Dossier technique four solaire

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Le four avec isolation thermique et couvercle isolant permet d'améliorer le rendement de l'ensemble et de poursuivre la cuisson dans des conditions difficiles avec une surface de miroir réduite. A titre d’exemple, en période d’équinoxe la température à l’intérieur du four est de l’ordre de 265 degrés, en période hivernale avec une température extérieure de –4° et vent fort, la température à l’intérieur du four est de l’ordre de 180 à 220 degrés), en période estivale la température à l’intérieur du four dépasse 300 degrés. Ces données sont obtenues four à vide. The oven with thermal isolation and isolating cover allows to improve the global output and to go on cooking even if the conditions are hard and with a reduced mirror surface. As an example, at the equinox, the temperature inside the oven is around 265 degrees, during the winter, with an outside temperature of —4° and a strong wind, the temperature inside the oven is between 180 to 220 degrees, in summer the temperature inside the oven is above 300 degrees. This data can be obtained through an empty oven.

Le faisceau lumineux vient chauffer une plaque de fond, cette plaque doit avoir une bonne conductibilité thermique, voir tableau ci dessous (plus le chiffre est grand, meilleure est la conductibilité thermique).
L ‘aluminium offre un bon rapport prix efficacité mais son utilisation peut être limitée par son point de fusion à 558°, la fonte résiste bien aux déformations.
 


The beam comes to heat a bottom plate. This plate should have a good thermal conductivity.
The higher the figure, the better conductivity is.
Aluminium offers a good ratio price/efficiency but its use can be limited because of its melting point at 558°, cast iron can resist to deformations.


L’utilisation d’une plaque vitrocéramique comme plaque de fond offre une bonne perméabilité aux rayons solaires et retient  les IR. La montée en température à l’intérieur du four est rapide et la température atteinte est plus élevée de 40 à 60 degrés environ.

L’utilisation de plat avec trou central type savarin est intéressante, en configuration four elle permet de mieux répartir la chaleur autour du plat en laissant passer la chaleur rayonnante concentrée au milieu de la plaque, cette chaleur rayonnante infrarouge est absorbée par la plaque du couvercle isolant du four, cette plaque est conductrice de la chaleur avec une surface absorbante et émissive, ceci favorise l’opération de gril au dessus du plat.
La plaque de fond étant amovible, le faisceau lumineux peut être directement appliqué sur le récipient (sauteuse par exemple).

L’équipement combinatoire utile: sauteuse, couvercle de sauteuse, plaque de fond (préférentiellement vitrocéramique plutôt que fonte), plat savarin, grille, couvercle four isolant. Eventuellement un élément emboîtable permettant d’augmenter la hauteur du four et donc sa capacité volumique.




The use of a glass ceramic plate as a bottom plate allows the sun beams to penetrate better and keeps the infra reds. The temperature rise inside the oven is fast and the temperature reached is faster by between 40 to 60 degrees.

Using a dish with a hole in the middle, savarin moule type is an interesting option, in the oven option it permits to spread the heat around the dish, letting the beaming heat concentrated in the middle of the plate pass. This beaming infrared heat is absorbed by the cover plate which isolates the oven. This plate is a heat conductive, with an absorbing and emitting surface. This favours the gril operation about the dish.
The back slate can be removed and the light beam can be applied on a cooking dish, for instance a pan.

The useful combinatory equipment consists in pan, pan cover, back slate (rather vitro—ceramic than cast iron.)hole dish, grill, cover, isolating oven. Possibly an element you can fit in which allows to increase the height of the oven and so its volume.

