Bili smo u Engr205 Introduction to Design i radili smo za Locally Delicious na dizajniranju solarne pećnice koju bi djeca od 8 do 12 godina mogla samostalno izraditi i koristiti. Ovaj dizajn napravljen je u Cal Poly Humboldt u Sjedinjenim Državama. Potaknuli smo se da "mislimo izvan solarne kutije" i stvorimo nešto originalnije od kutije za cipele prekrivene aluminijskom folijom. Htjeli smo djecu potaknuti na razmišljanje o hrani koju jedu i kako mogu kontrolirati svoju prehranu. Nakon istraživanja o solarnim pećnicama, solarnim materijalima, sposobnostima djece u dobi od 8 do 12 godina i prijenosu topline, došli smo do nekoliko alternativnih dizajna. Solarna pećnica za kuglanje odabrana je kao naš konačni dizajn jer najbolje zadovoljava naše kriterije. Solarna pećnica za kuglanje uključuje dvije zdjele postavljene jednu u drugu s unutarnjom zdjelom obojenom u crno izvana. Svaka posuda je zapečaćena poklopcima ili saran folijom. Dizajn također uključuje reflektorsku ploču koja je izrađena od kartonske kutije i aluminijske folije i savijena u parabolični oblik. Solar Bowling Oven testirali smo s djecom u osnovnoj školi Arcata u čemu se pokazao iznimno uspješnim. Kad smo kuhali s djecom u 16 sati, a vrijeme je bilo oblačno s malo sunca, a temperatura je bila oko 50 stupnjeva, pećnice su nakon pola sata dosegle 150 stupnjeva Fahrenheita. Budući da je hrana namijenjena za upotrebu u ovoj pećnici hrana koja se ne mora kuhati da bi bila sigurna, vjerujemo da je ova minimalna temperatura prikladna. Uvjereni smo da će za boljeg vremena peći postići više temperature. Solar Bowling Oven uključuje sve kriterije koje je postavio naš klijent, Locally Delicious, pa se nadamo da će biti uključen u njihovu novu knjigu pod nazivom Lunchbox Envy .
Sadržaj
Pozadina
Locally Delicious je organizacija koju je u Humboldtu, CA u Sjedinjenim Državama, osnovalo 5 žena koje sebe nazivaju "nasljednim rajčicama". Njihov cilj je motivirati ljude da jedu lokalnu hranu i donose zdrave odluke. Dugo su bili zagovornici održivog života i objavili su svoju vrlo hvaljenu knjigu pod nazivom Locally Delicious . Trenutno rade na drugoj knjizi pod nazivom Lunchbox Envy čiji je cilj osnažiti djecu da sami biraju zdravu hranu i naučiti ih osjećaju vlastitog osnaživanja. Ova knjiga uključuje jednostavne recepte i projekte koji su ukusni, zdravi i jednostavni za pripremu. Nadamo se da će naš dizajn biti dio ove knjige.
Izjava problema i kriteriji
Dizajnirati solarnu pećnicu koju djeca od 8 do 12 godina mogu sama izgraditi i upravljati njome. Hrana namijenjena za kuhanje u ovoj pećnici su grickalice poput peciva za pizzu.
Ovi kriteriji su standardi koje koristimo za ocjenjivanje rješenja.
Tablica 1 : Projektni kriteriji, ograničenja i ponderi
| Kriteriji | Ograničenje | Težina |
|---|---|---|
| trošak | Trošak replikacije materijala kod kuće ne smije premašiti 20 USD. | 8 |
| Učinkovitost/ Djelotvornost | Pećnica treba moći skuhati hranu u roku od 2-3 sata. | 9 |
| Jednostavnost izrade/upotrebe | Materijali moraju biti laki za nabavu i upotrebu. | 8 |
| Estetika | Izgled modela mora biti relativno ugodan oku. | 3 |
| Sigurnost | Konstrukcija i rukovanje pećnicom ne smiju predstavljati nikakvu opasnost po zdravlje ili ozbiljne ozljede djece. | 10 |
| Izdržljivost | Pećnica treba sadržavati izdržljive materijale koji proizvode malo otpada. | 7 |
| Kreativnost dizajna | Pećnica mora biti originalnog dizajna. | 7 |
| Svestranost | Model mora moći raditi u različitim klimatskim uvjetima. | 8 |
Opis završnog projekta
Solarna pećnica za kuglanje uključuje dvije zatvorene zdjele s jednom unutar druge i paraboličnim reflektorom. Vanjska zdjela je staklena, a unutarnja je metalna i izvana obojena u crno. Svaka zdjela je zasebno zatvorena poklopcima ili saran folijom. Parabolični reflektor izrađen je od kartona i aluminijske folije. Solarna pećnica za kuglanje prikazana je na slici 1.
