Capitolul 6. Încălzirea solară a apei - kyotoinhome.info · Energia solară poate fi convertită...

Capitolul 6. Încălzirea solară a apei

Capitolul 6. Încălzirea solară a apei Aproape toate formele de viaţă de pe Pământ – inclusiv toate plantele şi animalele – depind de căldura şi lumina soarelui. Soarele produce energie de miliarde de ani. Energia solară este radiaţia emisă de soare care atinge pământul. Energia solară poate fi convertită direct sau indirect în alte forme de energie cum ar fi căldura sau electricitatea. Ecosistemele de pe Terra s-au adaptat la plaja îngustă de temperaturi de pe planetă. Dacă căldura şi lumina soarelui ar varia considerabil, viaţa pe această planetă ar fi periclitată; pământul ar fi ori prea cald ori prea rece.

6.1 Sistemul Solar

Figura 6.1 Sistemul solar

Sistemul nostrum solar conţine opt planete şi alte obiecte mai mici ca planete mici, comete, meteoriţi şi praf cosmic. Primele patru planete (Mercur, Venus, Pământ şi Marte) sunt relativ mici şi seamănă cu Terra din punct de vedere al compoziţiei (pietroasă). Următoarele patru planete (Jupiter, Saturn, Uranus şi Neptun) sunt mult mai mari şi au o consistenţă gazoasă. Toate obiectele din sistemul nostru solar orbitează în jurul Soarelui. Energia solară descreşte direct proporţional cu pătratul distanţei faţă de soare. Pământul se întîmplă să se afle la o distanţă la care lumina şi căldura soarelui pot asigura existenţa ecosistemului care compune “planeta vie”. Marea îngrijorare faţă de emisiile de gaze cu efect de seră vine de la faptul că acestea pot altera echilibrul termic al radiaţiei solare ce atinge pământul într-o asemenea măsură încât ecosistemele terestre să nu se mai poată adapta.

6.2 Soarele Soarele este o stea de mărime mijlocie cu un diametru de cca. 1,4 milioane kilometri, compusă din gaze – în principal hidrogen. Centrul soarelui este foarte fierbinte (cca. 15 milioane grade Celsius) iar presiunea gazelor este imensă, de aproape 100 miliarde de ori mai mare decât presiunea aerului de pe pământ. În consecinţă, atomii de hidrogen devin atât de apropiaţi unii de alţii încât ei fuzionează pentru a forma heliu, reacţie însoţită de emisie de lumină şi căldură. (Figura 6.2).

Figura 6.2 Producerea heliului şi căldurii O mare parte din energia solară se pierde în spaţiu şi doar o mică parte atinge pământul dar aceasta este suficientă pentru a asigura perpetuarea vieţii.

KITH - Manual pentru şcoli


6.3 Pământul Pământul (Figura 6.3) este cea mai mare dintre cele patru planete cu care se aseamănă din punct de vedere al compoziţiei şi se roteşte în jurul soarelui pe o orbită situată la cca. 150 milioane kilometri de acesta. Pământul efectuează o rotaţie completă în jurul soarelui în 365 zile. Deoarece axa pământului este înclinată faţă de planul său de rotaţie, aceasta este responsabilă de anotimpuri. Anotimpul de vară este atunci când pământul este înclinat spre soare, iar iarna - atunci când pământul este înclinat în partea opusă soarelui. Rotaţia pământului în jurul propriei axe face să avem ziuă şi noapte.

Anotimpurile şi variaţia zi-noapte conduc la variaţii ale căldurii şi luminii disponibile şi constituie o piedică în utilizarea lor directă pentru producerea energiei. Totuşi, această energie poate fi stocată în diverse moduri – direct ca şi căldură în sol, lacuri sau râuri care asigură sursa de căldură pentru pompele de căldură, sau indirect prin conversia luminii în biomasă prin intermediul plantelor bazate pe fotosinteză; această biomasă este arsă pentru a produce căldură sau abur care să pună în mişcare generatoare electrice. În continuare, va fi analizată încălzirea directă a apei folosind colectorul solar.