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Les caractéristiques géométriques de la parabole tiennent compte de l’ergonomie. Sa longueur focale est assez courte : 700 mm pour une surface réflective maximale de 1.3 m². La parabole est du type offset (la surface paraboloïde est déportée de l’axe central ce qui permet de redresser la direction du faisceau lumineux vers une ligne verticale) l’angle offset est de 23 degrés.Cet angle se reporte sur l'angle incident et l'angle réfléchi des rayons, leur somme (46°) convient aux latitudes moyennes, zone géographique d'utilisation. Pour rendre la surface réflective Il existe des revêtements adhésifs avec des rendements variables et qui ont plus ou moins bien résisté après 4 ans d’exposition aux intempéries. Pour des raisons de sécurité la surface courbe est abandonnée, en effet la concentration du faisceau est trop dense (2 secondes à peine suffisent pour enflammer un morceau de bois), de plus la chaleur concentrée sur une trop petite surface rend difficile sa diffusion sur le plat de cuisson. Une réponse à ce problème consiste à facetter la surface réflective. Une surface d’élément de miroir de 0.8 à 1 dm² semble un bon compromis et l’intensité du rayonnement est uniformément répartie sur toute surface de la tache solaire, (ce qui n' est pas vrai avec une surface floue).

The geometrical caracteristics of the parabola take into account the ergonomy. Its focal length is rather short : 700mm for a maximum reflective surface of 1.3 m2
The parabola is offset type (the paraboloid surface is deported towards the central axis, which permits to push the direction of the light beam up towards a vertical axis). The offset angle is of 23 degrees. This angle reports itself on the incident angle and the rays reflected angle, their sum, 46 degrees, is suitable for average latitudes, zones where they will be used.

To make the surface reflective, there are adhesive coatings with variable outputs and which have more or less well resistedafter having been exposed for four years to the weather conditions.
For reasons of security, the curved surface has been abandoned, indeed the concentration of the beam is too dense. (2 seconds are sufficient to light a piece of wood) moreover the heat concentrated on a too small surface makes it difficult to spread it on the dish.

A solution to this problem is to make facets on the reflective surface. A mirror element surface between 0.8and 1dm² seems to be a good compromise and the intensity of the beam is spread in an equal manner on all the surface of the sun spot. (which is not true for a blurred surface.)

Pour avoir un actionneur de puissance très faible il est nécessaire de supprimer le balourd. Du fait du principe du mécanisme de guidage, le four occupe une position fixe, il n’y a donc pas de variabilité de balourd suite à la charge dans le four, un simple ressort suffit pour compenser le léger décalage entre l’axe horizontal et le centre de gravité.



To have a low power actuator, it’s necessary to supresss the unbalance. Because of the principle of the guiding mecanism, the oven is at a central position, thus there’s no variability of the unbalance because of the load in the oven, a simple spring is enough to compensate the slight lag between the horizontal axis and the gravity center.

Le repositionnement répété de la parabole devenant vite une contrainte pour une utilisation quotidienne, il est utile de prévoir un système autonome.                                                                                                
ce système permettant:
Des systèmes à friction sur les axes permettent le positionnement manuel du point focal et protège le mécanisme actionneur contre d’éventuels chocs.


A repeated repositioning of the parabol a becomes very fast a constraint for a daily use. So it’s useful to plan an autonomous system.
This system allows :
—to keep the focal point motionless under the oven.
—to keep the axis of the vertical light beam whatever the height of the sun is. (This is necessary to keep the best efficiency possible, as, when the incident angle of the sun ray comes close to 45°, its output decreases very fast.)
—to control the movement through the single polar axis.
—to command the polar axis with a constant speed and a low torque.
—to ensure a constant ergonomic height and a stable positioning of the oven above and in the middle of the parabola.
Friction systems on the axes allow the manual positioning of the focal point and it protects the actuator mecanism against potential shocks.

L’actionneur fournit l’énergie nécessaire au mouvement et contrôle la vitesse de ce mouvement. Il est positionné sur l’axe polaire pour une vitesse constante de 15 degrés par heure, la puissance requise est extrêmement faible. The actuator provides the energy necessary to the movement and it controls the speed of this movement. It is positioned on the polar axis for a constant speed of 15 degrees per hour. The required power is of very little importance.