季节性热能储存(STES)冷却器的策略
季节性热能储存。
我需要一个冷的房间来储存幼苗和裸露的根茎树，一年中的2-3个月，大约从4月底到6月中旬。温度需要在0.5到3摄氏度之间。传统的冷却器系统的成本是不可用的，不仅因为机器，而且我需要升级我的电气服务，以及升级从变压器到拟议地点的配电线路(700英尺)。
地点在加拿大艾伯塔省埃德蒙顿郊外。春天的融冰开始于三月中旬。雪在四月中旬就消失了，尽管春雪经常出现。叶日(杨树破芽的日子)通常是5月10日，前后一周。
目前，我正在考虑一个24 x 24英尺的空间，砾石地板，草捆墙，粘土/石灰渲染与外部的蒸汽阻燃涂料。我从SB组得到的经验法则是，暖面渲染的渗透性应该是冷面的1/5到1/10。
答:我不清楚这是否适用于寒冷的内部。露点仍然在墙内，但这对温暖的室内也是真的。捆墙是如何变干的?
储存库斯的方法是在地板中间挖一个16英尺宽3英尺深的斜面洞，用池塘衬垫衬里，装满水。在冬天，门是开着的，一个传统的3000立方英尺的窗户风扇用来把冷空气送进房间。
池塘将被装饰，上面的空间将覆盖1″厚的OSB/泡沫/OSB面板。这些面板将在冬天被移走并堆叠起来，在夏天重新安装。(是的，这意味着我有两个级别的存储空间。大部分都是手工搬运的箱子。如果到了需要推车的时候，我可以在剩下的地板上放置永久性的桥牌。
我们的年冰冻指数为1750摄氏度。湖泊上的冰厚度近似为t= c*√(F)，其中t为冰厚度，单位为厘米，F为冻结指数，c是一个常数，范围从1.5左右(有一定遮蔽的积雪覆盖的湖泊)到高达2.7(有风地区的开阔湖泊)。如果我用2，我得到的冰厚度在80到90厘米之间。
如果这不能实现，我的备用计划是在池塘底部放1000英尺长的塑料管道，在北屋顶上放类似的长度，并循环防冻剂。(将管道拆分成约100英尺的段和歧管)
B:这是个可行的策略吗?特别是第一年的地面温度将是通常的10摄氏度。我想避免对池塘底部进行绝缘，认为在几年后，我将使当地的地面温度接近冰点，这样我的冰可以保存更长时间。它也使建筑更简单。这里常见的霜冻深度是4-6英尺，车道下面的水线是8英尺。我的预期是，第一年我将有较浅的霜冻深度，由于池塘结冰的延迟。
在操作中，池塘将被甲板上的隔热板与房间隔开。因为它在下面，所以很少有冷逸的倾向。一个恒温器控制安装在甲板上的百叶风扇。吊扇使空气流通。
地基将是碎石/河流流鹅卵石填充的壕沟，用泡沫绝缘，但不清楚有多少，也不清楚把它放在哪里。按照惯例，它应该建在外面，既可以保持内部温暖，又可以防止霜冻使地基隆起。在这里，在运行中，内部可能比外部有更深的霜，因为没有绝缘层的雪。在这一点上，我考虑的是2″型II EPS向下1英尺，向外2英尺，这样就有了一个6英尺宽的地基。
C:我该怎么打粉底呢?
屋顶把我难住了。各种消息来源说，因为檐口不会上升，天花板空间不需要比墙壁更好的绝缘。蒸汽屏障应该在温暖的一面，但它是不实际的得到一个连续的蒸汽屏障之间的桁架。我想理论上我可以用框架桁架在屋顶上得到一个清晰的空间，但我对在边缘处做好它没有信心。
我目前的想法是将II型EPS的6-8″分两层涂在椽的底部，用喷雾罐膨胀泡沫密封接缝。6”:R24。在上面再加一层纤维素。
D:有没有更好的方法来做天花板保温呢?
最后:湿度要求产生了一个有趣的情况:使用中的蒸汽梯度是由内而外的，而温度梯度是由外而内的。室内湿度很高。在春季，比正常白天的值高出30 - 60%
艾凡:这会影响设计吗?
F:我还忽略了什么?
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回复
舍伍德。
当你写“温度需要在0.5到3摄氏度之间”时，你的意思是“温度需要在0.5到3摄氏度之间”吗?
如果是这样，那就意味着你的目标是33°F和37°F，对吧?
舍伍德。
这取决于温度上限有多重要——就目前而言，我假设温度上限是37华氏度——你可能想多了。也许你所需要的只是一个老式的泥土地板的地窖(也就是说，一个大部分位于地下的房间)。
我在佛蒙特州北部的房子下面有一个这样的地窖。4月中旬，酒窖温度徘徊在33华氏度左右。它的温度变化非常缓慢。六月中旬，天气会暖和一点，但也不是很多。
我同意一个更简单的设计可能行得通。把池塘和主动带冷进出池塘似乎比不把它隔离更难。如果池塘没有足够的冰形成，可以添加壶或桶。把它放在地下是有道理的，尽管没有楼梯的通道可能很重要?
