Use of a Hybrid Solar Oven for Hous

Use of a Hybrid Solar Oven for Houses in Dry Climates: An Experimental Study of Thermal Performance
Arturo F. Buigues Nollens*‡, Esteban O. Rojos*, Marcelo O. Fariello*
*Affiliated Researcher for the National Council for Scientific
[e-mail], [e-mail], [e-mail]
‡ Corresponding Author; Arturo F. Buigues Nollens, Affiliated Researcher for the National Council for Scientific, 0264-4211700 , [e-mail]
Received: 29.09.2012 Accepted: 24.12.2012
Abstract- This paper presents a hybrid solution to problems presented by box-type solar ovens in night and cloudy conditions. The developed hybrid solar oven is supplied with both electric and solar energy and can be used in early morning hours, on cloudy days, or when solar radiation decreases or disappears: The findings from thermal tests and the hybrid performance analysis are presented. The merit figures for F1 and F2 ovens, as well as the cooking power were determined, in accordance with the Ibero-American Network of Solar Cookers guidelines. These experimental results demonstrate that these ovens are suitable for home use in dry climates. The ovens can be implemented and developed as a component of existing government programs and they can supply cheap, reliable power to underpriviledged communities and help to reduce deforestation.
Keywords- Hybrid solar oven, Solar electric oven, Houses, Dry climates, Thermal performance
1. Introduction
The people in Argentina rely on the Interconnected Electricity Network, and bottled gas, to prepare food and light their houses in remote and dry climates, such as San Juan (31.5372º S, 68.525º W), Argentina. However, gas can be costly, lacking, and difficult to obtain, so people increasingly use trees and shrubs as an alternative fuel for heating, (Saravia, 2007 [1]) boiling water and cooking (Nandwani, 20051 [2]). This contributes to deforestation. To tackle these issues and utilize the high levels of available sunlight, a hybrid solar thermal oven (HSO) for cooking and preparing food has been developed.
This hybrid system uses solar and electric energy, since it would be difficult to combine solar box-type ovens with propane, or wood. The use of solar, and electric power (Azam, 2009 [3]), also resolves the limitations of other systems (Nandwani, 2009 [4]), in dry climates. The Phase Change Materials (PCMs) have the capacity of solar heat storage and one option for night / evening cooking (Buddhi, 1997 [5]), (Sharma, 2000 [6]), (Buddhi, 2003 [7]), (Sharma, 2005 [8]).
The HSO is also a solution for environmental issues (Buigues Nollens and Rojos, 2009 [9]), and it is capable of providing functional, affordable, and emergency energy. This paper describes the oven design, presents the findings of research and comparative studies, and concludes by showing that the advantage of this oven is that it can be developed in conjunction with existing local government programs (Javi, 2001 [10]).
2. Thermal Performance of Hybrid Solar Ovens with Solar Energy
Several different tests were used to evaluate thermal performance: according to the guidelines created by the Ibero-American Network of Solar Cookers (IANSC), measuring solar energy performance, cooking power, and figures of merit for F1 and F2 ovens (Castell et al., 1999 [11]).
By further tests, the hybrid energy function was measured at the time of electric power supply and with the possibility of a simultaneous action with the sun using anautomatic thermal controller to regulate power and maintain the temperature.
The HSO design with 1- Reflective area, 2- Inclined double-glazed cover, 3- Black horizontal plate, 4- Interior reflective surface, 5- Vertical front door, 6- Pot, 7- Black grill cover, 8- Galvanised sheet walls with spun glass, 9- Heating unit appear in Fig. 1. The double-glazed, features an inclined cover based on the local latitude and has fixed and mobile units. It has a fixed transparent collector surface of 0.380 m2 with a solar horizontal projection height corrected of 0.500 m2 and an absorbent surface of 0.334 m2 (Castell et al, 2000 [12]). The metal box, made of galvanised sheet walls, is insulated by three inches of spun glass.
The design incorporates innovative mobile units. For example, the front vertical door, as seen in Fig. 2, is joined to the black horizontal plate, which allows the user to move the entire assembly as a tray. Ball bearings provide lateral movement to this removable box, facilitating maintenance and convenient cooking. The reflective area is made of pivoting panels that open or closes according to the need of capturing energy. These panels can be opened and closed during operation, allowing the user to monitor the food without shading the collecting surface.
Generally solar energy can be used to prepare food during the day. By contrast, electric power collected from photovoltaic panels or the Interconnected Electricity Network is also used to heat foods at night, in early morning hours, or when solar energy is insufficient. The two sources are combined, creating a hybrid approach. After the oven is preheated, it can cook food without the use of additional energy. It can also be used to keep cooked food warm.
The HSO has two settings that can be manually changed, as necessary, based on the availability of sunlight. The first is a purely solar setting, and the second is a hybrid setting with automatic temperature control. The control system monitors the temperature inside the oven and regulates the use of energy in order to maintain the temperature. These settings are similar in function, but their performance is analyzed separately.
3. First and Second Merit Figures
The F1 and F2 merit figures enable the evaluation and future comparisons of solar ovens. The hybrid solar oven’s thermal performance can be compared by two merit figures which are obtained by experimental testing and are used to improve the HSO design.
The first F1 merit figure accounts for the relationship between optical efficiency and heat loss from the transparent collector surface. The values and proposed components for an oven with an inclined cover are shown in Fig
Fig. 4. Measurements obtained for the F1 analysis
These values were obtained from measuring the temperature inside the HSO and the ambient temperature, while the system is subjected to global radiation on a horizontal plane of 800 W/m2.
Typical solar radiation in San Juan ranges from 980 W/m2 in summer to 600 W/m2 in winter, as measured at noon with a clear sky.