Figura 6.3 Pământul

6.4 Încălzitoare de apă solare La baza tuturor sistemelor de colectoare stă capacitatea acestora de a absorbi radiaţia infraroşie din întregul spectru de radiaţie emis de soare şi de a transfera această căldură către apa care curge printr-un tub. Colectorul plan este cel mai des utilizat şi constă într-o cutie dreptunghiulară cu dimensiunile standard de 1 – 2 metri lungime şi 0,8 – 1 m lăţime. În cutie se află o reţea de tuburi subţiri ataşate la o placă absorbantă. Apa curge prin reţeaua de tuburi şi este încălzită prin absorbirea de către aceasta a radiaţiei solare infraroşii.

Principiul de funcţionare este ilustrat în figura 6.4. Lumina solară trece prin foaia de geam şi atinge placa absorbantă. Cea mai mare parte a luminii solare este absorbită. O parte din aceasta este reflectată înapoi prin geam. Din aceasta, o parte este reflectată înapoi de suprafaţa interioară a geamului sub formă de radiaţie calorică.

Lumina solară

Strat reflector

Foaie de geam

Placă absorbantă

Tub

Există multe variante constructive de colectoare plane dar în general ele constau în placa absorbantă care interceptează şi absoarbe energia solară; un capac transparent care ajută energia solară să îl străbată dar reduce pierderile de căldură din placa absorbantă; un fluid vector al căldurii (aer sau lichid) care curge prin reţeaua de tuburi pentru a prelua căldura de la placa absorbantă; şi izolaţia termică de pe spatele colectorului.

Figura 6.4 Principiul de funcţionare



Activitatea 6.1: Încălzirea solară a apei Activitatea 6.1: Încălzirea solară a apei Absorbţia căldurii depinde de culoarea absorbantului, negru fiind ideal din punct de vedere al absorbţiei în timp ce alte culori absorb o parte din căldură, cealaltă fiind reflectată. Acestă activitate ilustrează capacitatea de a încălzi a luminii (solare). Sarcini: Lucru în grupuri mici pentru îndeplinirea următoarelor sarcini:

1. conectaţi ţeava neagră la robinet şi umpleţi-o cu apă. Expuneţi ţeava la lumină un minut, două minute şi cinci minute. După fiecare perioadă de timp turnaţi apa din ţeavă într-un vas din sticlă şi măsuraţi temperature.

2. repetaţi experimental cu o ţeavă vopsită în verde. 3. dacă folosiţi o lampă drept sursă de lumină, investigaţi efectul mişcării lămpii la

mijlocul distanţei. 4. Introduceţi datele măsurate în tabele cu temperature funcţie de timp 5. discutaţi cu grupul vostru şi răspundeţi la următoarele întrebări:

o la ce temperatură trebuie adusă apa pentru a fi folosită pentru duş? o cât de mult ar dura aceasta cu fiecare din ţevile folosite? o de ce lungime de ţeavă am avea nevoie pentru a produce 20 l de apă caldă

pentru duş şi cât timp ar trebui să aşteptăm? Observaţii pentru profesori: Această activitate ilustrează principiile fundamentale ale încălzirii apei folosind radiaţia infraroşie din lumina solară şi importanţa culorilor în absorbirea acestei radiaţii. Dacă nu este soare, este bines ă se utilizeze lampă electrică cu incandescenţă sau cu radiaţie infraroşie. Scop: Studierea efectului luminii asupra încălzirii apei Materiale: 2 bucăţi a câte 2 m lungime de ţeavă vopsită în negru respective în verde; fittinguri pentru conectarea ţevilor la robinet; pahar de laborator gradata; termometru; lampă cu incandescenţă sau infraroşu de 100 dacă nu este soare. Cuvinte cheie: temperatură, lumină/infraroşu, efecte de culoare Abilităţi: observaţie, utilizarea datelor, analiză şi deducţie Materii din curriculum naţional: ştiinţe, geografie Grupa de vârstă: 10 – 12, Ciclu: V - VI Montajul/instalarea În mod ideal colectorul se montează cu faţa spre sud, iar unghiul optim de montaj este egal cu gradele de latitudine ale locului plus 15 grade (Figura 6.5). Acest lucru este uşor realizabil pe un acoperiş plat. Pentru un acoperiş în pantă, colectorul se montează în general paralel cu acoperişul sau pentru o construcţie nouă, poate fi chiar integrat în acoperiş.

