Солнечная печка своими руками, солнечная батарея своими руками. Мастер-класс







Мастер решил сделать этот проект, чтобы узнать немного больше о резке больших предметов на его новом станке с ЧПУ. Однако его также мотивировал постоянный интерес, как к солнечной энергии, так и к хот-догам. Важно отметить, что печь будет работать с любым видом ​​пищи, которую можно нанизать на шампур или сделать цилиндрической формы. Если вы в конечном итоге используете другие виды продуктов, убедитесь, что они полностью прожарились, прежде чем есть их.

Первоначально он пытался построить эту печь из пенопласта. После некоторых начальных испытаний мастер обнаружил, что пенопласт тяжело порезать ровно. Пенопластовая плита слишком легко крошится даже при использовании самого острого ножа. Встал выбор или делать резак для пенопласта или использовать другой материал. В итоге мастер остановился на фанере.

В местном магазине был куплен отличный материал для отражателя - алюминизированный лист бумаги. Отражательная способность его оказалась достаточно высокой, чтобы проект работал. Если вы не сможете найти этот материал, алюминиевая фольга, закрепленная на картоне, тоже подойдет.

Общая стоимость изделия составила около 35 долларов, включая фанеру, светоотражающую плакатную бумагу, и т.д.

Инструменты и материалы:
-Фанера;
-Крепеж;
-Бумага с алюминиевым покрытием;
-Петли;
-Деревянные шампура;
-Столярный клей;
-Отделка для дерева;
-Станок с ЧПУ с полезной рабочей площадью не менее 24 (609,6 мм) х 28 дюймов (711,2);
-Наждачная бумага;
-Нож;
-Пила;
-Дрель;
-Зажимы;

Шаг первый: теория
На Земле общий поток энергии (плотность потока) от Солнца называется солнечной постоянной. Значение солнечной постоянной составляет приблизительно 1360 Вт на квадратный метр или 1,995 калорий на квадратный см, если измерять на поверхности, перпендикулярной падающему солнечному свету. Это число не меняется, поскольку расстояние между Землей и Солнцем приблизительно постоянно по годовой орбите.

Солнечная печь, которую строит мастер, имеет ширину около 60 см. Параболическая форма коллектора концентрирует энергию на вертеле, поэтому энергия на каждый сантиметр длины будет энергией, которая сосредоточена на локальном 1 см ширины в коллекторе. В данном случае получается 1,991 калорий на квадратный см в минуту x 60 см (ширина) = 117 калорий в минуту солнечной энергии на каждый см длины вдоль шампура.

Детальные научные измерения -))) показали, что типичная сосиска имеет диаметр около 2,5 см. Это дает радиус сосиски около 1,25 см. Объем хот-дога или чего-либо еще - это его длина, умноженная на площадь поперечного сечения. Площадь поперечного сечения будет равна A = Pi, умноженному на квадрат радиуса. Это означает, что каждый линейный сантиметр сосиски имеет объем (1,25 х 1,25 х 3,14) = 5 кубических сантиметров.

Масса любого объекта - это плотность, умноженная на объем. По словам производителя сосисок, которые мастер использовал, каждая сосиска весила 57 граммов. При её длине около 12 см, это дает объем около 4,8 г на см. Получается плотность сосиски чуть ниже 1 грамма на кубический сантиметр.

Комбинируя эти энергозатраты на сантиметр и массу на сантиметр, получается, что в сосиску каждую минуту добавляется 117 / 4,8 = 24 калорий энергии на грамм. Таким образом, каждую секунду мы получаем достаточно энергии, чтобы повышать температуру хот-дога примерно на 24 градуса по Цельсию каждую минуту, когда ее внутренняя температура составляет около 20 ° C.

Но это верно при идеальных условиях без потерь. Учитывая потери, фактическая чистая эффективность плиты составляет около 20%, повышение температуры хот-дога и должно составлять около 5 градусов Цельсия в минуту при ярком солнечном свете. Чтобы нагреть сосиску до температуры 80 ° C от начальной температуры 20 ° C, понадобиться около 15 минут.








Шаг второй: резка
Макет печи мастер спроектировал, используя программу Easel Inventable. Затем на станке ЧПУ была порезана фанера.
Файлы для резки можно скачать ниже.
hotdog.py
sundogger-edited.svg
sundogger.svg
design.svg







Шаг третий: доработка деталей
После вырезки необходимо детали разъединить и обработать. Мастер обрезает соединения и шлифует проблемные места напильником и наждачной бумагой.











Шаг четвертый: сборка
Теперь можно приступить к сборке солнечной печи.
Сначала мастер собирает рамку. Для фиксации деталей использует столярный клей и мебельные винты. После сборки рамки мастер покрывает несколькими слоями шеллака.












Теперь нужно закрепить фольгированную бумагу.

Жизнь современного человека сложно представить без использования энергии. Традиционно энергетическими источниками являются нефть, газ, уголь. Однако в природе запасы органического топлива ограничены, и не далёк тот день, когда они иссякнут. Дабы избежать энергетического кризиса учёные умы всего мира активно разрабатывают технологии на основе альтернативных, возобновляемых источников энергии, таких как солнечное тепло, сила ветра и движения воды в реках, морях и океанах, приливная энергия морских волн. Во многих странах мира постепенно увеличивается использование различных установок, превращающих солнечную энергию в тепловую.

