I Forni Solari e la Copertura Trasparente

In questo post, andremo ad esaminare le varie soluzioni disponibili per coprire la camera di cottura di un forno con del materiale trasparente.

Quale copertura trasparente per un forno solare?

Quale copertura trasparente per un forno solare? (fonte immagine wikipedia)

 

La copertura di un forno solare a scatola può essere suddivisa nei seguenti due elementi:

– cornice, realizzata in cartone, legno o altro materiale disponibile, e di forma tale da andare a chiudere la faccia superiore del forno. Tipicamente questa presenta un’apertura centrale di forma quadrata o rettangolare che andrà ad ospitare la “vetratura”;

– “vetratura”, fatta in vetro o plastica, necessaria per creare l’effetto serra;

Le cornici possono essere realizzate in cartone, oppure in legno, ponendo attenzione a creare un alloggiamento non troppo costrittivo per il vetro, ovverosia lasciando dello spazio vuoto che permetta al vetro di espandersi agevolmente per effetto dell’aumento della temperatura. Questo consente di ridurre il rischio di rottura del vetro medesimo.

In altri casi, la cornice viene ad essere un vero e proprio coperchio, mentre il vetro viene ad essere alloggiato al di sotto di essa. Un esempio è fornito nell’immagine soprastante.

Inoltre, la copertura può essere mobile o permanente. In questo caso, l’accesso alla camera di cottura è dato da una porta laterale. Questi modelli resistono meglio all’asportazione di calore da parte del vento.

Per quanto riguarda la vetratura, è possibile utilizzare i seguenti materiali:

– vetro temperato;

– pannello in plastica;

In aggiunta, è possibile ricoprire la pentola con dei sacchetti in plastica, utili per ridurre la dispersione di calore dovuta all’evaporazione dell’acqua dai cibi durante la cottura:

– sacchetti in polipropilene;

– sacchetti di nylon, tipicamente impiegati nei forni;

– sacchetti in poliestere, tipicamente impiegati nei forni;

– sacchetti in polietilene ad alta densità, tipicamente usati fino a poco tempo fa per fare la spesa, sono accettabili se trasparenti;

– contenitore in vetro o scodella in Pyrex capovolto sopra la pentola di cottura;

Di seguito quindi verranno distinte fra loro le varie coperture possibili.

LA COPERTURA DI UN FORNO SOLARE A SCATOLA

Copertura in vetro trasparente

Per i forni solari a scatola, l’impiego di vetri trasparenti da finestra, dello spessore di 2.5 mm, permette di ottenere prestazioni soddisfacenti.

Vetri sottili hanno una minore tendenza a rompersi per effetto del calore rispetto a lastre di vetro spesse, probabilmente perché si scaldano più

Percentuale della radiazione solare che entra in camera i cottura in funzione del tipo di vetro e dell'angolo di inclinazione del sole.

Percentuale della radiazione solare che entra in camera di cottura in funzione del tipo di vetro e dell’angolo di inclinazione del sole (fonte SCInet).

lentamente e omogeneamente, riducendo così le tensioni per la temperatura.

Le lastre di vetro sono molto pesanti e si sono rivelate valide solo se temperate. 

Alcuni progettisti di forni solari a scatola portatili, hanno scelto coperture a singolo vetro con la possibilità di aggiungere una copertura secondaria per cuocere in condizioni meteo non ottimali.

Si trovano però anche soluzioni con doppio vetro permanente, che permettono di cuocere anche nelle condizioni meteo non migliori.

Il vetro delle finestre è tipicamente un materiale facilmente recuperabile e a basso costo, mentre il vetro temperato e vetrature sintetiche sono materiali più costosi e complessi da recuperare, tanto da rendere preferibile sostituire il vetro delle finestre più volte se diviene necessario (ad esempio perché si crina e frattura…).

Nondimeno, i forni solari prodotti a livello commerciale impiegano tipicamente vetro temperato.