ηo Av Iv = Ap UL (Tp – Ta)
F1 = ηo / UL = Ap (Tp – Ta) / Av Iv (1)
Thus the value by Eq.(1) of F1 = 0.12°C m2 / W
where,
F1= first merit factor
ηo = optical efficiency
UL = loss coefficient
Ap= absorbent plate area
Av= transparent surface area
Iv= solar radiation on transparent surface
Tp= plate temperature
Ta= ambient temperature
Mullick et al. [13] and [14], found a high optical efficiency (ηo), and low heat loss factor (UL), in the first merit figure.
The same formulas accounting for the area’s dry climate were used. Local variables in San Juan such as solar radiation (Iv) reaches 800 W/m2, and ambient temperature (Ta) is higher than 15 ºC in the order of 30 ºC. Though in Mullick´s experiment the oven temperature was equal to or greater than 111 ºC, in our case, the temperature was always above this threshold.
The final result obtained shows:
A minimum thermal performance level when reaching the lowest allowable limit.
A stagnation temperature high enough to ensure the oven temperature will reach the boiling point.
The second merit factor (F2) measures the efficiency of heat transfer to the container. Water was heated in a pot on the HSO and the time until it reached 80 °C and the boiling point was measured. The time during which the water remained above 80 °C without the user´s intervention was also determined, as seen in Fig. 5.
1. The test began at 10 a.m.
2. A 2.338 kg pot of water was placed in the HSO (derived from the standard 7 kg/m2). The oven was oriented towards the sun with the transparent collector surface positioned towards the solar noon.
3. The oven was reoriented every fifteen minutes based on the solar tracking table, Fig. 3.
4. When the water began to boil, the oven was re-oriented to an optimal position, and user operation ceased. The period of time during which the water continued to boil was then recorded.
5. When the temperature dropped three degrees below the boiling point (96° in San Juan), the oven was covered with mobile components, Fig. 1. It took 100 min for the water temperature to reach 96 °C, and the temperature remained above 80 °C for 3 h 30 min. The temperature remained above 96 °C for 1h 20 min, and the temperature took 4 h to reach the ambient temperature. The time without a user´s intervention above 80 °C was of 2 h 40 min.
The resulting values are shown in Fig. 5, (Fayadh M. [15]). Given the analyzed values, F2 by Eq.(2) was obtained:
F2 = F'η0 Cr = [F1 (Mc)w / Av ζ] ln (Iv - [(Ap /AvF1) (TW1 - Ta) ]/ [Iv - (Ap / AvF1)(TW2 - Ta)] (2)
where,
F’= heat exchange efficiency factor
η0 = optical efficiency
F1 = first merit factor
(Mc)w = system´s heating capacity (water, vessel, and oven interior)
ζ = time interval between Tw1 and Tw2
Iv = solar radiation on transparent surface
Av = transparent surface area
Ap = absorbent plate area
Tw1 = initial water temperature
Tw2 = final water temperature
Ta = ambient temperature
Thus the value of F2 = 0.246.
The results were:
- The heating capacity of the vessel walls was lower than that of the vessel´s contents.
- The heating exchange factor was appropriate (F').
- The intervening factors and parameters obtained in this figure of merit are relatively independent from the ambient variables
4. Calculating Cooking Power
The most representative merit figure in thermal efficiency is the Effective Cooking Power (ECP). To calculate ECP, we followed IANSC protocols (Esteves, 2001 [16]):
- Cooking power is the difference in water te

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ใช้เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสานสำหรับบ้านในสภาพอากาศแห้ง: ศึกษาประสิทธิภาพความร้อนArturo F. Buigues Nollens * ‡, โอ Esteban Rojos * Fariello โอ Marcelo *สังกัดนักวิจัยแห่งชาติคณะวิทยาศาสตร์[e-mail], [e-mail], [e-mail]ผู้เขียนเกี่ยวข้อง‡ Arturo F. Buigues Nollens สังกัดนักวิจัยแห่งชาติคณะวิทยาศาสตร์ 0264-4211700, [e-mail]รับ: ยอมรับใน 29.09.2012:24.12.2012บทคัดย่อนี้กระดาษนำเสนอการแก้ไขปัญหาที่นำเสนอ โดยกล่องชนิดเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ในเวลากลางคืนและมีเมฆมากเงื่อนไขไฮบริด เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์พัฒนาผสมมา ด้วยพลังงานไฟฟ้า และพลังงานแสงอาทิตย์ และสามารถใช้ในเวลาเช้า ในวันที่มีเมฆมาก หรือ เมื่อรังสีแสงอาทิตย์ลดลง หรือหายไป: ค้นพบจากการทดสอบความร้อนและการวิเคราะห์ประสิทธิภาพการทำงานไฮบริจะแสดง ตัวเลขบุญเตา F1 และ F2 เป็นพลังงานอาหารถูกกำหนด ตามแนวอเมริกัน Ibero เครือข่ายของแสงหม้อหุง ผลการทดลองเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า เตานี้จะเหมาะสำหรับใช้ในสภาพอากาศแห้ง เตาอบสามารถนำมาใช้ และพัฒนาเป็นส่วนประกอบของโปรแกรมของรัฐบาลที่มีอยู่ และสามารถจัดหาอำนาจชุมชน underpriviledged ราคาประหยัด เชื่อถือได้ และช่วยลดการทำลายป่าคำสำคัญ - ผสมเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานแสงอาทิตย์เตาอบไฟฟ้า