Альтернативная энергия солнца

Вопрос экономичного или дома, подача горячей воды и многие другие аспекты жизнеобеспечения чаще встают перед владельцами недвижимости, удалённой от черты города, лишёнными возможности пользоваться благами цивилизации. Традиционное предполагает запас топлива, а это и средства, и немалая территория. Если используется для отопления газ или солярка, требуются специальные ёмкости и безопасное место для хранения, а также специальная система подачи. Уголь и дрова нужно складировать в большом сарае.

В таких ситуациях с каждым годом всё чаще домовладельцы обращаются к использованию неисчерпаемой солнечной энергии. Специальные установки, собирающие и превращающие световые лучи в тепло, вполне приемлемы и для российских пасмурных зим. Даже в относительно хмурый день солнечная печь справляется с отоплением загородного дома. К тому же, использование энергии солнца абсолютно бесшумно и не даёт токсичных выбросов в атмосферу.

Виды солнечных обогревателей

Постоянно развивающиеся технологии позволяют использовать различные модели коллекторов, аккумулирующих энергию солнца даже при минусовых температурах и в пасмурную погоду. Доступность информации позволяет самостоятельно выбрать соответствующую модель или смастерить солнечную печь своими руками. Сегодня солнечные коллекторы представлены тремя основными видами:

  1. Плоскими.
  2. Вакуумными.
  3. Воздушными.

Ознакомившись с принципами их работы, особенностями монтажа и эффективностью, несложно подобрать подходящую модель солнечной печи для отопления дома.

Плоские коллекторы

Самые распространённые и экономичные плоские панели состоят из алюминиевой рамы, покрытой специальным тёмным стеклом, защищающим конструкцию от осадков и возможных повреждений. Внутри для циркуляции теплоносителя монтируются медные трубки. А свободное пространство панели заполняется принимающим и удерживающим тепло материалом. Чтобы солнечная энергия не растрачивалась на панель снабжена теплоизоляцией. На сегодня эти модели считаются самыми эффективными для российского климата.

Вакуумные обогреватели

Работают по типу термоса и состоят из двухслойной системы трубок, заполненной вакуумом. Внутренние трубки из тёмного стекла заполняются теплоносителем. Покрытые силиконовым слоем, они поглощают инфракрасное излучение и тепло солнечных лучей, а вакуум является абсолютным, сохраняющим 95% полученной энергии, теплоизолятором. Даже при очень низких температурах такой тип солнечной печи весьма эффективен.

Воздушные модели

Реже используются воздушные коллекторы, которые нагревают поступающий во внутреннее пространство дома воздух. Принцип работы такого устройства основан на эффекте парника, то есть через проводящее свет покрытие инфракрасные лучи аккумулируются в теплоприёмнике, передающем полученную солнечную энергию порции поступающего в дом воздуха. Они легко монтируются, экономичны, но мало эффективны, так хуже жидкостей.

Эффективность подобного оборудования зависит от интенсивности солнечного света, размера используемой конструкции и правильного монтажа. Например, плоские и вакуумные коллекторы монтируются только на скатных кровлях. Панель большой солнечной печи площадью 20 м 2 обеспечивает постоянный качественный обогрев одноэтажного загородного дома.

Принцип работы солнечного обогревателя

Автономная отопительная система, функционирующая за счёт переработки солнечной энергии, включает в свою конструкцию три основные составные части:

  1. Коллектор, преобразующий прямые солнечные лучи в энергию, нагревающую теплоноситель (воду или антифриз).
  2. Трубопроводную систему (контур теплообмена) для циркуляции теплоносителя, проходящую через аккумулятор.
  3. Накопитель тепла. Как правило в качестве используется ёмкость с прогревающейся впрок водой.

Механизм работы солнечной печки прост: в трубках коллектора теплоноситель нагревается и по контуру теплообмена проходит через накопитель. Нагретая в баке вода подаётся в радиаторы отопительной системы дома, теплообменный контур тёплого пола или используется в горячем водоснабжении, например, для душа или мытья посуды.

Установка солнечной печи своими руками

Сегодня лидером в производстве и использовании систем на альтернативных источниках питания является Китай. На эту страну приходится 78% мирового объёма вводимых в эксплуатацию гелиосистем. На современном рынке китайские производители предлагают солнечные коллекторы хорошего качества и по экономичным ценам. Так как солнечное отопление рассчитано на 25-30 лет эксплуатации, теплообменные панели рекомендуется приобрести у проверенных производителей, а монтаж системы можно произвести самостоятельно.

Солнечные радиаторы располагаются на поверхности крыши или углубляются в кровельную конструкцию лицевой стороной на южную сторону. Площадь панелей колеблется от 2 до 8 м 2 и в одной отопительной системе может быть несколько соединённых между собой трубками элементов. От солнечного коллектора к радиаторам отопительной системы дома и к тепловому аккумулятору через кровельную поверхность проводятся трубки. Все стыки должны быть загерметизированы. Система заполняется теплоносителем и запускается в работу. Идеальным углом наклона для установки солнечной печки считается 35 о, хотя многие производители рекомендуют 15-20 о. Перед самостоятельной установкой желательно проконсультироваться у представителя компании. Опасаясь разбить или некачественно смонтировать дорогостоящее оборудование из-за малого опыта в подобных работах, установку солнечного коллектора лучше доверить профессионалам.

