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.

III-я Всероссийская очная ученическая конференция “Эйдос. Образование», Санкт Петербург, 24-26 марта 2016г

I II Всероссийская очная ученическая конференция

«Эйдос. Образование»

Тип работы: исследовательская работа по естествознанию

Борголов Юра, 7В класс, МОУ Усть-Ордынская СОШ №1 имени В.Б. Борсоева, п. Усть-Ордынский

Кондратьев Дима, 7В класс, МОУ Усть-Ордынская СОШ №1 имени В.Б. Борсоева, п. Усть-Ордынский

Степанов Паша, 7В класс, МОУ Усть-Ордынская СОШ №1 имени В.Б. Борсоева, п. Усть-Ордынский, e-mail:

Руководитель : Хунгуреева Людмила Григорьевна, учитель физики, МОУ Усть-Ордынская СОШ №1 имени В.Б. Борсоева, п. Усть-Ордынский, e - mail :

Web -адрес, по которому размещена работа:

Почему я выбрала эту тему:

В начале учебного года, слушая рассказ классного руководителя об отдыхе в Летнем палаточном эколого-туристическом лагере Зурбагане, мы узнали, что в лагере нет электричества. А когда наступил День Рождения одного из отдыхающих, то два дня всем народом пекли торт из хатамал (сушенные лепешки) с помощью солнечной энергии. Поэтому мы выбрали тему: можно ли быстрее испечь торт в экстремальных полевых условиях. Главная идея нашей темы – конструирование солнечной печи, исследование его возможностей. Наша печь предназначена для лагеря, не только для э кономии дров, но и для снижения нагрузки на окружающую среду, связанную с выбросами вредных продуктов сгорания.

Цель:

Исследование самостоятельно изготовленной солнечной печи

Задачи:

    Изучить способы использования энергии Солнца

    Построить две модели солнечных печей

    Исследовать энергоэффективность данных моделей

Проблема

С
егодня, гелиоэнергетика набирает быстрые темпы. Солнце - общедоступный и практически неисчерпаемый источник энергии. В поисках материалов об использовании энергии солнца, мы узнали, что энергия, ежедневно поступающая с солнечными лучами, составляет более 18 трлн.кВт. Этого достаточно для всего человечества, но пока что нет эффективных технологий добычи этой энергии.

Методы

    теоретический анализ и синтез;

    конкретизация и аналогия

    моделирование, классификация

    обобщение, наблюдение

    эксперимент

Объект исследования

Энергия Солнца, энергосбережение электрической энергии

Предмет исследования

Самостоятельно изготовленные солнечные печи двух типов.

План работы:

    Собрали информацию по данному вопросу;

    Изучили объекты исследования;

    Выпустили буклет;

    Провели презентацию буклета.

    Провели исследования

    Сделали вывод

Результаты исследования

Все гениальное просто: солнечная печь.

Как известно, поток тепла, что посылает нам солнце, весьма велик, даже в средней полосе летом он легко достигает одного киловатта на квадратный метр. Киловатт – это примерно, как конфорка электропечи. И грех пропадать без дела такому количеству энергии. Мы рассмотрели виды солнечных печей, изучили конструкцию каждого из них.

Существуют в настоящее время три типа конструкции солнечных печей:

Панельные к омбинированные

Буклет

Вырезаем по схеме из любой коробки подходящего размера. Обклеиваем полученную конструкцию фольгой. Банка или кастрюлька должна быть чёрного цвета. Кастрюльку запихиваем в прозрачный целлофановый пакет, который герметично завязываем. Он будет сохранять тепло в кастрюле. Такая печь очень легка и может спокойно носиться с собой.

Несомненным плюсом этой печи является его компактность.

Коробочные

буклет

Представляют собой теплоизолированную коробку, чаще всего из обычного картона металла или дерева, верх которой покрыт прозрачным стеклом. К такой коробке для увеличения сбора тепла часто добавляют один или несколько зеркал-отражателей. Такие нагреватели используются в основном для относительно медленного приготовления больших объёмов пищи.

с зеркалом концентратом

буклет

Эти плиты представляют собой обычное вогнутое зеркало, собирающее лучи в своём фокусе. Совсем необязательно добиваться идеальной геометрии такого зеркала, т.к. в фокусе обычно расположена весьма большая по площади кастрюля.

Из таблицы видно, что печи с зеркалом концентратом очень трудоёмкие. Поэтому мы решили смастерить панельную комбинированную и коробочную.

    Комбинированная печь нам далась легко: по схеме из картона вырезали печь подходящего размера. Обклеили полученную конструкцию фольгой.



