Исследовательская работа "Все гениальное просто: солнечная печь". Солнечная печь

Солнечная печь выполняется по разным технологиям, поэтому устройство её отличается друг от друга. Произведенные в промышленном варианте такие изделия отличаются высокой ценой. Много моделей можно сделать самому, приложив к этому минимум средств и максимум усилий. Прежде чем начать анализ самодельных моделей, рассмотрим одну промышленную печь для общего развития – GoSun.

В основе данного решения используется две технологии: вакуумная трубка принимает на себя концентрированную энергию из зеркальной подставки – концентратора. Таким образом температура внутри трубки достигает за несколько минут до 280°С, что дает варить, парить, жарить любые блюда. Существует ряд сайтов с рецептами адаптированными для такой печи. Этот метод приготовления ничем не уступает привычным существующим, лишь добавляет экологичности процессу.

Эксплуатация и виды

Эксплуатировать подобного рода устройства лучше летом в открытой незатенённой местности. На всех видах концентраторов такой энергии используется светоотражающие поверхности, поэтому следует беречь глаза от лучей, путём одевания солнцезащитных очков при работе с печью.

Первый вид из спутниковой антенны

Печь на основе старой спутниковой антенны. Чтобы котелок не загораживал солнце, следует выбирать офсетный тип антенны, принцип работы показан на рисунке ниже.

Зеркало антенны следует обклеить светоотражающей пленкой. На месте, где стоял спутниковый конвертер, следует оборудовать варочное место, куда устанавливается или подвешивается посуда для приготовления или разогрева пищи. Для обеспечения максимальной температуры следует, каждые пол часа, двигать антенну, тем самым сохраняя максимальный тепловой фокус на объекте подогрева. Второй вид – из линзы Френеля. С помощью нее получают дистиллированную или пресную воду. Применяют в тех районах, где есть недостаток пресной воды или на морском побережье. В эпицентре луча температура может достигать 1000°С, что является опасностью для получения термических ожогов. Поэтому пользоваться нужно с особой осторожностью.

Основа конструкции – линза Френеля. Раньше применяли при производстве телевизоров, можно достать её оттуда или просто приобрести. Именно в линзе будет состоять цена вопроса изготовления печи. Изготовление состоит в сооружение рамы под имеющуюся линзу как показано ниже на иллюстрации.

Третий вид из картона. Аналогичен первому рассмотренному, только антенна изготовляется из картона. Вырезается основа, сворачивается в параболическую тарелку. На внутреннюю чашку наклеивается отражающий слой алюминиевой фольги.

В качестве примера рассмотрим отражатель с фокусным расстоянием 130 мм и диаметром 800 мм. Размер при необходимости масштабируется. Потребуется лист размером: метр на метр. Он может быть цельным или составным из двух или четырёх кусков. Рисуем четыре концентрических окружности с радиусами, показанными в таблице. Делим их на 8 равномерно расположенных диаметров (на 22,5°). Каждый состоит из 16 одинаковых секторов.

На каждом симметрично отмечается дуга, длина которой показана ниже в таблице. Эти значения – полная длинна дуги, включая обе стороны деления. Каждая дуга проходит на очень малом угле (меньше 5°) она практически неотличима от соответствующего шнура.

Следует соединить, приблизительно вдоль радиального направления, конечные точки только что обозначенных дуг. Требуется отрезать площадь за пределами самой большой окружности. Клины, обозначенные соединениями на рисунке ниже, не будут собирать лучи. Они будут либо удалены, либо использованы в качестве полей для соединения соседних весел. Разрезать радиальные соединения спешить не надо, инструкция будет дана позже.

Вёсла согнуты над кругами, нарисованными ранее, для создания граней. Кружки показаны пунктирными линиями на рисунке выше. Сделать изгиб по дуге непросто, если листовой материал не очень тонкий и эластичный.

Сборка

Лист состоит из частей, соединённых по кругу. Лучший способ – дублировать его на одной части. Нужно прикрепить каждую часть рефлектора поверх дубликата.

После изгиба лопасти перекрываются так, чтобы одна находилась выше или ниже обоих соседей. Важно, чтобы весло имело два поля, по одному с каждой стороны. Лопатки с полями и без них чередуются по окружности: рисунок ниже. Вёсла с полями будут ниже весла без полей.

Так как лопасти являются плоскими, происходит переход между ними и перекрывающимися областями. Чтобы избежать помех в переходной зоне, предусмотрите некоторый зазор между смежными лопастями. Дополнительную ширину можно срезать лопастями с полями или без них, смотрите рисунок выше.

Отверстие диаметром около 5 мм просверлите на кончике каждого клина. Эти отверстия слишком малы, чтобы они были показаны на рисунке выше. Они облегчат резку.