Как сделать солнечную печь

Сконструировать элементарный солнечный коллектор можно за весьма короткий срок и с минимальными затратами. Как? Сделать солнечную печь своими руками просто: закрепляются на южном скате крыши блестящие оцинкованные листы железа и установливается на них бочка объёмом 150-200 литров. Подведённая к ней вода может прогреваться до 60 о C. Недостаток такой конструкции в том, что в морозы ёмкость будет промерзать, а вода оставаться холодной. А также в пасмурный день бочка не прогреется до желаемой температуры.

Ещё одной популярной самоделкой является солнечная печь из змеевика холодильника. Из реек изготавливается каркас с основанием из резинового коврика, покрытого фольгой. Промытый от остатков фреона змеевик хомутами и болтами крепится внутри рамы. Через заранее просверленные отверстия он соединяется трубами с накопительной ёмкостью, имеющей выходное отверстие для подачи нагретой воды. Рама плотно закрывается стеклом, вода в змеевик подаётся самотёком.

Такие простые конструкции обычно используются дачниками для получения небольшого количества горячей воды.

Рациональность использования энергии солнца

Расчёты, проведённые учёными Российской Академии Наук, показывают, что в средней полосе России на 1 м 2 солнце излучает от 100 до 250 Вт энергии и до 1000 Вт в полдень ясного дня. Эти расчёты доказывают, что солнечный коллектор площадью 2 м 2 ежедневно может прогревать 100 л воды до температуры 45-55 о C, но не ниже 37 о C.

Безопасная, полностью автоматизированная и экологичная отопительная система загородного дома не требует дополнительных затрат ни на источник энергии, ни на ремонт, ни на обслуживание на протяжении нескольких десятков лет. Всё, что требуется от пользователя, - периодически очищать поверхность коллекторов от пыли, грязи и снега.

Экология потребления.Наука и техника:Успешное использование солнечных печей (плит) отмечалось в Европе и Индии уже в 18-м веке. Солнечные плиты и духовые шкафы поглощают солнечную энергию, превращая ее в тепло, которое накапливается внутри замкнутого пространства.

Успешное использование солнечных печей (плит) отмечалось в Европе и Индии уже в 18-м веке. Солнечные плиты и духовые шкафы поглощают солнечную энергию, превращая ее в тепло, которое накапливается внутри замкнутого пространства. Поглощенное тепло используется для варки, жарки и выпечки. Температура в солнечной печи может достигать 200 градусов Цельсия.

Ящичные солнечные печи

Ящичные солнечные печи состоят из хорошо изолированной коробки, окрашенной внутри в черный цвет, в которую помещают черные кастрюли с едой. Коробка накрывается двухслойным "окном", которое пропускает солнечное излучение в ящик и удерживает тепло внутри. Вдобавок к нему крепится крышка с зеркалом на внутренней стороне, которая, будучи откинутой, усиливает падающее излучение, а в закрытом виде улучшает теплоизоляцию печи.

Основные преимущества ящичных солнечных печей:

  • Используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение.
  • В них можно нагревать одновременно несколько кастрюль.
  • Они легки, портативны и просты в обращении.
  • Им не нужно поворачиваться вслед за Солнцем.
  • Умеренные температуры делают помешивание не обязательным.
  • Еда остается теплой целый день.
  • Их легко изготовить и отремонтировать, используя местные материалы.
  • Они относительно недороги (по сравнению с другими типами солнечных печей).

Присущи им, конечно, и некоторые недостатки:

  • С их помощью можно готовить только в дневное время.
  • Из-за умеренной температуры на приготовление пищи требуется продолжительное время.
  • Стеклянная крышка приводит к значительным потерям тепла.
  • Такие печи "не умеют" жарить.

Благодаря своим преимуществам, солнечные печи-ящики являются наиболее распространенным видом солнечных печей. Они бывают разных видов: промышленного производства, кустарные и самодельные; формой могут напоминать плоский чемоданчик или широкий низкий ящик. Бывают и стационарные печи, сделанные из глины, с горизонтально расположенной крышкой (в тропических и субтропических районах) или наклонной (в умеренном климате). Для семьи из пяти человек рекомендуются стандартные модели с площадью апертуры (входной площади) около 0,25 м2. В продаже встречаются и более крупные варианты печей -- 1 м2 и более.

Так как тепло, поглощенное внутренней поверхностью коробки, должно передаваться кастрюлям, лучший материал для коробки - алюминий, обладающий высокой теплопроводностью. К тому же, алюминий не подвержен коррозии. Например, стальной ящик, даже с гальваническим покрытием, не может долго противостоять горячей и влажной среде внутри печи в процессе приготовления пищи. Листовая же медь слишком дорога.

Снаружи коробки нельзя прикреплять металлические детали, которые могут создать тепловые мостики. Теплоизоляционным материалом может служить стекло, синтетическая вата или какой-нибудь природный материал (шелуха арахиса, кокосовых орехов, риса, кукурузы и т. д.). Какой бы материал ни использовался, он должен оставаться сухим.

