E PORTATILE CON FUNZIONE TERMOS CALDO E FREDDO
A cura di IZ4BQV - 31 Luglio 2012
Visto che in Internet sulla cottura con forni solari
c'e' una quantita' di materiale scritto e fotografico
immenso, spesso contraddittorio, ho deciso di costruire
anch'io un forno solare del tipo a scatola (Box Cooker).
I concetti espressi in questo progetto non e' detto
che siano perfettamente scientifici o rappresentino
lo stato dell'arte in materia, ma esprimono solo
l'esperienza che mi sono fatto nel realizzarlo.
Qui siamo nel campo della trasmissione del calore
che e' relativo a tutti quei processi fisici nei quali
una certa quantita' di energia termica e' trasferita
da un sistema ad un altro a causa di una differenza di
temperatura. Questi processi avvengono in accordo
con i principi della termodinamica: quindi per il primo
principio, l'energia termica ceduta da un sistema
deve essere uguale a quella ricevuta dall'altro e
il calore, come afferma il secondo principio,
passa dal corpo piu' caldo a quello piu' freddo.
I meccanismi di trasmissione del calore sono
sostanzialmente tre: conduzione, convezione e irraggiamento.
In tutti e tre i casi il risultato finale e' equivalente,
cioe' si ha un aumento dell'energia totale del corpo
che riceve calore a scapito di una riduzione
dell'energia del corpo che lo rilascia, questi
fenomeni sono decisamente differenti tra loro di loro.
Nella maggior parte dei casi questi tre modi
di trasmissione del calore sono concomitanti.
Puo' comunque accadere che uno dei tre
fenomeni sia prevalente sugli altri due.
La conduzione caratterizza principalmente i solidi ed i fluidi.
Nel primo caso il passaggio di calore e' dovuto in parte
alle interazioni tra molecole adiacenti, oscillanti nell'intorno
della loro posizione di equilibrio nel reticolo cristallino
ed in parte agli scambi radiativi, mentre nei fluidi la
conduzione avviene a seguito di spostamenti anche notevoli
delle singole molecole che cosi' facendo entrando
in collisione tra di loro e si scambiano calore.
La convenzione caratterizza invece principalmente i fluidi
ed i gas. In tal caso la trasmissione del calore e' dovuta
al movimento di alcune parti della massa del fluido
rispetto ad altre, con trasporto di materia.
La convenzione puo' essere naturale se il movimento
del fluido avviene per differenza di densita'
dovuta a differenza di temperatura o forzata se
tale movimento e' generato dall'azione di un agente
esterno, come ad esempio, un ventilatore o una pompa.
L'irraggiamento infine riguarda la trasmissione
del calore sotto forma di radiazione elettromagnetica
indipendentemente dalla presenza di molecole.
I fenomeni radiativi infatti possono verificarsi
anche nel vuoto, poiche'si tratta di un trasferimento
di energia, dello stesso tipo dell'energia luminosa,
tra due corpi e' funzione della natura delle due superfici
e lo scambio termico per irraggiamento della posizione
geometrica rispettiva, mentre nel caso di masse gassose
questo dipende dalla composizione del gas, dalla
sua pressione e dallo spessore dello strato gassoso.
Nelle aree equatoriali, gia' adesso, milioni di abitanti
dall'America del Sud, alla'Africa e all'Asia
cucinano i loro cibi gratuitamente grazie al fatto
che hanno il sole a perpendicolo e molto potente
rispetto alle zone temperate come quelle nostre.
Lo schema tipico di un forno solare e' il seguente:
La luce del sole concentrata dagli specchi entra nel forno
attraverso il vetro e incontrando le pareti interne nere
viene assorbita sotto forma di calore, che aumenta di frequenza e non
riesce piu' a uscire dal vetro superiore nemmeno per irraggiamento.
Questo calore puo' uscire solo per conduzione, irraggiamento e
convenzione nel resto del forno, nelle pentole e cuocendo il cibo.
Ne consegue che realizzando un forno che faccia entrare piu'
luce possibile e lasci uscire meno calore possibile
si otterra' il massimo dell'efficienza, cioe' raggiungere la
massima temperatura del forno da utilizzare per la cottura.
Alla massima temperatura l'energia che entra e' la stessa
che esce per dispersione. A controprova se cambia la temperatura
vuol dire che sono aumentate le perdite o entra meno luce.
Subito mi sono reso conto che nel Nord Italia a circa 45 Gradi Nord
l'energia del sole non e' poi cosi' elevata anche se consistente.
Il pieno utilizzo del forno si ha dalle 11,00 alle 15,30 del pomeriggio.
Se si decide di cuocere e' meglio mettere fuori il forno alle 9.00
cosi' alle 11 e' gia' preriscaldato e si riduce il tempo di cottura.
Non solo ho anche subito visto che un forno realizzato con cartone
e carta stagnola puo' al massimo scaldare bene o cuocere pochi
cibi nelle nostre zone mentre va bene nelle zone equatoriali.
A questo punto sono partito per realizzare un forno il piu' efficiente
possibile altrimenti alle nostre latitudini avrei avuto risultati modesti.
Qui abbiamo vernice nera, silicone per specchi, gomma nera spessore 1 mm
resistente alla temperatura, plastica forata, polistirolo spessore 30 mm
il legno di base, il compensato per le pareti vetro per il coperchio
e l'asse di legno per sostenere lo specchi basculante superiore
pronti per essere tagliati, incollati, sagomati, inchiodati e cosi' via!
Qui si vede la base di legno su cui lati si costruira' la scatola
le misure esterne della scatola sono 270 mm per 350 mm con altezza 280 mm
mentre quelle interne del forno sono 160 mm per 240 con altezza 200 mm
Questo e' il cuore del forno su cui si costruira' tutto il resto.
