新闻您的位置: 首页 > 新闻 > 新闻 >

别扫雪了!存起来夏天有大用

发布时间:2017-01-22 16:33:00   来源:    浏览次数:306

作者:王琪峰


        2016年年初,一场猛烈的暴风雪袭击了美国东海岸,当地许多人都盼望着雪快点停。可是几个月后,这里又迎来有史以来最炎热的夏天,酷暑难当的人们不禁又想,要是冬天时储存一些雪该多好。别急,美国《大众科学》月刊网站近日报道,这并不是异想天开,有些国家已经在试验储存冬天多余的雪,等到夏季时用来降温,比如日本和瑞典。这究竟是怎么回事呢?


        冬雪夏用“乾坤大挪移”,将冬天的麻烦变成夏天的福音,既可以降低空调费用,减少排放,又可以减少除雪剂的使用,降低搬运积雪的费用。真是一举数得的大好事。

  

冬雪夏用悄悄归来


        冬雪夏用的方法其实并不是新鲜事。在中国古代宫廷中就有冬季将冰贮藏在冰窖中,夏季放在室内用于降温的做法。据《诗经·七月》记载,大约3000年前的腊月,人们“二之日凿冰冲冲,三之日纳于凌阴”,这里的凌阴就是指冰窖。清朝时,北京城共分四处设冰窖18座,统由工部都水司掌管,共储冰20多万块,皇室就靠这些冰块度过炎炎夏日。

        在国外,20世纪初的瑞典人每到冬天,就会将湖水结成的冰取出,锯成大块,覆盖上厚厚的木屑保存起来,等到夏天时再赶着马车将冰块贩卖给有需要的居民和商家。不过随着空调技术的出现,利用冬雪为夏季降温的做法由于麻烦费事而渐渐被人们所遗忘。

        如今,几乎90%以上的汽车都装有空调系统,医院、写字楼、商场、酒店等建筑内安装空调的比例,在欧洲达到了40%,日本和美国则达到了80%。空调虽然带来了方便,也产生了很多不利于环境的影响,比如氟利昂的排放加剧了对臭氧层的破坏,制造和使用空调都消耗大量能源等等,还有人提出,空调外机不仅破坏了建筑物外观的整体美,它工作时那嗡嗡作响的噪音也让人不胜烦恼。于是,冬雪夏用又迎来了重见天日的机会。

        北欧地区降雪量非常丰富,斯德哥尔摩通常一个冬季里从街道上清扫的积雪可达百万立方米,这些积雪最后都被倒进河里;而俄罗斯的圣彼得堡每年冬季更是有约2500万立方米的积雪被倒入涅瓦河中。日本、加拿大、土耳其、挪威等降雪较多国家的一些城市,都进行过利用保存冬雪到夏季进行降温的尝试。

        比如在日本,人们利用“冰屋”或者“雪屋”保存蔬菜(二者的区别在于使用的是冰或者雪)。他们将冰块或者雪团放在储藏室的架子上,同时在旁边放上蔬菜,蔬菜数量的多少要视当地气候和储藏室的保温效果而定。储藏室内冷气的散布依靠自然的空气对流,而室温则可以靠百叶窗、帘子等进行调控,不过温度调节的精确度并不高。冰(雪)屋中的温度可以维持在略高于0摄氏度以上的范围内,湿度约为90%至95%。

        再如在加拿大,2000年时,曾有人在建筑物内利用64.5立方米(41吨)的雪保存380吨重的瑞典芜菁(苤蓝)。他们在雪团表面撒锯末,并使用电扇来实现空气对流。当气温太低时就将门打开,气温超过3摄氏度时则去掉一些锯末。结果这批蔬菜从12月份完好无损地保存到了次年6月,到6月底时仓库温度仅为8摄氏度。

        随着人们环保意识的提高,冰雪这来自冬天大自然的宝贵馈赠,也发挥出了越来越大的作用。

1.jpg

 

每年6月~7月,日本人举行“冰室开放节”(Himuro Opening Festival)。日本有冰室神社,专门祭祀冰神。

 

加拿大证明用雪降温更环保


        前不久,加拿大两名科学家研究了在加拿大如何最好地利用雪来降温。他们在《清洁技术与环境政策》杂志上发表的一篇论文中称,用雪降温在减少温室气体排放方面比空调更有效,对环境的不利影响更小,并且能够起到同样好的降温效果。

        加拿大不列颠哥伦比亚大学奥卡诺根分校工程学副教授、论文作者之一赫瓦盖认为,“雪不是垃圾,而是一种资源。随着许多地方的气温逐渐升高,空调电费也在不断上涨。我们现在越来越将资源和原料加以区别看待,人们总认为雪是一种代价高昂的垃圾,而不是一种能够节约能源和支出的潜在资源。”

