[제작기술활용] 제한된 비용에서 태양열 온수기를 자체적 설계

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레포트 > 공학계열
2010.10.13
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소개글

[제작기술활용] 제한된 비용에서 태양열 온수기를 자체적 설계에 대한 자료입니다.

1. 프로젝트 개요 및 구상
1-1. 프로젝트 목적
1-2. 태양열 관련 이론 정리
1-3. 벤치마킹
1-4. 열역학적 효율 계산

2. 상세설계
2-1. 상세 설계 과정
2-2. 제품 개념 및 Orthographic & Isometric 스케치
2-3. Inventor 설계
2-4. Autocad 설계도

3. 제품 제작 과정

4. 제품 평가 및 보완점

5. 제작 후기

본문내용

2) 크기 결정

크기제한이 가로, 세로 50cm이하라는 조건이 있기 때문에 이 조건에 부합하면서, 우리가 디자인한 형태에 맞는, 또한 태양빛을 가장 많이 받을 수 있게 하는 형태는 한 변의 길이가 50cm인 정삼각형이다. 이리하여 태양빛이 들어오는 삼각형의 크기가 정해졌다.
이 모양과 크기를 토대로 인벤터를 통해 설계해본결과 비커가 놓이는 자리의 크기는 13.5cm가 적절하다고 판단되었으며, 옆면의 높이는 40.5cm로 결정되었다.

2) 태양열 온수기 각도 조정

한국 천문 연구원의 자료에 따르면, 수원시에서 실험 일시인 6월 9일 3시에 태양의 남중고도는 55도이며 4시에 태양의 남중고도는 43도로 나타났다. 즉 한 시간 동안 약 12도의 각거리를 움직일 것이며, 이러한 각도에 맞춰 온수기의 각도를 잘 설정해야 성공적인 태양열 온수기를 만들 수 있을 것이다.
수원시 태양의 남중고도

태양 고도를 a라고 하면, 빛을 최대로 많이 받을 수 있는 면의 각도는 90-a가 될 것이다. 따라서 땅과 온수기의 각도를 55도와 43도의 중간 값인 49도로 정하게 되었고, 이 각도가 태양빛을 최대로 많이 받을 수 있는 각도일 것이다.

3) 재료 설정

우리가 설계한 것에 따르면 이 구조물의 재료는 크게 5가지로 나눌 수 있다. 구조재와 단열재, 반사체, 투과체, 흡수체로 나뉘는데, 최적화된 재료를 사용해야 효율성이 높은 태양열 온수기를 만들 수 있을 것이다.

-단열재 : 단열재 중 효율이 높으면서 쉽게 구할 수 있는 것은 스티로폼이다. 검은색 스티로폼을 구조물 겉에 부착함으로써 단열효과를 극대화 시켰다.

-반사체 : 반사체로 사용할 수 있는 것은 은박지, 유리거울, 플라스틱 거울 등이 있다. 이중 유리거울은 반사율이 좋지만 가격이 비싸기 때문에 사용 불가능하고 은박지는 반사율이 많이 떨어지기 때문에 사용하지 않았다. 따라서 가격대비 효율성이 가장 좋은 플라스틱거울을 사용했다.

-구조재 : 구조재로 사용할수 있는 재료는 목재, 아크릴, 철판, 하드보드지 등이 있다. 이중에서 가공하기 가장 쉽고, 가볍고 튼튼하며, 구하기 쉽고 미관상 아름다운 재료인 아크릴로 채택됐다.

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