บ้าน สภาพอากาศที่แห้ง ประสิทธิภาพความร้อน1. บทนำคนในอาร์เจนตินาพึ่งเข้าใจไฟฟ้าเครือข่าย และขวดก๊าซ การเตรียมอาหารและไฟบ้านของพวกเขาในระยะไกล และแห้งสภาพอากาศ เช่น San Juan (31.5372º S, 68.525º W), อาร์เจนติน่า อย่างไรก็ตาม ก๊าซอาจเสียค่าใช้จ่าย ขาด และยากที่จะได้รับ ดังนั้นคนขึ้นใช้ต้นไม้และพุ่มเป็นเชื้อเพลิงทดแทนร้อน, (Saravia, 2007 [1]) น้ำเดือดและทำอาหาร (Nandwani, 20051 [2]) นี้จัดสรรไปตัดไม้ทำลายป่า ภาวะปัญหาเหล่านี้ และใช้ในระดับสูงของแสงว่าง ไฮบริแสงอาทิตย์ความร้อนเตาอบ (HSO) สำหรับทำอาหาร และเตรียมอาหารได้ถูกพัฒนาระบบไฮบรินี้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ และไฟฟ้า เนื่องจากมันจะยากที่จะรวมกล่องชนิดพลังงานแสงอาทิตย์เตาอบแก๊ส หรือไม้ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ และไฟฟ้า (ครัว 2009 [3]), แก้ไขข้อจำกัดของระบบอื่น ๆ (Nandwani, 2009 [4]), ในสภาพอากาศที่แห้ง วัสดุเปลี่ยนเฟส (PCMs) มีความจุเพียงตัวเลือกเดียวสำหรับกลางคืน / ยามเย็นทำอาหาร (Buddhi, 1997 [5]), และเก็บความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ (Sharma, 2000 [6]), (Buddhi, 2003 [7]), (Sharma, 2005 [8])HSO เป็นทางแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อม (Buigues Nollens และ Rojos, 2009 [9]), และสามารถให้พลังงานที่ทำงาน ราคาไม่แพง และฉุกเฉิน เอกสารนี้อธิบายถึงการออกแบบเตาอบ นำเสนอผลการศึกษาวิจัยและการศึกษาเปรียบเทียบ แล้วสรุป โดยแสดงว่า ประโยชน์ของเตานี้คือ ว่า มันสามารถพัฒนาร่วมกับโปรแกรมที่มีอยู่ในรัฐบาลท้องถิ่น (Javi, 2001 [10])2. ความร้อนประสิทธิภาพของเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์แบบผสมผสานด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ทดสอบต่าง ๆ แตกต่างกันถูกใช้เพื่อประเมินประสิทธิภาพความร้อน: ตามแนวทางที่สร้างโดยอเมริกัน Ibero เครือข่ายของแสงอาทิตย์ Cookers (IANSC), การวัดประสิทธิภาพการทำงานของพลังงานแสงอาทิตย์ อาหารพลังงาน และตัวเลขบุญเตา F1 และ F2 (คาสเซิล et al., 1999 [11])โดยการทดสอบเพิ่มเติม ฟังก์ชันพลังงานไฮบริถูกจัดวัดเวลาจัดหาพลังงานไฟฟ้า และ มีความเป็นไปได้ของการดำเนินการพร้อมกับดวงอาทิตย์โดยใช้ anautomatic ควบคุมความร้อนเพื่อควบคุมพลังงาน และรักษาอุณหภูมิแบบ HSO ตั้ง 1 สะท้อน หัว 2 ปก double-glazed สีดำ 3 แผ่นแนวนอน พื้นผิวที่สะท้อนแสงภายใน 4, 5 แนวตั้งหน้าประตู หม้อ 6, 7-สีดำย่างปะ 8 Galvanised แผ่นผนัง ด้วย spun หน่วยที่ 9 ความร้อนปรากฏใน Fig. 1 คุณสมบัติครอบคลุมการเข้าใจตามละติจูดท้องถิ่น และได้แก้ไขการ double-glazed และหน่วยเคลื่อนที่ มีพื้นผิวโปร่งใสเก็บถาวรของ 0.380 m2 ฉายแสงแนวนอนสูงแก้ไข 0.500 m2 และพื้นผิวการดูดซับของ 0.334 m2 (คาสเซิล et al, 2000 [12]) กล่องโลหะ ทำแผ่นต่อผนัง เป็นฉนวน โดย spun แก้ว 3 นิ้วการออกแบบประกอบด้วยหน่วยนวัตกรรมโทรศัพท์มือถือ ตัวอย่าง แนวประตูหน้า เห็นใน Fig. 2 เป็นได้สีดำแนวนอนจาน ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถย้ายการชุมนุมทั้งหมดเป็นกระบะ ลูกปืนมีความเคลื่อนไหวด้านข้างกล่องนี้ถอดได้ อำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาและการทำอาหารสะดวก ทำพื้นที่สะท้อนของขยับแผงที่เปิด หรือปิดตามจำเป็นต้องจับพลังงาน แผงเหล่านี้สามารถเปิด และปิดในระหว่างการดำเนินการ การให้ผู้ใช้ตรวจสอบอาหาร โดยแรเงาพื้นที่เก็บรวบรวมโดยทั่วไปสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อจัดเตรียมอาหารในระหว่างวัน โดยคมชัด เก็บพลังงานไฟฟ้าจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ หรือเครือข่ายไฟฟ้าเข้าใจยังใช้กับอาหารร้อนในเวลากลางคืน ในเวลาเช้า หรือ เมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ แหล่งสองมีรวม สร้างวิธีผสมกัน เตาจะต่ำ หลังจากนั้นสามารถปรุงอาหารโดยไม่ใช้พลังงานเพิ่มเติม ยังสามารถใช้เพื่อทำให้อาหารสุกอบอุ่นHSO มีการตั้งค่าสองที่สามารถเปลี่ยนแปลงด้วยตนเอง ตาม ตามความพร้อมของแสงแดด แรกคือ การตั้งค่าพลังงานแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียว และที่สองคือ การตั้งค่าไฮบริดสลี ด้วยระบบควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติ ระบบการควบคุมตรวจสอบอุณหภูมิภายในเตา และกำหนดการใช้พลังงานเพื่อรักษาอุณหภูมิ การตั้งค่าเหล่านี้จะคล้ายกันในฟังก์ชัน แต่เป็นวิเคราะห์ประสิทธิภาพของพวกเขาต่างหาก3. First and Second Merit FiguresThe F1 and F2 merit figures enable the evaluation and future comparisons of solar ovens. The hybrid solar oven’s thermal performance can be compared by two merit figures which are obtained by experimental testing and are used to improve the HSO design.The first F1 merit figure accounts for the relationship between optical efficiency and heat loss from the transparent collector surface. The values and proposed components for an oven with an inclined cover are shown in FigFig. 4. Measurements obtained for the F1 analysisThese values were obtained from measuring the temperature inside the HSO and the ambient temperature, while the system is subjected to global radiation on a horizontal plane of 800 W/m2.Typical solar radiation in San Juan ranges from 980 W/m2 in summer to 600 W/m2 in winter, as measured at noon with a clear sky.ηo Av Iv = Ap UL (Tp – Ta)F1 = ηo / UL = Ap (Tp – Ta) / Av Iv (1)Thus the value by Eq.