เตาพลังงานแสงอาทิตย์ 2 in 1

   เนื่องด้วยข้าพเจ้าเป็นครูสอนวิทยาศาสตร์(สอนฟิสิกส์และเคมี)และเจอปัญหาที่ว่า เมื่อนักเรียนทำการทดลองแล้วสิ่งที่จำเป็นต้องใช้เสมอในการทดลองต่างๆ คือ น้ำกลั่นบริสุทธ์ โดยเฉพาะในห้องปฏิบัติการเคมีที่ต้องขาดไม่ได้ แต่จำนวนนักเรียนที่มากอยู่แล้ว ในห้องหนึ่งๆ ประมาณ 40-50 คน การใช้วัสดุทดลองก็มากไปด้วย  กรณีวัสดุไม่มีจริงๆ ครูต้องควักกระเป๋าเพื่อซื้อมา เพราะงบประมาณโรงเรียนซื้อมาได้แค่ครั้งเดียว เมื่อหมดแล้วหมดเลย ต้องรอเขียนโครงการเพื่อขอซื้อในปีงบประมาณหน้า ดังนั้น ข้าพเจ้าเลยมีความคิดว่า "เราแค่ต้องการน้ำกลั่น น้ำเราก็มีเยอะ ทำอย่างถึงจะผลิตน้ำกลั่นเมาใช้เองได้" จากความคิดนี้ ข้าพเจ้าเลยทำการศึกษาข้อมูล สิ่งประดิษฐ์ กระบวนการผลิตน้ำกลั่น และสิทธิบัตรต่างๆ ที่เกี่ยวข้องจนได้สิ่งประดิษฐ์นวัตกรรมใหม่ล่าสุด เตาพลังงานแสงอาทิตย์ 2 in 1 นี้เอง ก็ได้ทดลอง สร้างและปรับปรุงเป็นเวลากว่าหนึ่งปี และทดสอบประสิทธิภาพถือว่าใช้ได้  สามารถกลั่นน้ำให้บริสุทธิ์และอบผลิตภัณฑ์ได้ด้วย ซึ่งเป็นที่มาของชื่อ เตาพลังงานแสงอาทิตย์ 2 in 1 น้ำที่ได้มีค่า pH เป็นกลาง

ซึ่งเตาตัวนี้ได้ปรับปรุงมากจากเตาที่ได้สร้างไว้ปีที่แล้ว เป็นนำมากลั่นน้ำอย่างเดียว ข้อดีคือ กลั่นน้ำได้ปริมาณมากขึ้นเนื่องจากมีตัวรับแสงที่เพิ่มขึ้นและปรับองศาการรับแสงได้ด้วย ทำให้ลดการซื้อน้ำกลั่นที่ครูต้องครักกระเป๋าเป็นประจำไปอีกมากครับ

1. ชื่อผลงาน :  เตาพลังงานแสงอาทิตย์ 2 in 1

 2. เจ้าของผลงาน: นายไพศาล วงค์กระโซ่    ครู ค.ศ.1 

                            โรงเรียนหนองสูงสามัคคีวิทยา  จ.มุกดาหาร

 3. ความเป็นมาและเป้าหมายของโครงการ

ในสภาวะปัจจุบันมนุษย์ได้อาศัยพลังงานเชื้อเพลิงจากน้ำมันเป็นหลักและพลังงานเหล่านี้อาจหมดไปได้ในอนาคต จึงจำเป็นต้องหาพลังงานทดแทนต่างๆมาใช้กันมากขึ้น พลังงานแสงอาทิตย์ก็เป็นแหล่งพลังงานที่มีไม่จำกัด แต่มีการนำมาใช้ประโยชน์กันน้อย ดังนั้น จึงได้ออกแบบและสร้างเตากลั่นน้ำและเตาอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์ใช้หลักการภาวะเรือนกระจกในการทำให้ภายในห้องอบมีอุณหภูมิสูงขึ้น  โดยเตากลั่นน้ำจะอาศัยอากาศนิ่งในห้องที่ร้อนจากแสงอาทิตย์มาใช้ในการระเหยน้ำ   น้ำที่ระเหยจะลอยขึ้นไปชนกับแผ่นกระจกใสที่เย็นกว่า  ทำให้ไอน้ำเกิดการควบแน่น และกลั่นตัวเป็นหยดน้ำเกาะอยู่บริเวณผิวด้านในของกระจกใส เมื่อมีปริมาณมากขึ้น  ก็จะไหลลงตามพื้นที่ลาดเอียงของกระจกลงสู่ภาชนะบรรจุเพื่อ นำน้ำที่ได้ไปใช้ประโยชน์  ส่วนเตาอบแห้งจะอาศัยอากาศภายในที่ร้อนเช่นเดียวกันมาอบผลิตภัณฑ์ ซึ่งเตาพลังงานแสงอาทิตย์นี้สามารถที่จะใช้งานทั้งสองฟังค์ชัน ซึ่งเน้นการผลิตน้ำกลั่นบริสุทธิ์เพื่อใช้ในห้องปฏิบัติการและเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการซื้อน้ำกลั่นของโรงเรียนในแต่ละปี