Opis komponenti
Vanjska zdjela Krajnji vanjski sloj Solar Bowling Oven-a sastoji se od prilično velike, oko 15" promjera, staklene ili Pyrex zdjele, kao što se vidi na slici 2. Sa zdjelom s ručkama je lakše raditi, ali nije potrebno. Ovo može se kupiti u većini trgovina mješovitom robom. Staklo propušta svjetlost, ali budući da nije dobar vodič topline, toplina ostaje zarobljena u zdjeli. Toplina zarobljena u zdjeli kuha hranu.
Unutarnja zdjela Sljedeći element solarne pećnice za kuglanje je unutarnja zdjela, koja je metalna, kao što se vidi na slici 3. Ovo je posuda za kuhanje i ono će se zagrijati. Ova zdjela mora stati unutar staklene zdjele i imati razmak između zdjela od 1/4" do 3/4". Vanjska staklena zdjela dopušta zračenje sunca iznutra i zagrijava zračni prostor između dviju zdjela.
Crni premaz na unutarnjoj posudi Unutarnja posuda prekrivena je crnim premazom, kao što se vidi na slici 4. Ako unutarnja posuda dolazi s prozirnim poklopcem, i ovaj poklopac mora biti prekriven crnim premazom. Crni premaz apsorbira toplinu unutar te posude. Crna boja za roštilj ili peć najbolje funkcionira kao crni premaz jer nije otrovna kada je izložena visokoj toplini. Crni premaz prikuplja zračenje koje ulazi kroz staklo i pomaže podići temperaturu okoline u zračnom prostoru između posuda.
Pokrivači Ovaj dizajn funkcionira tako da zadržava sunčevo zračenje unutar zdjelica. To se postiže prekrivanjem unutarnje i vanjske posude, kao što se vidi na slikama 5a i 5b. Pokrivači pojačavaju toplinu i omogućuju pečenje hrane. Unutarnja i vanjska posuda moraju biti pokrivene, tako da unutarnja posuda sa svojim poklopcem bude u potpunosti sadržana u većoj staklenoj zdjeli. Idealan poklopac bio bi poklopac za svaku, međutim, ako to nije dostupno, pojedinačno pokrivanje svake zdjele saran folijom služi kao alternativa.
Reflektorska ploča Reflektorska ploča koristi se za fokusiranje sunčeve svjetlosti za brže i bolje kuhanje. Reflektorska ploča je kartonska kutija podignuta i savijena u paraboličnom obliku i obložena aluminijskom folijom, kao što se vidi na slici 6. Kartonska kutija ima volumen od 18"x18"x18, ali veličine kutije koje su unutar pola stopa ove veličine u svakoj dimenziji također će funkcionirati.Reflektorska ploča reflektira više sunčevog zračenja prema solarnoj pećnici za kuglanje jer zakrivljeni oblik usmjerava zračenje iz različitih smjerova.
trošak
Sati dizajna
Cijena dizajna označava količinu sati koje je naša grupa uložila u ovaj dizajnerski projekt. Ukupno 165 sati utrošeno je na ovaj projekt dizajna, a većina sati dizajna potrošena je na testiranje i implementaciju rješenja. Slika 7 prikazuje kružni grafikon količine sati utrošenih na svaki dio dizajna.
Troškovi implementacije
Tablica 2 prikazuje materijale i njihove troškove za izradu solarne pećnice za kuglanje. Maloprodajna cijena kupnje svega što je potrebno za izradu Solar Bowling Oven je 29,94 USD, a iznos koji smo potrošili je 20,97 USD. Međutim, budući da se mnogi materijali potrebni za ovaj dizajn mogu naći oko kuće, predviđena cijena je samo 5,99 USD, što je cijena crne boje za roštilj.