Крышка печи может состоять из одного или двух стекол с воздушной прослойкой. Расстояние между двумя слоями стекла обычно составляет 10-20 мм. Исследования показали, что использование прозрачного материала с ячеистой структурой, который делит внутреннее пространство на маленькие вертикальные ячейки, может существенно уменьшить теплопотери печи, таким образом увеличивая ее эффективность. Внутреннее стекло подвергается термическому воздействию, поэтому часто используется закаленное стекло; или же оба слоя могут состоять из обычного стекла толщиной около 3 мм.

Внешняя крышка солнечной печи является отражателем, который усиливает падающее излучение. Отражающей поверхностью может служить обычное стеклянное зеркало, пластмассовый лист с отражающим покрытием или небьющееся металлическое зеркало. В крайнем случае, можно использовать фольгу от сигаретных пачек.

Внешняя коробка солнечной печи может быть изготовлена из дерева, стеклопластика или металла. Стеклопластик легок, недорог и водостоек, но не очень долговечен в условиях непрерывного использования. Древесина прочнее, но тяжелее и более подвержена порче из-за влажности. Алюминиевые листы в сочетании с деревянными креплениями образуют наиболее качественную поверхность, устойчивую к механическим воздействиям, перепадам температуры и влажности. Армированная алюминием деревянная коробка наиболее прочная, но она стоит дороже и достаточно тяжелая, к тому же ее изготовление требует времени.

Производительность стандартной солнечной печи с площадью апертуры 0.25 м2 достигает около 4 кг пищи в день, т.е. достаточна для семьи из пяти человек.

Пиковая температура внутри солнечной печи может достигать более 150 оC в солнечный день в тропиках; это примерно на 120 оC выше температуры окружающего воздуха. Так как вода, содержащаяся в продуктах питания, не нагревается выше 100 оC, то температура внутри наполненной печи всегда будет соответственно ниже.

Температура в солнечной печи резко понижается, когда в нее помещают посуду с пищей. Важно и то, что температура остается значительно ниже 100 оC большую часть времени приготовления. Но температура кипения 100 оC не нужна для приготовления большинства овощей и каш.

Среднее время приготовления пищи в солнечной печи составляет 1-3 часа в хороших солнечных условиях и умеренной загрузки. Использование тонкостенных алюминиевых кастрюль значительно сокращает время приготовления по сравнению с посудой из нержавеющей стали. Кроме того, влияют и такие факторы:

  • Время приготовления сокращается в условиях большой освещенности, и наоборот.
  • Высокая температура окружающего воздуха сокращает время приготовления, и наоборот.
  • Небольшой объем пищи за одно приготовление снижает время готовки - и наоборот.

Зеркальные печи (с отражтелем)

Простейшая зеркальная печь представляет собой параболический рефлектор и подставку для кастрюли, расположенную в фокусе печи. Если печь выставлена на Солнце, то солнечный свет отражается от всех рефлекторов в центральную точку (фокус), нагревая кастрюлю. Рефлектор может представлять собой параболоид, изготовленный, например, из листовой стали или отражающей фольги. Отражающая поверхность обычно изготовлена из полированного алюминия, зеркального металла или пластика, но может состоять также из множества маленьких плоских зеркал, прикрепленных к внутренней поверхности параболоида. В зависимости от нужного фокусного расстояния, рефлектор может иметь форму глубокой миски, в которую полностью погружается кастрюля с едой (короткое фокусное расстояние, посуда защищена от ветра) или мелкой тарелки, если кастрюля устанавливается в фокусной точке на определенном расстоянии от рефлектора.

Все печи-отражатели используют только прямое солнечное излучение, и поэтому должны постоянно поворачиваться за Солнцем. Это усложняет их эксплуатацию, так как ставит пользователя в зависимость от погоды и регулирующего устройства.

Преимущества зеркальных печей:

  • Способность достигать высоких температур и, соответственно, быстрое приготовление пищи.
  • Относительно недорогие модели.
  • Некоторые из них могут служить также для выпечки.

Перечисленным достоинствам сопутствуют и некоторые недостатки:

  • В зависимости от фокусного расстояния, печь должна поворачиваться за Солнцем примерно каждые 15 минут.
  • Используется только прямое излучение, а рассеянный солнечный свет теряется.
  • Даже при небольшой облачности возможны большие потери тепла.
  • Обращение с такой печью требует определенного навыка и понимания принципов ее действия.
  • Отраженное рефлектором излучение очень ярко, слепит глаза, и может привести к получению ожога при контакте с фокальным пятном.
  • Приготовление пищи ограничивается дневными часами.
  • Повару приходится работать на жарком солнце (за исключением печей с фиксированной фокусировкой).
  • Эффективность печи в большой степени зависит от изменяющейся силы и направления ветра.
  • Блюдо, приготовленное днем, к вечеру остывает.

Сложность обращения с этими печами в сочетании с тем фактом, что повар вынужден стоять на Солнце, является главной причиной их невысокой популярности. Но в Китае, где приготовление еды традиционно требует высокой температуры и мощности, они широко распространены.

Тепловая мощность

Тепловая мощность солнечной печи определяется количеством солнечной радиации, рабочей поглощающей поверхностью печи (обычно между 0,25 м2 и 2 м2) и ее термическим КПД (обычно 20-50%). В таблице сравниваются типичные значения площади, эффективности и мощности для ящичной печи и печи-отражателя.