Вёсла соединяйте вместе разными средствами: скобами, гвоздями, клеем, шитьем или иначе. Оптимальное решение зависит от листового материала и доступности по цене крепежа.

В редком случае, когда плоский лист очень толстый, лопасти могут упираться друг в друга. В этом случае нет никаких гарантий. Нужно предусмотреть некоторый зазор для клея. В дополнение: нанесённые в зазор клейкие ленты также можно наносить на внутреннюю и внешнюю поверхности, чтобы удерживать лопасти вместе. Ленты, нанесённые на поверхность нужны очень тонкие, чтобы не искажать отражающую поверхность.

Энергия солнечного света. Следует прикреплять одну лопасть за раз, по или против часовой стрелки. Сначала присоединив каждую лопасть из внешней секции. Аналогично продолжая движение внутрь. Перед началом работы над другим веслом требуется прикрепить все секции весла.

Отражательная плёнка применяется после того, как параболический отражатель примет форму. Алюминиевая фольга для обычного использования идеальна на кухне. Более толстая (более тяжелая) пленка будет более долговечной. Алюминиевая пластиковая пленка, используемая в пакетах для продуктов питания и напитков, или подарочная упаковка, приемлема, но немного менее эффективна и заметно менее прочная, чем алюминиевая фольга.

Обычно фольга приклеивается к отражателю. Клей нужно использовать на водной основе. Сюда относится клей из муки, риса или крахмала. Чтобы избежать появления морщин на пленке, пользуйтесь тонким, нетекучим клеем.

Легче склеивать фольгу на плоском листе, чем на параболическом блюде. Однако, если лист очень тонкий, процесс изгиба листа будет создавать морщины на покрытии. Поэтому лучше всего приклеивать ее после изготовления картонной тарелки. Листовой материал, который расширяется и значительно сокращается при влажности и температуре, также имеет тенденцию создавать морщины на пленке. Поэтому картон не является идеальным листовым материалом. Морщины снижают эффективность. Они также сокращают срок службы отражающего покрытия.

Сначала фольгу нужно нарезать на трапеции. Два одинаковых трапеции могут быть вырезаны из прямоугольника с очень небольшим количеством отходов (рисунок ниже). Сначала попробуйте использовать газету для определения оптимальной ширины, длины и наклона, так как это зависит от формы и размера вашей фольги. Короткие слоты могут быть разрезаны по краям трапеции, так что она может накладываться без морщин. Трапеции полностью покрывают все грани, за исключением того, что круг будет покрыт фольгой в конце.

На рисунках показано: а) вырезание двух трапециевидных частей из прямоугольной; б) сокращение коротких слотов вдоль краёв каждого клина

Тщательно покрываем поверхность весла клеем. Однако не стоит им злоупотреблять, если листовой материал (например, картон) может набухать во влажном состоянии. Для того, чтобы избежать появления пузырьков, сначала нужно прицепить небольшую часть фольги на весло. Держите большую часть пленки в воздухе, без клея. Медленно растягивая захваченную область, нажимаем на нее. Фольгу прикрепляется около ее центральной линии (вдоль ее длины). Будет очевидно, насколько она изгибается и перекрывается вблизи ее краев. Норма, если избыточный клей будет выходить на отражающую поверхность, он сотрется позже.

Когда отражающая поверхность покрыта отражателем, аккуратно следует протереть ее влажной чистой тканью. Вытирание удаляет излишки клея, выравнивает приклеенную пленку. Нужно дать клею высохнуть, это может занять несколько дней, если листовой материал проницаем для воды. Затем повторно требуется протереть влажной чистой тканью, чтобы удалить оставшийся клей и размазать.

Готовое изделие устанавливаем на поворотную опору, над фокусом солнечной энергии изготавливаем конструкцию держатель для варочной посуды.

Эта солнечная печь создана из материалов легко доступных, и при этом не слишком дорогих. Большая часть примененных материалов представляла собой вторичное сырье. Мы пользуемся ею в Венгрии, в летнее время, в солнечные и сухие дни. Температура воздуха обычно 30-35 градусов Цельсия, но некоторые блюда она может готовить и при более низких температурах. До тех пор, пока солнечно на улице!

Это не первая солнечная печь, которую мы построили. Первая была сделана из строительного картона, и мы ею пользовались около четырех сезонов. Она работала практически так же хорошо, как эта, но нынешняя несколько более надежна и удобна в использовании. У меня нету изображений конструкции этой печи, но я не считаю, что это важно. Я объясню, как ее построить и какие материалы я применил, но, полагаю, возможны разные варианты конструкции, и я скажу, что считаю важным для того, чтобы эта вещь работала.