 4. วัตถุประสงค์

 1. เพื่อออกแบบและประดิษฐ์เตากลั่นน้ำและอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์

2. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของเตากลั่นน้ำและเตาอบแห้งโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์

 5. วิธีดำเนินการ

 1. ศึกษาค้นคว้าข้อมูลจากเอกสารที่เกี่ยวข้อง อินเทอร์เน็ต ข้อมูลสิทธิบัตรในประเทศและต่างประเทศ  และเก็บรวบรวมข้อมูล

2. วางแผนและจัดระบบขั้นตอนในการดำเนินการศึกษาทดลอง เริ่มด้วยการร่างแบบในกระดาษ  คำนวณหาค่าต่างๆ ของเตาอบ เช่น การคำนวณหาขนาดแผงรับแสง และออกแบบโดยโปรแกรมออกแบบ

3. ดำเนินการสร้างเตาพลังงานแสงอาทิตย์ตามรูปแบบที่ออกแบบไว้ และทำการสร้างให้มีลักษณะเป็นแบบปิดกระจกใสเป็นฝาครอบหนา 3 มิลลิเมตร  วางเอียงลาดสองด้านประกบกันเป็นรูปหน้าจั่ว  มีขนาดพื้นที่ด้านละ 60 × 60 เซนติเมตร มีพื้นที่สะท้อนรวมรังสีความร้อน  เป็นแผ่นกระจกเงาสะท้อนแสง หนา 3  มิลลิเมตร ทั้งสองด้านขนาดพื้นที่ด้านละ  55 × 30   ตารางเซนติเมตรซึ่งสามารถปรับระดับองศารับแสงได้โดยแบ่งสามระดับการปรับ คือ  ปรับตอนช่วงเช้า  ปรับตอนช่วงเที่ยงและปรับตอนช่วงบ่าย ฝาด้านข้าง ด้านหน้า และหลังใช้แผ่นสังกะสีทึบแสงหนา   1 มิลลิเมตร  ปิดกั้นพ่นทาด้วยสีดำ  ภายในเตาพลังงานแสงอาทิตย์ สูงจากพื้น 20 เซนติเมตร เป็นที่ใส่น้ำไม่บริสุทธิ์ ขนาด 45 × 60 เซนติเมตร และด้านล่างเป็นที่สำหรับอบแห้งผลิตภัณฑ์ต่างๆ    

4.  วิธีทดลองและทดสอบประสิทธิภาพ

ทดสอบการกลั่นน้ำ

     1. ทดสอบฟังค์ชันการกลั่นน้ำที่สนามคอนกรีตหน้าเสาธงโรงเรียนหนองสูงสามัคคีวิทยา โดยตั้งเตาให้หันด้านเอียงลาดของกระจกฝาครอบไปทางทิศใต้  เติมน้ำดิบเข้าเตากลั่นน้ำสูงจากผิวภาชนะตัวรองรับน้ำ  1 cm  และ ควบคุมระดับน้ำให้คงที่ตลอดเวลา ทำการเก็บข้อมูลในช่วงเวลา  8.00  - 16.00 น.  ระหว่างวันที่  23 - 28  พฤษภาคม  2553  และบันทึกข้อมูลไว้ทุก ๆ 1 ชั่วโมง   ค่าที่บันทึกได้แก่  ปริมาณน้ำกลั่น และอุณหภูมิภายในเตากลั่นน้ำแสงอาทิตย์  ตามที่อ่านได้จากการติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์ไว้ ภายใน

     2. วัดปริมาณน้ำกลั่นที่กลั่นได้โดยให้น้ำกลั่นไหลผ่านรางที่ติดไว้ภายในเตากลั่นน้ำแสงอาทิตย์และกักเก็บไว้ในภาชนะเพื่อทำการวัดปริมาตรเป็นรายชั่วโมงและรายวันต่อไป ดังรูปที่ 1

      3. วัดค่า pH ของน้ำที่จะกลั่น  และนำน้ำที่กลั่นได้มาวัดค่า pH ด้วยเครื่องมือวัดค่า pH บันทึกผล

