Understanding Fogões Solares E Fornos

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Understanding Fogőes Solares e Fornos ISBN: 0-86619-247-6 [C] 1985, Voluntários em Ajuda Técnica,

PREFACE

Este papel é um de uma série publicada por Voluntários dentro Técnico Ajuda para prover uma introduçăo a estado-de-o-arte específica tecnologias de interesse para pessoas em países em desenvolvimento. É pretendida que os documentos săo usados como diretrizes para ajudar pessoas escolhem tecnologias que săo satisfatório ŕs situaçőes deles/delas. Năo é pretendida que eles provęem construçăo ou implementaçăo săo urgidas para as Pessoas de details. que contatem VITA ou uma organizaçăo semelhante para informaçăo adicional e ajuda técnica se eles achado que uma tecnologia particular parece satisfazer as necessidades deles/delas.

Foram escritos os documentos na série, foram revisados, e foram ilustrados quase completamente por VITA Volunteer os peritos técnicos em um puramente basis. voluntário Uns 500 voluntários eram envolvidos na produçăo do primeiro emitiram 100.titles, enquanto contribuindo aproximadamente 5,000 horas do time. deles/delas o pessoal de VITA incluiu Maria Giannuzzi como editor, Suzanne Brooks que controla typesetting e plano, e Margaret Crouch como gerente de projeto.

O autor deste papel, VITA Thomas E Voluntário. Bowman, é O professor e Cabeça do Departamento de Engenharia Mecânico a + Instituto de Flórida de Tecnologia em Melbourne, Florida. O revisores também săo os voluntários de VITA. Mikos Fabersunne é um mecânico engenheiro empregou com o Escritório de Avaliaçőes de Energia para + Estado de Califórnia em Sacramento. Gary Flomenhoft é um engenheiro de teste sęnior com TRW em Redondo Beach, California. John D. Furber é o Presidente de Corporaçăo de Software de Vale Agradável e Tecnologia de Energia de Luz estrelada em Aptos, Califórnia. John Yellot é Professor Emeritus da Faculdade de Arquitetura no Arizona Universidade estatal, e opera John Yellot Engineering os Sócios, uma empresa de engenharia consultora que especializa no uso e controle de energia solar.

VITA é uma organizaçăo privada, sem lucro que apóia as pessoas trabalhando em problemas técnicos em países em desenvolvimento. ofertas de VITA informaçăo e ajuda apontaram a ajudar os indivíduos e grupos para selecionar e tecnologias de instrumento destinam o deles/delas situations. VITA mantém um Serviço de Investigaçăo internacional, um centro de documentaçăo especializado, e uma lista computadorizada de voluntário os consultores técnicos; administra projetos de campo a longo prazo; e publica uma variedade de manuais técnicos e documentos.

I. INTRODUÇĂO DE 

Em muitas regiőes equatoriais, árvores nativas e arbustos estăo estando cortados a uma taxa alarmante conhecer as demandas crescentes para agrícola terra, indústria, e fuelwood e carvăo. O ambiental conseqüęncias deste desmatamento săo severas, enquanto variando de terra erosăo e clima muda a inundar e a destruiçăo de farmland. Moreover, encolhendo materiais de madeira mau isso as pessoas, tenha que gastar mais tempo e energia na procura por cozinhar combustível.

Uma alternativa é usar querosene, gasolina, ou liquified petróleo gas. Mas estes săo importadas freqüentemente (conseqüentemente caro) e os transportando a áreas remotas é normalmente difícil.

A próxima alternativa óbvia é usar o sol, particularmente em regiőes equatoriais onde energia solar é abundante. However, embora foram desenvolvidos fogőes solares executáveis, muitos tęm limitations. sério por exemplo, com exceçăo do indireto fogőes, a maioria só pode ser usada ao ar livre e durante o dia (e freqüentemente só quando o sol é alto), a maioria tem que ser ajustada todo 10-15 minutos para manter passo com o sol comovente, e a maioria é satisfatório só para arte culinária lenta e guisando. além disso, alguns desígnios podem acomodar só uma panela cozinhando.

Desde entăo até mesmo o melhor năo é tăo rápido quanto fogőes que usam convencional combustíveis, eles săo muito satisfatórios junto com tradicional métodos, (i.e., usando um fogăo solar durante o dia e um combustível-queimando fogăo ŕ noite, conservando combustível assim e ajudando alivie o problema de desmatamento).

HISTÓRIA DE FOGŐES SOLARES

Pesquisa e desenvolvimento de fogőes solares começaram mais de 100 anos AGO. W. Adams de Bombay, Índia, projetou um entre 1876 que isso consistiu de um forno octogonal, copo-incluso cercado por copo espelhos que colecionaram a luz solar e dirigiram isto no enclosure. O palmo da beira de refletor era 71 cm.

O Adams informou que cozinhou " as raçőes de sete soldados... em duas horas, em janeiro ". (Sol Cozinha Ltd., um fabricante de fogőes solares nos Estados Unidos, está comercializando agora um semelhante fogăo que tem um documento anexo um pouco menor e refletor maior (94 cm).

Um dos primeiros fogőes solares indiretos (permitindo arte culinária a noite e em lugar fechado) foi projetada por Dr. Charles Greely Abbot de + Smithsonian Institute. Isto usou óleo quente em metal estreito entubando para levar o calor do coletor solar para um separou aqueça tanque de armazenamento, e de lá para o fogăo. A arte culinária elemento consistiu em uma espiral apertada de cobre que entuba por + qual o óleo quente fluiu antes de voltar ao tanque de armazenamento.

Também, em 1981, Dr. Chang Cantar-Ying da Pesquisa de Energia Solar Laboratório em Comida de Chen, Hunan, informou aqueles " vários tipos de solar foram desenvolvidos " fogőes e milhares estavam operando dentro China. rural desenvolvida no laboratório dele era um dirigir-focalizando fogăo que estava sendo vendido fora da China em 1981 para $150.00 () norte-americano Alguns também foram exibidas no pavilhăo de China ao A Feira de 1982 mundo em Knoxville, Tennessee.