Стандартные значения площади, эффективности и производительности ящичной печи и печи-отражателя

Как правило, печи-рефлекторы имеют гораздо большую рабочую поверхность, чем ящичные. Следовательно, они намного мощнее, на них можно кипятить больше воды, готовить больше еды, или обрабатывать сопоставимые количества за меньший промежуток времени. С другой стороны, их тепловая эффективность ниже, потому что посуда остывает под воздействием атмосферы.

В тропических и субтропических странах можно рассчитывать на ясную погоду и нормальную ежедневную освещенность почти круглый год. Около полудня, когда суммарная солнечная освещенность достигает 1000 Вт/м2, вполне реально рассчитывать на тепловую мощность в 50-350 Вт, в зависимости от типа и размера плиты. Количество излучения утром и в дневные часы, естественно, ниже и не может полностью компенсироваться системой слежения за Солнцем.

Для сравнения: сжигание 1 кг сухой древесины производит приблизительно 5000 Вт, помноженные на термический КПД плиты (15 % для примитивного очага и 25-30 % для улучшенной кухонной плиты, используемой в развивающихся странах). Тепловая мощность, фактически достигающая посуды, составляет, таким образом, 750-1500 Вт.

Количество солнечной радиации резко снижается при облачности и в сезон дождей. В условиях нехватки прямого излучения солнечная печь непригодна ни для чего, кроме хранения готовой еды в теплом виде. Слабым местом солнечных печей (независимо от их типа) является то, что в облачные и дождливые дни (2-4 месяца в год для большинства развивающихся стран) пищу приходится готовить при помощи обычных средств: на дровах, газовой или керосиновой горелке.

Солнечное излучение и печи

Главной предпосылкой успешного использования солнечной печи является адекватная освещенность с небольшим числом облачных дней в течение года. Продолжительность и интенсивность солнечного излучения должны позволять использование солнечной печи в течение длительных периодов. В то время как в Центральной Европе приготовление пищи с использованием солнечной энергии возможно в солнечный летний день, для солнечной печи желательно минимальное количество солнечной энергии 1500 кВт·ч/м2 в год (что соответствует средней ежедневной инсоляции 4 кВт·ч/м2). Но среднегодовые показатели могут иногда вводить в заблуждение. Существенное условие для пригодности солнечной печи - это стабильная летняя погода, то есть регулярные, предсказуемые периоды безоблачных дней.

Ресурсы солнечной энергии в разных странах существенно отличаются даже в пределах тропического пояса в странах третьего мира. К примеру, солнечное излучение в большинстве регионов Индии считается очень хорошим с точки зрения использования солнечной энергии. Среднее количество солнечной энергии составляет от 5 до 7 кВт·ч/м2 в день в зависимости от региона. На большей части территории страны освещенность достигает минимума в течение сезона дождей и почти так же мала в течение декабря и января.

Климат и солнечный потенциал Кении благоприятны для использования солнечных печей. Кения расположена близко к экватору и поэтому имеет тропический климат. В столице страны Найроби количество солнечной энергии составляет от 3,5 кВт·ч/м2 в день в июле до 6,5 кВт·ч/м2 в день в феврале, а в других областях остается практически неизменной (6,0 - 6,5 кВт·ч/м2 в день в провинции Лодвар). Солнечная радиация в Найроби позволяет готовить пищу с помощью солнечной энергии девять месяцев в году (кроме июня-августа). С другой стороны, в облачные или туманные дни приходится полагаться на традиционные виды топлива. Однако, в провинции Лодвар солнечными печами можно пользоваться круглый год.

Солнечные печи для развивающихся стран

Цель использования солнечных печей, несомненно, заключается в экономии энергии в условиях двойного энергетического кризиса: кризис бедных слоев населения, заключающийся в возрастающей нехватке дров, и кризис национальной энергетики - возрастающее давление на ее платежный баланс.

По сравнению с другими странами, развивающиеся страны потребляют очень мало энергии. К примеру, норма потребления энергии на душу населения в Индии в 1982 году - 7325 ГДж - была одной из наименьших в мире. Но уровень потребления энергии этой страны растет почти в два раза быстрее, чем ее валовой национальный продукт. То же самое происходит и в других развивающихся странах.

Большинство жителей развивающихся стран получает основную часть потребляемой ими энергии из некоммерческих источников: из традиционных местных ресурсов энергии, за счет своего физического труда. Они просто не могут позволить себе купить нужное количество коммерчески производимой энергии.

Логическое следствие этого - относительная нехватка топлива для бедных слоев населения, чей уровень жизни в результате еще далее ухудшается. Солнечные печи - это шаг на пути к улучшению условий их жизни.

Из всего "бедного большинства" жителей стран третьего мира, солнечные печи должны в первую очередь использоваться сельским населением.

Сколько нужно энергии для приготовления пищи

Ежедневная потребность в топливе зависит от того, какая пища готовится и от ее количества. Житель развивающейся страны сжигает, в среднем, 1 тонну дров в год. Типичной индийской семье нужны 3-7 кг дров в день; в более прохладных регионах ежедневное количество дров для одной семьи составляет почти 20 кг зимой и 14 кг летом. На юге Мали среднестатистическая семья (состоящая из 15 человек) сжигает около 15 кг дров в день. Исследование, проведенное в лагере афганских беженцев в Пакистане, показало, что ежедневная потребность в дровах там составляет до 19 кг на семью. Более половины дров в типичном домашнем хозяйстве уходит на выпечку хлеба, остальные - на приготовление другой пищи. Зимой, естественно, дров требуется больше.