ทดสอบการอบแห้ง

                   การทดลองในฟังค์ชันของเตาอบแห้ง จะทำการอบกล้วยน้ำว้า ซึ่งเป็นผลไม้ที่หาง่ายและเป็นที่นิยมนำมาอบแห้ง ตั้งแต่เวลา 10.00 น. ถึง 15.00 น. ระหว่างวันที่  29 - 30  พฤษภาคม 2553 โดยจะทำการวัดอุณหภูมิภายนอกและอุณหภูมิภายในห้องอบ ทุกๆ 1 ชั่งโมง แล้วมาการคำนวณหาประสิทธิภาพของเตาอบแห้ง จากสมการประสิทธิภาพการอบ  (ที่มา schirmir 2545)

6.  ผลการทดลอง

1. อุณหภูมิของเตากลั่นน้ำแสงอาทิตย์จะมีค่าค่อยเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และสูงสุดที่ช่วงหนึ่งที่เวลา แล้วจะค่อยลดลง โดยอุณหภูมิจะสูงที่สุดในช่วงเวลา 12.00-13.400 น. ที่ 98-103 องศาเซลเซียส  ปริมาณน้ำที่กลั่นได้ มีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 1.32 ลิตรต่อวัน เมื่อวัดค่า pH  ของน้ำก่อนที่จะกลั่นได้เท่ากับ 6.0-6.5 และเมื่อวัดมีค่า pH  ของน้ำหลังกลั่นได้เท่ากับ  7.01-7.0-3 

2. การคำนวณหาประสิทธิภาพของเตาหุงต้ม  (29  พฤษภาคม 2553) ได้ทำการอบแห้งกล้วยน้ำว้าเพื่อทำการหาประสิทธิภาพของเตาอบแห้ง โดยมีข้อมูลดังนี้ น้ำหนักกล้วยก่อนอบแห้ง 555 กรัม (จำนวน 10 ผล) น้ำหนักกล้วยหลังอบแห้ง 310 กรัม และปริมาณน้ำที่ระเหยออกจากกล้วยน้ำว้า 245 กรัม เวลาในการอบแห้ง 5 ชั่วโมง ตั้งแต่เวลา 10.00 น. ถึง 15.00 น.  จากสมการประสิทธิภาพการอบ   (ที่มา schirmir 2545) ได้ประสิทธิภาพของเตาอบแห้ง คือ 18.76 %  ซึ่งเพียงพอต่อการนำไปใช้อบแห้งผลิตภัณฑ์ตามต้องการได้

 7. ประโยชน์ที่ได้รับ

1. ได้เตากลั่นพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับกลั่นน้ำสำหรับใช้เพื่อการประโยชน์ต่างๆ ในโรงเรียน

2. เป็นการนำพลังงานทดแทน และทรัพยากรมาหมุนเวียนให้เกิดประโยชน์สูงสุด  ตามแนวปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียงของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช

3.ได้เผยแพร่ความรู้เกี่ยวกับการกลั่นน้ำและอบแห้งพลังงานแสงอาทิตย์สู่นักเรียนและเป็นสื่อในสอนในวิชาฟิสิกส์ หน่วยการเรียนรู้เรื่องความร้อน  และ เรื่องแสง

	หมายเหตุ  1.  เตาพลังงานแสงอาทิตย์ 2 in 1  ได้พัฒนาต่อยอดจากสิ่งประดิษฐ์เตากลั่นเดิม ที่ได้สร้างขึ้นใน    ปีพ.ศ.2551  ดังรูปที่ 2 มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อกลั่นน้ำเพื่อใช้ในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์  2.  งบประมาณการสร้างเตาพลังงานแสงอาทิตย์ 2 in 1   ประมาณ  1,865  บาท

 

[นาย ฐานิศวร์ ผลเจริญ]

• สวัสดีครับ อาจารย์ไพศาล
• ยอดเยี่ยมครับ
• ยินดีที่ได้รู้จักคนเก่ง คนดี

 

[Paisan Wongkraso]

ขอบคุณที่ชมเกินไปครับ ยินดีที่ได้รู้จักอาจารย์เช่นเดียวกันครับผม

[ลุงอรรถ]

ได้เอาลังโฟมมาลองทำดู แบบง่ายๆและได้ผลดี เข้าดูได้ที่
http://www.rakbankerd.com/agriculture/wb/show.php?Category=agriculture&No=20458
เป็นแบบเด็กทำได้ สนุกดีและมีประโยชน์

[ขจิต ฝอยทอง]

• มาเชียร์อาจารย์
• น่าสนใจมาก
• มาเขียนบ่อยๆๆนะครับ