        研究人员通过计算机模拟发现,将建筑物的空调装置与积雪场连通(冬天从公路上收集和清理的大量的雪),在天气变热时能够降低使用空调装置的需要。赫瓦盖说:“这种技术已得到验证,不过它的经济可行性取决于气候。效率和可行性方面的许多问题要取决于当地的下雪量和夏季对空调的需求。”他还说,在加拿大,“安大略的许多地方电价非常高,它们似乎是(应用这种技术的)合适候选地”。该论文的另一作者不列颠哥伦比亚大学基洛纳分校的工程学教授萨迪克说:“将这种系统应用到大型建筑物和大机构,看起来前途无量,最终可以帮助大机构(比如市政府)抵消部分与除雪有关的高昂成本。”

        研究认为采用这项技术时需要对现有的空调设备进行改造。“我们所说的这种技术与地热采暖和降温系统非常类似,地热降温是利用夏季地表下的低温进行降温,”赫瓦盖说,只不过线路不是接入地下,而是连接储雪室,“这种技术让原料(空气或水)穿过雪堆,借此将雪的低温转移到建筑物的通风系统中。”

6.jpg

 

加拿大不列颠哥伦比亚大学工程学研究者赫瓦盖和萨迪克认为,雪不是垃圾,而是一种资源。 


日本对冰雪资源利用立法


        日本北海道的美呗市年积雪量可达8至11米,早在1997年该市就成立了自然资源研究会,对雪的利用开始进行研究,在他们看来雪是非常宝贵的保冷和制冷的能源。在低温储存方面,把雪放入储存库里,库内可以终年保持0~4摄氏度,这样的温度最适合农作物的储藏,而且成本低于用电控温。而在制冷方面,利用设置在公寓等住宅里的储雪库,通过“全空气循环式”和“冷水循环式”两种方式,都可以达到制冷的目的。美呗市年平均利用雪量高达4500吨,其节能效果相当于省下45000升原油。

        在日本札幌市,政府和市民正探索把雪填埋起来,当夏季来临时,通过管道设施将冷气输送到每个居民用户家中,既免去了融雪的消耗,又节约了夏季制冷的能耗成本。冰雪作为一种可再生能源,利用空间非常巨大,日本的《新能源利用促进法》于1997年颁布,2002年进行了修订,已经明确将冰雪低温资源定义为一种新能源。

4.jpg

  

日本冰屋,用于储藏冰雪,保存蔬菜等。

5.jpg

日本北海道的存雪仓库


瑞典医院度夏不用开空调


        瑞典的松兹瓦尔市立医院建筑面积达19万平方米,夏季的空调费用是一笔不菲的支出。同时由于这里属于亚寒带气候,冬季漫长降雪较多,所以在医院西侧有一片场地,专门用于堆放从街道上清扫出来的积雪。自2000年开始,这块堆雪用的地方被改造成深达7米、呈碗状的储雪池,并在底部铺上防水沥青,以减小来自地下的温热影响。储雪池里堆积冬季的降雪,如果天然降雪量不足以填满储雪池,就用人工雪枪造雪(即使如此也比使用传统空调制冷要更加节约能源)。在春夏时节储雪池上要用木板覆盖以免雪融化。

        除了这个储雪池之外,整个降温系统还包含一个泵站和一个热交换器。融化了的雪水被泵站抽出来流经热交换器后,达到给医院的室内降温和防止一些特殊器材过热的效果。抽取的雪水量视气温高低而定,气温越高时抽取的雪水越多。用上这样的“雪空调”以后,该医院用于降温方面的能耗下降了90%。

2.jpg

  

瑞典的松兹瓦尔市立医院用雪制冷示意图。用上“雪空调”后,该医院的能耗大幅下降。


挪威就地取材为航站楼供冷


        挪威的奥斯陆机场在首都奥斯陆以北48公里处,是挪威最大的国际机场。2012年该机场在原有建筑的基础上新建了一个候机楼,面积约12万平方米。这座候机楼的特殊之处在于,它夏季的室内供冷也是靠冬雪夏用。该机场每年冬季可以收集降雪2.2万立方米,经过存放于机场内面积约8000平方米的储雪池保存起来,留到夏天为新的候机楼供冷,其能耗比早建15年的旧楼减少了50%。值得一提的是由于机场内的跑道等处经常会使用除雪剂等化学物质,所以被这些化学物质污染了的雪水会被送往市政公用设施进行专门处理,而只有纯净的雪水才用于供冷,并且供冷结束后还将被缓慢释放进当地土壤中,以保持土壤中的水分平衡。

        这个素以坐拥丰富的北海石油资源而著称的国家,开发利用冰雪资源的步履也丝毫不甘落后。反观中国,我们也有大片气候寒冷的北方领土,如果我们能学习老祖宗,也把冰雪视为新能源而不只是用来建造滑雪场,相信一定会节约大笔的能耗。

7.jpg

19世纪的木版画,位于英国伦敦切尔西的“查尔斯的冰店”,冬天将降雪储存在隔热仓库里,以备夏天降温之用。


8.jpg

第22届冬奥会于2014年2月7日至23日在俄罗斯黑海海滨城市索契举行。索契储存了前一年冬天的雪以备不时之需。