Acoperiş plat

colector Unghi de montaj

Acoperiş în pantă

colector

Unghi de montaj

Figura 6.5 Colectoare solare şi unghiuri de montaj



Activitatea 6.2: Potenţialul de utilizare a căldurii solare pentru încălzirea apei Activitatea 6.2: Potenţialul de utilizare a căldurii solare pentru încălzirea apei Potenţialul de utilizare a energiei solare pentru a asigura apă caldă depinde foarte mult de tipul de locuinţă, de orientarea acesteia şi de panta şi construcţia acoperişului. Dacă locuieşti într-o locuinţă pentru mai multe familii, aceleaşi întrebări trebuie să-şi găsească răspuns; în acest caz va trebui să existe posibilitatea de a împărţi apa caldă cu celelalte familii! In Spania, de exemplu, o reglementare a devenit recent lege şi cere ca fiecare clădire nouă să fie dotată cu instalaţiei de încălzire solară a apei. Sarcini: Completaţi fişa de lucru 6.2 răspunzând la următoarele întrebări

1. identifică tipul de clădire în care locuieşti pe desenele din fişa de lucru 2. dacă ai propriul acoperiş, este acesta plat sau înclinat? 3. dacă acoperişul tău este înclinat, identifică orientarea faţă de soare 4. este acoperişul tău însorit toată ziua sau este umbrit de arbori sau alte clădiri? 5. priveşte la casele învecinate şi observă dacă vreuna din ele are colectoare solare pe

acoperiş. Dacă da, încearcă să înţelegi de ce au recurs la colectoare solare. 6. ia-ţi fişa de lucru la şcoală şi discută cu ceilalţi membri ai grupului de lucru. 7. identifică ce proporţie a colegilor de clasă arputea beneficia de instalarea de

incălzitoare solare de apă Observaţii pentru profesori: Aceasta este o activitate interesantă în care fiecărui elev i se cere să analizeze cât de folositoare ar putea fi pentru propria-i casă utilizarea energiei regenerabile, în acest caz energia solară pentru încălzirea apei. O scurtă notă pentru părinţi, care să explice ce încercăm să facem prin aceste exerciţii va fi de mare ajutor. Scop: Identificarea utilităţii încălzitoarelor solare de apă pentru casele elevilor. Materiale: fişa de lucru 6.2; busolă (opţional) Cuvinte cheie: poziţie, orientare, însorire directă Abilităţi: observare, analiză Materii din curriculum naţional: geografie, educaţie civică Grupa de vârstă: 10 – 14, Ciclu: V – VIII

6.5 Producerea apei calde O locuinţă tipică pentru patru persoane foloseşte cca. 3.000 kWh de energie pentru a asigura apă caldă. Aceasta reprezintă cca. 20% din totalul energiei utilizate anual de locuinţa respectivă. Din cauza variaţiei diurne şi sezoniere a luminii solare, încălzitoarele solare de apă pot asigura în general 50% din necesarul anual de apă caldă menajeră în Europa centrală, mai puţin în Europa de nord şi cca. 2/3 în Europa de sud. Cea mai utilizată metodă de a asigura în mod continuu apa caldă este aceea de a folosi un rezervor de stocare a apei calde şi o instalaţie de încălzire secundară care să intre în funcţiune atunci când lumina solară este insuficientă, în special în lunile de iarnă. Un sistem tipic de încălzire a apei este prezentat în Figura 6.6. Aceasta arată colectorul solar, rezervorul de apă caldă şi sistemul de ţevi asociat. Apa care curge prin colectorul solar este încălzită şi trece în rezervorul prin intermediul unui schimbător de căldură reprezentat ca o serpentină. Apa caldă cedează căldura şi se răceşte în contact cu apa rece care intră în rezervor. Apa răcită se întoarce în colector pentru a se încălzi din nou prin parcurgerea reţelei de ţevi ale colectorului expus la lumia solară. Acesta este un sistem indirect care permite ca apa din colectorul solar să fie amestecată cu lichid antigel care să prevină îngheţul în timpul zilelor geroase. În Europa de sud, unde este improbabil să se producă îngheţ, apa caldă pate fi utilizată direct.



