[Solarkocher] Blech Container - Isolation
lima-city → Forum → Sonstiges → Technik und Elektronik
anleitung
berechnung
blech
boxen
deckel
energie
erreichen
folie
http
idee
innenseite
lehrer
problem
reflektor
temperatur
topf
url
verlust
volumen
winkel
-
Hallo
Ich sollte einen Solarkocher bauen. Damit wird eine "Box" nur mit der Sonnenstrahlung aufgeheizt, also keine Solarzellen oder Anderes. Deshalb muss er auch dementsprechend Isoliert werden. Ich dachte daran, eine Aussenhülle zu machen, dazwischen eine Isolationsschicht und der Innencontainer mit Blech.
Jetzt ist die Frage wie ich das Blech forme, ohne damit Hitze zu verlieren. Eine Schraubenverbindung fällt z.B. schon ganz klar weg, das ist nicht dicht genug. Man könnte entweder alles falten und hätte somit einen ganzen Übergang, oder man schweisst das ganze zusammen.
Einfacher wär natürlich das Schweissen. Aber verliert man dadurch an Isolation? Weiss das jemand?
Beim Deckel wird auch Isoliert und ich dachte an ein doppeltes Glas, da sonst auch viel Wärme durch den Deckel verloren geht. Das innere Blech wird dann noch Schwarz angemalt.
Winkel usw kann eingestellt werden.
Noch irgendwelche Ideen?
Beitrag zuletzt geändert: 5.3.2015 17:56:20 von c143 -
Diskutiere mit und stelle Fragen: Jetzt kostenlos anmelden!
lima-city: Gratis werbefreier Webspace für deine eigene Homepage
-
Thermoskannen/-becher setzen auf eine Doppelwandige Konstruktion, wobei innen ein Vakuum herrscht! Das zu realisieren wird allerdings eine kleine Herausforderung. Am Deckel kannst du das selbe Prinzib verwenden. Das Problem wird dann die Stelle zwischen Box und Deckel, an dieser Stelle brauchst du dann eine passende Isolation, z.B. eine Gummischicht, damit das ganze auch dicht schließt, wobei hier im Normalfall die meißte wärme verloren geht.
Wiki: Isolierkann -
Eine Beschreibung einer derartigen Solarkochkiste inkl Bauanleitung findest Du hier: http://www.cleanenergy-project.de/energiewende/solarenergie/5284-was-ist-eigentlich-eine-solarkochkiste
c143 schrieb:
Jetzt ist die Frage wie ich das Blech forme, ohne damit Hitze zu verlieren. Eine Schraubenverbindung fällt z.B. schon ganz klar weg, das ist nicht dicht genug. Man könnte entweder alles falten und hätte somit einen ganzen Übergang, oder man schweisst das ganze zusammen.
Einfacher wär natürlich das Scheissen. Aber verliert man dadurch an Isolation? Weiss das jemand?
Pöser Vertipper. Eine ziemlich unhygienische Art der Materialverbindung. :D Schweißen hingegen ist kein Problem. Es ist nur wichtig, darauf zu achten, daß die Innen- und Außenwanne thermisch getrennt sind und die Innenwanne dicht ist, so daß es keinen Luftaustausch zwischen "Garraum" und Isolationsschicht gibt.
Optimal wäre eine Innenwanne ohne Ecken und Winkel, also quasi eine Schüssel. Damit hättest Du das beste Verhältnis aus Volumen und Oberfläche und weniger Probleme mit Wärmeverlust an den Kanten. Alternativ kannst Du natürlich auch an den Ecken und Kanten eine verstärkte Isolierung vorsehen.
Es gab mal eine Diskussion im Web (die ich auf die Schnelle nicht mehr finde), bei der es darum ging, die Innenseite des Glasdeckels noch mit einer reflektierenden Folie zu beschichten, Diese Folien werden sonst benutzt, um, auf der Außenseite der Scheibe montiert, Wärmestrahlung abzuhalten. Damit könnte die Speicherleistung der Kochkiste noch erhöht werden, wenn; und das müßte gerechnet oder experimentell ermittelt werden; die Reflektion mehr bringt, als der Verlust an Lichtdurchlässigkeit.
Nachtrag, als kleiner Anhaltspunkt zur Effektivität solcher Solarkochkisten: Bei Imkern werden ähnliche Kisten verwendet, um energiesparend alte Waben einzuschmelzen. Selbst Modelle ohne Reflektorspiegel schaffen, auch in unseren Breiten, Innenraumtemperaturen von 75-85°C.
