Ηλιακος Φουρνος

Φτιάχνω ηλιακό φούρνο

Ο ηλιακός φούρνος της Maria Telkes

Ο περιγραφόμενος ηλιακός φούρνος σχεδιάστηκε από την dr. Maria Telkes περίπου το 1950.Αυτός ο φούρνος εύκολα πιάνει τους 300 R βαθμούς και θα άγγιζε ακόμα και τους 400 R σε ζεστές καλοκαιρινές μέρες. Δεν είναι απαραίτητο να τον προσανατολίζετε συνεχώς καθώς ο φούρνος είναι αρκετά αποδοτικός που δουλεύει ακόμη και όταν δεν στοχεύει ακριβώς τον ήλιο.
Προτείνεται η κατασκευή τέτοιων φούρνων σε σχετικά μεγάλη κλίμακα γιατί η ηλιακή ενέργεια είναι διάχυτη. Χρειάζεται έναν αρκετά μεγάλο ανακλαστήρα και μια μεγάλη γυάλινη επιφάνεια (για το γυάλινο καπάκι ) για να αναπτυχθούν θερμοκρασίες ικανές για εύκολο μαγείρεμα. ( Ο φούρνος στα παρακάτω σχέδια εχει γυάλινο καπάκι επιφάνειας 24” x 26” (61cm x 67cm). Παρακάτω θα δώσουμε οδηγίες για το πώς να προσαρμόσετε το μέγεθος και τον σχεδιασμό αναλόγως το γεωγραφικό πλάτος στο οποίο βρίσκεστε.)
Αυτός ο ηλιακός φούρνος αποδίδει καλά γιατί συνδυάζει μερικά σημαντικά σχεδιαστικά κριτήρια:
• Το κουτί του (χώρος μαγειρέματος) περιβάλλεται από ανακλαστήρες , οι οποίοι κατευθύνουν το ορατό φώς στο εσωτερικό του, διαμέσου ενός γυάλινου καλύμματος (γυάλινο καπάκι). (Σε μια ηλιόλουστη μέρα κάθε τετραγωνικό πόδι ( 33cm x 33cm) γης δέχεται περίπου 200-300 btu ενέργειας την ώρα. Ένα btu είναι η ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται για να ανεβεί η θερμοκρασία σε 0,454 κιλά (1 pound) νερού κατά έναμιση βαθμό περίπου από 3.8°C σε 4.4°C) • Το κουτί είναι καλά μονωμένο και σχετικά αεροστεγές

• Η γυάλινη επιφάνεια είναι σε γωνια 60ο μειώνοντας την περίπτωση σκίασης. Διπλά φύλλα τζαμιού είναι σαφώς καλύτερα καθώς ο αέρας μεταξύ τους βοηθάει στην μόνωση του κελύφους.
• Το κέλυφος είναι εσωτερικά ντυμένο με μεταλλικό φύλλο και βαμμένο εντελώς μαύρο έτσι ώστε το ορατό φως να απορροφάται ικανοποιητικά και να μετατρέπεται σε υπέρυθρη ενέργεια και θερμότητα. Η υπέρυθρη ενέργεια απορροφάται από το τζάμι και η διαφυγή της επιβραδύνεται από την μόνωση στα εσωτερικά τοιχώματα ώστε η θερμότητα να χάνεται αργά και η εσωτερική θερμοκρασία να αυξάνει.
• Το σκέυος τοποθετείται πάνω στο μεταλλικό δάπεδο της κατασκευής και έτσι η θερμότητα μεταφέρεται σε αυτό επαγωγικά από την επαφή αλλά και με την διάδοση από τον ζεστό αέρα.
Πώς να σχεδιάσεις ένα ενεργειακό ηλιακό φούρνο
Ακολουθεί ένας απλός αλλά και αποτελεσματικός τρόπος για να σχεδιάσεις ένα ηλιακό φούρνο:

Σκέψου για τί μαγείρεμα (τι θα μαγειρεύεις) θα τον χρησιμοποιείς συνήθως
Σκέψου πόσο γρήγορα χρείαζεται να μαγειρευτεί το φαγητό σου
Σκέψου πόσα btu χρειάζεσαι για να μαγειρέψεις. (Σαν χονδρικό κανόνα υπολόγισε ότι χρείαζεσαι περίπου 150 btu ανα ώρα και ανα μισόκιλο φαγητού για να ετοιμαστεί το φαγητό σε λογικό χρονικό διάστημα)
Αναλόγως το γεωγραφικό πλάτος που βρίσκεσαι ο φούρνος θα δέχεται περίπου 200 – 300 btu ανά τετραγωνικό πόδι (33εκ x 33εκ) ανά ώρα. Μόνο το 30% περίπου της ενέργειας αυτής στην πραγματικότητα θα μαγειρέψει το φαγητό.
Οπότε διαστασιολόγηστε την κατασκευή σας αντίστοιχα. Για παράδειγμα : ένας φούρνος με συνολική επιφάνεια εισερχόμενου ηλιακού φωτός 10 τετρ. ποδιών (περίπου 1m2) δέχεται περίπου 2.000 btu κάθε ώρα, έχει απόδοση περίπου 30% και έτσι μόνο 660 btu στην πραγματικότητα θα «μαγειρέψουν». Τα 660 btu διά 150 ισούται με 4,4 , άρα περίπου 2,2 κιλά φαγητού ( συμπεριλαμβανομένου του νερού ) μπορούν να μαγειρευτούν εύκολα σε μία ώρα. Για να πετύχετε αυτό το αποτέλεσμα σιγουρευτείτε ότι:

Τα παραπάνω σχέδια δείχνουν τις διαστάσεις των κομματιών που αποτελούν το κέλυφος (φούρνο)

Α) Η προσπίπτουσα ακτινοβολία είναι όσο το δυνατό πιο κάθετα στην επιφάνεια του τζαμιού. Αν στοχέυετε κατευθείαν στον ήλιο θα μεγιστοποιήσετε την απόδοση των κατόπτρων (ανακλαστήρων).Η μεγαλύτερη ποσότητα φωτός θα οδηγηθεί στο εσωτερικό του φούρνου. Για αυτό λάβετε υπόψη αν η ανάγκη μαγειρέματος είναι μεγαλύτερη του καλοκαιρινούς ή τους χειμερινούς μήνες.
Για να υπολογίσετε την γωνία του ήλιου σε σχέση με τον ορίζοντα αφαιρέστε το γεωγραφικό πλάτος από το 90. Προσθέστε 23,5 και θα βρείτε την υψηλότερη θέση του ήλιου το καλοκαίρι. Αφαιρώντας 23,5 θα βρείτε την κατώτερη θέση του ήλιου τον χειμώνα.
Για παράδειγμα , δεδομένου γεωγραφικού πλάτους 44 μοίρες βόρεια , το υψηλότερο σημείο της τροχιάς του ήλιου το καλοκαίρι θα είναι στις 69,5 μοίρες από τον ορίζοντα και το χαμηλέτρο σημείο τον χειμώνα στις 22,5 μοίρες. Αν λοιπέν το μαγείρεμα στον φούρνο γίνεται κυρίως το καλοκαίρι καλό είναι το τζαμι του φούρνου να έχει κλίση περίπου 60 μοιρών.

Β)Οι ανακλαστήρες βρίσκονται υπό γωνία 120 μοιρών σε σχέση με το τζάμι του φούρνου δηλαδή σε γωνία 30 μοιρών προς τις προσπίπτουσες ηλιακές ακτίνες. Θα πρέπει να έχουν τόσο μήκος όσο η γυάλινη επιφάνεια, καθώς αν είναι μεγαλύτεροι, θα κατευθύνουν το φώς στον απέναντι ανακλαστήρα.