Lumină solară

Colector solar

Apă rece

Sistem secundar de încălzire

Rezervor de stocare

pompă

Apă rece

Apă caldă

Apă caldă

Figura 6.6 Un sistem tipic de încălzire a apei cu energie solară

În general colectoarele solare se conectează la reţeaua de apă caldă existentă în locuinţă care stă inactivă atâta timp cât apa venind de la colectoarele solare este mai caldă decât cea din instalaţia interioară. Când temperatura apei din colectoare scade sub temperatura celei din instalaţia interioară, boilerul pe gaz, electric sau pe biomasă intră automat în funcţiune pentru a menţine o temperatură prestabilită. Încălzitoarele de apă solare de mare eficienţă, pot asigura apă caldă şi încălzire bazată pe apă caldă pentru centre comerciale şi industrie. Există şi alte tipuri de colectoare solare cum ar fi cele parabolice care pot concentra lumina solară pentru a produce apă pentru procese industriale.



Activitatea 6.3: Detectivul de apă caldă Activitatea 6.3: Detectivul de apă caldă În această activitate veţi estima cât de multă apă caldă consumă familiile voastre acasă. Veţi descperi repede cine consumă cea mai multă apă caldă şi de ce. E bine să utilizaţi un vas al cărui volum îl cunoaşteţi. Sarcini:

1. găseşte o găleată şi măsoară-i capacitatea folosind un vas gradat 2. identifică toate aplicaţiile care folosesc apă caldă şi înşiră-le pe fişa de lucru 3. întreabă pe fiecare membru al familiei tale cum foloseşte apa caldă 4. apoi măsoară câtă apă e necesară pentru fiecare necessitate folosind găleata (pentru

utilităţi ca maşina de spălat trebuie să citeşti instrucţiunile de folosire sau eticheta de energie)

5. adaugă toate necesităţile de apă caldă pentru fiecare membru al familiei 6. pentru a stabili dacă este vorba de consumuri mari sau mici de apă caldă, ia fişa la

şcoală şi discută cu colegii pentru a face comparaţii 7. discută cu celelalte grupuri de lucru dacă este necesar să reduce consumul de apă

caldă Observaţii pentru profesori: Aceasta este o activitate neobişnuită în care nu este posibil să se estimeze sau să se măsoare pe alte căi apa caldă folosită. Variaţiile în consumul de apă de la o familie la alta sunt mari chiar după o eventuală ajustare funcţie de numărul de persoane. Va fi o reflectare interesantă a obiceiurilor sociale şi va conduce la o discuţie interesantă pentru orice grupă de vârstă. Scop: De a măsura volumul de apă caldă folosită într-o locuinţă familială Materiale: fişa de lucru 6.3, găleată, vas de sticlă gradat Cuvinte cheie: consum de apă, măsurătoare, volum Abilităţi: măsurare, analiză, urmărire Materii din curriculum naţional: Geografie, Educaţie civică, Ştiinţe Grupa de vârstă: 10 – 14, Ciclu: V - VII



Fişe de lucru Fişa de lucru 6.1: Încălzirea solară a apei Sarcina Timpul (minute) Temperatura (ºC) Comentarii Apă de la robinet Ţeavă neagră Ţeavă verde Ţeavă neagră Temperatură duş timp de încălzire ţeavă neagră ţeavă verde ţeavă neagră

1 2 5 1 2 5 1 2 5

-

Distanţa faţă de lampă Jumătate distanţă faţă de lampă Jumătate distanţă faţă de lampă



Fişa de lucru 6.2: Potenţialul încălzirii soalre a apei 1. tipul clădirii

2. tipul acoperişului

3. Orientarea coamei acoperişului

4. cantitate soare

Coama acoperişului

NV NE

vest est

sud SV SE

nord

data ora Proporţia de însorire

comentarii 5. urmărirea însoririi acoperişului: nu / parţial / total Ore de însorire totală Ore de însorire parţială

6 8 10 12 14 16 18

0 Soarele nu este vizibil



Fişa de lucru 6.3: Detectivul de apă caldă Estimarea consumului de apă caldă acasă