Durante os recentes 1950s, foram inventados dois tipos primários: (1) o fogăo dirigir-focalizando no qual uma panela é apoiada ao focal ponto de um parabólico (ou próximo semelhante em forma) refletor; e (2) o forno de Telkes no qual cozinhando panelas săo colocadas dentro um forno separado, um de de quem paredes consiste em uma janela, normalmente, dobrar-vítreo, cercou por uma ordem de refletores planos.

Os fogőes dirigir-focalizando săo tipicamente o menos caro para construa e alcance os tempos de arte culinária mais rápidos (pelo menos para pequeno quantidades de comida) . fornos de Telkes săo muito mais caros para construa aparte da área de refletor grande e dois pedaços grandes de copo para a janela, o forno requer interno e exterior metal de folha encaixota, isolamento de alto-temperatura e um door. Compared a dirigir-focalizar fogőes, porém, estes fornos săo mais fáceis usar, cozinheiro maiores quantias de comida, proteja de soprar sujeira, e mantém isto warm. que Eles também podem operar para períodos longos sem manutençăo.

De 1957 até algum tempo nos anos sessenta, mais de 200 que dirigir-focalizam foram testados fogőes no México. Designed e desenvolveu ao Universidade de Wisconsin, eles tiveram refletores de plástico rígidos com filmes refletivos uniram ŕs superfícies dianteiras. O mecânico fracassos que se apareceram durante os primeiros testes foram corrigidos por redesigning. Mas embora próspero, esses que usaram isto consideraram isto como há pouco uma novidade, e depois de alguns meses, voltou o deles/delas methods. tradicional foram localmente-construídos Os fogőes nos últimos testes com conchas de poliéster, reforçou com pano de musselina e aniagem, e vários refletores de copo pequenos colaram ŕ frente surface. Mas esses só eram usados até os espelhos de copo caia fora.

Tentativas para introduzir fogőes solares provavelmente no México falharam para várias razőes:

• A necessidade penosa para substituir tudo ou parte periodicamente da superfície refletiva do fogăo solar, se plástico anulam ou copo pieces. Also que estes materiais eram năo disponível localmente e exigido uma certa habilidade para instalam.
• Algumas características operacionais dos fogőes solares (i.e., a necessidade para atençăo freqüente enquanto cozinhando, Exposiçăo de da panela de arte culinária para assoar pó e lixa, e falta de armazenamento de calor) era sem atrativo.
• combustíveis de arte culinária Alternativos, como querosene e madeira, esteja na ocasiăo prontamente disponível.
• Eles năo tinham sido tradicionalmente usados e eles năo puderam seja limpado com areia!

Nos recentes 1950s e cedo anos sessenta, duas companhias na Índia, fabricada um número grande de dirigir-focalizar fogőes solares equipada com refletores parabólicos feitos de polido e anodized alumínio que significou eles năo precisaram dos tubos substituídos como often. Mas muitos na Índia recusaram cozinhar ao ar livre por causa de saúdes e regiőes religiosas.

Como a introduçăo de fogőes solares no México e Índia em cima de 20 anos atrás, tecnologia de arte culinária solar năo mudou muito dentro + caso de dirigir-focalizar fogőes. Porém, o que mudou é que as pessoas em países em desenvolvimento já podem năo ter escolha mas os adotar porque combustíveis de arte culinária tradicionais săo disappearing. Indeed, há áreas grandes onde localmente-disponível materiais combustíveis simplesmente năo existem mais, e onde combustíveis petróleo-baseados năo estăo facilmente disponíveis.

II. DESIGN VARIAÇŐES

Em geral, fogőes solares entram em tręs categorias: (1) fogőes dirigir-focalizando, (2) fogőes de forno, e (3) indireto fogőes.

FOGŐES DIRIGIR-FOCALIZANDO

Um fogăo dirigir-focalizando usa um refletor para focalizar luz solar diretamente sobre uma panela de arte culinária escura que está suspensa ou fixa em um posto ao foco. consiste em um ou mais refletores e um vigamento que apóiam o refletor e + pot. que foram inventados Numerosos arranjos deste fogăo permitir inclinar o refletor sempre apontar para o ponha ao sol, com a panela que permanece ao foco.

Podem ser usados tipos vários de refletores:

• uma concha de plástico, parabólico ou esférico em corte transversal, enfileirou com um filme de plástico refletivo como aluminou Mylar, poliéster aluminado, ou refletivo acrílico (por exemplo, Scotchcal ");
• uma concha de plástico, como descrita acima, com um mosaico de que espelhos de copo pequenos colaram ao interior;
• tipos vários de barro ou concha de cerâmica, forrado com um filme refletivo ou espelhos de copo pequenos;
• uma concha tecida (cesta " de " sol), alisou no lado de dentro com mache de papier e forrado com um filme refletivo;
• que fabricaçőes de papelăo várias enfileiraram com refletivo filmam;
• conchas de espuma rígidas várias, forrado com filmes refletivos;
• uma lente de Fresnel-tipo na que consiste de uma série que hardboard concęntrico toca, forrado com um refletivo filmam (*);
• uma concha de alumínio girada, polido e anodized;
• um tecido dobradiço e dispositivo de metal bem parecido para um guarda-chuva grande, com um filme refletivo no lado de dentro;
• uma ou duas ordens fă-amoldadas de metal individual Refletores de , projetados para se desmoronar em um pacote compacto,;
• uma ordem fixa de indivíduo que focaliza refletores como que raspa espelhos.

* VITA pode prover planos detalhados para este sistema.

Vários esquemas foram inventados para fazer conchas de refletor dentro + campo, mas todo o silęncio requer os artesăos altamente-qualificados para produza uma superfície precisa. (Fábrica-produziu conchas, se plástico injeçăo-moldado, fibra de vidro moldada, alumínio girado, ou algum outro material, deveria ser considerada sempre que possível.)

O refletor, se estiver em um pedaço, deveria ser aproximadamente 1.0 a 1.5 metros em diâmetro para permitir a arte culinária de moderadamente grande quantias de food. Se está em vários pedaços, a área total, deva ser comparable. Embora cozinhando com muitos refletores menores teve segundo notícias ęxito, refletores pequenos significam menos comida pode ser cozinhada e condiçőes de luz solar devem ser mais favorável.

