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基础知识

人造雪原理

俗话说天有不测风云,当自然降雪不给力的时候,我们就要依靠造雪机发挥作用了。 通常只要具备水源,电源或其他能源,在低于32°F(0°C)的温度,就可以实现人工机器造雪。

实际雪是冰的小颗粒。 因此,真正古老的制雪方式就是研磨冰块,在热带地区和特殊活动中,人们会采用此方法生产“雪”。 然而,对于较大规模的需求而言,研磨冰块不仅代价昂贵,劳动力成本也是非常大,因此,拥有能够直接将水转化为雪的机器逐渐成为人们的期望。

造雪机是通过将水打碎成小颗粒,颗粒在在冷空气中移动来达到冷却的目的,由此水颗粒聚集成核并将所产生的雪分散产生下雪的效果。 那么,为什么人们不通过洒水来制雪呢? 水是一种独特的物质,它在冻结时会膨胀,并且具有很高的熔化热,因此所形成的冰块能够保持很长时间。 熔化热是指单位质量的晶体在熔化时变成同温度的液态物质所需吸收的热量。也等于单位质量的同种物质,在相同压强下的熔点时由液态变成固态所放出的热量。在一定温度、压力下,纯物质熔化(晶体转变为液态)过程中体系所吸收的热(即过程的热效应),例如从65°F(18.3°C)到64°F(17.8°C)或34°F(1.1°C)到33°F(.6°C) 放热1BTU(英热单位)。 但是,要将32°F(0°C)的一磅液态水从液体转换为32°F(0°C)的一磅冰,则需要放热144 BTU。 总之,在造雪中需要大量的放热(冷却)过程。 此外,水可以在低于32°F(0°C)的温度下冷却,并且除非成核,否则仍然保持液态。 这种现象称为过冷现象(注:在一定压力下,当液体的温度已低于该压力下液体的凝固点,而液体仍不凝固的现象叫液体的过冷现象)。

因此,造雪机首先将水分通过物理方式打成小颗粒,将水冷却至32°F(0°C),去除熔化所需热量,最后成核。 造雪需要相对大量的水,例如,覆盖200英尺(61米)乘200英尺(61米),6英寸(15厘米)厚积雪区域,则需要20,000立方英尺(566立方米) 的雪。 这将需要10,000立方英尺(283立方米)或74,600加仑(282,392升)的水。 因此,这就需要良好的供水系统支持,提供水压应至少为100 PSI(磅每平方英寸)(7BAR)或230英尺扬程。

许多滑雪场每分钟可以将超过5000加仑(18,900升)的水转化为雪。 也就是每分钟20吨或每小时1,250吨。 人工造雪虽然通常用于滑雪场,但也用于建筑项目的防冻,农作物的防冻,汽车和飞机测试以及污水处理。 全世界有三十多家造雪公司。 SMI则是专注造雪的公司中最大的一个。 

雪质分类

静雪

您有没有想过为什么一场新雪看起来如此平静? 一个原因是降雪过程中,雪花中夹杂着气囊,当它们落地时,气囊有助于吸收声音,从而削弱了响声。

雪花

雪花的形成与雨滴形成的方式大致相同。 水蒸气与空气中微小的尘埃,晶体或其他杂质结合,形成微小的冰晶。 风的作用下,使冰晶在云层中不断运动,使它们与周围水结合或通过较冷水滴的累积下不断增长。

冷雪

并非所有寒冷的地方都有大量的积雪。 太冷的地方,空气极其干燥,含有水分很少,甚至是几乎为零,不能形成雪花。比如美国北部相比较寒冷的北极更常见雪花的出现!