Sarcina Număr pe zi Volum găleată Volum în litri Comentarii Capacitatea găleţii spălat: vase haine duşuri baie altele

măsoară capacitatea găleţii fraţi/surori părinţi fraţi/surori părinţi

Volum total

6.6 Să gătim cu Soarele O casă tipică pentru patru persoane foloseşte doar pentru gătit circa 30 mc de gaze naturale pe lună. Un metru cub de gaz natural are o putere calorifică de 38,14 MJ. În multe locuri din lume sobele de gătit utilizează electricitate, lemn, petrol şi alţi combustbili. Tările din Sahel (zonă deşertică africană) sunt foarte sărace în combustibili, dar energia solară disponibilă este foarte mare. Pentru oamenii care trăiesc în acestă zonă, utilizarea energiei solare pentru gătit este o cale ieftină şi eficientă pentru rezolvarea problemei majore a supravieţuirii. În emisferele nordică şi sudică, energia radiaţiei solare descreşte proporţional cu latitudinea nordică sau sudică. Totuşi, într-o ţară ca România, cu o medie de 1300-1400 kW/mp/an, un litru de apă poate atinge temperatura de fierbere în timp de o oră, timpul depinzând de izolaţia termică a cutiei.

Cutia de gătit solară cu cratiţă neagră

Figura 6.7 Un sistem tipic de încălzire a apei cu energie solară


Cratiţă şi capac de culoare neagră


Activitatea 6.4: Construiţi o cutie de gătit solară

Activitatea 6.4: Construiţi o cutie de gătit solară În cadrul acestei activităţi veţi lucra practic şi veţi avea satisfacţia de a vedea rezultatele într-un timp scurt. În plus, veţi fi capabili să faceţi câteva măsurători în scopul realizării unui graficul de funcţionare al primei voastre cutii de gătit solare. În ţările în curs de dezvoltare, resursele de combustibili sunt foarte limitate şi pentru a satisface cererea, copaciii, chiar ceiu recent plantaţi sunt tăiaţi, ceea ce conduce la dispariţia faunei care cuibăreşte în pădure, eroziunea solului şi distrugerea vegetaţiei. De aceea, un cuptor care nu are costuri de funcţionare poate fi făcut din materiale ieftine şi uşor de procurat, este o alternativă excelentă. Sarcini:

1. găsiţi o cutie de carton cu dimensiunile de cca. 30x30x30 cm (un ambalaj uzat) 2. identificaţi toate aplicaţiile care utilizează căldura solară şi menţionaţile pe fişa de

lucru 3. căptuşiţi interiorul cutiei cu folie de aluminiu 4. puneţi o oglindă sau lipiţi folie de aluminium pe faţa inferioară a capacului 5. legaţi sfoara cu ajutorul unui cui sau cu bandă adezivă astfel încât capacul să poată fi

înclinat mai mult sau mai puţin 6. Acoperiţi cutia cu geam sau policarbonat şi aşezaţi cuptorul la soare. Orientaţi

oglinda în aşa mod încât să concentreze cât mai multă lumină solară în interiorul cutiei

7. introduceţi un termometru în cuptor şi observaţi creşterea temperaturii 8. cât de mult poate creşte temperatura? 9. încercaţi să pregătiţi o ceaşcă de ceai, un ou prăjit sau orice alt fel de produs

comestibil în cuptor 10. discutaţi cu celelalte grupe cum puteţi reduce timpul necesar fierberii apei 11. cât de mult costă producerea unui cuptor solar? Cît ar fi costat pregătirea mesei

pentru o familie dacă s-ar fi folosit lemn? Căt lemn ar fi necesar pentru pregătirea hranei unei familii într-un an de zile?

12. puneţi folie de aluminium pe celelalte părţi ale cutiei de carton astfel încât să poată reflecta soarele cât mai mult cu putinţă şi să contribuie la încălzire. Cât de mult ajută aceasta?