Embora algum do fogăo dirigir-focalizando projeta ofereça bom desempenho a comparativamente baixo custo inicial, eles tęm um número de faltas e consideraçőes de desígnio especiais:

• que A panela de arte culinária é exposta a muitos perigos, enquanto incluindo que assoa areia e sujeira, crianças jogando, maltratando, etc.
• Direct-focusing fogőes săo muito menos versátil que Fornos de . Por exemplo, Eles năo podem ser usados para cozinhar dois dishes ao mesmo tempo, ou manter comida Arte culinária de warm.

é terminado em uma única panela.

• A carga de vento no refletor de um dirigir-focalizar Fogăo de pode ser bastante alto devido ao tamanho grande do reflector. Therefore que deve ser levado cuidado no desígnio de forma que o fogăo năo derrubará facilmente.
• que Os materiais usaram em alguns desígnios, como hardboard, ou papelăo, deteriore se manteve ao ar livre.
• Os filmes refletivos mais velhos limitaram vidas quando partiu ao ar livre, como faz os adesivos os continham colocam. A necessidade para substituiçăo freqüente destes filmes refletivos e aumentos de adesivos o operando valeu e faz isto comparável para isso de um querosene Fogăo de . Thus longe, Scotchcal " parece trabalhar muito melhor.
• que filmes Todo refletivos arranham facilmente, e por conseguinte deve ser limpado muito cuidadosamente.
• Em alguns casos, dirigir-focalizando fogőes com longo focal comprimentos de podem ferir os olhos.
• Desde dirigir-focalizar fogőes usam só o sol é direto Raios de , eles trabalham pobremente em dias nebulosos, e um transcurso de nuvem virará em cima temporariamente " fora " o fogăo. Generally, dirigir-focalizando fogőes precisam ser ajustadas cada 10 a 20 minutos para enfrentar o sol.
• Alumínio refletores, o único realmente permanente Soluçăo de , deveria ser electropolished (ou, ao mesmo menos, máquina poliu) obter reflectivity bom, e Anodized de para manter o reflectivity. deles/delas fogőes Solares equipou com refletores de alumínio resulte em inicial alta Custos de compararam a desígnios que usam refletivo filma.
• Applying um filme refletivo para um duplamente-curvado (combinaçăo Curvatura de ) superfície requer um nível alto de skill. O Filme de deve ele cuidadosamente cortada em muitos pedaços pequenos, provido ŕ concha, e hipotecado evitar bolhas e outro imperfections. Even que aplica um filme para um apartamento Superfície de requer prática considerável e pacięncia.

Figure 1 espetáculos um fogăo dirigir-focalizando que consiste de um parabólico

prato.

FOGŐES DE FORNO

Um forno solar é uma caixa separada com uma cobertura vítrea que cozinha comida pelo " efeito estufa ". Luz solar de entra no forno pela vitrificaçăo e calores a escuridăo dentro de paredes e cozinhando vessels. desde que o calor năo pode escapar pelo copo, o forno vai mesmo hot. Mirrors ao redor da janela envie mais até mesmo luz solar no forno.

<FIGURA; 2>

Fogőes de forno săo mais versáteis que dirigir-focalizando fogőes porque eles ou podem usar direto ou podem difundir sunlight. O temperatura que pode exceder 200 [graus] C (328 [graus] F) quando refletores săo usado, está quente bastante para quase qualquer amável de cozinhar exclua fritando. Além disso, podem ser lento-cozinhadas muitas comidas sem ajustar o fogăo para localizar o sol comovente.

Fornos solares tendem a ser pesado e mais estável em vento. Eles também retenha calor mais muito tempo que dirigir-focalizando fogőes. por exemplo, um fogăo corretamente projetado com uma cobertura separada pode reter temperaturas de 150 [graus] C (238 [graus] F) durante uma hora depois que sunset. Bricks, pedras, e outras mídia de armazenamento de calor também podem ser colocadas dentro o forno para reter calor até mais longo, embora eles causam o forno aquecer mais lentamente inicialmente.

Uma variedade larga de fogőes de forno foi desenvolvida em cima do years. que Esses descritas nesta seçăo se agrupam em tręs categorias de acordo com as relaçőes de concentraçăo deles/delas: (1) baixo-concentraçăo fornos, (2) fornos de médio-concentraçăo, e (3) fornos de alto-concentraçăo.

A relaçăo de concentraçăo é a relaçăo do total interceptada área de luz solar entrante para a área do forno window. Para exemplo, se o fogăo inteiro, inclusive refletores, é visto por + sol como um 1.0 metro objeto quadrado, e a janela é um quadrado, 50 cm em um lado, a relaçăo de concentraçăo seria quatro. (O definiçăo assume que o forno é projetado e montou corretamente, de forma que toda a luz solar que bate os refletores é refletida pela janela.)

Fornos de baixo-concentraçăo

Fornos de baixo-concentraçăo săo esses com relaçőes de concentraçăo de um (nenhum refletor) ou ligeiramente maior, mas menos que two. Em esta categoria, o general mais importante digita de fogőes de forno é fogőes de caixa e fogőes de cova.

Encaixote fogőes. Fogőes de caixa săo caixas rasas que sentam apartamento no fundamente, normalmente separou, com único-camada ou dobrar-camada copo covers. Sometimes, um espelho de único-aviăo é usado aumente a quantia de luz solar que entra na janela.

A caixa năo é inclinada para enfrentar o sol normalmente, e conseqüentemente um refletor grandemente pode aumentar a quantia de sol que entra o fogăo quando o sol é baixo no céu, embora o máximo aumento só é aproximadamente diretamente em cima 60 por cento com o sol.

Reduzir perda de calor dos lados, é normalmente razoavelmente a caixa raso, e os tipos de panelas e outros artigos que podem ser colocadas no forno está limitado como resultado da baixa concentraçăo relaçăo.

A menos que um refletor seja usado e moveu seguir o sol, uma caixa, fogăo só será efetivo quando o sol for mais que 60 [graus] sobre + horizon. Dentro de aproximadamente 5 [graus] para 10 [graus] do equador, poderia ser durante o meio do dia sempre que os brilhos de sol. Ŕs 30 [graus] latitude que só poderia ser usado de sobre 21 de março a setembro 21 (ou vice-versa no hemisfério sulista), se aproxime o começo ou fim deste período, o período diariamente utilizável seria mesmo short. Como um assunto prático, o uso de um fogăo de caixa horizontal sem um refletor seria limitada a latitudes tropicais, e até mesmo lá outras formas de cozinhar ainda poderiam ser necessárias durante uma parte do ano com exceçăo desse viver dentro de aproximadamente 1,000 quilômetros (km) do equador. O mais distante do equador, + mais útil um refletor.