至于屋顶和墙壁的绝缘材料，屋顶的绝缘材料通常被指定比墙壁的绝缘材料厚，原因之一是在阁楼里把纤维素堆得更深一点的增量成本与使墙壁更厚的成本相比微不足道(一旦你考虑到所有繁琐的细节)。这更多的是关于“物有所值”而不是“需要”。屋顶和墙壁之间的其他区别包括屋顶表面的太阳能加热和屋顶表面的辐射冷却。一种经过认证的面向天空的冷屋顶材料会在这两方面帮助你，但不是必要的，特别是如果你使用厚的隔热材料。
至于晾晒墙壁，这是很棘手的，因为你的冷面湿度也很高，所以你没有一个好的晾晒计划。对于这种情况，传统的建议是使用耐湿材料，如EPS。吸管可能有风险，但这种风险可能是可以接受的。潮湿的部分可能全年都保持凉爽，以避免太多的霉菌或腐烂的风险，如果你不花太多钱建造它，它可能不会持续100年。而且至少没有人住在里面，所以健康风险会很低。
但从5月下旬到6月，室外的露点似乎明显高于室内，所以在室外表面设置一层蒸汽控制层是有意义的。如果你在夏天把它关起来，试图继续保持里面的凉爽，你也会需要蒸汽控制层。
温度在C，是的。幼苗解冻后储存的理想温度是略高于冰点。你不希望根冻住(通常是-2左右)，也不希望它们足够热，使化学反应开始。理想的温度是每天24小时0.5摄氏度。实际上，2摄氏度是可以接受的，短暂的上升到4摄氏度(开门、粘上恒温器……)并不是世界末日。
这不是一个锋利的过渡。在较高的温度下较长的储存时间=>死亡率增加，活力下降。有些物种比其他物种更耐受性。一些死亡率取决于坠落条件。
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我考虑的另一个选择是使用一个有隔墙和塑料水桶的更大的建筑。地上的雨桶是土耦合的——底部最后结冰，底部鼓起来。我在一间隔热棚里(R12)做实验，桶放在块上，这样底部也能结冰，顶部漂浮着3-4英寸的泡沫塑料花生。我认为这将导致更均匀的冻结，最后的凸起大部分在顶部而不是底部。
关于天花板，你说得对。
我不知道在地窖里怎么控制温度。我们10摄氏度的地面温度对幼苗来说太热了，而在季节开始时，它将远远低于冰点。
进展报告。
我在做试验，用一个旧锅炉棚。2x4结构，10英尺x 10英尺，玻璃纤维棒，混凝土板。
破旧的小屋已经修补干净，旧的烟道和进气口都塞满了绝缘材料。9桶3/4的水被移了进来，用大块的托盘支撑着。窗户上的风扇安装在地板上，保持空气流通。6个桶有一个6-8英寸高的聚苯乙烯泡沫花生漂浮在水面上。
我在棚子里有一个无线温度计，大概有桶顶那么高，门廊上也有一个。我一天要记录好几次这两个温度。
在零下6到零下18摄氏度的温度下6天，一个没有花生的桶的顶部表面有一英寸的冰。花生处理过的桶还没有开始结冰。
一般来说棚内的温度是室外温度的1/10。例如:如果外面是零下15度，那么棚内就是零下1.5度。延误了几个小时。
我用这个网站上的信息做了一些粗略的计算(谢谢!)，我的标称R12 2x4墙棚的整体建筑围护结构绝缘值可能在R3和R4之间。混凝土板只是一个没有隔热层的地面板。这使得它成为主要的热传输。春季在地基周围加捆稻草可减少地基的预热。
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更详细地回答了关于根窖的想法:
地面温度与浅井水温度非常接近。这里是10摄氏度或50华氏度。这里的土豆地窖里安装了两个恒温器:如果室内温度超过40华氏度，一个会从外面引入冷空气;如果温度低于34华氏度，另一个会打开加热器。当我需要凉爽的时候，外面的温度太高了，无法发挥作用，尽管我可能可以通过在黎明前吸入冷空气来多活一个星期。
我有一个人，他有一个根窖，整个冬天都在浇水，积了两英尺厚的冰。春天，他用稻草把地板隔开，然后把他的树搬进来。一旦地面结霜，我就没有自来水了。(我的水系在地面上，秋天排水。我不打算在杨树丛中挖2000英尺长8英尺长的沟，以便一年四季都有水。)
我不知道他是如何控制体温的，我估计早春的时候天气会很冷，而随着地表温度的升高，晚春的时候会出现极端的分层。也许他用的是粉丝。
谢谢你的更新。几个想法:
1)用绝缘材料填塞小孔可能会也可能不会密封——玻璃纤维绝缘材料不能很好地阻止空气流动，但泡沫绝缘板可以，特别是边缘被塞住，用罐装泡沫或优质胶带密封。
2)如果你的目标是冻结桶里的水，难道你不想从外面吹进空气，而不是只在桶里循环空气吗?