暴雪

暴风雪是最危险的降雪方式。在温度低于20°F(-7°C)时,风速必须达到每小时35英里(56公里/小时)。这些条件导致雪四处飞散,通常能见度非常低。

气压

由于重力的存在,大气也具有重量。大约有一吨重的空气一直压在你身上,但你感觉不到。那是因为相同的压力的气体环绕并支撑着你。用气压计测量空气压力。当空气寒冷干燥时,它的重量更大(高压),因此在晴朗天气下气压计会更高。当空气潮湿时,它实际上重量较轻(低压),因此下雨时气压较低。所以气压读数变化便意味着天气的变化。气压计读数下降表示天气变化。气压计表读数下降表明将有降雨的情况发生。气压计读数增加表明天气逐渐变得晴朗。在造雪过程中,通常高压条件下,晴朗且寒冷的夜晚,造雪产量将达到最佳。

露点

空气温度必须冷却以便发生饱和。 露点温度是假设空气的气压或含水量没有变化。

(注:露点--空气中水气含量达到饱和的气温,低于此温度时水气从空气中析出凝成水珠

湿球温度

通过在恒定压力下将水蒸发到空气中可以获得的最低温度。 这个名字来自于将湿布放在水银温度计泡上然后在布上吹空气直到水蒸发。 由于蒸发会吸收热量,温度计会在同一地点和时间冷却到比干燥更低的温度。 湿球温度可以与干球温度一起使用以计算露点或相对湿度。

机器造雪vs人工造雪

我们行业中更喜欢使用“机器造雪”这个术语来描述产出与大自然降雪无差异的雪。 我们不喜欢使用术语“人造雪”,因为我们所产出的并不是假的或仿制雪。 机器造雪的原理主要是使用水和压缩空气来帮助将水滴结晶成雪。 由于空中结合时间短,机器造雪通常没有树枝状手臂,雪花更像是小枝干。

什么是固化?

雪通常以堆积形式存储,以使水滴有时间彻底冻结。 短时间内雪只是外围冻结,需要长时间来实现100%冷冻。 所以大多数滑雪场都喜欢在推雪之前将雪堆存放8到10个小时。

然而,雪在离开造雪机的几秒钟内,也可以产出非常干燥并完全冷冻的雪。 因此造雪过程中产出的雪也是业同样称为所谓的优质雪。

造雪机类型

如今市场上主流的两种造雪机类型 - 风扇式和杆式/枪式。 使用成核方式实现水喷雾结晶的概念仍然适用于这两种技术。

风扇式造雪机使用风扇电机驱动扇叶,将雪抛射至空中,增加成核和冷冻时间, 风扇式造雪机以高抛射,长距离而闻名,在所有天气条件下都具有较高造雪产量,抗风能力佳以及整体性能优越。风扇式造雪机底座可选移动式支架、塔式以及摆臂式。杆式/枪式造雪机通常采用塔式安装方式,通常采用6米或9米杆。 枪杆扬起高度可增加成核时间。杆式和枪式造雪机抛射高度和距离有限,抗风能力较差,产量易受影响。

如何选择风扇式或杆式/枪式?

      这两种技术如今都很流行。 风扇式造雪机更适合在临界温度下和较宽的雪道造雪。 杆式/枪式造雪机更适合较冷的天气条件下和较窄雪道造雪, 两种类型造雪机均可选手动和自动控制选项。

什么是SmartSnow™智能造雪软件?

SmartSnow是一款拥有控制功能的智能造雪软件,作为造雪系统的大脑运行。 通过气象数据,水温,雪质,水压等变量输入,有助于造雪机实时调整造雪方案,以达到最佳雪质。 整个系统可以通过电脑,平板电脑或智能手机操作。

SmartSnow已经开发了20多年,可为雪场提供卓越的能源和资源管理以及综合比较数据。

为什么造雪时使用的是湿球温度?

湿球条件对环境温度和相对湿度的影响,有助于水滴实现最冷条件。它与温度计上水银球湿润时的温度读数有关。该读数通常比干燥温度低。因此,湿度在液滴冻结过程中起着重要作用。天气越冷,越干燥,就越能有效地雪。