Несмотря на то, что количество энергии, необходимое для приготовления пищи, является разным, солнечные печи дают значительную экономию энергии. Первоочередная задача солнечных печей - снижение потребности в дровах, которые до сих пор являются важнейшим топливом для приготовления пищи. Проблема заключается в том, что древесина недорога по сравнению с керосином, баллонным газом и электричеством. Возрастающая неконтролируемая вырубка деревьев для собственных нужд и на продажу является основной причиной исчезновения лесов, расширения пустынь, эрозии почвы, снижения уровня подземных вод, и оказывает долгосрочное неблагоприятное воздействие на экологический баланс. Скудные остатки лесов в Пакистане и безудержная вырубка лесов в Кении служат доказательством того, что страхи по этому поводу не преувеличены.

В целом, солнечные печи вряд ли могут внести большой вклад в национальную энергетику. Однако они могут весьма существенно улучшить условия жизни бедняков, помочь им преодолеть личный энергетический кризис.

Солнечные печи бывают разных форм и размеров. Приведем несколько примеров: духовой шкаф, печь-концентратор, рефлектор, солнечный пароварочный аппарат и т.д. При всем разнообразии моделей, все печи улавливают тепло и удерживают его в теплоизолированной камере. В большинстве моделей солнечный свет непосредственно воздействует на пищу.

Солнечные печи или «солнечные плиты» все чаще применяются по всему миру, чтобы сократить использование дров и других видов топлива. Даже если у вас есть электричество, это энергосберегающее устройство всегда вам пригодится. Чтобы сделать легкую или мощную солнечную печь, следуйте данным инструкциям.

Шаги

Легкая солнечная печь

    Положите меньшую коробку в большую коробку. Расстояние между коробками набейте разорванными в клочья газетами. Это изоляционный материал.

    Покройте внутреннюю полость меньшей коробки черным строительным картоном. Он будет впитывать тепло. Когда вы будете закреплять строительный картон на стенах коробки, следите, чтобы ширина суженного конца квадрата была такой же, как и ширина стороны, на которой вы закрепляете этот квадрат; ширина расширяющегося конца должна быть на несколько сантиметров больше, нежели ширина суженного конца.

    Покройте все участки картона отражающим материалом по типу фольги. Отражающий материал должен плотно прилегать, потому разгладьте все складочки и сгибы. Закрепите материал резиновым клеем или скотчем на стороне каждого отражателя.

    Прикрепите все отражатели к верхней части коробки. Вы можете воспользоваться клеем, степлером или нитками, и пускай отражатели пока повисят.

    Подоприте каждый отражатель под углом 45 градусов. Самый легкий способ это сделать – соединить отражатели в расширяющихся верхних углах (напр., проколов смежные углы и связав их нитью, затем развязав их для разборки). Тем не менее, можно вставить штоки в землю под отражателями или что-то иное, способное удерживать их на одном месте. Если на улице ветрено, закрепите штоки крепко, чтобы их не снесло.

    • Если вы возьмете штоки, закрепите их для большей надежности клеем.

  1. Положите печь под открытое солнце и готовьте. Положите пищу в маленький коробок для готовки. Лучше всего готовить в банках или на небольшом, темном пекарном противне. Поэкспериментируйте со временем приготовления и местом, куда вы кладете коробку. Возможно, вам придется менять положение коробки несколько раз в процессе приготовления, чтобы поймать солнечные лучи.

    Мощная солнечная печь

    1. По вертикали разрежьте металлический бидон механическим лобзиком. Сойдет бидон для нефтепродуктов. Возьмите металлорежущую пилу. Когда вы закончите, половина бидона должна быть похожа на колыбель. Для печи вам понадобится только одна половина бидона.

      Тщательно вымойте внутреннюю полость бидона обезжиривающим мылом. Воспользуйтесь скребковой щеткой, уделяя внимание уголкам и расщелинам.

      Измерьте и вырежьте куски листового металла для покрытия внутренней полости бидона. Вам понадобится один большой прямоугольник для дугообразной стороны и два полукруга для других сторон.

      • Чтобы вырезать большой прямоугольник, отмерьте одну сторону, равную внутренней высоте половины бидона, и другую - равную дугообразной длине боковой стороны, которую вы можете измерить гибкой рулеткой (напр., лентой швеи).
      • Чтобы вырезать два полукруга, измерьте радиус (половина диаметра) полукруглых сторон; удерживая конец ленты в середине, нарисуйте маркером идеальный круг на листовом металле, вырежьте его и разрежьте пополам.

    2. Прикрепите листовой металл к внутренней стороне бидона. Чтобы прикрепить куски листа вытяжными заклепками, просверлите отверстия сквозь листовой металл и бидон 3 мм сверлом, а затем вставьте 3 мм заклепки. Также можно просверлить отверстия, а затем скрепить листовой металл с бидоном винтами для скрепления листового металла. Сейчас винты будут торчать из задней панели печи, но потом они будут покрыты изоляцией.