Em continente a China, esta limitaçăo foi superada usando caixa fogőes inclinaram a ângulos fixos. que O interior de tais fogőes é evidentemente um pouco complicado, com fileiras de pequeno horizontal shelves. O ângulo de toldo fixo ainda meios que o fogăo vai execute bem para algumas posiçőes de sol e năo para outros, da mesma maneira que um caixa horizontal vai mas sem a latitude limitations. Embora muito mais barato a construçăo que a maioria outros, fogőes de caixa devem só seja considerada onde as limitaçőes deles/delas năo săo critical. O encaixote pode ser feito de madeira, plywood, papelăo inferior, etc., contanto um " grau " exterior é usado e o exterior da caixa é bem painted. O fundo e lados da caixa deveriam ser mesmos bem separada (săo discutidos materiais isolantes em Seçăo III) e uma bandeja preta provido sobre o isolamento, preferivelmente, apoiada bastante por clipes ou paręnteses nos lados da caixa que descansando diretamente no isolamento. que A cobertura de copo deve provavelmente seja provido com uma armaçăo e manivelas fazer isto mais fácil para erga em e off. UM trinco bem-próprio para segurar a cobertura e o encaixote junto é altamente desejável.

Cova cookers. Pit fogőes săo covas cavadas no chăo e forrado com material isolante como madeira lasca ou cascas de arroz. O forno isto pode ser uma caixa ou panela de barro, etc., com uma cobertura de copo. Estes săo até mais fáceis construir que fogőes de caixa porque eles fazem năo requeira uma caixa separada. However, as limitaçőes que aplicam, também encaixotar fogőes aplicam a estes, e eles năo podem ser movidos ao redor seguir o sol.

Fornos de médio-concentraçăo

Fornos de médio-concentraçăo săo esses com relaçőes de concentraçăo entre dois e five. Os dois tipos gerais melhor-conhecidos de solar fornos--o Adams fogőes e fornos de Telkes--entre nesta categoria. O documento anexo de forno em um forno de Telkes é composto de paredes separadas e uma cobertura dianteira transparente (como um fogăo de caixa a năo ser que isto é tridimensional), considerando que em um Adams fogăo, o forno, documento anexo é transparente com exceçăo de um separou surface. atrás Dentro ambos os tipos, a superfície transparente é rodeada através de refletores.

Figure 3 é uma ilustraçăo do Adams original ao redor da que fogăo construiu

1878. Figura 4 espetáculos que um forno de Telkes construiu na Flórida

Instituto de Tecnologia (AJUSTE) em 1980.

Para desempenho bom com qualquer digite, o forno inteiro e refletor que aponta mais ou menos na direçăo de deve ser continuado + sun. que O forno pode precisar ser movido como muito como uma vez todo 10 minutos ou o menos uma vez cada 60 a 90 minutos, dependendo em, + desígnio do forno e a posiçăo do sol.

Poderiam ser inventadas outras configuraçőes que produziria fornos com relaçőes de concentraçăo de dois a cinco. (médio-concentraçăo Todo existente podem ser descritos fornos solares como ou Adams fogőes ou fornos de Telkes.)

O Adams fogăo, (embora um pouco mais caro que uma caixa fogăo), pode ser usada depois (ou mais cedo) pelo dia, e a mais alto latitudes, desde que pode ser apontado ao sol. Seu relativamente relaçăo de concentraçăo alta também significa alcança mais alto temperaturas e pode ser usada em esfrie ou dias frios; semelhantemente, o vento é menos provável impedir isto alcançar arte culinária temperatures. que năo é como fácil de construir como um fogăo de caixa, mas muito mais fácil que um forno de Telkes ou um fogăo dirigir-focalizando, e também deva ter um mais baixo custo material que um forno de Telkes, especialmente se o documento anexo de copo para o espaço de arte culinária pode ser massa-produced. (Se o documento anexo de copo tem que ser feito dentro o campo que usa pedaços de copo plano, poderia ser melhor considerar um tipo diferente de fogăo. ) também deveria ser se lembrado de que + documento anexo de copo se pőe bastante quente, e deve ser controlada enquanto hot. O único acesso para a comida que está cozido está removendo o documento anexo de copo e substituindo isto entăo.

Como o forno de Telkes, o Adams fogăo é longe mais fácil a use se provido com uma prateleira oscilante em qual colocar a comida. Prateleiras ajustáveis que podem ser fixadas em ângulos vários năo săo muito satisfatório, especialmente se o ângulo de toldo do fogăo continua mudando para seguir o sol. UMA prateleira oscilante manterá o comida de derramar durante movimentos razoavelmente secundários do fogăo, sem necessidade por abrir o documento anexo aquecido.

A maior desvantagem do Adams fogăo é o pequeno space. Thus cozinhando, o forno de Telkes pode ser preferível, apesar de seu cost. mais alto Com o forno de Telkes, é necessário construir um forno e uma ordem de refletor, e entăo os ajustou junto. O forno deveria ter calor paredes internas resistentes (i.e., folha metal) com isolamento entre as paredes internas e exteriores, um janela grande em um lado, e uma porta no outro, fazendo isto bastante complexo construir; os serviços de uma loja de metal de folha săo quase essential. A janela é grande, e precisa ser forte (duas camadas) ou quebrará facilmente. Attaching o indivíduo refletores diretamente para o forno, de forma que eles cerque a janela, é normalmente insatisfatório devido a ambos o vento carrega no refletores, e os inchaços diários normais e batidas. Instead, o deveriam ser prendidos refletores a uma estrutura de metal de folha separada com um anel exterior endurecendo.

Durabilidade é importante em um forno de Telkes porque um de seu a maioria características atraentes săo que pode ser usado todo o dia, arrastou ao redor seguir o sol, e inclinou de horizontal a amanhecer para vertical ao meio-dia e atrás para horizontal no evening. Porque tem um interior espaçoso, tende a ser grande. Mas podem resista muito abuso.

