¿Cuáles serían algunas formas de almacenar calor/frío?

Estoy imaginando una historia en la que las personas almacenan calor en verano para usar en invierno y almacenan frío en invierno para usar en verano, liberando la temperatura adecuada cuando sea necesario.

Pero sin apartarlo con la mano, ¿cómo funcionaría tal cosa? No me importa si este dispositivo es magia o tecnología. (Tenga en cuenta que no estoy hablando de la tecnología de bomba de calor actualmente conocida, que ocupa mucho espacio y transfiere las temperaturas actuales desde el suelo y usa el diferencial para cambiar el nivel de comodidad del edificio).

Sea lo que sea, quiero que sea del tamaño de una urna de buen tamaño, tal vez siguiendo la idea de que si se coloca en un lugar soleado absorbería el calor y podría liberarlo en un momento posterior, y si se coloca en un lugar frío / lugar nevado puede absorber el frío y tener algún tipo de válvula de escape. La cantidad de calor/frío almacenado sería proporcional al tamaño del jarrón.

lagos subterráneos?
¿Qué tiene de malo la bomba de calor? ¿Por qué no son buenos? ¿Son solo requisitos de espacio/masa? ¿Qué hay de madera (árbol)?))
Creo que esta pregunta es demasiado amplia, porque dices que la magia es una posibilidad, pero luego no especificas los límites de la magia.
@MolbOrg ¿te importa expandir tu pensamiento un poco allí, en forma de respuesta?
@JesseCohoon sobre la madera? en caso afirmativo, era solo una especie de broma, los tres almacenan energía solar y pueden quemarse con la emisión de calor. Solo pensé en cuánto se puede almacenar (calor); básicamente, las limitaciones son solo quemar las cosas. No te entiendo premisa y lo que te gusta tener. Es posible que imaginemos una máquina de calor / unidad de CA, que almacena calor en forma compacta en un dispositivo compacto avanzado de tecnología mágica en forma de plasma, pero esto no será gratis y costará energía. De la misma manera, podemos imaginar un almacenamiento de energía compacto + aire acondicionado/calefacción, pero en qué se diferencia de lo que ya tenemos.
Nada que no sea magia puede almacenar y temporadas enteras de calor/frío en el tamaño de una urna. Si tuviera toneladas de luz solar (desierto) y tuviera un plato parabólico, podría canalizar la luz solar por una tubería. Sin embargo, todavía necesitaríamos almacenamiento subterráneo masivo.
@cybernard quise decir por un día a unas pocas semanas. No una temporada completa. Lo que significa que una familia puede tener docenas de ellos tirados absorbiendo el calor o el frío en un momento dado.
@JesseCohoon Donde vivo una vez que hace frío, no hace calor hasta el verano. Aparte de la energía solar o geotérmica (no cerca de mi ubicación), no habría una forma natural de obtener calor en el invierno. Si tienes decenas de ellos vas a utilizar el mismo espacio que un sistema de bomba de calor. Excepto que estas cosas van a estar "en tu camino", y el almacenamiento de calor puede estar debajo de tu sótano, fuera de la vista fuera de la mente.
Me parece obvio que esto violaría las leyes de la termodinámica. Así que necesitas magia. Pero con la magia, necesitamos que definas cómo funciona la magia. A continuación te contamos las consecuencias de eso. Puede reducir esto convirtiéndolo en una verificación de la realidad. Entonces la gente puede explicar con más detalle por qué esto es científicamente imposible. O puede definir cómo funciona su magia y especificar un área de consecuencias que sean motivo de preocupación. Y no absorbes el frío; liberas calor.
El almacenamiento en frío para su uso en verano es una tecnología conocida: en.wikipedia.org/wiki/Ice_house_(building)
Usa magia para llenar la urna con queroseno generado del aire, luego más magia para quemarlo de manera eficiente y producir calor. Y tenga la urna mágica recargable en las tiendas convenientes...
¿Energía a escala geotérmica en algo que cabe en un camión? ¡Qué bomba tan genial tienes ahí!