Beitrag zuletzt geändert: 5.3.2015 18:15:44 von fatfreddy -
thomasba schrieb:
Danke für den Ideenasatz, aber ich denke das wär ein wenig zu Aufwändig. Ausser du hättest grad auch eine Idee parat, wie man das gut Lösen könnte. Aber da man das auch bei anderen Konstruktionen nicht findet, denke ich, dass man besser mit anderen Mittel isoliert.
Thermoskannen/-becher setzen auf eine Doppelwandige Konstruktion, wobei innen ein Vakuum herrscht! Das zu realisieren wird allerdings eine kleine Herausforderung.[/url]
fatfreddy schrieb:
Danke für die Tips. Geht hauptsächlich um die Dokumentation. Also kann ich nichts einfach abbauen, sondern muss alles selbst konstruieren und eigentlich selbst solch eine Anleitung erstellen. Schlussendlich aber eben auch das Produkt zusammen bauen.
Schweißen hingegen ist kein Problem.
[...]
Optimal wäre eine Innenwanne ohne Ecken und Winkel, also quasi eine Schüssel.
Okey, gut, dann wär Schweissen eine Möglichkeit. Ist es denn auch so, dass das Volumen eine grosse Rolle spielt? Also länger wird es schon zum Aufheizen brauchen, aber erreiche ich mit einem kleineren Volumen und viel Oberflächen auch eine höhere Temperatur? Ich bevorzuge die Form wie in deiner verlinkten Anleitung, aber Rund wär natürlich auch eine Alternative.
fatfreddy schrieb:
Reflektiert diese nicht auch, wenn sie bei der Innenseite angebracht wird? Echt eine coole Idee, aber funktioniert das denn auch?
Es gab mal eine Diskussion im Web, bei der es darum ging, die Innenseite des Glasdeckels noch mit einer reflektierenden Folie zu beschichten.
-
c143 schrieb:
Okey, gut, dann wär Schweissen eine Möglichkeit. Ist es denn auch so, dass das Volumen eine grosse Rolle spielt? Also länger wird es schon zum Aufheizen brauchen, aber erreiche ich mit einem kleineren Volumen und viel Oberflächen auch eine höhere Temperatur? Ich bevorzuge die Form wie in deiner verlinkten Anleitung, aber Rund wär natürlich auch eine Alternative.
Das optimale Verhältnis zwischen Volumen und Innenoberfläche müßte man ermitteln. Da wäre jetzt Rechenarbeit angesagt ^^
Die Idee mit der runden Innenform würde die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen verkleinern. Das ist vorteilhaft, wenn man den Wärmeübergang nach außen, zur Isolierschicht, gering halten will.
Andererseits ist eine gewisse Innenoberfläche nötig, um genug Wärmeenergie einzufangen. Und das Volumen sollte so klein wie möglich sein, da ja, bei dieser Kochertechnik, hauptsächlich die aufgeheizte Innenluft zum kochen benutzt wird. (Anders als bei den Solarkochern, wo der Topf im Brennpunkt eines Parabolspiegels aufgeheizt wird)
Ich hatte gerade noch meinen ersten Beitrag ergänzt und auf die Wachsschmelzer verwiesen. Dort wurde z.B. bei einem Modell, durch Verringerung des Volumens, eine Steigerung der Innentemperatur von ca. 10°C erreicht.
Reflektiert diese nicht auch, wenn sie bei der Innenseite angebracht wird? Echt eine coole Idee, aber funktioniert das denn auch?
Klar reflektiert die Folie. Dafür wird sie ja auf Scheiben geklebt. Einfache Qualitäten dämpfen aber auch stark den Lichtdurchlaß in der Gegenrichtung
Ich habe z.B. eine derartige Folie mal auf der Innenseite (dafür war sie gedacht) eines Dachflächenfensters montiert. Ergebnis: Die Raumtemperatur ist merklich gesunken, aber im Sommer konnte man die Fensterscheibe kaum anfassen, so sehr hat sich das Glas aufgeheizt. Die einfallende Strahlungsenergie wurde an der Trennschicht zwischen Folie und Glas in Wärme gewandelt und reflektiert und konnte, dank Isolierglas, nicht weg.