Il foglio di gomma nera e' sigillato col silicone a tenuta d'aria.
Qui si vede che all'interno della prima scatola e' stato
applicato un foglio di gomma nera ai lati e anche sotto
al quale e' stato appoggiato il polistirolo di isolamento.
Qui si vede la parte del forno piu' interna a tenuta d'aria
grazie al rivestimento in gomma nera siliconata negli spigoli.
Questa parte interna e' estraibile e montata capovolta
trasforma il forno solare in un termos che tiene caldo o freddo.
Notare che tra il polistirolo e questa camera ho applicato
tutto attorno e sotto un foglio di plastica a due strati con aria
tra gli stessi in modo da aumentare ancora l'isolamento termico.
Nella foto che segue si vede che la scatola interna cioe' il forno
vero e proprio e' ad incastro ed estraibile, questo consente di
provare forni diversi e montato a rovescio di usare il forno tutto
l'anno come termos portatile per conservare il caldo o il freddo!.
Queste sono le due masse di 1.7 Kg di rame a sinistra e di 2.1 Kg di ottone a destra
rivestite poi di pellicola di alluminio nero per facilitare l'accumulo termico
da aggiungere sul fondo del forno usate di fatto come due capacita' termiche che
consentono di accumulare calore e cederlo per conduzione al cibo in cottura
o nel caso di passaggio di nuvole o col sole piu' debole del pomeriggio.
Raggiungono solitamente la temperatura di 85 gradi alle 14 del pomeriggio
Qui si vedono tutti gli accessori del forno solare, accessori che entrano tutti
ci sono le capacita' termiche di cui sopra, le staffe per tenere inclinati gli specchi,
la cella solare e il ventilatorino da computer per la ventilazione interna,
i due termometri per il controllo della temperatura interna del forno,
i sostegni in legno delle capacita' termiche e i ganci di chiusura dei coperchi.
Questo invece e' il sistema di accatastamento delle capacita' termiche
all'interno del forno, sopra si mettono pirofile, tegami antiaderenti,
terrine al cui interno si mettera' il cibo che dovra' essere cotto.
Questo dopo la verniciatura di nero e l'uso di pellicola riflettente e' la
prima versione funzionante che ho provato per vederne il funzionamento.
Al primo controllo di temperatura il risultato e' stato di 90 Gradi!
Con lo specchio vero ho provato senza nessuna difficolta a cuocere i fagioli!
Con lo specchio al posto della pellicola di alluminio ho passato i 100 Gradi!
Cuocere un uovo e' un gioco da ragazzi e viene particolarmente delicato e prelibato!
Per capire le potenzialita' del fornetto ho fatto varie cotture tipo questa!
Qui abbiamo gia' una versione abbastanza completa! Anche esteticamente non e' malaccio!
La cottura del riso alla marinara che pensavo impegnativa e' andata invece benissimo benissimo!
Questo e' un dettaglio del riso alla marinara cotto perfettamente in 3 ore!
Qui siamo gia' con una versione piu' completa chiusa in posizione trasportabile!
Capovolgendo la scatola del fornetto centrale si ottiene un ottimo termos!
Questa e' una coppia di salsicce messe a cuocere alle 11 del mattino!
Queste sono le stesse salsicce alle 2 del pomeriggio!
Questa e' la temperatura di cottura delle due salsicce!
E queste sono le stesse salsicce appena tolte dal fornetto solare!
Stesse salsicce tagliate a meta! Notare l'assenza di grasso e la perfetta cottura!
Il fornetto ha estratto dalle salsicce tutto il grasso che si vede nel pentolino sulla destra!
CONCLUSIONI E COMMENTI FINALI
Un forno solare di tipo box d'estate nell'Italia del nord lavora bene.
Si puo' cuocere quasi tutto quello che si cuoce col fornello a gas,
ovviamente non si puo' friggere, rosolare, indorare per la mancanza di
una temperatura maggiore di 100 gradi necessaria per queste cotture.
Questo fornetto raggiunge alle pareti del forno circa 102 gradi,
mentre il fondo non supera gli 82 gradi mentre le masse termiche
non superano gli 85 gradi. La temperatura dell'aria all'interno del
fornetto non supera i 95 gradi. Sono temperature di tutto rispetto
che praticamente con piccoli accorgimenti permettono di cuocere
o riscaldare molto bene in tre ore una grande varieta' di cibi.
Mi preme sottolineare l'elevatissimo isolamento termico ottenuto
con delle pareti di soli 60 mm che in alcuni punti tra interno
ed esterno presenta una differenza fino a 57 gradi!!!!
Tutti i cibi che ho cotto sono buonissimi come mai li avevo
mangiati in passato! La cottura lenta non fa scuocere il cibo,
ne fa espellere tutto il grasso e lo rende piu' tenero e fragrante.
La cottura, esclusa la pasta, avviene senza presidiare il fornetto.
Il cibo una volta cotto rimane caldo ma non si brucia mai.
Il pane deve essere avvolto nelle pellicola trasparente di plastica
altrimenti si secca! Niente pellicola se fate una bruschetta.
Di negativo abbiamo il tempo di cottura o riscaldamento da 1 a 3 ore,
la poca quantita' di cibo che si puo' cuocere in ogni infornata,
il peso esagerato di 15 Kg che ne rende difficoltoso lo spostamento.
Inoltre penso che si possa usare per cuocere da giugno ad agosto
e per riscaldare da aprile a settembre, inoltre se e' nuvoloso
ovviamente e' impossibile cucinare ogni tipo di pietanza.
Versione full optional con doppio riflettore posteriore:
Buon appetito con l'energia solare!