В жаркий солнечный день температура в этой печи может достигать 120 градусов Цельсия. Мы использовали печь, чтобы готовить многие блюда, такие, как макароны, рис, соус для макарон, суп, колбасу, цыплят, овощи, фарш, кексы и прочее. Это удобно, так как не требует больших усилий, чтобы таким образом готовить пищу. И еще более важно, конечно – что очень здорово готовить еду только на чистой солнечной энергии!

Прошу иметь в виду, что некоторые изображения в данной инструкции относятся к картонной версии. У меня не очень много изображений усовершенствованного варианта, и старая версия демонстрирует принципы так же хорошо, как и новая.

Шаг 1: Термоизолирующий короб.

Одна из важнейших частей, необходимых для постройки данной печи (если не самая важная) – это короб с хорошей теплоизоляцией. Он не обязательно должен иметь крышку (верх). В нашем случае мы использовали пенопластовый ящик, применявшийся ранее для перевозки сухого льда, и он оказался очень подходящим. Вы, разумеется, можете применить другую пенопластовую коробку, если сможете ее найти, если же нет — можете приобрести пенопласт или другой аналогичный материал в вашем местном строймаркете, и сделать короб из него. Важным я считаю, чтобы короб был не слишком высоким, поскольку будет сложно отражать солнечные лучи так, чтобы они достигали вашей варочной посуды на дне.

Шаг 2: Внешний короб.

Пенопластовый ящик может быть не очень прочным, следовательно, разумно заключить его в корпус. Для него мы применили древесностружечные плиты, оставшиеся от строительства (не знаю, как они называются по-английски, вероятно, какой-то вид «древесины», наши плиты были довольно водоупорны), и построили вполне красивый и прочный корпус. Я даже снабдил его ручками от старого кухонного шкафа, чтобы легче переносить всю печь. У нас она обычно неподвижна, но вы можете подумать о том, чтобы добавить колеса.

Шаг 3: Стеклянная крышка для изолирующего короба.

Чтобы закрывать изолирующий короб, вам понадобится что-то, пропускающее внутрь свет. Я полагаю, подойдет любая прозрачная пластина. В моем случае к пенопластовому ящику действительно хорошо подошла рамка для плакатов. Ее даже не обязательно к чему-то крепить, можно просто положить сверху.

Шаг 4: Клапаны.

Чтобы добиться отражения солнечных лучей внутрь короба, вам необходимы клапаны. Наиболее важным из них является задний. Боковые играют не такую важную роль, но я полагаю, что они полезны для предотвращения конвективной утечки тепла из печи. Размер боковых клапанов не очень важен. В моем случае он таков, что они точно сходятся поверх короба, когда он закрыт. Это достаточно много. При закрытии каждый боковой клапан перекрывает половину, как видно на картинках к Шагу 3.

Вам также понадобится что-то, что действовало бы как шарнир. Я взял резиновую трубку и разрезал ее вдоль, а затем прикрепил к корпусу и клапану, как можно видеть на картинке. Это работает неплохо, но, конечно, возможны другие способы это сделать. Далее вам понадобится то, что будет удерживать клапаны под нужным углом. У меня нашлось несколько приспособлений, которые держат открытыми окна, и я установил их на корпус и задний клапан, как это также можно видеть на картинке. Они прекрасно работают, и я доволен, что не пришлось покупать что-то еще для этой задачи. Боковые клапаны попросту опираются на стороны заднего.

Шаг 5: Отражающий материал.

Деревянная поверхность сама по себе недостаточно отражает солнечные лучи, так что вам понадобится покрыть клапаны отражающим материалом. Я просто оклеил их алюминиевой фольгой, и это работает прекрасно. Убедитесь, то перед вами сияющая поверхность. Алюминиевая фольга склонна легко рваться при касании, этот риск можно уменьшить, взяв более толстую фольгу или вообще что-то другое. У меня есть серебристая лента, которую применяли под напольным ламинатом (для закрепления теплоизоляции), и ее я наклеивал везде, где фольга была повреждена, а также чтобы склеивать разные листы фольги, так как ее рулоны были недостаточно широки, чтобы покрыть весь клапан за раз.

Далее я покрыл внутренность короба отражающей термоизоляцией, которая обычно применяется позади радиаторов отопления. Это не должно позволять пенопластовому коробу плавиться, что может произойти из-за излучения тепла от вашей варочной посуды. Но само по себе это недостаточно, так что рекомендую проложить еще что-то между дном и посудой, что также полезно, если у вас нет покрытия вроде примененного мной. Например, кусок гипсокартона, обернутый алюминиевой фольгой, может быть такой хитростью.