Tablica 2 : Tablica troškova
| Materijal | Količina | Maloprodajni trošak ($) | Naš trošak ($) | Predviđeni trošak ($) |
|---|---|---|---|---|
| Staklena zdjela | 1 | 7.99 | 7.99 | pronađen kod kuće |
| Mali lonac | 1 | 6.99 | 6.99 | pronađen kod kuće |
| Crna boja za roštilj/šporet | 1 sprej sprej | 5.99 | 5.99 | 5.99 |
| Saran omot | 1 smotuljak | 1.99 | pronađen kod kuće | pronađen kod kuće |
| Aluminijska folija | 1 smotuljak | 2.99 | 2.99 | pronađen kod kuće |
| Ljepljiva traka | 1 smotuljak | 3.99 | pronađen kod kuće | pronađen kod kuće |
| Kartonska kutija | 1 | pronađen kod kuće | pronađen kod kuće | pronađen kod kuće |
| Ukupni trošak: | 29,94 dolara | 20,97 dolara | 5,99 dolara | |
Troškovi održavanja
Solarna pećnica za kuglanje vrlo je izdržljiva i proizvodi malo otpada. Materijali se mogu ponovno koristiti što stvara niske troškove održavanja. Jedna od specifikacija za ovaj dizajn je da mora izdržati najmanje 3 upotrebe i da će svi materijali trajati dulje od toga. Rola saran folije i rola aluminijske folije jedini su materijali koje će trebati zamijeniti, međutim, jedna rola od svake će trajati više od 20 proba.
Rezultati testiranja
Nakon testiranja pećnice s djecom u osnovnoj školi Arcata, zaključili smo da je Solar Bowling Oven učinkovit dizajn za kuhanje hrane s djecom od 8 do 12 godina. Djeca su se zabavljala kuhajući na solarnu energiju i uspjela su izraditi reflektorsku ploču i solarnu pećnicu za kuglanje uz minimalnu pomoć. Nakon testiranja performansi solarne pećnice za kuglanje u Arcati, CA s vanjskom temperaturom od 57°F, pećnica je dosegla 150°F nakon pola sata. Više rezultata testiranja možete vidjeti u tablici 3. Budući da je hrana namijenjena za upotrebu u ovoj pećnici hrana koja se ne mora kuhati da bi bila sigurna, ova temperatura je odgovarajuća. U drugim područjima gdje su vanjska temperatura i sunčeva svjetlost viši, razumno je zaključiti da će pećnica postići više temperature. Na temelju rezultata testiranja s Arcata Elementary, možemo zaključiti da dizajn solarne pećnice za kuglanje djeca u dobi od 8 do 12 godina mogu jednostavno izraditi i njima samostalno upravljati.
Tablica 3 : Tablica rezultata
| Vanjska temperatura | Vremenski uvjeti | Vrijeme | Temperatura pećnice |
|---|---|---|---|
| 50 stupnjeva F | Ne vidi se sunce | 20 min | 90 stupnjeva F |
| 57 stupnjeva F | Oblačno, malo sunca | 18 min | 140 stupnjeva F |
| 57 stupnjeva F | Oblačno, malo sunca | 30 min | 150 stupnjeva F |
Kako graditi
Da biste vidjeli upute za implementaciju, idite na: upute za Solarbowlingoven
Video s uputama
Rasprava i sljedeći koraci
Materijali za ovaj dizajn mogu se naći u mnogim kućanstvima, a sam dizajn je jednostavan, što omogućuje djeci da ga ponovno kreiraju. Prednosti ovog dizajna su u tome što stvara malo otpada, materijali se mogu ponovno koristiti više puta, a cijena izrade pećnice je vrlo pristupačna. Osim toga, na temelju rezultata testiranja s Arcata Elementary, možemo zaključiti da dizajn solarne pećnice za kuglanje djeca u dobi od 8 do 12 godina mogu jednostavno izraditi i njima samostalno upravljati. Vjerujemo da bi dizajn paraboličnog reflektora također mogli koristiti djeca u dobi od 11 do 15 godina na satu matematike. Budući da parabole slijede jednadžbu y=mx^2, može se izračunati i implementirati savršeni reflektor paraboličnog oblika. Ovi izračuni obično su previše napredni za većinu djece u dobi od 8 do 12 godina, međutim, oni su unutar mogućnosti djece od 11 do 15 godina.
Povezani projekti
Reference
http://www.locally-delicious.org/