Observaţii pentru profesori: Pentru a creşte eficienţa cutiei de gătit solare aveţi nevoie de o cutie mai bine izolată termic. Pentru acesta, trebuie să găsiţi două cutii de carton de dimensiuni diferite (ex. una din boxe trebuie să fie cu 10 cm mai mare decât cealaltă pe ambele laturi ale bazei, ca în figura). Pentru a păstra o diistanţă egală între pereţii celor două cutii trebuie ca între aceştia să introduceţi ghemotoace din hîrtie de ziar cu diamentrul de 5 cm. Scop: De a înţelege modul în care tehnologiile alternative pot îmbunătăţi stilul de viaţă al oamenilor fără a afecta mediul, de a creşte compasiunea faţă de oamenii de pe alte continente care suferă din cauza lipsei de carburanţi şi care nu-şi pot permite echipamente de înaltă tehnologie, de a lucra cu mâinile pentru abţinerea unui instrument util Materiale: o cutie de carton, folie de aluminium (poate fi folie de aluminium pentru uz alimentar), geam sau policarbonat transparent, sârmă, bandă adezivă, termometru Cuvinte cheie: efect de seră, izolaţie, măsurare, utilizarea apei,volum Abilităţi: a construi cu carton, măsurare, analiză, urmărire Materii din curriculum naţional: geografie, educaţie cetăţenească, ştiinţe Grupa de vârstă: 10 – 14, Ciclu: IV - VIII



Uscător solar de fructe Unul dintre primele moduri de păstrare a hranei a fost deshidratarea. Cum cuptoarele pentru uscarea hranei au apărut mult mai târziu, au folosit căldura soarelui pentru a face acest lucru. Mulţi oameni folosesc astăzi deshidratarea solară pentru a obţine fructe uscate natural, de înaltă calitate. Proiectarea unui uscător solar de fructe este foarte asemănătoare cu cea a cutiei de gătit solare. Principiul este de a încălzi cât mai mult posibil curentul de aer care traversează rafturile din sită pe care aşezăm fructele. Uscătorul funcţionează colectând razele solare prin capacul de policarbonat încălzind placa absorbantă. Acesta creează un curent de aer cald folosit pentru uscarea fructelor. Pentru aceasta avem nevoie de un colector solar plat capabil să încălzească aerul care îl stăbate. În acelaşi timp avem nevoie ca aerul cald care păraseşte cutia să preia şi umiditatea rezultată din deshidratarea fructelor. Astfel, fructele se usucă, nu fierb. Radiaţia solară încălzeşte aerul care intră pe la partea inferioară a colectorului solar. Tendinţa acestuia este de a urca, dar construcţia uscătorului forţează aerul cald să treacă printre fructele care sunt aşezate pe rafturile de sită.

Un uscător solar de fructe, simplu şi ieftin



Activitatea 6.5: Construiţi un uscător solar de fructe

Activitatea 6.5: Construiţi un uscător solar de fructe În această activitate veţi lucra practic şi veţi simţi satisfacţia de a vedea la lucru o altă aplicaţie de utilizare casnică a energiei solare. Un uscător solar de fructe cu funcţionare gratuită, poate fi confecţionat din materiale simple, din acest motiv fiind o alternativă excelentă la uscătoarele scumpe şi poluante care folosesc electricitatea sau combustibilii fosili. Sarcini:

1. Găsiţi o cutie de carton de aproximativ 100x40x10 cm (cutie de ambalaj folosită), şi o alta de 40x40x40 cm.

2. Vopsiţi cu vopsea neagră (vopsea de apă) interiorul cutiei mari. Decupaţi partea superioară a cutiei pentru a face posibil ca razele solare să pătrundă în interiorul acesteia.

3. Montaţi geamul sau placa de policarbonat ca un capac pe partea superioară a cutiei pentru a acoperi partea decupată anterior.

4. Fixaţi cu bandă adezivă geamul sau policarbonatul pe cutie. 5. Efectuaţi decupaje la cele două capete ale cutiei pentru a facilita circulaţia aerului

prin cutie. Acoperiţi aceste decupaje cu plasă fină pentru a preveni accesul insectelor în system.