Nutzt man jetzt eine Folie für die Außenmontage und montiert sie innen, macht man sich diese Reflektion halt zu Nutze. Man muß aber eben ausrechnen, ob die Dämpfung der Folie nicht so groß ist, daß die Dämpfung mehr Verlust bringt, als die Reflektion nutzt, denn man will ja möglichst viel der einfallenden Energie auf der Innenoberfläche der Box haben.
-
fatfreddy schrieb:
Kann mir leider nicht mal vorstellen, wo ich da anfangen soll. Hatte mit Wärme noch nie was zu tun.
Das optimale Verhältnis zwischen Volumen und Innenoberfläche müßte man ermitteln. Da wäre jetzt Rechenarbeit angesagt.
[...]
Man muß aber eben ausrechnen, ob die Dämpfung der Folie nicht so groß ist, daß die Dämpfung mehr Verlust bringt, als die Reflektion nutzt.
Aber auf alle Fälle wär dann ja mal ein Runder Container besser. Da frag ich mich dann nur, wie ich die Reflektoren dann anbringen soll. Bei der Rechteckigen form dachte ich daran am Deckel einen anzubringen, so wie auf beiden Seiten um eine möglichst grosse Fläche zu erreichen. Bei einer runden Form wüsste ich nicht, wie man das am besten anbringt.
Hast du möglicherweise wichtige Stichworte, was die Berechnungen angehen?
Und was ist deiner Meinung nach besser? Parabolspiegel Lösung, bei der der Topf direkt aufgeheizt wird oder solch eine, wie ich sie vor hatte, mit dem Raum, der erhitzt wird? Beides sollte nicht zu kompliziert werden, aber eben auch eine gute Qualität haben.
Der Lehrer hat von 200°C innerhalb 45 Minuten geredet. Ich kann aber nur Lösungen bis zu 150° finden. Die einzigen, die über die 200° ragen, sind Angaben in °F, aber der Lehrer will sich nicht korrigieren lassen und ist sich sicher, dass es Celsius sind...
Ist also auch nicht so, dass ich das umbedingt so lösen will. Die Vorraussetzungen sind einfacher Transport, gute Effizienz, sollte von mir umsetzbar sein und von den Kosten her erschwinglich sein. Zeit ist auch noch ein Problem, darum auch so simpel wie möglich. Muss das neben der Arbeit und Schule in meiner Freizeit umsetzen. Werd da schon recht investieren, soll ja auch recht werden, aber kann da nicht 8 Stunden täglich weiterarbeiten. Grundsätzlich kann ich recht viel umsetzen, ausser wenn dann sowas wie Vakuum kommt. Was ich nicht selbst fertigen kann, könnte ich auch in Auftrag geben, aber am besten wärs natürlich ausschliesslich mit Blech und Holz. Fräsen und Drehen liegt aber auch drin.
Deine Infos haben mir schon extrem geholfen. Danke!
EDIT: Ich könnte einen runden Grundkörper gestalten, der nach oben zu einem Rechteck wird, um dann Spiegel an alle 4 Seiten zu montieren.
Beitrag zuletzt geändert: 5.3.2015 20:36:34 von c143 -
c143 schrieb:Kann mir leider nicht mal vorstellen, wo ich da anfangen soll. Hatte mit Wärme noch nie was zu tun.
Wenn man es methodisch betreibt, wäre es sinnvoll mit der Sammlung von Daten zu beginnen.
Aber auf alle Fälle wär dann ja mal ein Runder Container besser.
Nicht zwangsläufig. Wie bereits oben geschrieben, hat das vor und Nachteile. Je länger ich drüber nachdenke, um so mehr komme ich zu der Überzeugung, daß die Nachteile überwiegen und die Vorteile auch auf anderem Wege (bessere Isolierung der kritischen Bereiche) erreichbar sind.
Da frag ich mich dann nur, wie ich die Reflektoren dann anbringen soll. Bei der Rechteckigen form dachte ich daran am Deckel einen anzubringen, so wie auf beiden Seiten um eine möglichst grosse Fläche zu erreichen. Bei einer runden Form wüsste ich nicht, wie man das am besten anbringt.
Die Anbringung wäre das kleinere Problem. Viel schwieriger gestaltet es sich, die richtige Form zu ermitteln.
Wenn das ganze Konstrukt so einfach wie möglich gestaltet werden soll, fällt ja eine automatische Nachführung aus.Das heißt, daß man eine Reflektionsfläche benötigt, die, bei sich veränderndem Sonnenstand, die bestmögliche Menge an Energie einfängt.