(1) of F1 = 0.12°C m2 / Wwhere,F1= first merit factorηo = optical efficiencyUL = loss coefficientAp= absorbent plate areaAv= transparent surface areaIv= solar radiation on transparent surfaceTp= plate temperatureTa= ambient temperatureMullick et al. [13] and [14], found a high optical efficiency (ηo), and low heat loss factor (UL), in the first merit figure.The same formulas accounting for the area’s dry climate were used. Local variables in San Juan such as solar radiation (Iv) reaches 800 W/m2, and ambient temperature (Ta) is higher than 15 ºC in the order of 30 ºC. Though in Mullick´s experiment the oven temperature was equal to or greater than 111 ºC, in our case, the temperature was always above this threshold.The final result obtained shows:A minimum thermal performance level when reaching the lowest allowable limit.A stagnation temperature high enough to ensure the oven temperature will reach the boiling point.The second merit factor (F2) measures the efficiency of heat transfer to the container. Water was heated in a pot on the HSO and the time until it reached 80 °C and the boiling point was measured. The time during which the water remained above 80 °C without the user´s intervention was also determined, as seen in Fig. 5.1. The test began at 10 a.m.2. A 2.338 kg pot of water was placed in the HSO (derived from the standard 7 kg/m2). The oven was oriented towards the sun with the transparent collector surface positioned towards the solar noon.3. The oven was reoriented every fifteen minutes based on the solar tracking table, Fig. 3.4. When the water began to boil, the oven was re-oriented to an optimal position, and user operation ceased. The period of time during which the water continued to boil was then recorded.5. When the temperature dropped three degrees below the boiling point (96° in San Juan), the oven was covered with mobile components, Fig. 1. It took 100 min for the water temperature to reach 96 °C, and the temperature remained above 80 °C for 3 h 30 min. The temperature remained above 96 °C for 1h 20 min, and the temperature took 4 h to reach the ambient temperature. The time without a user´s intervention above 80 °C was of 2 h 40 min.The resulting values are shown in Fig. 5, (Fayadh M. [15]). Given the analyzed values, F2 by Eq.(2) was obtained:F2 = F'η0 Cr = [F1 (Mc)w / Av ζ] ln (Iv - [(Ap /AvF1) (TW1 - Ta) ]/ [Iv - (Ap / AvF1)(TW2 - Ta)] (2)where,F’= heat exchange efficiency factorη0 = optical efficiencyF1 = first merit factor(Mc)w = system´s heating capacity (water, vessel, and oven interior)ζ = time interval between Tw1 and Tw2Iv = solar radiation on transparent surfaceAv = transparent surface areaAp = absorbent plate areaTw1 = initial water temperatureTw2 = final water temperatureTa = ambient temperatureThus the value of F2 = 0.246.The results were:- The heating capacity of the vessel walls was lower than that of the vessel´s contents.- The heating exchange factor was appropriate (F').- The intervening factors and parameters obtained in this figure of merit are relatively independent from the ambient variables4. Calculating Cooking PowerThe most representative merit figure in thermal efficiency is the Effective Cooking Power (ECP). To calculate ECP, we followed IANSC protocols (Esteves, 2001 [16]):- Cooking power is the difference in water te

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การใช้เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับบ้านไฮบริดในสภาพอากาศแห้ง: การศึกษาทดลองของความร้อนสมรรถนะของ
อาร์ตูโรเอฟ Buigues Nollens * ‡, เอสเตบันทุม Rojos *, มาร์เซโล Fariello ทุม * * * *
* * * * นักวิจัยร่วมกับสภาแห่งชาติเพื่อวิทยาศาสตร์
abuigues @ unsj edu.ar, [e-mail], [e-mail]
‡ผู้เขียนที่สอดคล้องกัน; เอฟอาร์ตูโร Buigues Nollens นักวิจัยร่วมกับสภาแห่งชาติเพื่อวิทยาศาสตร์ 0264-4211700, [e-mail]
ที่ได้รับ: 2012/09/29 ได้รับการยืนยัน: 2012/12/24
Abstract- บทความนี้นำเสนอวิธีการแก้ปัญหาปัญหาไฮบริดที่นำเสนอโดย box- พิมพ์เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ในเวลากลางคืนและเงื่อนไขที่มีเมฆมาก การพัฒนาเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ไฮบริดจะมาพร้อมกับพลังงานทั้งไฟฟ้าและแสงอาทิตย์และสามารถนำมาใช้ในช่วงเช้าในวันที่มีเมฆมากหรือเมื่อรังสีดวงอาทิตย์ลดลงหรือหายไป: ผลการวิจัยจากการทดสอบการระบายความร้อนและการวิเคราะห์ผลการดำเนินงานไฮบริดจะถูกนำเสนอ ตัวเลขบุญสำหรับ F1 และ F2 เตาอบเช่นเดียวกับอำนาจการปรุงอาหารที่ได้รับการพิจารณาให้สอดคล้องกับเครือข่ายเบอโรอเมริกันแนวทางหม้อหุงแสงอาทิตย์ เหล่านี้ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเตาอบเหล่านี้เหมาะสำหรับใช้ในบ้านในสภาพอากาศที่แห้ง เตาอบสามารถดำเนินการและการพัฒนาเป็นส่วนหนึ่งของโครงการของรัฐบาลที่มีอยู่และพวกเขาสามารถจัดหาราคาถูก, พลังงานที่เชื่อถือได้ให้กับชุมชนที่ด้อยโอกาสและช่วยลดการตัดไม้ทำลายป่า.
คำหลักไฮบริดเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์เตาอบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์บ้านภูมิอากาศแห้งประสิทธิภาพความร้อน
1 การแนะนำ
คนในอาร์เจนตินาพึ่งพาไฟฟ้าที่เชื่อมต่อเครือข่ายและก๊าซบรรจุขวดเพื่อจัดเตรียมอาหารและไฟบ้านของพวกเขาในสภาพอากาศระยะไกลและแห้งเช่นซานฮวน (31.5372º S, 68.525º W), อาร์เจนตินา อย่างไรก็ตามก๊าซสามารถค่าใช้จ่ายขาดและยากที่จะได้รับเพื่อให้ผู้คนมากขึ้นใช้ต้นไม้และพุ่มไม้เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกเพื่อให้ความร้อน (Saravia 2007 [1]) น้ำเดือดและการปรุงอาหาร (Nandwani, 20051 [2]) นี้ก่อให้เกิดการตัดไม้ทำลายป่า เพื่อรับมือกับปัญหาเหล่านี้และใช้ประโยชน์จากระดับสูงของแสงแดดที่มีอยู่, เตาอบความร้อนไฮบริดพลังงานแสงอาทิตย์ (HSO) สำหรับการปรุงอาหารและการเตรียมอาหารได้รับการพัฒนา.
ระบบไฮบริดนี้จะใช้พลังงานแสงอาทิตย์และไฟฟ้าเพราะมันจะเป็นเรื่องยากที่จะรวมกล่องชนิดพลังงานแสงอาทิตย์ เตาอบที่มีโพรเพนหรือไม้ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานไฟฟ้า (Azam 2009 [3]) ยังช่วยแก้ปัญหาข้อ จำกัด ของระบบอื่น ๆ (Nandwani 2009 [4]) ในสภาพอากาศที่แห้ง วัสดุเปลี่ยนเฟส (PCMS) มีความสามารถในการจัดเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์และหนึ่งในตัวเลือกสำหรับการปรุงอาหาร / คืนตอนเย็น (Buddhi 1997 [5]), (ชาร์ 2000 [6]), (Buddhi 2003 [7]), ( ชาร์ 2005 [8]).
HSO ยังเป็นวิธีการแก้ปัญหาสำหรับปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม (Buigues Nollens และ Rojos 2009 [9]) และมันมีความสามารถในการให้การทำงานและราคาไม่แพงและพลังงานฉุกเฉิน กระดาษนี้จะอธิบายการออกแบบเตาอบที่นำเสนอผลการวิจัยและการศึกษาเปรียบเทียบและสรุปโดยแสดงให้เห็นว่าประโยชน์จากเตาอบนี้ก็คือว่ามันสามารถที่จะพัฒนาร่วมกับที่มีอยู่ในโครงการของรัฐบาลท้องถิ่น (Javi 2001 [10]).
2 การปฏิบัติงานของความร้อนเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ไฮบริดที่มีพลังงานแสงอาทิตย์
การทดสอบที่แตกต่างกันหลายคนใช้ในการประเมินประสิทธิภาพการควบคุมอุณหภูมิ: ตามแนวทางที่สร้างขึ้นโดยเบอโรอเมริกันเครือข่ายของหม้อหุงแสงอาทิตย์ (IANSC) การวัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงอาทิตย์พลังงานการปรุงอาหารและตัวเลขบุญสำหรับ F1 และ F2 เตาอบ (Castell et al., 1999 [11]).
โดยการทดสอบเพิ่มเติมฟังก์ชั่นการใช้พลังงานไฮบริดได้รับการวัดในช่วงเวลาของการจัดหาพลังงานไฟฟ้าและมีความเป็นไปได้ของการดำเนินการพร้อมกันกับดวงอาทิตย์โดยใช้ตัวควบคุมความร้อน anautomatic ในการควบคุม อำนาจและรักษาอุณหภูมิ.
ออกแบบ HSO กับ 1- พื้นที่สะท้อน 2- เอียงฝาครอบกระจกสองชั้น, 3 แผ่นสีดำแนวนอน, 4 มหาดไทยพื้นผิวสะท้อนแสง 5 ประตูหน้าแนวตั้ง, 6 หม้อย่าง 7 ปกสีดำ , 8 แผ่นสังกะสีผนังด้วยกระจกปั่น 9 หน่วยทำความร้อนปรากฏในรูป 1. สองชั้นมีฝาครอบอยู่บนพื้นฐานของความโน้มเอียงที่ละติจูดท้องถิ่นและได้คงที่และหน่วยเคลื่อนที่ มันมีพื้นผิวที่สะสมโปร่งใสคงที่ 0.380 m2 ที่มีความสูงในแนวนอนการฉายแสงอาทิตย์แก้ไขของ 0.500 M2 และพื้นผิวดูดซับของ 0.334 m2 (Castell et al, 2000 [12]) กล่องโลหะที่ทำจากผนังแผ่นชุบสังกะสีเป็นฉนวนด้วยสามนิ้วของแก้วปั่น.
