שְׁאֵלָה:
האם ניתן לשנות מרזב ביתי כדי לספוג אנרגיה סולארית מספקת להמיסת קרח?
James Jenkins
2015-01-30 03:18:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

זה קשור לשאלה האם מרזבים כהים ישארו חופשיים מקרח טוב יותר מאשר מרזבים בצבע בהיר? נראה כי ההסכמה הנוכחית היא שמסת המרזבים והאור המוגבל עשויים להפוך את צביעת השחור לפשוטה לא מספיק. .

ביישום המסוים שלי שתי ריצות המרזבים העיקריות פונות למזרח ולמערב, אז קבל כמות הגונה של אור שמש. המיקום הפיזי הוא פיטסבורג הרשות הפלסטינית.

מנקודת מבט הנדסית, אלו הן כמה מהשאלות שצריך לטפל בהן:

  • כמה אני אצטרך להעלות את הטמפרטורה של המרזבים כדי למנוע קרח לבנות?
  • כיצד אוכל לחשב את האנרגיה הנדרשת להעלאת הטמפרטורה של המרזבים?
  • כמה אנרגיה אוכל לקבל תיאורטית מאור השמש לאורך היום לאזור נתון במהלך החורף בזמן שלי קו רוחב?
  • כיצד הניתוח ישתנה אם הייתי רוצה להמיס קרח שנבנה במהלך הלילה?
  • איזה גורמים נוספים צריך לקחת בחשבון בעת ​​תכנון מערכת כזו? li>
אני אוהב את הרעיון של השאלה, אבל הוא קצת מעורפל כמו שהוא. כמות האנרגיה הדרושה תהיה תלויה בטמפרטורת הקרח (כלומר בטמפרטורה החיצונית).
למעשה @ChrisMueller, שיש לו מעט מאוד קשר אליו. קרח נוצר על המרזבים והמרזבים כאשר שלג נמס גבוה יותר על הגג (הן מחום השמש והן מחום הדולף מבניין) והמים יורדים אל הגגות, שהם קרירים יותר. המפתח למניעת הצטברות קרח במרזבים יהיה לשמור עליהם מעט מעל הקפיאה בכל פעם שמים זורמים מהגג.
@DaveTweed אמנם זה יכול להיות נכון, כמות האנרגיה הנדרשת כדי לשמור על המרזבים מעל הקפאה עדיין תלויה בטמפרטורת הסביבה.
@ChrisMueller: לא ממש. כאשר המים זורמים, הם די בערך בטמפרטורת הקפאה. אז כמות הכוח הנדרשת קשורה בעיקר לכמות (המסה) של המים הזורמים בכל זמן נתון. בטח, חלק מהחום יאבד לאוויר, ואובדן זה קשור לטמפרטורת האוויר (ומהירות הרוח וכו '), אך החום שאבד למים יהיה הכמות המשמעותית יותר.
"גורמים אחרים": כיצד למנוע משלג לכסות היטב את קולטי השמש.
זה גם תלוי כמה מים יש בסביבה. אם הוא יבש מאוד, אני מצפה ללא קרח בכלל ללא תלות בטמפרטורה.
אחד תשובה:
#1
+4
gromain
2015-02-03 17:16:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

וכך, כפי שהובטח, אעשה זאת.

הנחה ראשונה: בואו נעבוד עם רצועות מרזב ארוכות. יהיה קל יותר לחשב הכל החל מכאן.

נניח שהמרזב כבר מלא קרח. (נעבוד על בעיית מילוי הקרח בהמשך)

גודל המרזב הסטנדרטי (על פי אתר זה) הוא 5 אינץ 'בסגנון K, או חצי אינץ' עָגוֹל. אם אנו משתמשים בגרסה המחצית העגולה, אנו יכולים ללמוד שהיא מכילה סביב 9 ליטר קרח. ה חום היתוך סמוי של 9 ליטר קרח הוא 3000 קילוגרמים, או 833 וואט. זה אומר שאם אתה רוצה להמיס את הקרח הזה תוך שעה, תזדקק ל 833 וואט חשמל. לכל מטר מרזב.

אבל מה האנרגיה הסולארית הזמינה?

הנחה שנייה: נניח שהשמש זורחת כל היום, עם הכיוון המושלם לגבי המרזב, והמרזב סופג את כל האנרגיה שהוא מקבל מהשמש. נניח שזה היום הקצר ביותר בשנה, בקו הרוחב הממוצע בארה"ב (סביב 38 ° N).

על פי התרשים השלישי, אורך היום ביום הקצר ביותר. השנה הוא סביב השעה 9:30. בואו לעגל את זה עד 10 שעות (אני אוהב מספרים עגולים וקלים לחישובי הכדור שלי).

חתך המרזב שלנו הוא סביב 0.15 מ"ר. קרינת השמש המגיעה לקרקע עומדת על כ -1000 וואט / מ"ר. זה אומר שסביבות 150W מגיעות למרזב שלנו. במהלך קורס של 10 יום, זה יהיה 1500Wh. היי, זה יספיק! ובכן, כן, אם אתה לוקח את המרזב ומכניס את האוריינטציה המושלמת לגבי השמש. וזה לא נכון.

במקרה זה, האנרגיה שתתקבל תהיה נמוכה יותר. יתר על כן, צריך גם לקחת בחשבון את היעילות של המרת האנרגיה. קולט תרמי סולארי איכותי (אשר אוסף קרינת שמש וממיר אותה לחום) יעיל בדרך כלל בסביבות 60%. המשמעות היא שבמקרה שלנו (שבו היעילות תהיה נמוכה יותר, נקבל במקרה הטוב 900 וואט.

אם ניקח בחשבון את העובדה שלמרזב שלנו כיוון קבוע, האנרגיה שתתקבל תהיה נמוכה אפילו יותר מזה. לפיכך, לא יהיה לנו מספיק אנרגיה להמיסת הקרח.

בהתחשב בנתונים אלה, הייתי אומר שזה לא אפשרי.

באשר לקרח הממלא את המרזב. הבעיה עדיין זהה. הקפדה על כך שהמים הזורמים מהגג נשארים חמים מספיק, עדיין פירושם לספק מספיק אנרגיה כדי לשמור עליהם מעל הקפיאה. כמו כן, בדרך כלל, מים נמסים על הגג, אך אינם זורמים לבד, כלומר הם מורידים מעט שלג וקרח במרזב, אשר תצטרכו להמיס מכם תרצו למנוע הצטברות קרח במרזב. >

וביום מעונן? או אם בחוץ -20 מעלות צלזיוס?
כל החישובים שלי נעשו ביום שמש. אם זה מעונן, הוא יקבל פחות אנרגיה מזה. אם זה waaaaaaay מתחת לקפיאה (כלומר -20 מעלות צלזיוס), זה יצטרך יותר אנרגיה מזה.


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...