Respuestas (12)

Un material mágico con una capacidad de calor casi infinita para las dos urnas.

Dos cajas para las urnas que cuentan con un perfecto aislamiento y una puerta corredera para regular la transferencia de calor

En verano, coloque la urna de verano afuera y cuando llegue el día más caluroso, póngala en la caja aislada.

Cuando necesite calentar:

  • Trae la urna de verano y abre la puerta
  • Tome la urna de invierno de la caja aislada y colóquela afuera. Espera al día más frío del invierno para volver a guardarlo en la caja isotérmica.

Invertir para enfriar.

Si tiene algo con una capacidad de calor casi infinita, solo tiene que preocuparse por tener suficiente calor para extraerlo. Si lo quiere más fresco, simplemente traslade el calor de la habitación al almacenamiento. Esa es solo una urna de la que preocuparse.
@ Byte56 ¿Cómo enfriaría eso la habitación?
Quitando el calor de la habitación, enfría la habitación. El calor se almacena y ya no está en la habitación.
@ Byte56 No seguir. Eres libre de publicar una respuesta si tienes una solución mejor.
Es como si hubiera una luz en la habitación y quisieras oscurecerla. ¿"Agregarías oscuridad a la habitación" o quitarías la luz? Quitarías la luz, al igual que quitarías el calor para hacerlo más frío.
@ Byte56 El calor no proviene de la luz. Hace calor afuera y necesita enfriar la habitación. Voy a aguantar con mi respuesta. Gracias.

Bueno, como no ha dicho mucho sobre las restricciones de tamaño, sugeriría almacenarlo de la misma manera que lo hacemos ahora, en algo llamado almacenamiento térmico sin imaginación . Gran masa de algo con buen aislamiento. Cuando hace calor, se mantiene caliente y viceversa para el frío. Conozco al menos un sistema de almacenamiento de calor con sales fundidas (no recuerdo dónde), usaban energía solar para calentar la sal y usar el calor por la noche, creo que almacenó varios gigavatios-hora de energía y podría permanecer caliente durante mucho tiempo. . Para una vida útil de 6 meses, solo refuerce el aislamiento (solía haber un rumor de que el aislamiento en los tanques de hidrógeno líquido del transbordador espacial era tan bueno que podía mantener el hielo congelado durante 12 años)

probablemente este del que estés hablando solarreserve.com/en/technology/molten-salt-energy-storage
Sí, probablemente sea eso. 1'F de pérdida de calor por día , eso es bastante impresionante, ¡sería bueno incluso después de todo un año!
No necesita tecnología de la era espacial para aislar cosas; históricamente, hemos enviado bloques de hielo de Canadá a India con barcos de vela alrededor de África, tardando ~ 4 meses en llegar: en.wikipedia.org/wiki/Ice_trade tiene una breve descripción. Solo necesita muchas cosas (más volumen por superficie) y un aislamiento grueso y barato.
@Peteris No quise insinuar que se necesitaba el aislamiento de la era espacial, solo pensé que era un poco de información interesante, para mostrar lo que es posible, para decir " oye, esto no solo puede funcionar, sino que puede funcionar realmente, muy bien "

Almacen de energia

Si enfría una roca exactamente un grado por debajo del punto de congelación, luego la deja caer en una buena bebida, el ladrillo enfriará la bebida... un poco. Pero no mucho, en el gran escenario de las cosas. Sin embargo, si deja caer un simple cubo de hielo en la bebida, ¡bajará la temperatura considerablemente! Misma masa de objeto, pero mucha más energía. La razón es el cambio de estado: el ladrillo sigue siendo un ladrillo, pero el cubo de hielo se derrite y se necesita mucha energía para pasar de sólido a líquido (y de líquido a gas), y viceversa. Por cierto, esta es la razón por la cual esas rocas para beber simplemente no funcionan tan bien como el hielo normal.