การออกแบบประกอบด้วยหน่วยเคลื่อนที่ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ตัวอย่างเช่นประตูหน้าแนวตั้งเท่าที่เห็นในรูป 2 จะเข้าร่วมกับแผ่นแนวนอนสีดำซึ่งช่วยให้ผู้ใช้ที่จะย้ายการชุมนุมทั้งหมดเป็นถาด ลูกปืนให้การเคลื่อนไหวด้านข้างนี้กล่องที่ถอดออกได้อำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาและการปรุงอาหารที่สะดวก พื้นที่สะท้อนแสงทำจากแผงแกนที่เปิดหรือปิดได้ตามความต้องการของการจับพลังงาน แผงเหล่านี้จะสามารถเปิดและปิดในระหว่างการทำงานที่ช่วยให้ผู้ใช้ในการตรวจสอบอาหารที่แรเงาพื้นผิวโดยไม่ต้องจัดเก็บภาษี.
โดยทั่วไปพลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้ในการเตรียมอาหารในระหว่างวัน ในทางตรงกันข้ามพลังงานไฟฟ้าที่เรียกเก็บจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์หรือเครือข่ายที่เชื่อมต่อไฟฟ้านอกจากนี้ยังใช้กับอาหารร้อนในเวลากลางคืนในเวลาเช้าหรือเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ สองแหล่งที่จะรวมกันสร้างวิธีการไฮบริด หลังจากที่เตาอบที่มีการอุ่นก็สามารถปรุงอาหารได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้เพื่อให้อบอุ่นอาหารที่ปรุงสุก.
HSO มีสองการตั้งค่าที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยตนเองตามความจำเป็นตามความพร้อมของแสงแดด ครั้งแรกคือการตั้งค่าพลังงานแสงอาทิตย์อย่างหมดจดและที่สองคือการตั้งค่าไฮบริดที่มีการควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติ ระบบการควบคุมตรวจสอบอุณหภูมิภายในเตาอบและควบคุมการใช้พลังงานเพื่อรักษาอุณหภูมิ ตั้งค่าเหล่านี้จะคล้ายกันในการทำงาน แต่ประสิทธิภาพของพวกเขามีการวิเคราะห์แยกต่างหาก.
3 บุญเป็นครั้งแรกและครั้งที่สองตัวเลข
F1 และ F2 ตัวเลขบุญช่วยให้การประเมินผลและการเปรียบเทียบในอนาคตของเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ ประสิทธิภาพความร้อนเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ของไฮบริดสามารถนำมาเปรียบเทียบตัวเลขสองบุญที่จะได้รับโดยการทดสอบทดลองและจะใช้ในการปรับปรุงการออกแบบ HSO.
บุญแรก F1 บัญชีตัวเลขสำหรับความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพแสงและการสูญเสียความร้อนจากพื้นผิวเก็บความโปร่งใส ค่านิยมและส่วนประกอบที่นำเสนอสำหรับเตาอบที่มีฝาครอบแนวโน้มที่จะแสดงในรูปที่
รูป 4. วัดที่ได้รับการวิเคราะห์ F1
ค่าเหล่านี้ที่ได้รับจากการวัดอุณหภูมิภายใน HSO และอุณหภูมิโดยรอบในขณะที่ระบบอยู่ภายใต้รังสีทั่วโลกในแนวระนาบ 800 W / m2.
ทั่วไปรังสีดวงอาทิตย์ในช่วงจากซานฮวน 980 W / m2 ในช่วงฤดูร้อนถึง 600 W / m2 ในช่วงฤดูหนาวที่วัดในตอนเที่ยงกับฟ้าใส.
ηo Av Iv = Ap UL (TP - Ta)
F1 = ηo / UL = Ap (TP - Ta) / Av Iv ( 1)
ดังนั้นมูลค่าโดยการสม. (1) ของ F1 = 0.12 องศาเซลเซียส m2 / W
ที่
F1 = ปัจจัยทำบุญแรก
ηo = ประสิทธิภาพแสง
UL = ค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสีย
Ap = แผ่นดูดซับพื้นที่
Av = พื้นที่ผิวโปร่งใส
Iv = รังสีแสงอาทิตย์บน พื้นผิวโปร่งใส
Tp = แผ่นอุณหภูมิ
Ta = อุณหภูมิ
Mullick et al, [13] และ [14] พบว่ามีประสิทธิภาพแสงสูง (ηo) และปัจจัยการสูญเสียความร้อนต่ำ (UL) ในรูปทำบุญครั้งแรก.
สูตรเดียวกันคิดเป็นพื้นที่ที่อากาศแห้งถูกนำมาใช้ ตัวแปรท้องถิ่นในซานฮวนเช่นรังสีดวงอาทิตย์ (iv) ถึง 800 W / m2 และอุณหภูมิ (ตา) สูงกว่า 15 องศาเซลเซียสในลำดับที่ 30 องศาเซลเซียส แม้ว่าในการทดลอง Mullick's เตาอบอุณหภูมิเท่ากับหรือมากกว่า 111 องศาเซลเซียสในกรณีของเราก็มักจะมีอุณหภูมิสูงกว่าเกณฑ์นี้.
ผลสุดท้ายที่ได้รับการแสดง:
. ระดับประสิทธิภาพการระบายความร้อนต่ำสุดเมื่อถึงขีด จำกัด ที่อนุญาตต่ำสุด
เมื่อยล้า อุณหภูมิสูงพอที่จะให้อุณหภูมิเตาอบที่จะถึงจุดเดือด.
บุญปัจจัยที่สอง (F2) การวัดประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อนภาชนะ น้ำร้อนในหม้อบน HSO และเวลาจนกว่าจะถึง 80 องศาเซลเซียสและจุดเดือดวัด ช่วงเวลาที่น้ำยังคงสูงกว่า 80 องศาเซลเซียสโดยไม่มีการแทรกแซง user's ยังถูกกำหนดเท่าที่เห็นในรูป 5.