Um das razőes principais o forno de Telkes é talvez o mais mais tipo caro para construir é porque a área total de refletivo material é muito maior que em qualquer outro fogăo para um determinado total de luz solar colecionou. (Isto é por causa do pequeno ângulo--30 [degrees]--entre a luz solar entrante e o refletor se aparece.) Por outro lado, é um fogăo extremamente versátil que pode acomodar várias panelas grandes de comida, lata, uma vez aqueça uma panela de cozinhar óleo a 230 [graus] C, pode manter um pouco de comida morno enquanto outros estăo cozinhando, e isso pode manter comida esquente bem no noite se uma manta é drapejada em cima da janela.

Ao construir um forno de Telkes, há dois caminhos a fracasso: (1) fazendo para o forno o parente muito grande para o tamanho da janela e refletores; e (2) usando materiais, inclusive isolamento, isso năo pode resistir temperaturas altas. Relativo ao tamanho de + forno, a preocupaçăo primária está bastante com área de superfície de total que com volume. é entăo essencial para projetar um forno isso faz o possível uso mais eficiente de seu interior volume. ao mesmo tempo, entretanto, é útil para poder inclinar + forno para cima e para baixo enfrentar o sol comovente sem derramar o comida que é cooked. Isto pode ser feita instalando uma bandeja que balanços em e fora do forno. Porém, Note que pode ser difícil satisfazer ambos a necessidade por área de parede mínima e o precise para uma prateleira oscilante.

Fornos de alto-concentraçăo

Fornos de alto-concentraçăo săo esses com relaçőes de concentraçăo maior que five. Tais relaçőes săo obtidas elevando o fornos em cima de focalizar refletores ou ordens de refletores. Focalizando refletores normalmente usados em um forno solar tęm uma curvatura simples, resultando em um foco de linha, desde que o objetivo é aquecer o dentro do forno em lugar de um objetivo específico. Se uma ordem de refletores planos săo usados, cada refletor normalmente está aproximadamente o mesmo tamanho como a janela, e a relaçăo de concentraçăo teórica é entăo igual ao número de refletores. (O relaçőes de concentraçăo percebidas em prática săo mais baixas, porque quando + sol é alto no céu o forno lança uma sombra em alguns do refletores, e quando é baixo a área projetada do refletores săo mais baixos que a área atual.)

O fogăo mostrado em Figura 5 que foi desenvolvida a AJUSTE usa um

único refletor parabólico com seu vértice perto da extremidade traseira, girada sobre o centro de um transcurso de círculo pelos fins de a parábola e o foco. Even a baixos ângulos de sol, um refletor projetou ao longo destas permanęncias de linhas mais íntimo para o chăo e mais íntimo a uma linha vertical pela janela de forno que vá seja o caso com um refletor simétrico ou um eixo de pivô mais alto, como no design. Hence de Prata, mais energia entra no forno desde o janela é longa e estreita, e está ao fundo do forno, o foco é uma linha afiada para uma posiçăo de refletor e um mais largo enfileire para outras posiçőes.

Em operaçăo, o forno inteiro é virado periodicamente aproximadamente um eixo vertical para enfrentar o sol, enquanto o refletor só é inclinada para seguir mudanças ao sol elevaçăo. Próprio refletor ângulo é indicado pelo local da linha focal luminosa em a janela, e é mantida deixando o refletor descansar contra uma vara de apoio ajustável.

A janela é larga bastante permitir periódico em lugar de contínuo ajuste do refletor. que O refletor é tipicamente ajustada de forma que a linha focal está a uma extremidade da janela (o foco está na extremidade de parte de trás pela manhă, e na extremidade dianteira pela tarde) . Como o sol sobe ou jogos com o refletor estacionário entre ajustes, a linha focal que é mesma luminoso e conseqüentemente facilmente vista, move pela janela. Quando isto alcances a extremidade oposta, o refletor deveria ser ajustado mova o foco atrás ŕ extremidade original. Ajuste de é tipicamente precisada cada 10 a 15 minutos.

O refletor quase pode ser feito dentro tantos modos diferentes quanto o refletores usaram nos fogőes focalizando diretos descritos mais cedo. Sua curvatura é simples, assim uma única folha de metal fará. Como ambos a área de janela e o refletor é muito menor para um determinado tamanho de forno que no forno de Telkes, o custo material é less. Os materiais para o próprio forno é essencialmente o mesmo como em um forno de Telkes, e a armaçăo pode ser construída razoavelmente barato em a maioria dos países em desenvolvimento, entretanto as habilidades precisaram construa é um pouco mais alto por causa da necessidade para um refletor com precisăo configurado. Also, é um pequeno mais fácil para use que um forno de Telkes, desde que o forno fica horizontal, abre dentro uma " moda normal " com uma porta dobrada, vertical, fica situado fora + chăo e está aquecido de abaixo em lugar de sobre. a Maioria de as vantagens do forno de Telkes relativo a dirigir-focalizar fogőes também aplicam a este desígnio. However, năo executa como também um forno de Telkes de tamanho comparável porque o forno sombras separam do refletor. Also, o tamanho do refletor é limitou porque deve poder clarear o chăo como balança. O mais alto o forno relativo ao chăo, o maior o refletor pode ser e o mais alto será a temperatura alcançada pelo forno.

O forno solar mostrado em Figura 6, também projetada a AJUSTE, era projetada para superar esta limitaçăo em tamanho de refletor. Here, refletores individuais giram sobre o próprio eixo central deles/delas e săo controlada por acoplamentos apropriados um único operando lever. para seguir o sol, o forno inteiro é girado e o alavanca operacional é movida para trocar o remendo de luz refletida da concha de forno sobre a janela. Se os refletores individuais é plano, podem ser usados espelhos de copo; se eles estăo curvados, menos, săo precisados de refletores porque eles podem ser maiores. No posterior caso, cada refletor deveria ter um corte transversal circular, com um rádio duas vezes a distância do refletor para o window. O precise para forma de refletor precisa é muito menos crítico que em + caso de único-refletor porque os refletores individuais săo menor.

