集熱板の製作２日目、集熱部分を作りたいところなのですが、明日雨が降る予定。雨が降ると、集熱板の枠の中が水がめになっちゃいます。雨が降っても大丈夫なように、集熱板にポリカの波板をかけ、木枠をガルバリウム鋼板で雨から守ります。
まず、ガルバリウム鋼板で木枠の覆いを作ります。
建物用のトタンの金物でいいのがあればと思って探したんですが、ちょうどいいのが見つからなかったので、仕方なく、ガルバリウム鋼板の平板から自分で水切りを作ります。
まず、210mmの幅にガルバの平板を切って、端を１ｃｍずつ折り返しておきます。
そのあと、端から４ｃｍのところを折り曲げました。
こんな感じで、木で押さえて、ゴムハンマーでたたいて折り曲げますが、けっこー大変な作業。
なんか手を抜いて木で押さえないでやったものはべこべこになっちゃうし、木で上手に押さえるのもなかなか手数の多い仕事。途中でやめたくなりましたが、何とか４枚分の水切りを作りました。
水切りをかぶせますが、水切りを重ねた時に下側にくる水切りは端っこを折り返して水を返すようにしたつもり。
本当は、あと３枚ほど水切り作る必要があるのですが、このままだと日没までに作業が終わらないので、ここまでにして、木枠にポリカの波板を張り、その上から水切りをかぶせて留めました。
一通り形にして片づけをしたころには、あたりは暗くなり始めていました。
夕方から風が吹き始めて波板が風で飛ばされそうになったりと、なかなか大変な作業でした。
これから製作していく、コアになる集熱部分は、こんな構造。
12.7mm径のなまし銅管で、水を循環させて、お湯にします。配管の抵抗を抑えるために、２つに分かれて熱を集熱板（アルミ）から集めて、また１つに合流します。
集熱板の製作（1)
集熱板の製作に入ります。
前日に材料リストを作って買い出しをしておきました。
材料：
・2×4の木材
・9mm構造用合板
これらは、あらかじめ、図面で寸法だしをして、ホームセンターで指定した寸法に切っておきました。合板の縦挽きってとっても大変なので。
・野縁用の30mm*40mmの角材 4mものを6本。合板の下地に必要。
・断熱材 グラスウール ２坪ぐらいは必要なので、3坪分を購入。前のプロトタイプはスタイロフォームを使っていましたが、価格の問題と、断熱を良くするより、いかに素早く集熱板の熱をタンクに送り込むかが重要だそうで、あまり断熱は頑張らなくてもよいみたいです。
あらかじめ買ってあったのは他には、0.5mm厚のアルミ板と12.7mmのなまし銅管その他で、これは、集熱板として用います。
それから、ポリカの波板1.35m*60cmのを8枚、ガルバリウム鋼板２畳分。これは、集熱板内に光を通し、集熱板を雨から守る屋根を張るのに使います。
あと、屋外に置くものなので、暴露しているところは、塗装をします。屋外用のペイントを１缶、刷毛、あと、集熱板のアルミ板などはつや消し黒の油性のペンキを塗ることにしました。
さて、朝から製作開始。
まず、集熱板の裏側の合板は後からペイントを塗るのは大変なのであらかじめ塗っておきます。
２回塗りしたところ。水性のペイントは長持ちするか不明ですが、雨が直接当たらないからいいかな。
すぐ乾くのでやりやすい。
ペイントを塗った9mmの構造用合板を、架台の垂木に留めて、面を作りました。
もう、４月も末になると、日差しが厳しい。
そこに、2×4で枠を作ります。
途中、昼ごはんと買い物に出かけたので、ちょっと夕方になってきました。
枠は、合板の方からコーススレッドで留めていきますが、シンプソン金具も今回コーナーと継ぎの部分に使ってみました。しっかりとした枠ができるので、金具を使うのがよいです。