1 การทดสอบเริ่มต้นที่ 10:00
2 หม้อ 2.338 กิโลกรัมน้ำวางอยู่ใน HSO (มาจากมาตรฐาน 7 กิโลกรัม / m2) เตาอบที่ได้รับการมุ่งเน้นไปทางดวงอาทิตย์ที่มีพื้นผิวที่สะสมโปร่งใสในตำแหน่งต่อเที่ยงแสงอาทิตย์.
3 เตาอบถูก reoriented ทุกสิบห้านาทีขึ้นอยู่กับตารางการติดตามแสงอาทิตย์รูป 3.
4 เมื่อน้ำเริ่มเดือดเตาอบเป็นอีกครั้งที่มุ่งเน้นไปยังตำแหน่งที่เหมาะสมและการดำเนินงานของผู้ใช้หยุด ระยะเวลาของช่วงเวลาที่น้ำยังคงได้รับการบันทึกต้มแล้ว.
5 เมื่ออุณหภูมิลดลงสามองศาด้านล่างเป็นจุดเดือด (96 °ในซานฮวน) เตาอบที่ถูกปกคลุมด้วยชิ้นส่วนโทรศัพท์มือถือรูป 1. มันต้องใช้เวลา 100 นาทีอุณหภูมิของน้ำที่จะไปถึง 96 องศาเซลเซียสและอุณหภูมิยังคงสูงกว่า 80 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 3 ชั่วโมง 30 นาที อุณหภูมิยังคงสูงกว่า 96 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 1 ชั่วโมง 20 นาทีและอุณหภูมิเอา 4 ชั่วโมงไปถึงอุณหภูมิ เวลาโดยไม่ต้องแทรกแซง user's เกินกว่า 80 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมง 40 นาที.
ค่าส่งผลให้มีการแสดงในรูป 5 (Fayadh เอ็ม [15]) ได้รับค่าวิเคราะห์ F2 โดยสมการ (2) ที่ได้รับ:.
F2 = F'η0 Cr = [F1 (Mc) w / Av ζ] LN (iv - [(AP / AvF1) (TW1 - Ta)] / [ Iv - (AP / AvF1) (TW2 - Ta)] (2)
ที่
F '= ปัจจัยที่มีประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อน
η0 = ประสิทธิภาพแสง
F1 = ปัจจัยทำบุญครั้งแรก
(Mc) W = ความจุความร้อน system's (น้ำเรือและ ภายในเตาอบ)
ζ = ช่วงเวลาระหว่าง TW1 และ TW2
Iv = รังสีดวงอาทิตย์บนพื้นผิวโปร่งใส
Av = พื้นที่ผิวโปร่งใส
Ap = พื้นที่แผ่นดูดซับ
TW1 = อุณหภูมิของน้ำเริ่มต้น
TW2 = อุณหภูมิของน้ำสุดท้าย
ตา = อุณหภูมิ
ดังนั้นมูลค่าของ F2 = 0.246
ผลการวิจัย:
- ความจุความร้อนของผนังหลอดเลือดได้ต่ำกว่าที่ของเนื้อหา vessel's.
- ปัจจัยที่แลกเปลี่ยนความร้อนที่เหมาะสม (F).
- ปัจจัยแทรกแซงและพารามิเตอร์ที่ได้รับในร่างของบุญนี้ค่อนข้างอิสระ จากตัวแปรโดยรอบ
4. พลังงานคำนวณการทำอาหาร
. รูปบุญตัวแทนมากที่สุดในประสิทธิภาพเชิงความร้อนเป็นพลังงานที่มีประสิทธิภาพการทำอาหาร (ECP) ในการคำนวณ ECP เราใช้โปรโตคอล IANSC (Esteves 2001 [16]):
- อำนาจในการทำอาหารคือความแตกต่างใน เต้น้ำ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ใช้ไฮบริดแสงอาทิตย์เตาอบสำหรับบ้านในสภาพอากาศแห้ง : การทดลองการปฏิบัติ
/ F . ความร้อน buigues nollens * ‡เอสเตบัน rojos * O , , O *
* fariello โดยนักวิจัย สังกัดสภาแห่งชาติเพื่อ [e-mail] [e-mail] วิทยาศาสตร์
, ,
‡ marcelofariello @ gmail . com ที่ผู้เขียน ; อาร์ตูโร่ buigues nollens F ,สภาแห่งชาติเพื่อร่วมวิจัยทางวิทยาศาสตร์ 0264-4211700 abuigues @ , unsj . edu . AR
ได้รับ : 29.09.2012 ยอมรับ : 24.12.2012
บทคัดย่อ - บทความนี้นำเสนอโซลูชั่นไฮบริดปัญหาที่นำเสนอโดยกล่องชนิดพลังงานแสงอาทิตย์เตาอบในตอนกลางคืน และเงื่อนไขมีเมฆ ไฮบริดพลังงานแสงอาทิตย์พัฒนาเตาอบให้กับทั้ง ไฟฟ้า และพลังงานจากแสงอาทิตย์ และสามารถใช้ในชั่วโมงตอนเช้าในวันเมฆมาก หรือเมื่อรังสีลดลงหรือหายไป : ผลที่ได้จากการทดสอบความร้อนและการวิเคราะห์ประสิทธิภาพไฮบริดจะนำเสนอ บุญของ F1 และ F2 เตาอบเช่นเดียวกับการปรุงอาหาร อำนาจกำหนดตาม ibero เครือข่ายชาวอเมริกันของหม้อหุงพลังงานแสงอาทิตย์แนวทางผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า เตาอบเหล่านี้เหมาะสำหรับใช้ในบ้านในสภาพอากาศแห้ง เตาอบที่สามารถดำเนินการได้ และพัฒนา เป็นส่วนประกอบของโปรแกรมรัฐบาลที่มีอยู่และพวกเขาสามารถให้ราคาถูกได้ underpriviledged พลังชุมชน และช่วยลดการตัดไม้ทำลายป่า .