Concedido, eso es sólo agua. Puede contener una cantidad significativa de energía, pero no lo vas a conseguir tan pequeño como una urna y aún así podrás hacer otra cosa que no sea actuar como un dispositivo de enfriamiento personal durante unas pocas horas, en el mejor de los casos. Lo que realmente quieres, por lo tanto, es un nuevo supermaterial. Algo que requiere mucha energía para pasar de sólido a líquido. Luego, todo lo que necesita hacer es encontrar una manera de llevar la energía a la sustancia (para calentarla) o dejar que la energía salga (para enfriarla).

La parte impresionante es que la temperatura es exacta . No es "vagamente temperatura ambiente", sino una temperatura específica con 0% de fluctuación.

Control de temperatura

Ok, entonces mentí. Hay un poco más para controlar la temperatura que el material. Sin embargo, ¡esto funciona a nuestro favor! Verás, si aumentas la presión, el agua ya no se congela a la misma temperatura. Aumente lo suficiente y el agua comenzará a congelarse a temperatura ambiente (o más caliente). Disminuya lo suficiente y el agua hierve a temperatura ambiente (o más fría).

¿Por qué es esto a nuestro favor? ¡Simple! Su supermaterial está en el cambio de estado sólido/líquido a temperatura ambiente y presión atmosférica. Pero, al aumentar o disminuir la presión, puede cambiar fácilmente el punto de fusión/congelación unos pocos grados hacia arriba o hacia abajo. ¡Lo que significa que su supermaterial se puede regular con solo girar un dial! A medida que gira en un sentido, aumenta la presión, en el otro sentido, disminuye. Gírelo hacia arriba o hacia abajo para regular la cantidad de energía que se libera.

recarga

Tan denso en energía como es este material, se necesitará una cantidad significativa de energía para recargar, exactamente la energía que libera, en realidad. Sin embargo, con el material adecuado y una buena fuente de energía, un trozo de material podría calentar una casa aislada durante un día completo o más. Y dado que no está desperdiciando energía tratando de hacer que una casa esté más fría de lo que debería estar (como un bloque gigante de hielo), o más caliente de lo que debería estar (como una cuba de sal fundida), se regulará mucho más fácilmente.

Si pudiera haber seleccionado 2 respuestas para aprobar (con la marca de verificación), la tuya hubiera sido
Y como beneficio adicional, debido a la naturaleza casi incompresible del agua, se necesita relativamente poco esfuerzo para aumentar la presión en comparación con, por ejemplo, un gas.

magia

Dijiste que no te importa si es magia o no. Entonces, lo más simple es usar magia. Tener algún tipo de dispositivo de almacenamiento mágico que se carga. En verano absorbe calor y en invierno lo libera.

Solíamos hacer esto todo el tiempo, al menos en la forma de almacenamiento "frío". Pero solo funcionó a gran escala. Solíamos tener casas de hielo que almacenaban grandes cantidades de hielo. los edificios estaban bien aislados y el hielo duraría hasta el próximo invierno. podrían usarse para almacenar alimentos porque permanecían fríos todo el año. https://en.wikipedia.org/wiki/Ice_house_(edificio)

muchos edificios funcionan almacenando el "frío" de la noche en el día y el calor del día en la noche para mantener una temperatura agradable. Hay varias formas de hacer esto, pero todas requieren mucha masa. La más sencilla es simplemente construir muros de piedra o tierra muy gruesos.

la inercia térmica de algo tan pequeño como una urna es demasiado pequeña para funcionar, por lo que realmente tendrás que usar la magia de agitar las manos. Si lo limita a la magia que almacena o libera energía a pedido, puede hacerlo bien.

Me parece recordar una historia en la que hicieron exactamente eso con piedras especialmente talladas de varios tamaños. se podia evitar que un tipo se calentara (almacenando asi frio) y otro podia evitar que irradiara calor (almacenando asi calor) los frios estaban algo limitados porque no podian llegar a ser mas frios que la noche mas fria del invierno, pero los calientes podian alcanzar algunos extremos reales de temperatura (son calentados por la luz solar para que eventualmente puedan alcanzar la temperatura de la superficie del sol, excepto que se derretirían primero) hasta el punto en que generalmente se alojaban en marcos de metal para evitar que las personas se acercaran demasiado mientras estaban activos. Ojalá pudiera recordar dónde lo leí, podría haber sido un escenario de campaña. Esto significa que necesitaría más piedras frías que calientes, y no solo porque es más fácil calentar una habitación que enfriarla.