Γ) Κατασκευάστε το κέλυφος καλά μονωμένο , όσο το δυνατό πιο αεροστεγές και αν υπάρχει η οικονομική δυνατότητα χρησιμοποιείστε διπλό τζάμι. Αυτό είναι ιδιαίτερα απαραίτητο όταν βρίσκεστε σε ψυχρά κλίματα με πολλούς ανέμους. Μόνωση από χαρτόνι και αλουμινόχαρτο είναι ικανοποιητική. Καλές μονώσεις είναι ακόμη η στάχτη, το κάρβουνο, φελιζόλ, κλπ.

Δ)Βάψτε το εσωτερικό μαύρο. Χρησιμοποιήστε ένα μάυρο ή σκούρο σκέυος μαγειρέματος κατευθείαν πάνω στον πάτο του φούρνου για να έχετε μεταφορά θερμότητας και από επαγωγή αλλά και διάδοση . (Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και γυαλιστερές εσωτερικές επιφάνειες που θα κατευθύνουν τις ακτίνες πάνω στο μαύρο σκεύος, θα κατευθύνουν όμως και κάποιες εκτός).

Ε) Καθώς ο ζεστός αέρας ανυψώνεται το καλύτερο, θεωρητικά , μέρος για την πόρτα του φούρνου θα ήταν από κάτω, πράγμα λίγο δύσκολο. Μια καλή λύση είναι στο πίσω μέρος της κατασκευής.κό να υπάρχει αρκετά υψηλή θερμοκρασία και αρκετή θερμότητα για γίνει το μαγείρεμα.
ΣΤ) Να θυμάστε ότι θερμότητα και θερμοκρασία είναι δύο διαφορετικά μεγέθη. Η θερμότητα είναι η ποσότητα της ενέργειας διαθέσιμη για το μαγείρεμα . Η εσωτερική θερμοκρασία είναι οι βαθμοί στους οποίους η ποσότητα θερμότητας που κερδίζουμε, με αυτή που χάνεται είναι σε ισορροπία. Εί

Ζ) Η επιφάνεια την οποία πολλαπλασιάζουμε με 200 έως 300 btu ανά ώρα δεν είναι αυτή των ανακλαστήρων. Είναι η ικανή επιφάνεια της συλλεγόμενης ακτινοβολίας (διάγραμμα Α).
  δυνατό να κατασκευάσετε το κέλυφος του φούρνου από σκραπ, όπως μεταλλικά δοχεία.

- See more at: http://www.ftiaxno.gr/2012/01/blog-post_28.html#sthash.yBE4xWce.dpuf

Φτιάχνω ηλιακό φούρνο

Ο ηλιακός φούρνος της Maria Telkes

Ο περιγραφόμενος ηλιακός φούρνος σχεδιάστηκε από την dr. Maria Telkes περίπου το 1950.Αυτός ο φούρνος εύκολα πιάνει τους 300 R βαθμούς και θα άγγιζε ακόμα και τους 400 R σε ζεστές καλοκαιρινές μέρες. Δεν είναι απαραίτητο να τον προσανατολίζετε συνεχώς καθώς ο φούρνος είναι αρκετά αποδοτικός που δουλεύει ακόμη και όταν δεν στοχεύει ακριβώς τον ήλιο.
Προτείνεται η κατασκευή τέτοιων φούρνων σε σχετικά μεγάλη κλίμακα γιατί η ηλιακή ενέργεια είναι διάχυτη. Χρειάζεται έναν αρκετά μεγάλο ανακλαστήρα και μια μεγάλη γυάλινη επιφάνεια (για το γυάλινο καπάκι ) για να αναπτυχθούν θερμοκρασίες ικανές για εύκολο μαγείρεμα. ( Ο φούρνος στα παρακάτω σχέδια εχει γυάλινο καπάκι επιφάνειας 24” x 26” (61cm x 67cm). Παρακάτω θα δώσουμε οδηγίες για το πώς να προσαρμόσετε το μέγεθος και τον σχεδιασμό αναλόγως το γεωγραφικό πλάτος στο οποίο βρίσκεστε.)
Αυτός ο ηλιακός φούρνος αποδίδει καλά γιατί συνδυάζει μερικά σημαντικά σχεδιαστικά κριτήρια:
• Το κουτί του (χώρος μαγειρέματος) περιβάλλεται από ανακλαστήρες , οι οποίοι κατευθύνουν το ορατό φώς στο εσωτερικό του, διαμέσου ενός γυάλινου καλύμματος (γυάλινο καπάκι). (Σε μια ηλιόλουστη μέρα κάθε τετραγωνικό πόδι ( 33cm x 33cm) γης δέχεται περίπου 200-300 btu ενέργειας την ώρα. Ένα btu είναι η ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται για να ανεβεί η θερμοκρασία σε 0,454 κιλά (1 pound) νερού κατά έναμιση βαθμό περίπου από 3.8°C σε 4.4°C) • Το κουτί είναι καλά μονωμένο και σχετικά αεροστεγές