      Покрасьте внутренние стороны бидона отражающей краской для барбекю. Она увеличит температуру внутри печи.

      Покройте сплошным металлическим проемом три из четырех верхних края духовки. Он закрепит на месте стеклянную столешницу (которую вы будете вставлять и вытаскивать через четвертую открытую сторону). Легче всего его сделать из шести отрезков металлического фартука:

      • Измерьте короткий верхний край печи и отрежьте два отрезка по этой длине. Затем измерьте длинный верхний край печи, вычтите ширину фартука из полученной длины и отрежьте оставшиеся четыре отрезка; прикрепите фартук к сторонам, освобождая место для отрезка в конце.
      • Поместите отрезок фартука на последний край таким образом, чтобы изогнутые металлические «складки» вертикальной внешней стороны были над горизонтальной верхней кромкой. Второй отрезок фартука положите на первый таким образом, чтобы вертикальные стороны были на одном уровне, но осталось достаточно широкое отверстие для прохода стеклянной столешницы. Положите полоску из какого-нибудь материала (напр., толстого картона) между двумя отрезками фартука, чтобы оставить открытый промежуток, затем просверлите двойной слой фартука и бидон и скрепите их заклепками. Вытащите картон и сделайте то же самое с оставшимися двумя краями.
        • Фартучный «сэндвич» (в отличие от однослойного проема по верху) убережет стекло от раскрашивания о неровные края бидона, который вы разрезали вручную.

    3. Переверните половину бидона вверх дном и распылите изоляцию по наружным стенам. Слой должен быть тонким, потому что он потом расширится. Посмотрите на канистру для получения дальнейшей инструкции.

      Закрепите дно печи на основании. Просто просверлите и закрепите бидон на основании, которое наиболее удобно для вашего местонахождения (напр., деревянная или прямоугольная алюминиевая рама на колесах и т.д.), убедившись, что основание достаточно широко, дабы бидон не опрокинулся. В зависимости от местонахождения, возможно, вам понадобится немного наклонить печь для лучшего попадания солнечных лучей (напр., в северном полушарии печь надо наклонять к югу, а на экваторе – направлять прямо вверх).

      Просверлите дренажные отверстия в донышке печи. Просто просверлите небольшие дырочки через каждые несколько дюймов по прямой линии в донышке, буравя изоляцию. Благодаря этим отверстиям скопленный и охлажденный пар будет стекать вниз из духовки.

      Вставьте подходящее по размеру закаленное стекло в металлический проем. Закаленное стекло не только крепче обычного, но оно также идет со сточенными краями, что позволяет использовать его сразу. Так как вы будете регулярно двигать стекло, выберите более толстый лист (напр. 5 мм) для дополнительной крепости. Закажите его в хозяйственном магазине, указывая размер вашей солнечной печи.

      Установите магнитный термометр. Например, термометры для дровяной печи имеют магнитную подкладку, благодаря которой термометр выдерживает постоянные высокие температуры.

      Положите вдоль дна тонкий алюминиевый гриль (необязательно). Просто положите один-два алюминиевых гриля для удобного размещения пищи.

      Испытайте теплоемкость вашей печи в жаркий солнечный день. Разумно предположить, что максимальная температура для данной печи колеблется между 250 и 350 градусами по Фаренгейту (90-175 градусов по Цельсию). Теплоемкость конкретной модели печи определяют размер, материалы, из которых она сделана, и изоляция. Используйте эту температуру, чтобы растянуть приготовление мяса на несколько часов, как будто вы его готовите в медленноварке. Приготовление ростбифа или курицы займет около 5 часов, а ребрышек – всего 3 (плюс 5-10 минут обжарки в конце). Проверяйте внутреннюю температуру своего мяса с помощью термометра, когда вы закроете печь.

    • Из отходов можно сделать легкую печь для школьного проекта.
    • Вы должны использовать печь на участке, освещаемом солнцем. Тепловая энергия идет от солнца.
    • Чтобы легкая печь была более продуктивна и готовила при очень высокой температуре, поймайте солнечные лучи в ловушку (без накрытия горячий воздух будет постоянно подниматься, а холодный оставаться). Дешевы и просты в использовании пакеты для запекания. Просто положите кастрюлю, в которой вы что-то готовите, в такой пакет. Стеклянная панель, желательно двойная, является альтернативным решением. Стекло должно быть немного больше меньшей коробки, но не настолько, чтобы оно не влезало в коробку, которая больше.
    • Разместить штоки, поддерживающие отражатели, будет гораздо проще, если у вас есть напарник, который придержит отражатели под правильным углом, пока вы устанавливаете штоки и закрепляете результат клеем.
    • В крайнем случае, разогрейте полуфабрикаты, наподобие консервов, спрятав их в два пакета для запекания: положите пищу в маленький пакетик, а тот – в больший пакет, застегните их – и получится отличная ловушка для тепла. Положите еду на какой-нибудь отражатель, например, на пакет чипсов или отражатель на лобовом стекле автомобиля.