También he visto una variación de esto con un artefacto mágico que siempre tiene la misma temperatura, que solo debido a cómo funciona la temperatura tenderá a llevar cualquier habitación a la misma temperatura con el tiempo, siempre que no sea demasiado grande. si la temperatura se estableció cuando hizo cada uno, puede sacar mucho provecho de la idea. hacer frigoríficos en invierno y hornos de pan en verano. O crea el control climático de tu casa en un agradable día de primavera.

Las casas de hielo son comunes alrededor de la costa escocesa, junto a los muelles y pequeños puertos donde solían operar los barcos de pesca, y especialmente en las pesquerías de salmón.

Estoy de acuerdo con las respuestas/comentarios de que la pregunta es demasiado amplia. Si realmente quiere cosas que funcionen, entonces el almacenamiento de sales fundidas o una bomba de calor (como lo sugieren otros) sería el camino a seguir. Si lo quieres en una urna (pequeña), entonces tienes que recurrir a la magia. Entonces, ¿cómo hacerlo mágicamente con una explicación?

el demonio de maxwell

Si no quiere decir simplemente "es una urna mágica [tos, tos, murmullo, murmullo]", entonces le sugiero que contenga un demonio maxwelliano (bueno, supongo que diablillo si debe caber en una urna pequeña).

El demonio de Maxwell es un experimento mental de Maxwell para mostrar cómo se puede violar la segunda ley de la termodinámica (que dice que la cantidad total de desorden (entropía) en un sistema tiene que aumentar). El demonio, en el experimento mental, elegirá qué moléculas de gas pasan una barrera y, por lo tanto, con el tiempo el orden del sistema aumentará ya que el demonio organizará las moléculas. Esto se desmiente al notar que el demonio necesita gastar energía para determinar qué molécula poner dónde y, por lo tanto, la entropía global aumentará de todos modos, incluso si se ordenan algunas moléculas. Este es al menos el caso de un mundo sin magia.

Con la magia permitida, el demonio (o diablillo) viviría en la urna y elegiría selectivamente qué moléculas interactuarían con la urna. Esto significaría que en un día cálido solo las moléculas de alta energía (es decir, las cálidas) interactúan con la urna, pierden energía durante la interacción y se enfrían. En un día frío, el demonio haría lo contrario y solo permitiría que las moléculas "frías" interactuaran y, por lo tanto, obtendrían energía del almacenamiento en la urna. La urna en sí puede ser de cualquier material exterior y contiene una jaula de almacenamiento interior (para mantener dentro al demonio/diablillo), que está hecha de algún metal encantado. Dentro de la jaula de almacenamiento está el demonio/diablillo (obviamente) y una sustancia viscosa mágica semilíquida o similar al plasma que almacena la energía. Podría usar algún compuesto real con alta capacidad calorífica (por ejemplo, agua), pero si ya optó por un demonio, entonces una sustancia pegajosa mágica púrpura brillante encajaría mejor. Yo personalmente llamaría a la sustancia pegajosa Thermoglium, Magmalite o quizás Maxwellate.

Un micro-agujero negro, -sol, -estrella del tamaño de una urna grande. Contenido con campos electromagnéticos. Suponiendo que pueda extraer energía de él, puede alimentar todos los calentadores o acondicionadores de aire que desee.

Aún mejor, arrojar su basura en él hará que se comprima y libere la basura como energía eventualmente.

Solo, 1 problema, obtener uno de los anteriores, supongo que aquí es donde entra la magia.

Vaya con la tecnología actual o modifíquela con un poco de magia .