3)用冰间隔冷却，冰上不加盐，只要室外温度在冰点以上，绝不低于冰点。冰的表面保持在0摄氏度，而房间的温度会稍高于这个温度。它可以自我调节，自动瞄准你想要的温度范围。
关于玻璃纤维，一切都太真实了。不幸的是，仍然有锅炉管道也在路上，放一个泡沫板将是一个PITA。玻璃纤维在面包袋里。
长远计划是冻结桶。但是我有一月和二月。现在我在玩。通过观察系统冷却时的系统行为，我对它有了更好的理解。这可能会在春天有所帮助。
今年冬天的某个时候，我们可能会有两周的时间气温降到零下30度以下。春天的问题将是冰的质量、冰板和冰板下的土壤低于冰点多少。从-30到0大约是冰变成液体的1/4的冷却度。因此，秧苗要保持在冰面之上。按需要打开风扇使空气混合。
玻璃纤维面包袋听起来很有效。
现在我更理解你的实验了。听起来，理想情况下，你会希望桶刚刚完成冻结，因为你的储存季节开始了，所以他们永远不会降到- 30。但试图控制这种情况的努力可能并不值得。
在桶和3套架子之间，地板不干净。但我想我可以在地板中央铺上泡沫聚苯乙烯和OSB，在不好用的地方放上玻璃纤维球棒。如果我在春天这样做，那么储存在板子里的冷就会被抑制。
我还有一些多余的绝缘防水布——冬天浇筑混凝土时用的那种——可能是R2-3，我可以用它来包裹桶。到了春天，我要在树长出来之前把温度调好。
现在室内温度随室外温度变化的规律告诉我桶的表面积很可能受到限制。9个桶有200平方英尺的面积。建筑面积520平方英尺(包括天花板和地板)。如果我们考虑到由于两个边界层，桶有一个有效的R1，而风扇破坏了其中一个，那么桶大约是R1/2 200平方英尺的桶在R1/2是400 BTU/hr/F。但是今天早上的房间是28层。所以1600 BTU /人力资源
未绝缘的楼板与地面相连。虽然平板的表面会很快冷却，但地球每英尺运行R1，可能是1.5，因为它不会潮湿。所以现在我的温度可能在50度的地球和30度的房间之间。R1的100平方英尺加上20度的温差可以增加2000英热单位/小时。大楼的其他部分，6楼420平方英尺，温差30度，散热速度为2100英热单位/小时。
如果这就是全部，那么棚子温度应该是地球温度和外界温度的一半，在20多度，实际上是在20多度以上，我们在玩弄我的不确定性:棚子的隔热效果到底有多好;随着桶的冻结，它们的有效R值会上升，这是一种难以计算的方式，因为它们的冻结厚度并不均匀;随着楼板冷却，顶脚温差减小，楼板的有效R值增大。
如果这个模型是正确的，那么当桶和板继续冷却时，棚内的温度将更紧密地跟随外部温度。我预计会看到温度在零度和室外平均温度之间的一半。
我做了一个快速的电子表格:如果我称平板为R2，墙壁和天花板为R12，柱桥为R4.5(两边都是OSB)桶为R1，门为R2，每小时换一次空气它符合今天早上的温度每小时不超过100英热单位。必须承认:我有多余的变量，但我很高兴太太团达成了5%以内的协议
我可能睡不着，但还不至于完全睡不着。
(有趣的想法:储存在地下的凉爽本身就足以满足我的目的吗?)
摆脱报告:
从我开始我的STES实验到现在已经3个多星期了。在这段时间里，我们一直处于典型的冬季天气。极端情况下是零下5到零下22摄氏度，但大多数情况下是零下8到零下14摄氏度。在这段时间里，棚内的温度与室外的温度非常接近，允许几个小时的延迟。请看附呈的图。粗略的计算表明，在这样的温度下，到第三周结束时，我的桶热应该快用完了(水基本结冰了)。图表显示内部温度开始下降。当然，这也可能是由于来自地板的热量下降造成的。不知道如何区分这两种效果。
我觉得很神奇，它实际上和预期的差不多——至少到目前为止是这样。考虑到我的方法是多么草率，我预计预测和观察之间有50%的误差。根据在自制温室中影响最小的经验，我认为我的水会比预期冻结得更快，棚内的温度会在两周结束时接近外部的平均温度。
谢谢你的报告。你的简单关联居然能这么好。