    Предупреждения

    • Будьте осторожны, доставая еду или посуду из печи или отодвигая стекло (если оно есть). Печь может очень нагреться. Пользуйтесь прихватками или щипцами, когда вы имеете дело с духовками или плитами.
    • Легкая печь не имеет защиты от диких животных. Потому спрячьте ее в защищенном месте.
    • Никогда не мойте стекло мощной духовки в холодной воде, пока оно еще горячее. Стекло лопнет из-за резкого перепада температуры.
    • Никогда не лезьте руками в горячую печь без какой-либо защиты – вы получите ожог.
    • Легкая печь эффективна практически везде, где вы способны захватить солнечный свет, но вы не сможете установить температуру и определить время приготовления, как это возможно в обычной духовке. Убедитесь, что пища готовится при рекомендованной температуре, воспользовавшись термометром для запекания мяса.


Я уже писал статью о том как изготовить параболическую солнечную печь на основе спутниковой антенны. Подобная печь показала отличные характеристики и эффективность. Однако не у каждого есть ненужная спутниковая антенна, а покупать ее специально для изготовления солнечной печи весьма затратно. Поэтому в данной статье будет рассказано о изготовлении параболической солнечной печи на основе фольги и картона.

Материалы, которые использовал автор для создания данной модели солнечной печи:
1) гофрированный картон
2) канцелярский нож
3) клей
4) полированная фольга
5) болты м4 20 мм
6) широкие шайбы
7) ткань
8) проволока

Рассмотрим максимально подробно план создания параболической солнечной печи, а так же основные отличительные особенности данной модели.

И так, автор решил изготовить солнечную печь в форме спутниковой антенны, используя картон как основной материал.
Если быть точнее, то использовался гофрокартон от обычных картонных коробок. Поэтому для того, чтобы все элементы были достаточно ровные и прочные, автор скрепил при помощи клея два таких листа таким образом, чтобы волны гофрокартона каждого из листов были перпендикулярны друг другу.

Для упрощения изготовления солнечной печи, автор сделал несколько схем, по которым и шло строительство .
Автор решил создавать параболу из 12 частей одинаковых размеров. Согласно приведенным на схемах размерам, будущая солнечная печь будет площадью около 0.8 м. кв. Однако вы можете увеличить элементы в масштабе таким образом получив большую площадь поверхности параболической солнечной печи, что в свою очередь увеличит максимальную температуру, которую сможет создавать данная печь.

Для того, чтобы ускорить процесс вырезания элементов солнечной печи из листов картона, автор расчертил один элемент и сделал его шаблонным. Далее данный шаблонный сегмент просто прикладывался к картону и при помощи канцелярского ножа вырезались все остальные сегменты.

Чтобы защитить и укрепить элементы солнечной печи, автор сделал их окантовку. Для этого к каждому элементу по краям была приклеена полоска шириной 5 см из плотной бумаги. Так же элементы были соединены между собой при помощи приклеенной полоски ткани, которая будет выступать в роли шарнирного соединения. Такое соединение позволит складывать солнечную печь при необходимости для ее хранения либо перемещения.

Так как автор предпочел использовать смеху сложения печи "гармошка", то полоски ткани между сегментами крепились поочередно то с лицевой стороны то с тыльной. При этом автор оставлял зазор между каждым элементом шириной в 2-3 мм, таким образом края элементов не будут испытывать дополнительной нагрузки при складывании солнечной печи.


После того, как все элементы были соединены вместе, автор получил необходимую параболу. Следующим шагом на ее внутреннюю поверхность была приклеена фольга. Автор использовал именно полированную фольгу, так как она обладает достаточно большим отражающим эффектом. В магазинах продаются самоклеющиеся обои с зеркальной поверхностью, которые так же отлично подойдут для обклеивания внутренней поверхности солнечной печи.

Для фиксации элементов в форме параболы автор прикрутил несколько болтов к первому и двенадцатому сегменту солнечной печи. Автор использовал болты М4 20 мм и широкие шайбы для их надежной фиксации, так как они будут вкручиваться в картон.

В точке схождения элементов солнечно печи автор сделал круглую плоскость из фанеры. Эта плоскость выполняет роль заглушки, а так же фиксатора узкой части элементов солнечной печи. Для этого автор использовал проволоку, которая будет крепить элементы к данной заглушке.

Все это отлично показано на схематичных картинках снизу:

Как видно из данной схемы, проволока вставляется в отверстие в каждом сегменте через один, после чего все сегменты у основания обматываются веревкой и надежно фиксируются.

Для того, чтобы сделать подставку, на которую будет устанавливаться кастрюля, автор использовал деревянный брусок и металлическую решетку.

Таким образом можно легко регулировать угол наклона самой солнечной печи и расположение в ней кастрюли, которое прямиком зависит от положения солнца на уровне горизонта.

Так как солнечная печь преимущественно состоит из картона и фольги, то она довольно легкая, поэтому при установке ее необходимо фиксировать, чтобы ее не сдул ветер. Фиксация солнечной печи происходит при помощи растяжек, а для того, чтобы геометрия печи не страдала от данных растяжек, автор стягивает параболу веревкой.

Удивительно, но при ясной погоде скорость приготовления пищи, по заверениям автора, в два раза больше, чем при использовании газовой печки. Другими достоинствами данной печки является то, что она весьма дешева в изготовлении, так как не требует дорогих материалов. Благодаря складывающейся конструкции, эту солнечную печь очень легко транспортировать и хранить, к тому же она весьма легкая, так как основной ее составляющей является картон.