Podemos almacenar mucho calor en forma latente con sustancias especiales como las sales de Glauber o algunas ceras. Puedes usar cloruro de handwavium, con un calor latente muy alto y una forma metaestable (una especie de súper Glauber) que puede encenderse en invierno. Nunca viaje en los meses fríos sin varios paquetes.

O puede hacer que alguna planta lo use para construir su propia sustancia aprovechando el calor del verano (bajando la temperatura mientras lo hace) y quemar dicha planta en invierno.

De lo contrario, necesitará un aislante casi perfecto y almacenará el calor en algún depósito térmico, subterráneo o en tanques de agua.

Fermilab una vez construyó una casa sobre una piscina de agua de 10 pies por 10 pies por 10 pies. Durante el invierno, sacaron el calor del agua, haciendo hielo. Durante el verano, extraían el calor de la casa hacia el hielo, aireaban la casa y derretían el hielo.

Dijeron que este sistema funcionó sorprendentemente bien.

Ahora, ¿permiten bombas de calor mágicas? Porque hacer una bomba de calor requerirá algunos buenos conocimientos de fabricación, como hacer tubos de metal.

Tenga en cuenta, también, que las casas antiguas permitían una gran cantidad de aire exterior, lo que aumenta en gran medida la carga del HVAC. Las casas muy bien aisladas necesitan refrescar a los humanos calientes y sudorosos durante el invierno. ¿Permite el aislamiento de espuma mágica?

No necesita aislamiento de espuma mágica: las casas de balas de paja funcionan bastante bien, o eso he leído.

eh... la clave para almacenar frio/calor no es el aislamiento del recipiente? Baje la temperatura de un fluido tanto como pueda -nitrógeno por ejemplo- y guárdelo en un recipiente hecho de un material ferromagnético .

Mantenga el recipiente en una cámara de vacío y levite magnéticamente .

Tienes el almacenamiento en frío. Haga lo mismo para un fluido calentado tanto como pueda y tendrá almacenamiento de calor. La magia aquí sería encontrar materiales ferromagnéticos que puedan soportar temperaturas muy bajas y muy altas.

Si el propósito es calentar/enfriar una habitación a una temperatura cómoda para un ser humano, creo que no se necesita mucha magia.

El vacío y la levitación no impedirán el intercambio de calor por radiación.
¿Qué recomendaría para mitigar la pérdida de calor por radiación?

Puede basar todo en edificios con alta masa térmica junto con aislamiento de alto valor R. Puede buscar cosas como casas Earthbag o incluso Adobe primitivo, si hace que las paredes sean lo suficientemente gruesas. cubra las paredes exteriores con heno achicado, lo que debería darle un valor R de alrededor de 2 por pulgada, si no recuerdo mal, sin contar las propiedades inherentes de los sacos de tierra o el adobe.

Seguro que terminas con paredes de 3 pies de espesor, pero significan que tienes una casa muy eficiente térmicamente, siempre y cuando averigües cómo aislar bien el techo. Incluso hay construcciones tipo sacos de tierra en forma de colmena que convierten la pared en un techo, más o menos.

Su jarrón de handwavium tendría menos calor para moverse, lo que permitiría una mayor flexibilidad en la forma en que podría hacerlo.

Finalmente, podrías poner a todos en agujeros de hobbits o minas enanas. Las temperaturas subterráneas requieren muy poca interferencia térmica para mantener la temperatura perfecta, siempre que esté por debajo de la línea de congelación.

Tal vez tenga un material que capture o emita calor al cambiar las propiedades térmicas, como cambiar la polaridad de un imán. Durante los veranos el material absorbe el calor y refresca la habitación. Y durante el invierno cambiamos la "polaridad" para que desprenda el calor almacenado en su interior

La pregunta requiere un razonamiento basado en la ciencia. ¿Puedes proporcionarlo?
Creo que esto realmente podría funcionar, en el sentido de un material superconductor, pero las propiedades tendrían que ser tales que no necesiten los tipos típicos de cosas que normalmente necesitarían tales materiales.