Используйте лед для климат-контроля поселения

Волна жары, которую переживает мой район, заставила меня с тоской смотреть на лед в морозильной камере. Я понимаю, что если оставить дверь морозильной камеры открытой, это не поможет охладить дом, но это заставило меня задуматься...

Возьмем мир с исключительно длинным циклом дня и ночи (или исключительно длинными и суровыми сезонами). Как обычно, в «дневное» время планета становится невыносимо жаркой, а в «ночное» время она достигает смертельно низких температур. По какой-то причине на планете есть некоторая руда унобтания или что-то подобное, что делает колонизацию достойной (или, по крайней мере, прибыльной) идеей. Предположим, что либо вы не можете закопать колонию в землю для защиты от температуры, либо она по какой-то причине не приносит никакой пользы.

Используя этот мир, я придумал цикл, в котором во время холодов колония будет производить большое количество льда, хранить его в больших хранилищах и использовать тепло, выделяемое в процессе, для обогрева колонии. В теплые месяцы колония использовала лед для охлаждения.

Используя все это:

  • Возможно ли это?
  • Сколько льда придется переработать за оба сезона?
  • Является ли это практичным решением в данном случае, или традиционные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха все же будут лучше?
  • Какой продолжительности должен быть каждый сезон, чтобы это хоть как-то сработало?
В небольших масштабах он почти так же стар, как исторические записи: en.wikipedia.org/wiki/Ice_house_(building)

Ответы (2)

Вы просто используете теплоемкость воды в качестве теплоотвода. Это полностью работает, но никто так не делает (насколько мне известно) по той простой причине, что вы можете использовать любой естественный водоем или большую массу грязи в качестве радиатора, чтобы получить тот же результат. Конкретная технология называется « Сезонное хранение тепловой энергии ». Глядя на статью, кажется, что кто-то изучает создание искусственных «тепловых банков».

Существует также более общая категория « возобновляемого тепла », которая может показаться вам интересной.

На самом деле единственное даже сомнительное в вашей идее то, что она как бы предполагает хранение искусственного льда. Если вы не можете использовать землю и нет естественного водоема, вы, по сути, строите искусственное озеро. Пока он достаточно глубок (и у вас есть доступ к горнодобывающему оборудованию и, возможно, избыточным шахтным стволам), его дно будет иметь температуру +4 по Цельсию даже после того, как вы откачаете или откачаете много тепла.

Он просто должен быть достаточно большим, чтобы иметь необходимую теплоемкость. Что, очевидно, зависит от климата и размера поселения. На самом деле это не проблема, поскольку у таких систем есть замечательное свойство — их можно создавать постепенно. Резервуар, который содержит 10% необходимого вам тепла, все еще полезен.

По сравнению с HVAC большим отличием является высокая начальная стоимость. Таким образом, в основном все сводится к экономике (наличию средств) и тому, как долго вы ожидаете, что поселение будет использоваться. При краткосрочном использовании ОВиК дешевле, при постоянных расчетах при наличии свободных средств сезонное хранение тепла может окупиться.

Интересно... то есть мало пользы от использования льда вместо озера в поселении для хранения тепла?
@Emerson Я бы сказал, что это немного зависит: видя, что ваш экстремальный климат на планете, похоже, приводит к отсутствию атмосферы. Если это так, то лед действительно предпочтительнее водоемов. В противном случае это зависит от используемой вами системы. Наличие постоянной температуры на одной стороне является преимуществом для теплообменника, поэтому вам нужно большое озеро или много льда.
@Emerson Это зависит от того, как упоминает JDlugosz в своем ответе, есть случаи, когда более высокая плотность энергии от фазового перехода или работы с твердым телом вместо жидкости полезна . Так что, хотя в целом я вижу небольшое преимущество, вы можете что-то придумать, если хотите. Обратите внимание, что в любом случае вам придется иметь дело как с жидкой, так и с твердой фазами, и вы потеряете некоторое количество воды из-за испарения и утечки, поэтому вам действительно нужно подумать обо всем круговороте воды в поселении.
@Emerson Хотя вам также нужно думать об энергетической системе в целом, может быть избыток отработанного тепла, доступного в результате переработки и других процессов, связанных с добычей полезных ископаемых, и аналогичным образом сброс избыточного тепла в шахты может быть тривиальным. Так что экономического смысла в хранении тепловой энергии может и не быть вообще.
Есть над чем подумать, спасибо!

Это на самом деле сделано. Я вспоминаю строительную систему, в которой холодильник производит лед, когда электроэнергия самая дешевая, а кондиционер на рабочем месте не нужен. В жаркое время дня охлажденная вода циркулирует по трубам в стенах без необходимости запуска компрессора, хотя это дорого.

Вода сама по себе обладает огромной теплоемкостью. Фазовый переход включает в себя еще один большой скачок энергии: такой же, как изменение температуры воды на 80 ° C. Это больше, чем энергия между суммой и температурой замерзания, поэтому имеет смысл накапливать ее таким образом.

Лед не конвектирует и фактически изолирует себя (как работают иглу), а ледяные кубы показывают, что его можно хранить все лето без каких-либо технологий.