Uma comparaçăo dos dois desígnios de fogăo de AJUSTE indica que o versăo de multi-refletor tem muito desempenho mais alto, mas ao custo de maior complexidade e muitos mais partes de mudança. Total custo material do fogăo de multi-refletor também é um pouco mais alto que o outro desígnio de AJUSTE, embora ainda abaixa que isso de um forno de Telkes comparável. Ambas as versőes de AJUSTE săo mais difíceis construir que um forno de Telkes. Neither estes nem fornos de Telkes pode ser construída no campo. Building fogőes de AJUSTE também requerem uma imprensa de broca e muitas medidas cuidadosas que năo săo precisada para Telkes ovens. Compared a dirigir-focalizar fogőes (e com exceçăo dos refletores), fornos de AJUSTE podem ser robustos e podem requerer pouca manutençăo.

De todos os fogőes solares, săo provavelmente o AJUSTE e fornos de Telkes + mais fácil para usar e o mais versátil. As temperaturas de mais de 200 [graus] C que um forno de Telkes grande é capaz de alcançar tenha năo alcançada em fogőes de AJUSTE de altura razoável, mas um Fogăo de AJUSTE pode alcançar aproximadamente 150 [graus] C que é adequado para a maioria purposes. FIT que só deveriam ser considerados fogőes se seminário local instalaçőes estăo disponíveis para a construçăo deles/delas.

FOGŐES INDIRETOS

Estes săo os únicos fogőes solares Nos que podem ser usados indoors. um fogăo indireto, o documento anexo onde a comida está cozida năo faz receba energia solar diretamente. Instead, um coletor solar, separe da câmara de arte culinária, recebe luz solar para aquecer um trabalhando fluido--um óleo vegetal ou água. O quente fluido viaja entăo por um tubo para aquecer o documento anexo de arte culinária.

Em 1964, Whillier do Instituto de Pesquisa de Cinta, construiu um fogăo indireto que consiste em um tubo de finned horizontal ao foco de um refletor circular-cilíndrico estacionário, conectado, a um fim para um fogăo de dobrar-caldeira. Water no tubo ferve, vapor enviando para o fogăo donde condensa no lado de fora a arte culinária pot. A área de abertura do refletor era 1.3 metros quadrados. Um dos desígnios posteriores deles/delas consistiu em um prato plano estacionário coletor solar inclinou a uns 45 [graus] ângulo, com uma dobrar-caldeira, fogăo montou em cima do coletor (veja Figura 7). Nisto

projete, cozinhe em vapor do coletor sobe para o fogăo onde alguns fugas e o resto condensa e corre atrás ao coletor. Porém, quando foram instaladas vinte destes em uma escola no Haiti nos cedo 1970s, foi desmantelada a maioria eventualmente quando eles năo trabalhou properly. (Dr. Erich Farber da Universidade de Porém, relatórios de Flórida dos que ele está usando vários atualmente estes fogőes com resultados muito bons.)

Fogőes indiretos tęm muitas desvantagens. Por exemplo, Se um fogăo indireto usa vapor de pressăo atmosférico como um funcionamento fluido, o máximo possível temperatura de arte culinária está abaixo o ponto de ebuliçăo de água, e assim só é satisfatório para lento cozinhando e stewing. Moreover, a caixa de arte culinária separada é small. Isto limita o tamanho da panela e a quantia de comida isso pode ser cooked. E porque fogőes solares mais indiretos săo unidades imóveis, eles năo podem ser ajustados para localizar o sun. Como um resulte, eles săo úteis só parte do dia. Finally, eficiente, plano chapeie os coletores solares săo difíceis de embutir o campo, e alguns componentes importantes (por exemplo copo de baixo-ferro) năo é prontamente disponível em quantidades pequenas. que Estes coletores também usam mais copo que outros fogőes solares. por outro lado, se o plano chapeie o coletor solar é comprado como uma unidade, enquanto construindo o resto do fogăo é relativamente simples e barato.

III. DESIGNING O DIREITO DE FOGĂO SOLAR PARA VOCĘ

COMPARAÇĂO SUMÁRIA DE FOGŐES SOLARES

Os tipos de fogăo principais previamente discutidos tęm vantagens e desvantagens que podem ser resumidas como segue:

• Direct-focusing que fogőes oferecem para temperaturas de arte culinária altas a um relativamente baixo custo, but tęm vários prejudica para uso cotidiano como os meios primários de que cozinha meals. Eles também săo insatisfatórios dentro ventoso condiciona, ou em sunlight. nebuloso Alguns desígnios săo satisfatórios para construçăo de em-local, mas tipicamente tem alto Manutençăo de costs. Shop-built que deveriam ser considerados refletores se a todos os Trabalhadores de feasible. que constroem estes Fogőes de deveriam ter um nível bastante alto de habilidade.
• Caixa e fogőes de cova săo baratos e fáceis construir, e é fogőes efetivos dentro da gama limitada deles/delas. Ey de năo acomodam panelas de arte culinária grandes, e năo pode seja usado em áreas longe do equador ou no cedo Manhă de ou fim de tarde, embora este posterior dois Problemas de podem ser aliviados modificando o básico design. Trabalhador habilidades năo precisam ser tăo alto quanto com outro digita de fogőes.
• O Adams fogăo é provavelmente adaptável para em-local Construçăo de se um documento anexo de forno de suave-copo pode ser mass-produced (reduzir custos unitários), e distribuiu. que oferece para desempenho bom e para simplicidade a um custo um pouco mais alto que um fogăo de caixa, mas abaixa que a maioria outro forno-tipo que cookers. Trabalhador habilidades requeridas săo comparable para o fogăo de caixa, e menos que para outro forno-tipo fogőes ou cookers. dirigir-focalizando que é também é satisfatório para uma gama extensiva de latitudes e resistem condiçőes, e é menos afetado por ventoso condiciona que alguns outros tipos.
• que fornos de Telkes geralmente oferecem para o desempenho mais alto de quaisquer dos fogőes de forno, mas também tem o mais alto cost. Building material a pessoa regularmente requer o conserta de um metal de folha shop. Eles podem ser mesmos durável e versátil, e trabalha bem em uma variedade de arejam e condiçőes de tempo, latitudes, e tempos de Dia de . O documento anexo de arte culinária é maior e mais fácil usar que o de um Adams fogăo, mas năo como fácil usar como que esses acharam em fogőes de alto-concentraçăo.
• Alto-concentraçăo fornos solares separam o forno de + refletor, fazendo muito o forno mais fácil usar. custo Material também é mais baixo que um forno de Telkes, mas mais alto que a maioria do outro types. As desvantagens primárias săo a maior complexidade deles/delas relativo para outro solar Fogőes de , e a necessidade para um shope de metal de folha e Ferramentas elétricas de para construction. a gama extensiva deles/delas de Utilidade de compara isso de fornos de Telkes, a năo ser que que eles năo fazem para uso efetivo de luz solar difusa. However, melhorias de desígnio adicionais podem aliviar alguns das dificuldades de construçăo.
• que fogőes solares Indiretos tęm como a vantagem principal deles/delas a possibilidade de cooking. em recinto fechado Eles também săo robustos e estábulo e pouco afetou através de vento e frio weather. Mas, eles provavelmente năo deveriam ser considerados bom-qualidade de unless, loja-construída plano chapeie solar Coletores de săo available. com exceçăo do coletor, eles săo fáceis construir e săo baixo em cost. material Se Vapor de é as mídia de aquecimento, eles tęm muito baixo máximo temperatures (i.e., eles năo podem ferver água ou fritura Comidas de ) . a Maioria dos desígnios pode ser usada só parte do dia desde que eles năo podem ser girados para enfrentar o sol.