6. Conectaţi cele două cutii de carton ca în desen. 7. Adăugaţi sistemului 4 picioare pentru a-l face stabil. 8. Fixaţi cu adeziv suporturi din lemn pentru 3 rafturi în interiorul cutiei uscătorului. 9. Plasaţi un termometru în cutie şi observaţi creşterea temperaturii. 10. Cât de mult poate creşte temperatura? 11. Tăiaţi căteva mere în felii subţiri şi puneţi-le pe rafturile de sită 12. Discutaţi cu celelalte grupe despre modul în care puteţi reduce timpul necesar

uscării fructelor. 13. Cât costă producerea unui uscător solar? 14. Plasaţi o placă de cupru vopsită în negru în interiorul colectorului uscătorului de

fructe. Cât de mult ajută? Observaţii pentru profesori: Utilizarea cutiilor de carton din ambalaje folosite oferă avantajul costurilor mici, prelucrării uşoare şi reciclării deşeurilor. Totuşi, puteţi propune, funcţie de vârsta participanţilor şi abilităţilor lor de a folosi scule – ca uscătorul de fructe să fie confecţionat din lemn şi placaj. Acest tip de uscător de fructe are un aspect mai profesionist şi o durată de viaţă mai mare. Introducând o placă de metal (cupru sau oţel) în cutia mare prin care circulă aerul pentru a se încălzi, asiguaţi o masă termică ce îmbunătăţeşte eficienţa uscătorului. Scopuri: De a înţelege cum tehnologiile alternative pot îmbunătăţi stilul de viaţă al oamenilor fără a pune în pericol mediul, să lucreze cu mâinile lor pentru a creea un instrument util Materiale: 2 cutii de carton, geam sau foaie de policarbonat, bandă adezivă, adeziv, termometru Cuvinte cheie: conservarea hranei, effect de seră, izolaţie, măsurare, volum, reciclare, analiză cost-beneficiu Abilităţi: proiectare, construire cu carton/placaj, măsurare, analiză, urmărire Materii din curriculum naţional: Geografie, Educaţie cetăţenească, Ştiinţă Grupa de vârstă: 10 – 14, Ciclu: II - III



6.7 Încălzitorul de apă solar Încălzitorul de apă solar este un sistem pentru încălzirea apei folosind energia solară. Energia solară este colectată de un panou care este conectat cu ajutorul unor ţevi la un dispozitiv de stocare cum ar fi un rezervor cilindric pentru apă caldă. Sistemele pot fi instalate pentru obţinerea apei calde menajere, încălzirea apei din bazinele de înot, rulote pentru camping şi alte aplicaţii similare.

Planul unui sistem de încălzire solară a apei

Un foarte simplu colector solar pentru experimente şcolare



Activitatea 6.6: Să construim un încălzitor de apă solar Activitatea 6.6: Să construim un încălzitor de apă solar Sistemele solare de încălzire a apei devin tot mai sofisticate. Mulţi oameni nu-şi pot permite echipamente atât de costisitoare. Totuşi, ei pot să-şi folosească îndemânarea şi cunoştinţele tehnice acumulate în cursul instruirilor organizate de oameni cu experienţă din cadrul ONG-urilor. Ei vor fi capabili să producă singuri echipamente destul de eficiente şi cu ceva mai multă instruire, vor putea să-şi instaleze sisteme integrale în casele lor. Când instruirea începe încă din şcoală rezultatele sunt excelente. Sarcini:

1. Citirea şi înşelegerea unui plan 2. Citirea şi înţelegerea unei liste de materiale şi scule 3. Pregătirea locului de muncă 4. Stabilirea grupurilor de lucru cu sarcini precise 5. ncii în legătură cu materialelle, sculele şi operaţiile necesare confecţionării colectoarelor

soalre 6. Construirea ramie din lemn 7. Realizarea reţelei din ţeavă de cupru 8. Testarea etanşeităţii reţelei la presiune de apă 9. Pregătirea stratulu izolator 10. Bending the clip fins 11. Asamblarea colectorului plat 12. Acoperirea cu vopsea neagră selectivă 13. Montarea capacului din policarbonat 14. Identificarea proporţiei de elevi ai clasei care ar putea beneficia de pe urma instalării