• Η γυάλινη επιφάνεια είναι σε γωνια 60ο μειώνοντας την περίπτωση σκίασης. Διπλά φύλλα τζαμιού είναι σαφώς καλύτερα καθώς ο αέρας μεταξύ τους βοηθάει στην μόνωση του κελύφους.
• Το κέλυφος είναι εσωτερικά ντυμένο με μεταλλικό φύλλο και βαμμένο εντελώς μαύρο έτσι ώστε το ορατό φως να απορροφάται ικανοποιητικά και να μετατρέπεται σε υπέρυθρη ενέργεια και θερμότητα. Η υπέρυθρη ενέργεια απορροφάται από το τζάμι και η διαφυγή της επιβραδύνεται από την μόνωση στα εσωτερικά τοιχώματα ώστε η θερμότητα να χάνεται αργά και η εσωτερική θερμοκρασία να αυξάνει.
• Το σκέυος τοποθετείται πάνω στο μεταλλικό δάπεδο της κατασκευής και έτσι η θερμότητα μεταφέρεται σε αυτό επαγωγικά από την επαφή αλλά και με την διάδοση από τον ζεστό αέρα.
Πώς να σχεδιάσεις ένα ενεργειακό ηλιακό φούρνο
Ακολουθεί ένας απλός αλλά και αποτελεσματικός τρόπος για να σχεδιάσεις ένα ηλιακό φούρνο:

Σκέψου για τί μαγείρεμα (τι θα μαγειρεύεις) θα τον χρησιμοποιείς συνήθως
Σκέψου πόσο γρήγορα χρείαζεται να μαγειρευτεί το φαγητό σου
Σκέψου πόσα btu χρειάζεσαι για να μαγειρέψεις. (Σαν χονδρικό κανόνα υπολόγισε ότι χρείαζεσαι περίπου 150 btu ανα ώρα και ανα μισόκιλο φαγητού για να ετοιμαστεί το φαγητό σε λογικό χρονικό διάστημα)
Αναλόγως το γεωγραφικό πλάτος που βρίσκεσαι ο φούρνος θα δέχεται περίπου 200 – 300 btu ανά τετραγωνικό πόδι (33εκ x 33εκ) ανά ώρα. Μόνο το 30% περίπου της ενέργειας αυτής στην πραγματικότητα θα μαγειρέψει το φαγητό.
Οπότε διαστασιολόγηστε την κατασκευή σας αντίστοιχα. Για παράδειγμα : ένας φούρνος με συνολική επιφάνεια εισερχόμενου ηλιακού φωτός 10 τετρ. ποδιών (περίπου 1m2) δέχεται περίπου 2.000 btu κάθε ώρα, έχει απόδοση περίπου 30% και έτσι μόνο 660 btu στην πραγματικότητα θα «μαγειρέψουν». Τα 660 btu διά 150 ισούται με 4,4 , άρα περίπου 2,2 κιλά φαγητού ( συμπεριλαμβανομένου του νερού ) μπορούν να μαγειρευτούν εύκολα σε μία ώρα. Για να πετύχετε αυτό το αποτέλεσμα σιγουρευτείτε ότι:

Τα παραπάνω σχέδια δείχνουν τις διαστάσεις των κομματιών που αποτελούν το κέλυφος (φούρνο)

Α) Η προσπίπτουσα ακτινοβολία είναι όσο το δυνατό πιο κάθετα στην επιφάνεια του τζαμιού. Αν στοχέυετε κατευθείαν στον ήλιο θα μεγιστοποιήσετε την απόδοση των κατόπτρων (ανακλαστήρων).Η μεγαλύτερη ποσότητα φωτός θα οδηγηθεί στο εσωτερικό του φούρνου. Για αυτό λάβετε υπόψη αν η ανάγκη μαγειρέματος είναι μεγαλύτερη του καλοκαιρινούς ή τους χειμερινούς μήνες.
Για να υπολογίσετε την γωνία του ήλιου σε σχέση με τον ορίζοντα αφαιρέστε το γεωγραφικό πλάτος από το 90. Προσθέστε 23,5 και θα βρείτε την υψηλότερη θέση του ήλιου το καλοκαίρι. Αφαιρώντας 23,5 θα βρείτε την κατώτερη θέση του ήλιου τον χειμώνα.
Για παράδειγμα , δεδομένου γεωγραφικού πλάτους 44 μοίρες βόρεια , το υψηλότερο σημείο της τροχιάς του ήλιου το καλοκαίρι θα είναι στις 69,5 μοίρες από τον ορίζοντα και το χαμηλέτρο σημείο τον χειμώνα στις 22,5 μοίρες. Αν λοιπέν το μαγείρεμα στον φούρνο γίνεται κυρίως το καλοκαίρι καλό είναι το τζαμι του φούρνου να έχει κλίση περίπου 60 μοιρών.

Β)Οι ανακλαστήρες βρίσκονται υπό γωνία 120 μοιρών σε σχέση με το τζάμι του φούρνου δηλαδή σε γωνία 30 μοιρών προς τις προσπίπτουσες ηλιακές ακτίνες. Θα πρέπει να έχουν τόσο μήκος όσο η γυάλινη επιφάνεια, καθώς αν είναι μεγαλύτεροι, θα κατευθύνουν το φώς στον απέναντι ανακλαστήρα.

Γ) Κατασκευάστε το κέλυφος καλά μονωμένο , όσο το δυνατό πιο αεροστεγές και αν υπάρχει η οικονομική δυνατότητα χρησιμοποιείστε διπλό τζάμι. Αυτό είναι ιδιαίτερα απαραίτητο όταν βρίσκεστε σε ψυχρά κλίματα με πολλούς ανέμους. Μόνωση από χαρτόνι και αλουμινόχαρτο είναι ικανοποιητική. Καλές μονώσεις είναι ακόμη η στάχτη, το κάρβουνο, φελιζόλ, κλπ.

Δ)Βάψτε το εσωτερικό μαύρο. Χρησιμοποιήστε ένα μάυρο ή σκούρο σκέυος μαγειρέματος κατευθείαν πάνω στον πάτο του φούρνου για να έχετε μεταφορά θερμότητας και από επαγωγή αλλά και διάδοση . (Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και γυαλιστερές εσωτερικές επιφάνειες που θα κατευθύνουν τις ακτίνες πάνω στο μαύρο σκεύος, θα κατευθύνουν όμως και κάποιες εκτός).

Ε) Καθώς ο ζεστός αέρας ανυψώνεται το καλύτερο, θεωρητικά , μέρος για την πόρτα του φούρνου θα ήταν από κάτω, πράγμα λίγο δύσκολο. Μια καλή λύση είναι στο πίσω μέρος της κατασκευής.