Hast du möglicherweise wichtige Stichworte, was die Berechnungen angehen?
Stichworte? Das ist kein Problem:
Energie, Wärmekapazität, Transmission, Reflexion, Absorbtion, Dämmwert, Verlust
Mal ein paar Zahlen aus dem Gedächtnis, ohne Anspruch auf Korrektheit:
Zur Verfügung stehen hier in DE im optimalen Fall ca. 600-650Wh/m² (Am Äquator liefert die Sonne bei senkrechtem Lichteinfall ca. 1kWh/m²)
Wärmekapazität von Luft (abhängig von Temperatur und Feuchtigkeit): ca. 1.005 J/(Kg*K)
Hier kommt die Zahl ins Spiel, die dein Lehrer genannt hat. Auf was bezieht er die 200°C? Das ist wieder abhängig von vielen Faktoren. Ist der Kocher Luftdicht? Warme Luft dehnt sich aus und nimmt beim Entweichen einen Teil der gespeicherten Energie mit. Ist ein Topf mit Wasser im Kocher, wird, sobald erhitztes Wasser verdampft, die zunehmende Luftfeuchtigkeit die Wärmekapazität der Luft ändern.
Auch das Material des Topfes ist ein Faktor. denn dessen Wärmekapazität entscheidet, wann und wieviel Hitze an das Kochgut, dessen Wärmekapazität ebenfalls zu beachten ist, abgegeben wird.
Transmission kommt beim Glasdeckel zum tragen. Wieviel Prozent läßt das Glas durch? Das ist wiederum abhängig von der Glasart und der Dicke und der Wert ist für verschiedene Wellenlängen des Lichtes. auch noch unterschiedlich. Wenn D z.B eine Doppelverglasung hast, die 80% des sichtbaren Lichtes durchläßt, kann es sein, daß aber nur 50% des, für den Kochzweck wichtigen, Infrarotanteil des Spektrums durchgelassen werden.
Reflexion betrifft hauptsächlich das Material der verwendeten Spiegel. Eine perfekt polierte Metalloberfläche schneidet da z.B. wohl besser ab, als ein rückseitenbeschichteter Glasspiegel.
Hier käme auch wieder die Folie ins Spiel, die die Reflexion der Glasinnenseite und damit die Effizienz erhöht, aber das auf Kosten der Transmission. (Das abzuwägen erfordert Kenntnis der techn. Daten der Folie)
Absorbtion betrifft die Innenoberfläche deiner Kiste und die Außenoberfläche des Kochgeschirres. Je höher der Absorbtionsgrad, um so besser. Mattes Schwarz ist wohl empfehlenswert, perfekt wird es aber nur mit unbezahlbaren Spezialfarben, die einen Absorbtionsgrad von weit über 95% erreichen. Der Rest wird reflektiert und fließt wieder an anderen Stellen in die Berechnung ein.
Der Dämmwert ist wesentlich bei Wahl und Dimensionierung der Isolierung, sollte aber auch beim Glasdeckel beachtet werden.
Du siehst, es ist also nicht trivial, das Optimum zu bestimmen. Rein rechnerisch ist so ein Kocher ein recht komplexes Ding, bei dem die Wechselwirkungen einzelner Faktoren schon erhebliche Unterschiede in der Effizienz ausmachen können.
Und was ist deiner Meinung nach besser? Parabolspiegel Lösung, bei der der Topf direkt aufgeheizt wird oder solch eine, wie ich sie vor hatte, mit dem Raum, der erhitzt wird? Beides sollte nicht zu kompliziert werden, aber eben auch eine gute Qualität haben.
Auch das ist nicht so einfach zu beantworten, da einige Faktoren zu berücksichtigen sind.
Ein System mit Parabolspiegel muß sauber ausgerichtet sein, um effektiv zu arbeiten. zudem sind dabei vielfältige Verluste zu berücksichtigen. Die Energie, die in den Topf geschickt wird, gibt der Topf auch gern wieder an die Umgebung ab. Je niedriger die Außentemperatur und je höher die Windgeschwindigkeiten sind, um so größer werden da die Verluste.
Da ist das System der isolierten Kiste im Vorteil. Nachteil hier ist die Masse an Material, das zusätzlich aufgeheizt werden muß, um den gewünschten Effekt zu erreichen. Um hier den Gewinner zu bestimmen, wäre auch wieder Rechnerei angesagt.
Der Lehrer hat von 200°C innerhalb 45 Minuten geredet.
