★ Tekniko en Esperanto ★

 

Kiel ŝpari varmon, do hejtenergion en ĉambroj, salonegoj, ...

Aŭtoro:   Inĝ. Leo De Cooman

 

Homoj sentas varmon laŭ pluraj manieroj.

Rolas:

- la temperaturo de la ĉirkaŭaj objektoj (hejtiloj, muroj, plafonoj, plankoj, fenestroj, ...) pro varmoradiado

- la temperaturo de la ĉirkaŭa aero pro konvekto.

- la relativa rapido de la aero tuŝanta la korpon (vento, aerfluo, ...). La molekuloj de la fluo forportas varmon; ju pli rapida estas la fluo, des pli granda estas la varmoperda debito. Ni bremsas la aerfluon per vestaĵoj.

- la humideco de la ĉirkaŭanta aero pro elvaporado. Nia korpa regulsistemo baziĝas sur la vaporiga varmo por malvarmigi tro varman korpon; tio estas la varmo necesa por vaporigi kvanton da (ŝvitaĵa) akvo. Humido en la aero malhelpas vaporigon de ŝvitakvo.

 

Simple:

Pli alta temperaturo de la ĉirkaŭaj objektoj (vandoj) plialtigas la varmosenton.

Pli alta temperaturo de la ĉirkaŭanta aero plialtigas la varmosenton.

Pli alta rapido de la ĉirkaŭanta aero rilate la korpon (vento, aerfluo,...) malvarmigas ĝin.

Pli alta humido de la aero plialtigas la varmosenton.

 

Plue ni atentu precipe la varmoradiadon, do la influon de la temperaturo de la ĉirkaŭaj vandoj.

Nia haŭto estas je temperaturo de tridek kaj kelkaj gradoj.

En vintraj ĉambraj cirkonstancoj nia haŭto elradias pli da varmo ol ĝi ricevas de la vandoj.

Se ni ĉirkaŭigas nian korpon per folio reflektanta la varmoradiojn (ekzemple aluminia folio), ni povas konsideri la temperaturon de la vandoj egala al la temperaturo de nia haŭto (virtuala temperaturo). Oni povus diri ke en reflektanta sako -en idealaj cirkonstancoj, ĉe 100 elcenta reflekto- nia haŭto ne plu perdas varmon per elradiado.

La efiko de tia folio estas bone konata. Oni uzas tian folion ekzemple por transvivi en polusa regiono post aviadila akcidento. Fajrobrigadistoj uzas aluminie privaporitajn vestaĵojn por eviti trovarmigon de sia korpo per varmoradiado de la fajro, ktp.

 

Kia estus la efiko de simpla kvazaŭ plata reflektanta folio uzata kiel murtapeto?

La varmo elradiata far nia haŭto ja estas respegulata far la folio, sed ne nepre utile revenos sur nian haŭton. Plejgrandparte ĝi estas sendata alien kaj tiele perdiĝas por ni mem.

 

Ĉu eblas retroreflektigi la varmoradiojn al la loko, de kie ili venas?

Per simpla geometrio estas pruveble ke ĉe spaca figuro, konsistanta el tri inter si ortaj reflektantaj planoj (orta triedro), radio enfalanta en tiun figuron estas reflektata paralele al la enfalanta radio.

La principo estas interalie uzata por retroreflekti ekzemple lumradiojn de aŭtomobilaj lampoj aŭ radarradioj de ŝipoj nokte navigantaj en kanaloj apud pontoj k.s.

Kiam tapeto konsistas el multaj malgrandaj tiaj reflektantaj ĉeloj, la varmoradioj estas resendataj ne nur en la saman direkton de la enfalantaj radioj sed ankaŭ tre proksime al ĝiaj elirpunktoj (supozite ke la ĉeloj estas malgrandaj).

 

Simple:

La varmo elradiata ekzemple far la pinto de la nazo revenas (parte, ĉar reflekto neniam estas 100 elcenta) al la nazo, do ne perdiĝas en neutilajn lokojn.

La reflektitaj radioj fakte revenas ne precize en la elirpunkto, sed proksime de ĝi. La maksimuma distanco inter elira kaj revena punktoj dependas de la dimensioj de la reflektantaj ĉeloj. Ju pli malgrandaj estas la ĉeloj, des pli proksime la revenantaj radioj trafos la elirpunkton.

Parte, ĉar:

Tiuj reflektoj okazas nur se la varmosendanta korpo troviĝas en loko sufiĉe proksime al la akso de la reflektanta triedro, alie la reflektita radio ne plu trafas la trian aŭ eĉ la duan lateron de la triedro kaj do perdiĝas en neutilan lokon. Oportunaj lokoj situas je maksimume trideko da gradoj ĉirkaŭ la ĉela akso.

 

 

Kiel produkti tian tapeton?

La supraĵa tavolo de la tapeto konsistu el reflektanta materialo. Oni povas imagi bazon el plasto. La ĉeloj povas esti rulpremataj en plastan folion sufiĉe dikan (imagu 0,5 mm). Premrulilo aŭ premplato povas esti konstruata per depreno de materialo (ekz. per tornado aŭ frezado). La pintangulo de la ilo estu ĉirkaŭ 70,5° (la preciza valoro estas kalkulebla). Tri aroj da kaneloj je 120° unu de la aliaj estigas la deziratan patrican ĉelaron. Post formado de la ĉeloj en la plastan folion oni igu tiun folion reflektanta, ekz. per survaporado de aluminio. Por prototipoj oni povus kemie precipiti nikelon sur la folion.

Ĉar la dimensioj de la ĉeloj ne tre gravas oni povas fari ilin tre malgrandaj tiele ebligante la uzon de pli maldika folio, kvankam estas limo: ĉelo estu sufiĉe pli granda ol la ondolongo de la varmoradiado (10 mikrometroj estas la ondolongo, ĉe kiu la radiado estas maksimuma laŭ Wien ĉe korpa temperaturo).

 

 

Eksperimento:

Aluminio bonege reflektas la varmoradiadon. Oni facile spertas tiun efikon metante la manon en aluminia poto (sen tuŝi la metalon): granda parto de la elradiata varmo estas reflektata sur la manon. Alia demonstracio estas jena: oni tenas aluminian folion je kelkaj centimetroj antaŭ la frunto. La brilanta flanko de la folio estu orientata al la frunto. Se la frunto estas sufiĉe varma ĉe la komenco de la provo, oni klare sentas la reflektatan varmon. Ni jam klarigis kial simpla plata reflektanta tapeto ne bone funkcias je granda distanco.

 

Resume:

Per tiu sistemo oni povas ŝpari varmon: la tapetitaj vandoj estos je virtuala temperaturo de tridek kaj kelkaj gradoj (t.e. la temperaturo de la haŭto). Tiu vanda temperaturo estas sufiĉe alta por senti sin varma eĉ en aera temperaturo de 0°. En multaj lokoj la varmosento estos sufiĉe alta eĉ dum vintro sen uzo de aldona varmo el hejtiloj.

 

Per apliko de tiu principo eblas konsiderinde malpligi la eligon de karbodioksido en la atmosferon; do: aplikoj de tiu principo meritas subvencion de registaroj.

 

Aliaj aplikoj de la sama principo estas elpenseblaj. Pripensinde estas la uzo en specialaj fornoj, kie relative malgrandaj objektoj (dratoj, filamentoj, ktp.) restu varmaj dum kelka tempo.