Теперь убедитесь, что вы установили задний клапан именно так, что отраженный свет падает на ваш горшок, кастрюлю или то, что вы хотите нагреть.

Шаг 6: Черные горшки и кастрюли

Чтобы быть уверенным, что посуда, в которой вы готовите, поглощает из печи максимум возможной теплоты, убедитесь, что она черная. У нас также есть большая черная кастрюля, которая отлично подходит, и металлическая форма, в которой можно испечь12 кексов.

На самом деле, просто убедитесь, что посуда черная, и используйте подставку, чтобы предотвратить соприкосновение горячей посуды с дном печи.

Шаг 7: Приготовление пищи.

Теперь пора что-нибудь приготовить. Как говорилось раньше, вы можете готовить многие блюда в этой печи, просто начинайте и экспериментируйте, это на самом деле увлекательно.

Просто чтобы привести несколько примеров – мы варим макароны и рис в этой печи. Вы можете это сделать даже в более позднее время дня, и это займет не больше времени, чем в самое жаркое. И даже если это будет немного дольше, вам не обязательно стоять у печи – оно не сбежит и не выкипит. Мы обнаружили, что бурый рис сложно варить в этой печи, потому что его внешняя оболочка не размягчается, как надо. Мясо в нашей печи готовится прекрасно, так же, как и многие соусы, которые вы могли бы приготовить. Овощи также варятся хорошо.

Мы также применяли ее для выпекания кексов. Для такого вида работы важно начать пораньше, так, чтобы они были уже в печи в самое жаркое время – обычно между 13-ю и 15-ю часами, смотря по тому, где вы живете. Кексы требуют высокой температуры для выпечки.

Итак, все, что вам нужно, чтобы приготовить пищу – это понемногу поворачивать солнечную печь примерно каждые полчаса, так, чтобы она оставалась нацелена на солнце. Возможно, вы даже сможете создать систему, которая будет автоматически поворачивать печь за солнцем… При этом не пытайтесь мешать или переворачивать еду все снова и снова, а также не снимайте стекло слишком часто, так как иначе потеряете жар. Дайте, наконец, ей время. Готовка не будет слишком долгой, хотя она и не идет так быстро, как на обычной плите. Хорошо в этом то, что вам не нужно делать много – просто не забудьте вовремя вынуть блюдо.

Шаг 8: Заключительные заметки.

Итак, теперь вы знаете, что мне понадобилось, чтобы создать эту солнечную печь. Она, конечно, может быть и более крупной, или более простой. Как говорилось выше, моя первая версия была просто картонной коробкой, с которой я отрезал одну из крышек и покрыл остальные алюминиевой фольгой. Внутри нее помещался пенопластовый ящик, подходящий по размеру, и имевший сверху рамку со стеклянной крышкой. Клапаны держались вертикально с помощью палочек. Вы можете видеть эту версию на некоторых картинках. Просто посмотрите, что можно сделать без применения слишком многих новых материалов, в противоположность основной идее надежности..

Использовать бесплатную энергию солнца – это весьма заманчиво. Халява – она же всегда манит.

Я уже писал про , а эта статья о том как приготовить пищу используя свет от солнца.

Сначала о самодельной солнечной печи.

Сделать солнечную печь своими руками очень просто, надо только сконцентрировать падающий свет в одну точку и готово.

Вот простой способ концентрации – используется пленка и вода.

На такой установке можно плавить металл и готовить пищу.

Установка стационарная и подходит для загородного дома или дачи. Ну или убежища расположенного так, что к нему не провести электроэнергию.

Именно последние условие – недоступность электричества чаще всего и становится причиной для изготовления солнечной печи. Солнце, конечно, тоже не каждый день светит в достаточной мере, но экономить газ или бензин в ясные дни на готовке – это весьма удачная мысль.

Переносной концентратор солнечных лучей легко сделать из зеркальной пленки.

Главное придать зеркальному слою вогнутость – приклеить центральную часть к дну, перед тем, как фиксировать края зеркальной пленки.

Как сделать солнечную печь своими руками

В этом видео показаны чертежи солнечной печи и теория ее работы.

А вот продолжение – пошаговое изготовление солнечной печки.

Демонстрация работы солнечной печи.

Как видите – солнечная печь весьма проста в изготовлении и работает даже зимой, если, конечно, день солнечный.

Однако в поход такие конструкции не возьмешь, а иной раз, особенно если путешествуешь зимой в степной или горной местности, то топливо приходится нести с собой. В таких походах переносная солнечная печь очень даже уместна.

Вот готовый пример переносной солнечной печки в форме трубы, работает исключительно на солнечной энергии – для приготовления шашлыка и прочей вкуснятины не используется ни капли горючего.

Где купить солнечную печь