încălzitoarelor solare de apă Observaţii pentru profesori: Aceasta este o activitate practică ce pune laolaltă toate informaţiile şi abilităţile accumulate de elevi în cadrul orelor de curs şi de activităţi extracurriculare în domeniul energiei regenerabile. Este necesară o pregătire foarte detaliată a activităţii pentru a se obţine cele mai bune rezultate, a se preveni accidentele sau întelegerea greşită a acestui gen de activitate. Scop: De a da elevilor posibilitatea să construiască singuri un collector solar funcţional, de a le întări capacitatea de management personal prin creşterea încrederii în ei înşişi, de a-I face să înţeleagă valoarea muncii fizice. Materiale: conform listei de materiale şi scule 6.6 cuvinte cheie: materiale, scule, îndoirea foilor de aluminiu, izolaţie, măsurători, rezistenţă, vopsire, vopsea selectivă, reflexie Abilităţi: întelegerea caracteristicilor materialelor, folosirea principalelor scule, înţelegerea importanţei de a lucra îngrijit la confecţionarea echipamentului solar, lucrul în echipă, specializarea echipelor, observare, analiză, calculul costurilor Materii din curriculm naţional: tehnologii de prelucrare a lemnului şi metalelor, tăiere, îndoire, vopsire, montaj, încercări cu presiune de apă, geografie, educaţie cetăţenească Grupa de vârstă: 10 – 14, Ciclu: IV – VIII



6.8 Lista materialelor şi sculelor pentru colectorul solar cu suprafaţa de 2 metri pătraţi Piese din lemn: 2000x100x20mm = 2 buc 1000x100x20mm = 3 buc 100x40x20mm = 4 buc Foaie de aluminiu: 2000x1000x0.3mm = 3 buc Profil cornier din aluminiu: 2000x25x25x2mm = 2 buc 1000x25x35x2mm = 2 buc 100x25x25x2mm = 4 buc 2000x30x20x2mm = 2 buc 1000x30x20x2mm = 2 buc Foaie de Polycarbonat 2000x1000x4mm = 1 buc Vată minerală caşerată 2000x1000x50mm = 1 buc Ţeavă de cupru 1050x22mm = 2 buc 1900x15mm= 6 buc Fittinguri: Cot 22x15mm = 2 buc T 22/15/22mm= 10 buc Şuruburi: 80x6mm = 12 buc 20x4mm = 140 buc Vopsea neagră, selectivă 250 ml Scule necesare Bormaşină electrică = 1 buc Ferăstrău pt. lemn = 1 buc Ferăstrău metale = 1 buc Ruletă = 1 buc Foarfece de tăiat tabla = 1- 2 buc Şurubelniţă electrică = 1 buc Şurubelniţă = 2 buc Cutter = 1 buc Dispozitiv taiere ţeavă cupru = 1 buc Pensulă = 2 buc Arzător Propane/butan = 1 buc Spirale = 3,5; 7.00; 10.00 =1 buc each Dispoziitiv îndoire foaie aluminiu Materiale: Glasspapier 10 foi Clei pentru lemn = 0.5 Kg Aliaj de lipire Pastă decapantă Ulei pentru mecanisme = 0.1 l Folosind cele de mai sus vom obţine un collector solar cu suprafaţa de 2m2, gata pentru instalare. Unul din punctele cheie este realizarea dispozitivului de îndoit tabla de aluminium care poate fi făcută de participanţii la instruire. Pentru aceasta mai sunt necesare câteva materiale după cum urmează: Profil rectangular de oţel 50x30x2mm = 2 buc. de 600mm lungime, profil rectangular de oţel 30x30x2mm = 2 buc. de 120mm lungime, Piuliţe Metric 50x6mm = 4 buc. Scândură de stejar 600x120x25mm = 1buc. Dispozitivul poate fi asamblat în câteva minute dacă toate aceste materiale sunt asigurate. Putem folosi acest dispozitiv împreună cu o presă hidrauulică sau putem bate pur şi simplu cu un ciocan mai greu.



S
chema de montaj pentru un colector solar plat de 2 m2

Capitolul 6. Încălzirea solară a apei - kyotoinhome.info · Energia solară poate fi convertită...

Documents

Transcript of Capitolul 6. Încălzirea solară a apei - kyotoinhome.info · Energia solară poate fi convertită...