    Для того чтобы смастерить коробочную печь своими руками нам понадобилось:

    Лист фанеры толщиной 3мм.

    Лист кровельного или оцинкованного железа толщиной 0,5мм

    Брус 4х4

    Доски толщиной 2см, суммарной длиной 4м.

    Штапик фиксации стекла

    Зеркало

    Краска чёрного цвета

    Два стекла 50х50 см

    Ручки

Процесс изготовления печи

С помощью пап мы вырезали четыре стойки из бруса (2 задние равны 52,6см и 2 передние – 26,7см), на которых будет держаться печь с помощью шурупов или гвоздей. Из фанеры (1,5х1,5 м) вырезаем несущие стенки каркаса, нижняя часть (60,5х67,5см) и собрали вот такой каркас:

Следующий этап – изготовление рамы из 4 досок шириной 6 см и длиной 54,9 см, которые склеиваем между собой, а также внутри рамки крепим рейку. В дальнейшем туда вставляем два стекла для термоизоляции печи.

Саму раму фиксируем на несущей раме, которая прикреплена на стойках.

П
осле того как, несущая рама закреплена, изготавливаем специальный короб по периметру, в которой будет находиться основная рама. Основная рама будет подвижной.

Затем ножницами по металлу вырезаем металлическую часть, где будет происходить нагрев. По бокам делаем надрезы, производим загиб, и лист вставляем внутрь будущей печки и закрепляем.

Вставка листа солнечной печи. Вырезаем стекло, которое крепиться к раме с помощью герметика. С помощью бруска, на котором будет крепиться петля, устанавливаем крышку, на которой будут зафиксированы зеркала с помощью клея. Затем крепим ручки.

После первой части исследования для эффективности металлическую часть покрасили в чёрный цвет.

На элективном курсе мы узнали, что принцип работы солнечной печи, как и солнечного коллектора основан на парниковом эффекте. Солнечные лучи проникают сквозь стекло, и нагревают чёрную поверхность внутренней части печи, таким образом происходит нагрев. Поскольку внутренняя часть герметична а стекло препятствует выходу тепла, то температура внутри печи повышается до тех пор пока излучение и приток энергии уравновешивают друг друга. Таким образом, температура в печи может достигать 120-150 градусов. Этого достаточно чтобы приготовить кашу, испечь торт, сварить яиц, сосиски. Но зимой и весной мы солнечную печь хотим использовать в роли водонагревателя.

2. Перед каждым участником проекта была поставлена индивидуальная цель, а именно: исследовать зависимость температуры в моделях по таянию льда в разных экспериментальных посудах. В течение месяца измеряли температуру в моделях солнечной печи. Наблюдали и фиксировали время таяния льда в экспериментальных посудах.

3. Провели среднеарифметические расчёты и оформили полученные результаты в виде таблицы и диаграммы. И на основе полученных результатов, предложили мероприятия направленные на эффективное использование солнечной тепловой энергии.

Цель исследования - где и в какой посуде можно быстрее вскипятить воду или испечь торт. Для этого мы кубики льда из холодильника положили в экспериментальные посуды и зафиксировали температуру, время их таяния:

Экспериментальная посуда

Время t , мин

на солнце

солнечная печь из картона

солнечная коробочная печь

Железная

4.32

5.40

3.10

Стеклянная

22.20

15.02

7.12

Керамическая

10.48

14.31

14.12

Деревянная

23.20

23.20

23.45

Температура, ° С

33

30

38

Вывод : энергоэффективной конструкцией является солнечная коробочная печь, так как из таблицы видно, что в ней температура выше. Быстрее растаял лёд в металлической посуде. Потому что металл хороший проводник тепла.

Продолжаем исследования в коробочной печи с покрашенным в чёрный цвет металлическим коробом и накрытым пластиком:

Деревянная печь

с металлическим коробом и накрытая пластиком

Деревянная печь с покрашенным в чёрный цвет металлическим коробом

Деревянная печь с покрашенным в чёрный цвет металлическим коробом и накрытая пластиком

Железная

2.56

2.55

2.49

2.45

Стеклянная

3.16

3.16

3.12

3.11

Керамическая

4.12

4.10

4.17

4.15

Деревянная

6.23

7.00

7.00

6.56

Вывод : в коробочной деревянной печи с покрашенным в чёрный цвет металлическим коробом и накрытым пластиком температура выше. Быстрее растаял лёд в металлической посуде.

Солнечные печи несомненно дают экономию электрической энергии, а это значит, экономию бюджета семьи. Однако, мы думаем, чтобы успешно работать над проблемой энергосбережения, необходима не только материально-техническая база, интеллектуальные ресурсы, но и желание этим заниматься. А для этого необходимо информировать население, в частности, наших родителей, соседей, одноклассников о состоянии энергоресурсов у нас в посёлке, области, стране. Для этой цели мы выпустили агитационный буклет о солнечных печах.