USO DE RECURSOS LOCAIS

Desígnios de fogăo mais solares requerem material isolante, e ou copo reflete ou refletores de alumínio polidos. Estes artigos, porém, raramente é achada em áreas rurais, e freqüentemente deve ser imported. Muitos desígnios de fogăo também usam aço ou folha de alumínio metal ou aço estrutural ou alumínio que normalmente săo disponível só em cidades maiores e cidades. Hardware de , como nozes, e parafusos, dobradiças, rodas, e porta pega, também é freqüentemente requerida em muitos desígnios.

As habilidades precisadas construir a maioria destes fogőes incluem básico folha metal dobrando, cortando e soldando, perfurando buracos, etc. Mas até mesmo trabalhadores experimentados por padrőes locais podem precisar de fim supervisăo para se mostrar um artigo que é pouco conhecido a eles.

Alguns desígnios, especialmente esses de dirigir-focalizar fogőes, fazem uso de materiais indígenas como bambu, e local faz tal como cesta-fazendo e cerâmica. Mas estes desígnios ainda requerem filmes refletivos importados e adesivos, desde usar qualquer coisa, menos que o melhor resultará em mais manutençăo e diminuirá performance. é certamente mais fácil de importar filme refletivo que alumínio refletivo, importando entretanto o posterior pode ser mais barato no final das contas se requer menos habilidades especiais para construçăo e menos manutençăo.

Embora pode ser possível usar materiais indígenas para isolamento, (barro, areia, sujeira, pedra, tijolos, etc.) a maioria faz insulators. pobre Alguns materiais inorgânicos para os que podem ser usados inclua pedra vulcânica e tuff. Como uma regra de dedo polegar, qualquer material inorgânico non-metálico de peso leve provavelmente é um isolamento térmico efetivo. Typically, tal testamento de material, se apareça poroso ou espumoso.

Materiais isolantes orgânicos como cascas de arroz, papel rasgado, papelăo, madeira lasca, ou latido de árvore é melhor, mas a maioria precisa seja mantida seque e isto é freqüentemente difícil. E enquanto cortiça é um material isolante excelente que é impérvio a umidade, isto, possa năo poder resistir temperaturas de arte culinária altas.

Batts de fibra de vidro, um do mundo está prontamente disponível materiais isolantes comerciais, parece ser limitada a um máximo temperatura de cerca de 150 [graus] C, e tem pequeno ou nenhuma resistęncia para moisture. E enquanto as fibras eles deveriam ser bem bons para sobre 450 [graus] C, e năo é afetado por umidade, eles săo difíceis trabalhar com no estado natural deles/delas e as qualidades isolantes deles/delas está desapontando.

Urethane espumam, ou na forma de tábuas ou como um espuma-em-lugar equipamento, é um dos melhores materiais isolantes geralmente usada dentro o Estados Unidos por causa de sua baixa condutividade térmica. Mas fabricantes de ponto de espuma de urethane fora isto tęm um superior limite de temperatura de cerca de 150 [graus] C, e a temperatura alta isto emite vapors. venenoso também é bastante caro, especialmente em forma de equipamento.

Tábua de amiantos comum tem um limite de temperatura muito alto, mas um condutividade térmica cinco ou seis vezes mais alto que fibra de vidro board. também vale aproximadamente cinco vezes como muito e posa um periculosidade séria.

Tijolo refratário, um tijolo poroso de peso leve, duas vezes tăo bom quanto amiantos suba a bordo, năo é muito cheaper. Cálcio silicate é mais barato e um isolador melhor, mas está sujeito a dano de água. Compared para tábua de fibra de vidro, sua condutividade é aproximadamente 50 por cento mais alto e seu custo sobre duas vezes como alto, mas seu limite de temperatura superior é năo um problema nada.

" Foamglas, " outro material isolante que pode ser fabricado, de copo desperdício em uma loja muito simples, é muito mais barato que silicate de cálcio, com um ligeiramente melhor (abaixe) térmico condutividade e quase como alto uma temperatura de máximo. que também é non-tóxico, năo afetou por umidade, e tem rigidez boa e compressive strength. Sua superfície áspera, preta também é um bem absorvente de sunlight. que A desvantagem principal é que tudo isso toca esfrega fora partículas ásperas, arenosas. Um experimental forno foi construído completamente de foamglas, sem partes de metal.

BALANÇA

Assim longe, nenhuma tentativa foi feita projetar e teste mesmo fogőes solares grandes que poderiam ser usados por várias famílias ou um village. inteiro Até este trabalho é empreendido, é difícil para especule como o desígnio de fogőes muito grandes diferiria de ovens. Perhaps menor que poderiam ser construídas plataformas especiais para dar acesso para fornos longe sobre o chăo, etc. However, distinto pequeno unidades de único-família, fornos grandes seriam duros mover a menos que eles poderiam ser girados por plataformas giratórias que descansam em pedestais fixos.

