Küsimus:
Kas on võimalik kodutoru muuta, et neelata jää sulamiseks piisavalt päikeseenergiat?
James Jenkins
2015-01-30 03:18:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

See on seotud küsimusega Kas tumedad vihmaveerennid püsivad paremini jäävabad kui heledad vihmaveerennid? Praegune konsensus näib olevat, et vihmaveerennide mass ja piiratud valgus võivad muuta nende mustaks värvimise ebapiisavaks .

Minu konkreetses rakenduses on kaks suurt rennijooksu suunatud ida ja lääne poole, nii et saate korralikku päikesevalgust. Füüsiline asukoht on Pittsburgh PA.

Inseneri seisukohalt on need mõned küsimused, mida tuleks käsitleda:

  • kui palju oleks mul vaja jäätmete vältimiseks rennide temperatuuri tõsta üles ehitama?
  • Kuidas ma saan arvutada vihmaveetorude temperatuuri tõstmiseks vajalikku energiat?
  • kui palju energiat saan teoreetiliselt kogu päeva jooksul päikesevalgusest teatud piirkonnas talvel oma kodus laiuskraad?
  • Kuidas muutuks analüüs, kui tahaksin sulatada ka öösel tekkinud jäät?
  • Milliseid muid tegureid peaks sellise süsteemi kujundamisel arvestama?
Mulle meeldib selle küsimuse idee, kuid see on natuke mitmetähenduslik. Vajalik energiahulk sõltub jää temperatuurist (s.o välistemperatuurist).
Tegelikult on @ChrisMueller,, millel on sellega väga vähe pistmist. Jää tekib räästastesse ja vihmaveerennidesse, kui lumi sulab kõrgemal katusel (nii päikesesoojusest kui ka hoone seest lekkivast soojusest) ja vesi jookseb alla räästa külge, mis on jahedam. Jäätmete kogunemise ärahoidmine vihmaveerennides oleks hoida neid veidi külmumisest kõrgemal, kui vesi voolab katuselt alla.
@DaveTweed Ehkki see võib olla tõsi, sõltub vihmaveerennide külmumiseks vajalik energiahulk siiski ümbritsevast temperatuurist.
@ChrisMueller: Mitte tegelikult. Kui vesi voolab, on see üsna täpselt külmumistemperatuuril. Niisiis on vajaliku võimsuse hulk seotud peamiselt igal hetkel voolava vee koguse (massiga). Muidugi kaob osa soojusest õhku ja see kaotus on seotud õhutemperatuuri (ja tuule kiirusega jne), kuid veele kaotatud soojus on olulisem kogus.
"Muud tegurid": kuidas hoida lund päikesekollektoreid põhjalikult katmata.
See sõltub ka sellest, kui palju vett ümberringi on. Kui see on väga kuiv, siis eeldan, et temperatuurist sõltumatult ei jää.
üks vastus:
#1
+4
gromain
2015-02-03 17:16:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja nii, nagu lubatud, teen seda.

Esimene eeldus: töötame 1 m pikkuste renniribadega. Siit alates on kõike lihtsam välja arvutada.

Oletame, et renn on juba jääd täis. (Jäätise täitmise probleemiga tegeleme hiljem)

Rennide standardne suurus (vastavalt sellele saidile) on 5-tolline K-stiil ehk 6-tolline ümmargune. Poolvooru versiooni kasutamisel võime õppida, et see mahutab umbes 9 liitrit jääd. 9L jää varjatud sulamissoojus on 3000kJ ehk 833Wh. See tähendab, et kui soovite selle jää tunni jooksul sulatada, vajate 833 W võimsust. Iga vihmaveerenni kohta.

Aga milline on saadaval olev päikeseenergia?

Teine eeldus: Oletame, et päike paistab terve päeva, vihmaveerennil täiuslikult orienteeritud ja vihmavee imendub kogu energia, mida see päikeselt saab. Oletame, et see on aasta lühim päev USA keskmisel laiuskraadil (umbes 38 ° N).

kolmanda graafiku järgi on päeva pikkus kõige lühemal päeval aasta on umbes 9h30m. Ümardame selle kuni 10 tunnini (mulle meeldivad ümarad ja lihtsad numbrid minu palliväljaku arvutuste jaoks).

Meie renni ristlõige on umbes 0,15 m². Maapinnale jõudev päikesekiirgus on umbes 1000W / m². See tähendab, et umbes 40W jõuab meie rennini. Kümnepäevasel kursusel oleks see 1500Wh. Hei, sellest piisaks! Noh, jah, kui võtate oma vihmaveerenni ja panete päikese suhtes täiusliku orientatsiooni. Mis pole tõsi.

Sel juhul on vastuvõetav energia väiksem. Pealegi tuleb arvestada ka energia muundamise efektiivsusega. Kvaliteetse päikesekollektori (mis kogub päikesekiirgust ja muundab selle soojuseks) efektiivsus on tavaliselt umbes 60%. See tähendab meie juhul (kui efektiivsus on madalam, saame parimal juhul 900Wh.

)

Kui võtame arvesse asjaolu, et meie vihmaveerennil on fikseeritud suund, on vastuvõetav energia sellest veelgi väiksem. Seega pole meil jää sulatamiseks piisavalt energiat.

Neid andmeid arvestades ütleksin, et see pole võimalik.

Mis puudutab vihmaveerenni täitvat jääd. Probleem on endiselt sama. Veendumaks, et katuselt voolav vesi püsib piisavalt kuum, tähendab see siiski piisavalt energiat, et hoida seda külmumise kohal. Samuti sulab vesi tavaliselt katusel, kuid ei voola üksi, st see viib vihmaveerennist alla natuke lund ja jääd, mille peate sulatama, et vältida rennis jää kogunemist.

Ja pilves päeval? Või kui väljas on -20 kraadi sooja?
Kõik minu arvutused tehti päikeselisel päeval. Kui see on hägune, saab ta sellest vähem energiat. Kui see on waaaaaaaay alla külma (s.t -20 kraadi Celsiuse järgi), vajab see rohkem energiat.


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...