枠の中は断熱材で埋めて、その上に集熱板を作りこんでいくのですが、集熱板は、やはり9mmの構造用合板に留めつけるのが便利なので、合板を断熱材の上に留めるために、下地を野縁材で40mm分作っておきます。
下地をつけたところ。
ポリカの屋根をつけるときに、受けが必要なので、受けを集熱板のところにつけられるように、その下側にもしっかり下地を作っておきました。
そこに、タッカーを使って、グラスウールを充填していきます。
無理やり詰めてみました。
透湿層の向きに悩みますが、一応集熱板は高温になるので、湿気が出ていくセンスってことで、集熱板側を透湿層にしてみました。
今日はもう夕方なので、あと9mmの構造用合板をかぶせて留めつけて終わり。
集熱板本体の製作、屋根をかけるのは明日以降。
とりあえず、雨が降ったらまずいので、明日にはポリカの屋根を作りこんでおかないといけない。
集熱板は、銅管を曲げたり、アルミ板を曲げたりと段取りが結構あるので、そのあとで落ち着いてやろう。と思います。
並行して妻は庭木を植えたり（おもにグランドカバーの草木）していた様子。
かなり賑やかな庭になってきた。
今日はとても天気が良かったのでずいぶん日焼けしてしまいました。
いちご、赤い。
ほったらかし菜園のイチゴが赤く色づいていました（ふたつみっつだけだけど）。
うれしいー。
鳥に食べられる前に食べてしまえ！
最初に食べるのは娘です。食べごろなのは１つだけだったので、父は見るだけです。
娘曰く、「あまーい！」だって。いいなあ。
玉ねぎはまだ、生育中。スナックエンドウのとりつく網をつけないとなあ。
ジャガイモの芽かきもしないとなあ。
菜園見に行ってみると・・・
菜園の話を書こうと思いましたがその前に・・・
我が家の倉庫と玄関の間のスペースに植えたモミジがきれいに葉っぱを広げてきました。
左が爪紅モミジ、右がコハウチワカエデ。どちらも美しい葉っぱです。
また、先週ブドウやリンゴ、杏など果樹をかなり植えたんですが、受粉樹が必要などの記事を見かけたのと、なんだかもう少しにぎやかにしたかったので、もう少し増やしてみました。
今日増えたのが、まず、先週植えたリンゴ（世界一）の横に、品種の違うリンゴ（紅玉）。
ケーキ作りにぴったり、って実がなるなんて思うなよ。って感じですが。
それから、ブドウを先週のキャンベルに加えて王道の巨峰を。これも実がなるなんて甘い甘い！でもいつかブドウがなるといいなあ。。。
さらに、つる草系で、ラズベリーとブラックベリー（木苺）を。庭の端にモッコウバラを含めこれらの蔓系の草花がはびこれるよう杭とワイアーを張っていますので、その近くにそれぞれ植えました。土は贅沢に一袋400円の肥料入り培養土を使いました。鹿沼土とか肥料とかブレンドされているので、とっても楽です。
つる草用杭・ワイアーあたりはこんな感じでかなり賑やかになってきました。
一方菜園の方、
週末もいろいろあってなかなか手入れが行き届いていませんでしたので、今朝見に行って雑草を抜いたり少々手を入れてきました。
手入れが悪いと、菜園もそんな雰囲気になってきます。
ネギがネギぼうずだらけになってしまったー！あー、もったいない。
玉ねぎはかなり太ってきたように思えたので、魔がさして１本抜いてみました。
あ、全然まだだった。やばいっす。
というわけで、何事もなかったように穴を掘って埋め戻しておきました。抜くときになんだか根がぶちぶちいう音が聞こえたような気もしますが。。。
後で調べたら、茎が倒れてから収穫ってことなのね。っていうか、調べてから抜けよ、って感じですか。
この間の大雨でかなり畝の土が流されたようなので、少し玉ねぎのところには土を寄せておきました。
イチゴは実がついているが、頼りない。