Hat er auch verraten, auf was und welchen Standort sich diese Zahl bezieht? (s.o.)
Ein Wachtelei oder ein Tässchen Luft mag man in der Zeit auf diese Temperatur bringen, bei einem 2kg-Bratenstück wird das wohl kaum gelingen. ^^
Ich kann aber nur Lösungen bis zu 150° finden. Die einzigen, die über die 200° ragen, sind Angaben in °F, aber der Lehrer will sich nicht korrigieren lassen und ist sich sicher, dass es Celsius sind...
Der Erfinder des "Lightoven" spricht bei seinem Modell II auch von erreichbaren Temperaturen von bis zu 220°C.
Dieses Ding ist eh witzig. Eigentlich ein Parabolsystem, aber mit dem kleinen Trick einer isolierenden, transparenten Hülle um das Kochgeschirr.
Ich hoffe, ich habe dich jetzt mit diesen Ausführungen nicht gänzlich verwirrt, aber ich finde das Thema interessant und das fördert den Schreibfluss. ^^ Mit einem Berechnungsmodell kann ich ad hoc aber auch nicht dienen. Dazu ist es zu lange her, daß ich mich mit derartigen Aufgaben beschäftigt habe.
Beitrag zuletzt geändert: 5.3.2015 23:35:29 von fatfreddy -
fatfreddy schrieb:
Nein, das nicht. Bin dir echt dankbar drum. Es ist zwar alles etwas zu genau, weil ich denke, dass ich keine Zeit haben werde, um das so professionell zu machen, aber hat mir definitiv auch snost geholfen. Berechnungen sollten zwar schon angestellt werden, und es sollte auch kein gebastle sein, aber es ist eben "nur" ein kleines Projekt für die Schule und nichts, was an einen Kunden geht.
Ich hoffe, ich habe dich jetzt mit diesen Ausführungen nicht gänzlich verwirrt, aber ich finde das Thema interessant und das fördert den Schreibfluss.
Wenn das so ist, wärs mir fast am liebsten, eine Rechteckige Form aus Blech zu bauen und zu verschweissen. Die Kanten können dann noch isoliert werden. Aber das werd ich dann eh von einem Mitarbeiter machen lassen, damits auch schön Luftdicht wird. :P
fatfreddy schrieb:
Die kann man ja maneuell verstellbar machen. Wenn sich der Sonnenstand ändert. Auch bei der Box werde ich den Winkel einstellbar machen. Und warscheinlich Deckel + 3 weitere Spiegel.
Das heißt, daß man eine Reflektionsfläche benötigt, die, bei sich veränderndem Sonnenstand, die bestmögliche Menge an Energie einfängt.
Die 200°C beziehen sich auf die Lufttemperatur im Raum und es muss ein Topf mit Spaghetti platz haben. Das würd dann wieder für einen Runden Behälter sprechen. Und später könnte man den ja zum Campen mitnehmen, also sollte einfach allgemein gut Platz sein, um mal was zu kochen oder backen.
Der Lightoven ist natürlich ganz praktisch. So gut wie kein Gewicht und trotzdem effizient. Mein Ding würde dann halt schon was wiegen. Wär auch ganz cool sowas wie beim Lightoven II zu machen, nur denke ich, dass ich dran scheitern würde und das Licht falsch reflektiert wird. Aber wenn man das schön auf einen Punkt bündeln könnte und dann so eine Schale um den Topf hat wär das ja perfekt.
Also sollte das Volumen ja so klein wie möglich, aber die Fläche der Reflektoren so gross wie möglich sein. Jetzt bin ich mir wieder unsicher, wie ich das lösen soll. Eine Box wär natürlich "einfach" (Man hat ja trotzdem viel zu tun), nur komme ich da nie auf 200°C.
EDIT: Ich könnte ja auch eine Kiste machen, die aber oben offen ist und nicht isoliert. Dann kommt in die Mitte eine Schale wie beim Lightoven um das Volumen so klein wie möglich zu halten. Die Rechteckige form dient dann nur dazu, um die Reflektoren gut anordnen zu können, was ja ohne Gehäuse nicht möglich wäre, oder bei einem runden ziemlich mühsam.
Beitrag zuletzt geändert: 6.3.2015 10:16:21 von c143 -
Diskutiere mit und stelle Fragen: Jetzt kostenlos anmelden!
lima-city: Gratis werbefreier Webspace für deine eigene Homepage
