俗話說天有不測風云,當自然降雪不給力的時候,我們就要依靠造雪機發揮作用了。 通常只要具備水源,電源或其他能源,在低于32°F(0°C)的溫度,就可以實現人工機器造雪。
實際雪是冰的小顆粒。 因此,真正古老的制雪方式就是研磨冰塊,在熱帶地區和特殊活動中,人們會采用此方法生產“雪”。 然而,對于較大規模的需求而言,研磨冰塊不僅代價昂貴,勞動力成本也是非常大,因此,擁有能夠直接將水轉化為雪的機器逐漸成為人們的期望。
造雪機是通過將水打碎成小顆粒,顆粒在在冷空氣中移動來達到冷卻的目的,由此水顆粒聚集成核并將所產生的雪分散產生下雪的效果。 那么,為什么人們不通過灑水來制雪呢? 水是一種獨特的物質,它在凍結時會膨脹,并且具有很高的熔化熱,因此所形成的冰塊能夠保持很長時間。 熔化熱是指單位質量的晶體在熔化時變成同溫度的液態物質所需吸收的熱量。也等于單位質量的同種物質,在相同壓強下的熔點時由液態變成固態所放出的熱量。在一定溫度、壓力下,純物質熔化(晶體轉變為液態)過程中體系所吸收的熱(即過程的熱效應),例如從65°F(18.3°C)到64°F(17.8°C)或34°F(1.1°C)到33°F(.6°C) 放熱1BTU(英熱單位)。 但是,要將32°F(0°C)的一磅液態水從液體轉換為32°F(0°C)的一磅冰,則需要放熱144 BTU。 總之,在造雪中需要大量的放熱(冷卻)過程。 此外,水可以在低于32°F(0°C)的溫度下冷卻,并且除非成核,否則仍然保持液態。 這種現象稱為過冷現象(注:在一定壓力下,當液體的溫度已低于該壓力下液體的凝固點,而液體仍不凝固的現象叫液體的過冷現象)。
因此,造雪機首先將水分通過物理方式打成小顆粒,將水冷卻至32°F(0°C),去除熔化所需熱量,最后成核。 造雪需要相對大量的水,例如,覆蓋200英尺(61米)乘200英尺(61米),6英寸(15厘米)厚積雪區域,則需要20,000立方英尺(566立方米) 的雪。 這將需要10,000立方英尺(283立方米)或74,600加侖(282,392升)的水。 因此,這就需要良好的供水系統支持,提供水壓應至少為100 PSI(磅每平方英寸)(7BAR)或230英尺揚程。
許多滑雪場每分鐘可以將超過5000加侖(18,900升)的水轉化為雪。 也就是每分鐘20噸或每小時1,250噸。 人工造雪雖然通常用于滑雪場,但也用于建筑項目的防凍,農作物的防凍,汽車和飛機測試以及污水處理。