お隣さんも、イチゴをやっていますが、少し見劣りするなあ。マルチを張っていない方が育ちが悪いし、やっぱり、仕込み具合が大事ってことですかね。
男爵イモは元気。芽かきをいつするべきか忘れてしまったのでまた調べなきゃ。
熱交換器性能試験
温水タンクの水を温めるのに、集熱板で不凍液をお湯にして、その熱を熱交換器を通じてタンクの水を温めるという仕組みにしますが、その熱交換器の性能確認試験をやってみました。
以下少々技術的な記載が続きます。
試験は、完成時とは逆に温水タンクの中にお湯を貯めておき、その熱を熱交換器を通じて、集熱板側の水タンクの冷水を温めることで行いました。
システムはこんな感じで、温水タンクは300リットルで53℃のお湯、水タンクは18リットルで12℃の水が入っています。ポンプを２台まわして、水タンクの水を温めます。
熱交換の効率を調べるには、熱交換器の水タンク側、温水タンク側それぞれの入口と出口の温度を測定します。温度は、一部は、デジタル表示の温度計を配管に取り付けて測り、一部は、サーミスターを貼り付けてその抵抗をロガーで測り温度を計測しました。
熱交換器から時間Tの間に得られる熱量Q=流量U*入出力温度差dTです。
熱量を出すのには、温度だけでなく、流量Uが必要で、それはポンプで吐き出される流速をフローセンサーで計測して算出しました。同じ配管だと温度に関わらずポンプの流量はほぼ同じで、今回温水タンク側は8.5リットル毎分、水タンク側は11.2リットル毎分程度でした。これは使用したDCポンプの仕様とほぼ同じでした。
水タンクは、ポリタンクを使いました。
この温度の測定、やってみると結構難しく、配管が外気に触れるので、冷えてしまって中をとおっている水の温度を正確に測れていませんでしたが、まあ何とか傾向をつかめるデータが得られたので、まとめておきます。
まず、ポンプをONにしている間の各部温度変化。
最初、温水タンクの中の温度が急激に下がりますがあとはほぼ一定。熱交換に従って、水タンク系の温度が上昇し、最終的に温度が変化しなくなりました（＝平衡）。
ここから、各部の熱流量を計算すると
のような感じになり、最初水タンクの水を温める以外に熱交換器で交換した熱が使われ、そのあと水タンクの水温が上がっています。温水タンクから奪われた熱量の方が概して、水タンク側に得られた熱量より大きいですが、これは熱交換器から放射などしている熱量でしょうか（熱交換器や配管は断熱していないせい？）
水タンクと温水タンクの温度差と交換された熱量を見てみると、比例関係が
こんな感じで成り立っています。
原点をとおっていないのは、温度測定にずれがあるためでしょう。比例関係が成り立っているのが重要で、
時間当たり交換される熱量(W)=総括伝熱係数U*温度差dT のような関係となるわけなので、この関係を使って、集熱板から得られた熱を十分に温水に伝達できるかを評価できます。
今回の実験では、
熱伝達率(W)=290*温度差(degC)ということなので、温度差が20℃あった場合には、5.8kWの熱交換が可能ということになります。
温水タンクが40℃, 集熱板からのお湯の温度が70℃のような場合ですと、今回の熱交換器システムだと、8.7kWの熱交換ができるということ。一方集熱板は6m2程度のを作るつもりですが、そこから得られる太陽熱は効率40%として、2400W程度と考えられるので、熱交換器の容量は十分に余裕があるということになります。
もっとも、熱交換が十分になされるためには、ポンプによって十分な水の流れがあることが必要で、今後配管の抵抗には十分気をつけないといけなさそうです。循環させてみて流量が十分に取れないことがわかったら改善するようなアクションが必要です。
というわけで、次はいよいよ集熱板をこしらえることになるのかな。。。