คำสำคัญ - เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ไฮบริดแสงอาทิตย์เตาอบไฟฟ้า บ้าน สภาพอากาศแห้ง ประสิทธิภาพความร้อน
1บทนำ
ประชาชนในอาร์เจนตินาพึ่งพาเชื่อมเครือข่ายไฟฟ้าและก๊าซบรรจุขวด เพื่อเตรียมอาหารและไฟบ้านของพวกเขาในสภาพอากาศแห้งและระยะไกลเช่น San Juan ( 31.5372 º S , 68.525 º W ) , อาร์เจนตินา อย่างไรก็ตาม ก๊าซที่สามารถเป็นบทเรียนราคาแพง ขาด และหายาก ดังนั้นผู้คนมากขึ้นการใช้ต้นไม้และพุ่มไม้เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกสำหรับความร้อน ( Saravia ,2007 [ 1 ] ) น้ำเดือดและปรุงอาหาร ( nandwani 20051 , [ 2 ] ) นี้ก่อให้เกิดการทำลายป่า เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้และใช้ประโยชน์จากระดับของแสงแดดที่มีไฮบริดแสงอาทิตย์ความร้อนเตาอบ ( hso ) สำหรับการปรุงอาหารและเตรียมอาหารที่ได้รับการพัฒนา .
ระบบไฮบริดนี้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานไฟฟ้า เนื่องจากมันอาจจะยากที่จะรวมแสงอาทิตย์ชนิดกล่องเตากับโพรเพน หรือไม้การใช้พลังงานแสงอาทิตย์และไฟฟ้า ( Azam 2009 [ 3 ] ) นอกจากนี้ยังช่วยแก้ปัญหาข้อจำกัดของระบบอื่น ๆ ( nandwani 2009 [ 4 ] ) ในสภาพอากาศแห้ง วัสดุเปลี่ยนเฟส ( pcms ) มีความสามารถในการเก็บความร้อนแสงอาทิตย์และตัวเลือกหนึ่งสำหรับคืนเย็น / ทำอาหาร ( พุทธิ , 2540 [ 5 ] ) , ( เครื่อง 2000 [ 6 ] ) , ( พุทธิ 2003 [ 7 ] ) , ( Sharma , 2005
[ 8 ] )การ hso ยังเป็นโซลูชันสำหรับปัญหาสิ่งแวดล้อม ( buigues nollens และ rojos 2009 [ 9 ] ) และมันมีความสามารถในการให้การทำงานราคาไม่แพงและพลังงานฉุกเฉิน กระดาษนี้จะอธิบายเตาออกแบบนำเสนอผลการวิจัยและศึกษาเปรียบเทียบและสรุปโดยการแสดงให้เห็นว่า ประโยชน์ของเตาอบนี้ก็คือว่ามันสามารถพัฒนาร่วมกับโปรแกรมท้องถิ่นที่มีอยู่ ( ชาวี 2001 [ 10 ] )
2 สมรรถนะทางความร้อนของเตาอบพลังงานแสงอาทิตย์กับพลังงานแสงอาทิตย์ไฮบริด
แตกต่างกันหลายแบบเพื่อใช้ในการประเมินสมรรถนะตามแนวทางที่สร้างขึ้นโดย ibero เครือข่ายชาวอเมริกันของหม้อหุงพลังงานแสงอาทิตย์ ( iansc )การวัดประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์ , พลังงานอาหาร , และตัวเลขของ F1 และ F2 บุญสำหรับเตาอบ ( กา ตล et al . , 1999 [ 11 ] )
โดยการทดสอบเพิ่มเติม ฟังก์ชันพลังงานไฮบริด เป็นวัดที่เวลาของการจัดหาไฟฟ้าและมีความเป็นไปได้ของการกระทำพร้อมกันกับดวงอาทิตย์โดยใช้ anautomatic ควบคุมเพื่อควบคุมความร้อน พลังงานและรักษาอุณหภูมิ .
การ hso ออกแบบ 1 - พื้นที่สะท้อนแสง 2 - หัวคู่เคลือบปก , 3 - จานดำแนวนอน 4 - ภายในพื้นผิวสะท้อนแสงหน้าประตู 5 - แนวตั้ง 6 - 7 - ครอบคลุมหม้อย่างดำ , 8 - ผนังแผ่นเหล็กไร้สนิม ปั่นแก้ว 9 - หน่วยความร้อนปรากฏในรูปที่ 1 คู่ เคลือบปก มีเอียงตามละติจูดท้องถิ่นและมีการแก้ไข และหน่วยเคลื่อนที่มันมีแบบใสถาวรผิว 0.380 m2 กับแสงอาทิตย์ฉายความสูงการแก้ไขในแนวนอน 0.500 M2 และพื้นผิวดูดซับของ 0.334 M2 ( กา ตล et al , 2000 [ 12 ] ) กล่องโลหะที่ทำจากเหล็กไร้สนิม ผนังแผ่นเป็นฉนวนโดยสามนิ้ว แก้วถัก .
ออกแบบประกอบด้วยหน่วยโทรศัพท์มือถือนวัตกรรม ตัวอย่างเช่น ประตูแนวตั้ง ตามที่เห็นในรูปที่ 2กับแผ่นแนวนอนสีดำ ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้ที่จะย้ายการชุมนุมทั้งถาด ลูกปืนให้เคลื่อนไหวด้านข้างกล่องที่ถอดออกได้ นี้ ส่งเสริม บำรุงรักษา และอาหารที่สะดวก พื้นที่สะท้อนแสงผลิตจากแผ่น pivoting เปิดหรือปิดได้ตามต้องการ การจับพลัง แผงเหล่านี้สามารถเปิด และปิดการดำเนินการ