensor試試。

越說越不好玩了,打住,回到種菜的話題。

在北方冰天雪地的冬天,還能聞到桂花的幽香,嚐到番茄的酸甜,這半年的辛勞也值得了

萵筍很喜歡溫室內的環境,長得高大粗壯。

一棵萵筍夠吃兩頓,到了農曆新年還有得吃。

豌豆苗

茶花和臘梅都快開花了

 

全家人愛吃的草頭,割了又長,總有得吃。

 

芹菜

 

parsley, 香菜,辣椒,無花果,,,今年的菜都是隨意種的,明年要好好規劃一下。

 

蓄水池頂部抬高並蓋上木板,做成曬台(deck),一些盆栽的植物秋末移到這裏。空出的一大片,是給人坐(躺)的。

 

想象一下,一個外麵冰雪覆蓋,陽光燦爛的冬日上午,一杯茶,一本書,坐在春天般溫暖的曬台上曬太陽,桂花臘梅不時飄過一縷幽香...

這不是夢,寫下這段文字的時候,我正坐在這個曬台上。

歲月靜好 . . .