太陽熱利用で地球温暖化阻止!

なぜ太陽でお湯が沸くのか(沸騰する動画あり)

2019/09/29
 
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nonofho
健康で穏やかな生活がテーマです。省エネの方法やDIY、家庭菜園、健康になるための方法などを書いています。1952年生まれ。栃木県在住。

 

とちぎエネットです。

 

寒い冬も終わり、ようやく我家のソルダムの白い花が咲きました。

今年は果たして実がなるのか楽しみです。

 

さて、こう陽射しが強くなってくると真空管でのお湯沸かしも楽しくなります。

なんと言っても、置いておくだけでお湯が沸くのですからこれほどエコなことはありません。

 

しかし、その理屈はどうなっているのか。

太陽はあって当たり前の存在ですが、なぜ太陽光を浴びると熱くなるのか明確に答えられる人は少ないです。

つまり、「ボ~と生きている」人が大半なわけです。

 

当然ですが、○コちゃんに叱られます。(笑い)

 

そんなことのないように、今回も小さな真空管採熱器を使って太陽光(太陽熱)の作用を勉強したいと思います。

 

(目次)

  1. 天気の良い日は太陽でお湯を沸かす
  2. 太陽熱とはなんだろう
  3. 太陽熱を生活に利用する
  4. まとめ

 

1 天気の良い日は太陽でお湯を沸かす

 

さて、本日は風は強いものの陽射しはたっぷりなので、真空管採熱器でお湯を沸かし、太陽熱を勉強するには良い機会です。

真空管と言っても一般的なオーディオに使うものではなく、中は空洞で水を入れることができます。

 

真空管採熱器の原理は非常に単純で、太陽光が中の水を温めても外部に熱が逃げないようになっています。

つまり魔法瓶のような構造になっているわけです。

 

 

 

 

私の使っている真空管(60cm)は、普段サンルームに置きっぱなしで方向を変えませんが、早く沸かすために太陽を追いかけました。

もちろん、反射板が付いているのでそれほど頻繁に向きを変える必要はありませんが、1時間に1回程度動かします。

 

まずは動画をご覧ください。

 

 

この真空管はΦ58mm×60cmで、0.9リットルの水が入ります。

結果は、朝の8時10分ごろに開始して約3時間で沸騰しました。

 

下の写真は開始の温度で26.1℃とずいぶん高いですが、水道水の温度はまだ15℃くらいです。

これは真空管の内部がすでに太陽光が入り温まっていたために、水道水を入れたとたんこのような温度になってしまったわけです。

 

開始温度

 

 

今回ちょっと驚いたのは沸騰するまで3時間しかかからなかったこと

これは、これまでの最短記録です。

これまでは晴天でかなり条件が良くても4時間はかかっていましたので驚異的な記録です。

 

 

 

2 太陽熱とはなんだろう

 

早くなった理由は、間違いなくキャップにサーモプロテクトを貼ったせいだろうと思います。

真空管内部の輻射熱が反射されて、熱が外に逃げず温度上昇が早くなったと考えられます。

 

内側のサーモプロテクト

 

それまではシリコン製のカバーでしたから、そこから熱が逃げていたのは知っていました。

それを改善するためにサーモプロテクトをはったのですが、1時間も早くなるとは驚きです。

 

でも、なぜ太陽の光だけでお湯が沸くのか?

ここで、改めて太陽光について考えてみたいと思います。

とても分りやすい記事がありましたので、以下に引用させて頂きました。

 

熱あるところに赤外線あり

 

赤外線は、700 nm 〜 1 mmにおよぶ広い波長範囲の光(電磁波)であり、おおよそ次のように区分されます。

  • 近赤外線:700 nm 〜 2.5 μm
  • 中赤外線:2.5 μm 〜 4 μm
  • 遠赤外線:4 μm 〜 1000 μm (1 mm)

可視光に近い近赤外線は、身近なところでは、AV機器や家電品のリモコン、携帯端末間の通信等に使用されています。

また、赤外線は熱源(熱を持ったもの)なら、どんなものからも放出されます。たとえば体温が37℃程度である人間の体なら、波長10 μm近辺の遠赤外線が常に放出されています。耳式体温計やサーモグラフィは、この赤外線放射を測ることで、体温を測定することができるのです。

※赤字は筆者

 

こうしてみると、太陽光とは可視光線だけでなく、ガンマ線やエックス線の放射線、紫外線・赤外線、そして電波を含む電磁波だということが分ります。

太陽の光を浴びると熱を感じますが、これはは赤外線によるもので、一般的に思われているような太陽から熱が届いているわけではありません。

 

そして、真空管で効率よくお湯が沸くのは、太陽光のうち赤外線だけを通過させて内部の水の分子に衝突させて熱を発生させる仕組みだからです。

 

でもそれだけでは熱が出て行ってしまいますから、2重ガラス管のになっています。

 

3 太陽熱を生活に利用する

 

真空管採熱器で簡単にお湯が沸くのは分りましたが、生活に利用するにはどうしたらいいのでしょうか。

それは、大きいサイズの真空管を並べて太陽熱温水器を作ればいいわけです。

 

 

設置するスペースは200L用でたったの4㎡しか必要としません。

 

また、暖房に使う場合には熱量を多く必要なため採熱器がたくさん必要なのですが、快適で非常に優れた方式ですからぜひ挑戦して頂きたいものです。

参考:太陽熱暖房の実施例

【太陽熱温水暖房とは】温水タンクからの輻射熱で家全体を温める究極の方式

 

4 まとめ

 

今回も太陽光でお湯を沸かしましたが、そのエネルギーの凄さと熱の発生する仕組みに驚いていただけたと思います。

私たちにとって太陽光は無くてはならない存在でありますが、そのエネルギーをどう使うのか漫然と生きていたのでは快適な生活は送れません。

 

太陽光と言うと、世間の関心は発電ばかり。

でも、熱をコントロールすることにももっと大きな関心を払えば私たちの暮らしはもっと良くなります。

 

エアコンで冷暖房することばかりではうまくいかないどころか、経済的にも大きな負担となります。

太陽光は自然にあるものでお金を払う必要はありませんが、それを使うにはそれなりの知識と知恵が必要です。

 

お金に余裕ができたら、まず太陽熱を利用することことから考えましょう。

長い目で見たら大きな違いになりますからね。

 

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