將夏季的熱量存起來為冬季供暖難在哪?
如題。中國北方夏天時候平均溫度應該在三十度左右,而到了冬天氣溫降到零度上下,這中間溫差還是蠻大的,有沒有一種方法可以大規模成系統的利用這些能量?
有啊。
夏天,從根源上把一部分光能截流下來,不讓它轉化成熱,而是以化學能的形式儲存;到了冬天,再通過化學反應,把能量轉化成熱能用以取暖。
至於規模……覆蓋大部分的陸地面積算大規模了吧?
夏天乘涼,冬天燒柴
——從舊石器時代就用這辦法,然後發現還是空調電暖器實在。
其實很簡單,而且一直在農村廣泛的在用,夏天的光照被以碳的形式保持起來,冬天再燒掉取暖。
燒秸稈啊。
題主問的是將夏季的熱量存起來為冬季供暖,就不要扯太陽能和其它形式的能量轉化了,完全是兩碼事。
只是要儲存的話,不難。難得在於如何高密度,高效率的儲存。
舉個簡單的例子:
假設每個人在家裡挖個池子,夏天裝上10立方米的熱水(水的熱容已經很大了),隔熱完美的情況下,每攝氏度的溫差相當於4.2x10^4kJ的熱量,換算過來12度電,居民用電的話不到十塊錢。
另一方面,作為熱源給住宅加熱的話,最終水溫和室內的溫度會達到平衡。熱水溫度30,室溫起始為0,最終假設達到15攝氏度,那麼能用的也就是15(而不是30)度的溫差,相當於180度電,大約價值120塊錢。這還是單純考慮電熱器,換成空調製暖的話消耗更少。
那麼問題來了:
1. 挖這麼大一個坑要多少人力費?
2. 半年一攝氏度都不掉的隔熱材料要多少錢?
3. 地價多少錢?
當然了,這裡說的是現代的城市。古代農村沒有電,地價也不值錢。古代取暖,主要的做法是燃燒柴火。通常來說,木柴的熱值大約是10^4kJ/kg,相當於一斤柴一度多的電。180度電大概是150斤的柴,相對而言還值點錢。
但是問題又來了,古代哪有這麼好的隔熱材料?
其實反過來想,把冬天的低溫熱源放到夏天用來製冷,倒是更可行一些。
中國古代就有把冬天的冰儲存在地窖或是深井中儲存,夏天用來涼快或者做成冰沙吃的歷史。
這裡有幾個先決條件:冰相對而言比較好儲存,地窖和深井天然的要比地表溫度低,以及冰的熔化熱同樣可以吸收相當大的熱等。
當然了,最根本的原因還是,制熱遠比製冷簡單,廉價。
難點在於建造輸熱管成本太高。
眾所周知,北半球夏天的時候南半球就是冬天,反過來南半球夏天的時候北半球就是冬天。
所以不要考慮儲熱,而是在夏天把北半球的熱量輸送到南半球,在冬天把南半球(他們是夏天)的熱量輸送到北半球:
期待工程早日完工!
實際上30度的溫差並不大。我見過廢氣餘熱回收發電,350度的廢氣,鍋爐效率很低,發電效率都個位數了。而且做功需要一個循環才行,夏天什麼東西都是30度,沒有冷源,沒法循環下來。所以只能靠傳熱將熱能以儲能物質的內能或化學能等的形式存下來。化學能的我不清楚,內能的話你加熱它溫度就會升高,但保存這種溫度直到冬天需要很好的保溫設備。而且,只有三十度的溫差,內能高需要比熱容大,或者這種儲能物質量很多。
我猜題主只是考慮30度與0度的溫差,所以僅僅從這點溫差考慮。如果是利用太陽能,那就有很多應用了。太陽溫度很高,可以加熱物體到很高的溫度,或者存為化學能。比方說光合作用。太陽能光伏發電、熱能發電、製冷、通風……不過感覺不是題主想問的。
歸根到底,題主想問的那種,唯一可能的是熱能變化學能。現在看來,還不如考慮怎麼利用太陽能來的實在。
自然界就是這麼運行的。植物在冬季沒辦法光合作用(華南等地除外),必然要利用夏季儲存的能量。
我之前看,厲害啦我的國,裡面有個發電裝置就是將太陽光聚集起來燒鍋爐發電,應該和題主說的情況有一點點類似,但是還是利用的太陽能來燒水。
我猜題主的意思是有一種比熱容很高的儲能裝置(或者物質)在夏季可以一直維持30多度,然後到冬天可以繼續保持這個溫度很久,從而達到供暖的目的,有沒有這個東西我就不清楚啦。
難在評估影響
眾所周知 南北半球的四季變化是形成當今全球氣候的基礎條件 包括但不限於最基本的季風 洋流等
這本質上是因熱量在時間和空間上分布不均勻引起的
將夏天的熱量儲存起來到冬天使用將會打破這一長期的自然規律 而且是在底層打破 根據蝴蝶效應類比 這將帶來的影響是難以估量的 甚至連地理書都可能要重新編寫
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