Il vetro non degrada se esposto al sole e, se protetto da tensioni dovute alla temperatura e da impatti, ha una durata superiore a molte coperture in plastica, anche quelle trattate per resistere alla degradazione ad opera dei raggi ultravioletti.

Il vetro a basso contenuto di ferro permette l’ingresso in camera di cottura di un maggior quantitativo di radiazione e rende il forno più caldo ma non è indispensabile.

In alcuni modelli, è stato impiegato il vetro delle automobili, specie la parte più piatta dei finestrini laterali, sebbene questi vetri presentino sempre una qualche tintura e dei materiali aggiuntivi con finalità di sicurezza e di riduzione del calore all’interno dell’abitacolo.

Singolo Vetro vs. Doppio Vetro – alcuni dati 

Nel suo manuale sui forni solari, Gianni Crovatto riporta alcune misurazioni sperimentali sulle prestazioni dei forni al variare del vetro. Le riportiamo pur facendo presente che si tratta di valori indicativi, stante che le prestazioni effettive sono strettamente legate al vetro preso in esame e al relativo spessore e composizione.

In ogni caso, Gianni Crovatto evidenzia come il rendimento ottico (che misura la quantità di radiazione solare che attraversa il vetro) passi dal 66,5% al 54,7% a seconda che si usi un singolo vetro o un doppio vetro.

Nello stesso tempo però, le radiazioni infrarosse irradiate verso il coperchio di vetro dai corpi caldi e dalle pareti interne del forno, che attraversano in parte il vetro, lo fanno nella misura del 50% in caso di singolo vetro e nella misura del 30% in caso di doppio vetro.

In aggiunta, il 75% delle perdite termiche passa dal vetro singolo, mentre nel caso di doppio vetro sono il 63%.

Ne consegue che l’impiego del doppio vetro è consigliato, specie se i costi e il peso aggiuntivi che esso comporta non costituiscono un problema.

 

Pannello di Plastica

Quando si utilizza una vetratura in plastica, si può pensare di incollarla ad uno scheletro portabile da porre sotto alla cornice di copertura del

Vetratura in plastica fissata ad uno scheletro e adagiata sopra li forno (fonte SCInet).

Vetratura in plastica fissata ad uno scheletro e adagiata sopra li forno (fonte Solar Cookers International Network).

forno, oppure si può pensare di incollarla direttamente nella cornice medesima. E’ possibile anche incollare due coperture in plastica, uno da una parte e uno dall’altra, dello scheletro in legno.

 

Il vantaggio delle coperture in plastica è che sono molto leggere. Di contro, si degradano più rapidamente per effetto dei raggi ultravioletti, se non sono state opportunamente trattate (vetrature fatte in fibre di poliestere trattate per resistere ai raggi ultravioletti).

Sacchetti o fogli di plastica

L’uso di sacchetti o fogli di plastica è tipicamente indicato per i forni a pannello, dove funge anche da camera all’interno della quale si crea l’effetto serra.

Nondimeno, i sacchetti di plastica possono essere impiegati anche in un forno a scatola, allo scopo di trattenere il vapore acqueo proveniente dal cibo in cottura; ciò consente infatti di evitare che si formi della condensa nella vetratura, cosa che ridurrebbe l’efficienza di captazione della radiazione solare.

Sono stati utilizzati numerosi tipi di sacchetti in plastica, resistenti alle alte temperature (polipropilene, nylon, polietilene ad alta densità, poliestere, perfluoroalcossi alcano o PFA), ovvero sia i comuni sacchetti per la spesa – sia trasparenti, sia leggermente bianco latte -, sia i più costosi sacchetti per l’arrosto da forno.

I sacchetti in plastica hanno lo svantaggio di poter essere impiegati una dozzina di volte, soprattutto se non trattati per resistere agli UV, dopodiché andranno in contro a degradazione e saranno da sostituire.

Una soluzione per aumentare la durata di un sacchetto è quella di frapporre tra esso e la pentola in cottura una struttura rigida di separazione. Sul sito della Solar Cookers International Network ne vengono portati numerosi esempi, alla pagina “Glazing”, sezione “plastic bag accessories”.