Природа даёт нам неприхотливый способ добычи бесплатной солнечной энергии. Ведь все гениальное просто. Увы, мы им почти не пользуемся. Остаётся только надеяться, что в дальнейшем использование энергии солнца все-таки начнётся повсюду.

Ресурсы:

    Перышкин А.В., физика 7 кл.:- М.: Дрофа, 2015 г.

    Лукашик В.И., Иванова Е.В., сборник задач по физике для 7-9 кл, М.: «Просвещение», 2003

Главные выводы работы, ее назначение и применение.

Около 35% всей электроэнергии в мире используется для бытовых домашних нужд. Но нужно ли нам так много энергии? Возможно, ли использовать её более рационально? Мы призадумались, сколько энергии действительно нужно человеку для жизнеобеспечения, а сколько тратится впустую. Ведь за наш комфорт приходится платить гибелью лесов, затоплением городов! Использование энергии солнца имеет ряд неоценимых преимуществ:

1. Неограниченный процесс использования во времени.

В отличие от нефти, природного газа и угля, запасы, которых будут исчерпаны в

ближайшие десятилетия или столетия, солнце будет светить ещё миллиарды лет. 2.Возобновляемость. 3.Глобальная доступность.

Солнце светит на всем земном шаре

4..Солнечные печи обеспечивают экономию денежных средств.

5.Экологичность.

Экономия дров, газа и других энергоносителей позволят существенно снизить нагрузку на окружающую среду, связанную с выбросами вредных продуктов сгорания. Их экологическая чистота не вызывает сомнений.

Все эти достоинства должны стать причиной бурного роста солнечной энергетики во всем мире.

Рефлексия.

В ходе выполнения проекта мы посетили музей в г. Иркутске «Байкальская Экологическая Волна», центр народных художественных промыслов, искали материал в библиотеке, на сайтах в интернете. Было очень интересно узнавать все новое и новое по физике, искать ответы на свои вопросы, беседовать с увлекающимися людьми. И не было концам восторга, когда смастерили своими руками печи. А эксперименты с печами…Сначала мы не верили результатам, а когда смогли объяснить с точки зрения физики, то почувствовали успех. Мы думаем, что у нас очень хорошо получилось всё. Проблемы и трудности возникали, как без них, но они были преодолены.

Самооценка :

Мы начали работу над своим проектом в международный год света и световых технологий. Цели, которые мы поставили перед собой, постарались выполнить. С нетерпением ждём лета. Хотим провести серьёзные исследования с нашими моделями. И очень надеемся, что наши исследования принесут пользу не только нам, но всем кто заинтересовался нашей работой в ходе исследования, но и всем кто заинтересуется, познакомившись с нашим проектом. И темой нашего следующего проекта будет «Использование солнечных батарей».

Как известно, поток тепла, что посылает нам солнце, весьма велик, даже в средней полосе летом он легко достигает одного киловатта на квадратный метр. Киловатт - это примерно, как комфорка электропечки. И грех пропадать без дела такому количеству энергии.

В данном обзоре, хочется обратить внимание самодельщиков на то, как с помощью простейших материалов и конструкций можно изготовить реально работающие солнечные печи в которых можно готовить еду, сушить грибы, или, например, получать тепло для работы термогенератора на элементах Пельтье.

В основном, в мире, при использовании подобных конструкций, основной упор делается на приготовлении пищи, либо обеззараживания воды без использования огня. Но что мешает применить всё это и для других целей.

Не стоит также думать, что все подобные конструкции были придуманы для жарких стран и работают только там. Ничего подобного. Первые (упоминаемые) солнечные печи были изобретены Хорасом де Соссьюр, швейцарским натуралистом ещё в 1767 году. Сейчас же солнечные кухни используются от жарких пустынь Африки до лесов Канады. В средней полосе России такие кухни могут реально работать примерно 5…6 месяцев в году, однако, в некоторых районах Сибири, где континентальный климат обеспечивает ясное небо в течение многих дней, до 300 дней в году. Т.е. пока солнце светит.

Конструкции

Какие конструкции солнечных печей существуют в настоящее время? Основных типов три:

1. Коробочные.
2. С зеркалом-концентратором.
3. Комбинированные.

Коробочная солнечная печь.

Солнечная печь с концентратором.


Комбинированная конструкция солнечной печи.

Все эти конструкции могут быть легко изготовлены с помощью подручных материалов - картона, фольги, клея и т.п. На примерах ниже всё это будет хорошо видно.