POSSÍVEIS PROBLEMAS PARA CONSIDERAR

Tăo longe nós limitamos nossa discussăo aos problemas técnicos e economias de tipos vários de fogőes solares. Mas eles devem também seja socialmente aceitável. Em um senso, os problemas de aceitaçăo social é exagerada freqüentemente, porque se a necessidade é grande bastante e os fogőes solares săo bastante bons, eles serăo accepted. por outro lado, entretanto, fogőes solares tęm ainda muitas imperfeiçőes técnicas que requerem correçăo se eles săo ser aceitada em qualquer cultura.

Um problema com fogőes solares é que eles năo trabalham quando o sol năo faz shine. There é muita diferença entre nosso percepçőes do tempo em qualquer local particular, e isso que + tempo de fato is. que Muitas áreas năo săo tăo ensolarado quanto eles podem pareça.

Outro problema com fogőes solares--ou, quanto ao assunto, qualquer novo pedaço de equipamento--é isso em muitas partes do mundo, especialmente as áreas rurais de países em desenvolvimento, um solar fogăo tende ser tirado de serviço para períodos longos, até mesmo, embora possa ter sofrido só problemas secundários. fogőes Solares provavelmente năo será introduzida prosperamente em números grandes dentro quaisquer destes países a menos que um time de técnicos de fogăo solares pode ser formada e pode ser mantida, até mesmo se eles fazem nada além de aperte parafusos, pivôs de óleo, e janelas limpas e refletores. Idealmente, estes técnicos deveriam saber onde todos o solar fogőes em qualquer determinado distrito săo, inspecione cada um regularmente, reponha em serviço se năo estiver sendo usado, conserte até mesmo se está sendo usado, e lembra o usuário de alguns dos fundamentos de usando e mantendo isto.

MARKETING/DISSEMINATION

Há muitos problemas que bloqueiam a introduçăo difundida de cookers. solar para superar estes problemas, um fogăo solar, comercializando e programa de disseminaçăo deveria adotar vários estratégias.

Primeiro, promotores de fogőes solares tęm que fazer os usuários potenciais atento das limitaçőes destes dispositivos, e enfatiza que eles săo pretendida complementar, năo substitua, tradicional combustível-ardente stoves. ao mesmo tempo, fogőes solares deveriam ser introduzidos com variedades combustível-eficientes de fogőes que queimam madeira, carvăo, ou outros combustíveis tradicionais como parte de um plano global para reduzir combustível consumption. fogőes de incendiar-barro Portáteis e outras alternativas poderia ser incorporada em tal um plano. para o que O ponto importante é enfatize a natureza complementar destas tecnologias, e treinamento de conduta adequadamente.

Segundo, os promotores tęm que prestar mais atençăo a prover bem desígnios e materiais melhores. Desígnios de deveriam ser tecnicamente soe, enquanto incorporando resultados de pesquisa de recente decades. Eles também tenha que ser apropriado para a geografia local, mercado, condiçőes, cozinhando tradiçőes, etc. UMA única mudança em desígnio ou materiais podem afetar desempenho significativamente. por exemplo, um projeto de forno solar em Lesoto teve problemas porque exposiçăo para o sol a pintura preta causou no interior para dar comida um taste. estranho que O problema poderia ter sido evitado se outro tipo de pintura tinha sido usado.

Este exemplo ilustra a terceira consideraçăo para a qual é tenha certeza há bastante materiais de qualidade para cobrir ambos necessidades de construçăo originais e peças sobressalente. para fazer isto, promotores podem ter que comprar materiais a taxas de tamanho alcançar o economias necessárias de balança. esmalte preto Longo-duradouro, para exemplo, poderia ter que ser costume feito e poderia importar, e vai tenha que ser trazida em quantidade para reduzir custos unitários.

Quarto, um fogăo solar que é ambos efetivo e bem durável é provavelmente longe muito caro para essas pessoas que precisam isto most. Assim, promotores tęm que desenvolver sistemas melhores ou desígnios para habilitar solar fornos para ficar mais competitivo economicamente, e ajudar os usuários faça o investimento de capital precisou os obter. No outro dę, fogőes solares que estăo fora freqüentemente determinados tendem ser considerados como worthless. Isto parece ser um problema que os sociólogos, economistas, cientistas políticos, e outro deveria estar agarrando, năo só com respeito a fogőes solares mas todas as tecnologias novas. Fogőes solares fariam um valioso caso de teste negociando com este problema, desde que eles săo envolvidos assim de perto com um de vida a maioria das necessidades básicas, contudo eles săo além normalmente distante a extensăo do que o usuário individual poderia se trazer, até mesmo com help. externo E finalmente, esses que promovem fornos solares, se expatria ou os cidadăos locais, deveria os usar cozinhar + próprio meals. diário deles/delas é importante para criar uma imagem popular aquela arte culinária solar é moderna e prestigiosa.

IV. FUTURO DE DA TECNOLOGIA

Atualmente, muitos dos desígnios de fogăo solares mais promissores existem só como protótipos, normalmente construiu em laboratórios universitários para purposes. experimental como resultado, eles năo foram projetados para ser produzida eficazmente em números grandes. A próxima especializaçăo passo tecnológico que deve ser dado totalmente está redesenhando estes fogőes do ponto de vista de manufacturability. Melhorias em termos de simplicidade, cozinhando eficięncia, e facilidade de uso também deveria ser feita.

OS PROVEDORES DE E FABRICANTES DE FOGŐES SOLARES

PROVEDORES

Casa de Russcar 3908 Franklin Street ocidental Richmond, Virgínia 23221 E.U.A. (Product: desígnio suíço concentrator solar)

Uso solar Agora, Inc. Encaixote 306 420 Rua de Tiffin oriental Bascom, Ohio 44809 E.U.A. (Product: Direct-focusing e fogőes de forno)

FABRICANTES

Clevlab, Inc., Encaixote 2647 Littleton, Colorado 80161 E.U.A. (Products: fornos Solares e híbridos)

Et de Etampes Mecanique L. Serafini 9 CH du Centuriăo CH-1227 CAROUGE-GENEVE SUÍÇA (Product: desígnio suíço concentrator solar)

Empreendimentos de Kerr, inc. P.O. Box 27417 Tempa, Arizona 85281 E.U.A. (Product: Fornos de Caixa Solares)

Sol Cozinha, Ltd. 11806 nortes Sobressaem Passeio Colinas de fonte, Arizona 85268 E.U.A. (Adams-tipo de Product: fogőes solares)

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