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造雪机

造雪机

造雪机是能在零上温度环境下造雪的设备，可以模仿天然降雪的过程，将水变成雪，但和天然成雪过程有所区别。其工作原理是把5摄氏度以下的水雾打散成小粒子，再将这些粒子迅速冷凝结晶，然后再由风筒把雪花喷射出去，以扩大造雪面积。

1950年，美国人Wayne Pierce、Art Hunt和Dave Richey发明了世界上第一台造雪机，也是后来雪炮（snow gun）的雏形。1958年，Alden Hanson发明了一种新型的造雪机——风扇造雪机。在1969年，哥伦比亚大学的Erikson、Wollin和Zaunier优化了风扇造雪机的结构，提高了造雪效率，之后被广泛使用在各个造雪场景中。20世纪六七十年代末，欧美首先在造雪机制造技术上发力，内混型造雪机由于效力较高、造雪效果好，迅速占据了造雪机的主流市场。2008年，以色列IDE公司在造雪领域应用真空制冰机技术，突破温度场地限制，实现全天候造雪。2018年，北京大学研发出中国首套零摄氏度以上环保型人工造雪设备，示范样机造雪量可达每小时6立方米。2024年12月，河南省某机械科技有限公司采用一种更为精细的水和气的配比，使造雪机在0℃、-1℃高温节点上就能造雪。

造雪对温度要求在0摄氏度以下，湿度最好在50%以下。按照造雪机使用场景的温度及环境因素来分类，主要分为户外造雪设备、室内造雪设备以及高温造雪设备。根据造雪机灵活性，可分为移动造雪设备和固定造雪设备。按照雪晶形成的机理进行分类，在滑雪场、室外环境下应用的造雪机主要有压缩空气型造雪机（air type）和风扇型造雪机（ fan type）两种类型。

发展过程

1950年，美国人Wayne Pierce、Art Hunt和Dave Richey发明了世界上第一台造雪机，也是后来雪炮（snow gun）的雏形。初代造雪机的原理和现在使用的手持加压喷壶类似，在寒冷条件下，利用压缩空气将水喷洒在空气中来实施人工造雪。1958年，Alden Hanson发明了一种新型的造雪机——风扇造雪机，风扇造雪机比第一代的压缩空气造雪机更成熟，并使用细小的泥土颗粒作为凝结核。在1969年，哥伦比亚大学的Erikson、Wollin和Zaunier优化了风扇造雪机的结构，提高了造雪效率，由于风扇造雪机结构更加简单，只需要电和水，因此之后被广泛使用在各个造雪场景中。

20世纪六七十年代末，欧美首先在造雪机制造技术上发力，内混型造雪机由于效力较高、造雪效果好，迅速占据了造雪机的主流市场。中国的冰雪运动和产业起步较晚，加上技术封锁，造雪产业链并不完备，在喷嘴、核子器、自动化控制、造雪机系统等造雪机制造技术方面与国际先进技术还存在一定差距。近三十年来，人工造雪机的申请专利以欧、美、日、韩为主，欧美造雪技术领先于日韩，处于世界最高水平，不仅在造雪机的机械结构上拥有大量专利，同时在自动化技术、智能控制和节能方面也远超于日韩和中国，并且已率先使用更先进的预测控制算法。

2008年，以色列IDE公司在造雪领域应用真空制冰机技术，突破温度场地限制，实现全天候造雪。2018年，北京大学工学院教授张信荣团队承担的服务冬季奥林匹克运动会课题——“零摄氏度以上人工造雪和储雪一体化技术研究”取得阶段性进展，研发出中国首套零摄氏度以上环保型人工造雪设备，并在北京石京龙滑雪场建成中试示范工程，示范样机造雪量可达每小时6立方米。2019年，中国滑雪场新增造雪机1149台，其中进口品牌682台，国产品牌467台。2024年12月，河南省某机械科技有限公司采用一种更为精细的水和气的配比，使造雪机在0℃ 、-1℃高温节点上就能造雪，而市面上一般的造雪机只有在-3℃、-4℃才能造雪。这样就使滑雪场造雪时间更早，滑雪场的营业周期更长。

工作原理

造雪机可以模仿天然降雪的过程，将水变成雪，但和天然成雪过程有所区别。其工作原理是把5摄氏度以下的水雾打散成小粒子，再将这些粒子迅速冷凝结晶，然后再由风筒把雪花喷射出去，以扩大造雪面积。

原料

原则上来说，井水、河水、纯净水、再生水、雨水、融雪水都可以作为人造雪用水，但这些水在变为造雪原料前，必须调整好“体温”，即要把温度控制在0至5摄氏度之间，水温太高无法造雪、水温太低不易造雪。同时，水也不能太脏，虽然造雪机有过滤装置，但如果水太脏，不仅会堵塞滤网，还可能会堵塞喷嘴。

分类

按照造雪机使用场景的温度及环境因素来分类，主要分为户外造雪设备、室内造雪设备以及高温造雪设备。根据造雪机灵活性，可分为移动造雪设备和固定造雪设备。按照雪晶形成的机理进行分类，在滑雪场、室外环境下应用的造雪机目前主要有压缩空气型造雪机（ air type）和风扇型造雪机（fan type）两种类型。

压缩空气型造雪机（air type）

在这类造雪机中，它是通过冷水和压缩空气来形成细小水滴，产生晶核，并结合较大水滴或环境空气中的水分形成雪花。压缩空气主要起三个作用:雾化水，扰动气流使水成为微小的水滴；将水滴撒播进空气中，促进空气和水滴的接触；帮助空气中飘落的水滴冷却。当空气被压缩后，空气分子聚合在一起。当压缩空气膨胀后，分子可以自由运动，它可以从其周围的环境中吸取热量，从而降低水滴周围空气的温度，促进水滴的冷却。

按照空气与水的混合方式，该类造雪机还可以分成内混型系统（an internal mix system）和外混型系统（an external mix system），其主要差别是压缩空气和水是在喷嘴内部的腔室内进行混合，还是在喷嘴外混合。对于内混型来说，压缩空气和水在喷嘴的腔室混合，当混合物离开喷嘴后，膨胀过冷，细小的水滴凝固成冰晶核，它聚合未凝固的大水滴，来形成雪花。在外混系统中，压缩空气膨胀过冷来自水喷嘴产生的细小水滴，形成晶核。外混系统的喷雾速度比内混型要小的多，所以这种“雪炮” (snow gun) 常常安装在塔架上，使水滴有足够的时间结晶成核，在落到地面之前形成雪花。

风扇型造雪机（fan type）

风扇型造雪机也称为无压缩空气雪炮（airless snow gun）。它使用简单的喷嘴来雾化水，使之成为细小的水滴，然后用大功率高速风扇将水滴吹出，使之悬浮在空气之中，有足够的时间过冷和凝固。其主要优点是不需供应压缩空气，只需提供水源和电源。由于缺少压缩空气膨胀产生的冷却效果，所以在应用条件上，要求的环境温度比压缩空气型造雪机要低。