Коробочные солнечные печи

Представляют собой теплоизолированную коробку, чаще всего из обычного картона, верх которой покрыт прозрачным стеклом или пластиком. К такой коробке для увеличения сбора тепла часто добавляют один или несколько зеркал-отражателей.

Такие нагреватели используются в основном для относительно медленного приготовления больших объемов пищи.

Коробочные солнечные печи

Собственно, конструкция явна видна на снимках. Как дополнение можно отметить, что:

1. Внутренние стенки ящика также должны быть покрыты фольгой, т.е. иметь хорошее отражение.

2. Кастрюля же, наоборот, должна хорошо поглощать лучи, т.е. быть черной, например, закопчёной.

3. Должна быть хорошая термоизоляция стенок ящика, чтобы тепло не уходило наружу, как сквозь стенки, так и в щель между верхним стеклом и стенками.

В качестве термоизоляции обычно используют картон, бумагу или другие естественные материалы, которые бы не выделяли вредных веществ при нагревании.

Температура в подобной печи может достигать 150…170 гр.С. Но даже с картонной коробкой бояться возгорания не стоит, т.к. температура для этого недостаточна.

Долговечность таких картонных конструкций может быть весьма высокой - до 10 лет.

Примеры более основательной конструкции.

Солнечные кухни с параболическим концентратором

Эти плиты представляют собой обычное вогнутое зеркало, собирающее лучи в своём фокусе. Совсем необязательно добиваться идеальной геометрии такого зеркала, т.к. в фокусе обычно расположена весьма большая по площади кастрюля.

Особенность таких кухонь является большая температура нагрева "цели". Т.е. её удобно использовать, когда нужно быстро, как на обычной плите, приготовить относительно небольшое количество пищи.

Недостатками такой конструкции являются: необходимость следить за солнцем (приходится поворачивать зеркало примерно раз в полчаса), и возможность получения ожогов глаз и рук при неосторожном обращении.

Несмотря на кажущуюся сложность изготовления отражателя, он также весьма прост и может быть изготовлен из картона и фольги. Пример и последовательность сборки одного из вариантов, показаны на рисунках ниже.

Общий вид.

Раскройка одного из лепестков. Всего 12 шт.

Лепестки из картона вначале соединяют по длинной стороне.

Затем соединяют внутреннюю часть полученной тарелки-концентратора.

Стягивают проволокой основание.

Вот, что получается в результате (вид снаружи и изнутри).

Внутри укрепляют подставку для кастрюли.

Как видим, ничего сложного. Даже описывать нечего, картинки объясняют всё.

Комбинированная схема солнечной печи.

Является наиболее простой по конструкции, и представляет собой зеркало-концентратор, состоящее из нескольких плоских зеркал и кастрюли, которая термоизолирована от окружающего воздуха обычным полиэтиленовым пакетом.

Комбинированная конструкция

Ниже дана выкройка одной из реальных отработанных конструкций подобных печей. Напомню, в качестве зеркала используется обычный картон с наклеенной на одну его сторону алюминиевой фольгой.

Выкройка зеркала для комбинированной солнечной печи.

Особенностью данной конструкции, является возможность её складывания в компактный блок размерами, примерно, 33х33 см.

Складывание.

А вот как это выглядит живьём.

Заключение

Целью данной статьи, было обратить внимание туристов (и других человеков) на подобные солнечные нагреватели. Хотя, за рубежом они и позиционируются, в основном, как устройства для приготовления пищи, но, если подойти творчески, то можно найти им множество применений и в других областях.

Ведь основное достоинство таких печей - это дешевизна и минимальный вес (картонка с фольгой).


Еще издавна было замечено нашими предками, что в жаркий знойный день солнце вокруг все так прогревает, что например на камнях не составит особого труда пожарить яичницу. Таким образом приручив Солнце, люди пошли дальше, и изобрели солнечную печь , которая стала гораздо эффективнее и функциональнее раскаленных камней. Солнечная печь уже давно применяется людьми, для приготовления пищи, в южной части Земного шара, и с уверенностью можно сказать, что если вы там путешествуете, такая печка обязательно вам может пригодиться.

Солнечные печи могут иметь самый различный вид. Солнечные печи встречаются разные по своим размерам. Это могут быть небольшие печи в виде ящиков или коробок. А могут быть и печи, размером со шкафы или большие агрегаты с дополнительной системой линз, которые концентрируют солнечные лучи.

Простая самодельная солнечная печка



Несмотря на разнообразие солнечных печей, действуют все они одинаково – готовят или разогревают еду. А способствует этому солнце. Самым же простым вариантом солнечной печи является обычная коробка. Такая коробка изнутри обклеивается фольгой, чтобы отражать солнечные лучи. В коробку помещается кастрюлька обязательно черного цвета, чтобы поглощать энергию, отраженную фольгой и прямых солнечных лучей. Солнечная печка накрывается стеклянной крышкой. Через нее лучи просачиваются в конструкцию, а при помощи изоляции там задерживаются. Края крышки коробки направляются таким образом, чтобы отражать как можно больше солнечных лучей на кастрюльку. Лучше печь по такому проекту делать из металла.


Для того, чтобы печь эффективно готовила пищу, стоит и посуду для этого выбирать в черных тонах. Иначе все тепло будет отталкиваться от светлых стенок посуды. В печи будет собираться больше тепла, если ее корпус покрывается изоляцией. Учитывая все правила можно сконструировать печи, которая будет нагреваться до девяноста градусов. А этого вполне довольно для готовки. Конечно, замысловатое блюдо на таком устройстве варить не стоит, а вот что-либо разморозить или разогреть можно запросто.

Конструкция самодельной солнечной печи


Еще одна конструкция солнечной печки, которую тоже легко изготовить из подножного хлама.


Вырезаем по схеме из любой коробки подходящего размера. Подойдет коробка из под микроволновки или маленького телевизора. Обклеиваем полученную конструкцию фольгой. Если в экстремальных условиях будут трудности с фольгой, используйте другие предметы отражающие солнечные лучи. Далее из подножного хлама делается подставка под кастрюльку или другую банку для еды. Банка или кастрюлька должна быть черного цвета. Кастрюльку запихиваем в прозрачный целлофановый пакет, который герметично завязываем. Он будет сохранять тепло в кастрюле. Такая печь очень легка и может спокойно носиться с собой.


Несомненным плюсом солнечных печей может считаться их компактность. Установив на солнце такую печку, разогреть получиться сразу несколько посудин. А из всей энергии потребуется только солнечное тепло. Причем печка будет согреваться не обязательно под прямым солнечным потоком, иногда хватает и рассеянного света.

Недостаток солнечной печи в том, что разогреть пищу, когда скроется солнце, не возможно. А днем любое блюдо будет вариться долго, а именно несколько часов. Но, если вы любитель жареных кушаний, тогда солнечная печка не для вас.

Солнечные печки могут иметь и более мощную систему нагрева. Это получается в том случае, когда применяются зеркала или другие приспособления, например линзы, концентрирующие солнечные лучи. Причем температура в таких печах настолько высока, что получатся даже пироги, а вода с легкостью закипает.

Солнечные печи дешевы и просты в изготовлении. Они состоят из просторной хорошо тепло изолированной коробки, выстеленной отражающим свет материалом (например, фольгой), накрытой стеклом и оборудованной внешним отражателем. Кастрюля черного цвета служит поглотителем, нагреваясь быстрее, чем обычная посуда из алюминия или нержавеющей стали. Солнечные печи можно использовать для обеззараживания воды, если доводить ее до кипения. Даже если не доводить, а открыть крышку кастрюли с водой, лучше если кастрюля внутри тоже будет черной. Солнечные лучи сами по себе способны убивать микроорганизмы, но качество такого обеззараживания хуже чем кипячение.

Тепловая мощность солнечной печи


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.

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.

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.

    Что вам понадобится

    Легкая печь

    • Две коробки, одна из которых вмещается в другую с зазором со всех сторон минимум в 2.5 см
    • Газета или рваная бумага
    • Черный строительный картон
    • 4 картонных листа
    • Бритвенный или нож для бумаги (универсальный нож)
    • Майларовая пищевая пленка, металлический тент для авто, майларовая воздушно-пузырьковая упаковка, майларовые шары, термозащитные одеяла, зеркала или полированный металл
      • Алюминиевую фольгу можно тоже использовать, но из-за того, что она быстро тускнеет, ее надо часто менять
    • Скотч или резиновый клей
    • 8 штоков (необязательно)
    • Горячий/крепкий клей (необязательно)

    Мощная печь

    • Металлический бидон
    • Механический лобзик с металлорежущей пилой
    • Листовой металл
    • Режущая машинка для листового металла
    • Рулетка
    • Лента
    • Маркер
    • 3-мм сверло
    • 3-мм заклепки (или винты для листового материала)
    • Отражающая краска для барбекю
    • Металлический фартук
    • Аэрозоль, распыляющий изоляцию
    • Основание на ваш выбор (напр., деревянная прямоугольная рама) и подходящие болты
    • 5-мм лист закаленного стекла