Водяной фонтан на солнечной батарее. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Вид и звук текущей воды оказывают самое успокаивающее действие, будь то ласково журчащий ручей или ревущий водопад. Ничто не может сравниться с ними.

К сожалению, не каждому доступно счастье обладать собственным чудом природы. Однако можно воспользоваться почти равноценной заменой.

Воспетый древними греками скульптурный фонтан соединяет в себе спокойствие природы и искусство человека. В нашей конструкции эта гармония проявляется еще более ярко: добавлено технологическое новшество, которое использует энергию Солнца.

Фонтаны

Фонтаны могут быть самых разнообразных форм и размеров - от едва различимых до весьма внушительных. Когда мы думаем о фонтанах, многие из нас вспоминают изящные фигуры мифологических богинь тонкой работы выдающихся мастеров прошлого. Это, конечно, фонтаны классического стиля.

Однако фонтаны могут быть самыми разнообразными по стилю. В наше время наблюдается тенденция к созданию небольших фонтанов для внутреннего дворика. Большое число разнообразных недорогих фонтанчиков может быть использовано, например, в детских садах и яслях.

Новым достижением в этой области считается комнатный миниатюрный фонтан, который можно расположить в углу комнаты или на столе.

Принцип работы фонтана

Независимо от типа выбранного фонтана для его изготовления потребуются одни и те же основные компоненты. Во-первых, это резервуар с водой, который обычно находится внутри скульптуры. Во-вторых, приспособление для циркуляции воды.

Механизм действия фонтана очень прост. Он функционирует по замкнутом циклу, как показано на рис. 1. Прежде всего резервуар заполняется водой. Из него насос подает воду по внутреннему водопроводу в верхнюю часть конструкции, откуда она свободно падает вниз. Вода каскадом сливается в бассейн, и цикл повторяется.

Рис.1

Поскольку водопроводная система фонтана неотъемлема от его конструкции, нас будут интересовать только циркуляция воды и выбор необходимого вида насоса и фотоэлектрического источника питания для него.

Водяные насосы

Как и фонтаны, насосы бывают различных видов и размеров. Насосы выбирают, исходя из двух характеристик. Во-первых, количества воды, которую насос может перекачать за данный промежуток времени. Обычный насос перекачивает 40 литров жидкости в минуту, или 40 л/мин. Во-вторых, давления, под которым подается вода. Давление воды подобно электрическому напряжению в схеме.

Разумеется, вода имеет вес (1 л воды весит 1 кг). Таким образом, если взять вертикальную трубку и наполнить ее 10 л воды, то общий вес у основания трубки составит 10 кг. Если площадь сечения трубки у основания составляет 5 см2, необходимо давление не менее 2-105 Па (2 атм.), чтобы поднять эту колонну воды.

Поэтому давление на выпускном конце насоса определяет высоту, на которую можно накачать воду. Это давление называют гидростатическим напором. Напор обратно пропорционален скорости потока жидкости: например, при уменьшении напора увеличивается скорость потока.

Однако вам едва ли придется рассчитывать параметры насоса, если вы не собираетесь самостоятельно изготовить фонтан. Для большинства готовых конструкций фонтанов можно сразу выбрать насос нужных размеров для достижения желаемого результата.

При выборе насоса для своего фонтана отдайте предпочтение низковольтному устройству. На это есть несколько причин, не последняя из которых - обеспечение безопасности при взаимодействии воды и электричества. Такое сочетание бывает иногда смертельным.

Опыт подсказывает, что наилучшим является насос на напряжение 12 В. Во-первых, таких насосов много, и их можно приобрести в магазинах запчастей, включая автомагазины. Загляните в отдел, где продаются стеклоочистители, топливные электронасосы и водяные инжекторы.

Солнечная батарея

Другая причина, по которой необходимо выбрать насос на 12 В, связана с фотоэлектрическими преобразователями, которые будут его питать. Серийно выпускаются модули, предназначенные для заряда 12-вольтовой свинцовой аккумуляторной батареи. Они, как правило, выпускаются секциями, напряжением по 12 В каждая, что весьма подходит для наших целей.

Такая стандартизация привела к разработке солнечных батарей с большим разнообразием токовых и мощностных характеристик, что дает возможность выбрать необходимый готовый фотоэлектрический преобразователь.

При использовании 12-вольтовых источника питания и насоса напряжение согласуется автоматически. С другой стороны, выходной ток солнечной батареи должен соответствовать типу насоса.

Рис.2

В большинстве случаев можно найти данные о потребляемом токе на корпусе насоса. Однако необходимо знать, что означают эти данные.

Потребляемый насосом ток обычно измеряют в экстремальных условиях его работы (при максимальных давлении и объеме перекачиваемой воды). Соответствующая этим условиям величина тока и указана на корпусе насоса.

Однако, если насос используется не на пределе своих возможностей, будет достаточен и меньший ток. Правда, его величину заранее трудно определить. Ниже описывается порядок изготовления фонтана типичной конструкции, что позволит яснее представить себе проблему в целом.

Изготовление фонтана

Сначала был заказан фонтан для внутреннего дворика, к которому необходимо было приобрести насос производительностью 10 л/мин при давлении 2-105Па (2 атм). Параметры насоса были указаны в инструкции по эксплуатации.

Затем был найден нагнетательный насос того же типа, что используется в гидросистемах автобусов. Согласно его технической характеристике, насос обеспечивал нужный мне поток при более высоком (чем необходимо) давлении. Мотор был рассчитан на напряжение 12 В и ток 7 А.

После установки насоса в фонтан он был подсоединен к источнику питания 12 В. При помощи включенного последовательно с источником амперметра было установлено, что в обычных условиях насос потребляет ток 2 А. Необходимо иметь в виду, что это касается конкретного примера. По конструкции фонтан может отличаться от приведенного выше, однако необходимо действовать аналогичным образом. Потребляемый ток оказался значительно меньше величины 7 А, обозначенной на корпусе насоса.

Следующая задача состояла в выборе солнечной батареи, которая генерировала бы ток 2 А при напряжении 12 В. Это было несложно, хотя, конечно, хотелось остановиться на наиболее удобной конструкции. В конце концов была выбрана батарея типа ASI-2000, которую выпускает фирма ARCO Solar.

Выбор оказался удачным. При полном солнечном освещении насос выбрасывает струю воды на высоту 30-45 см над верхней точкой фонтана.

Однако высота струи зависит от условий освещенности. Когда лучи утреннего солнца падают на панель солнечной батареи, появляется небольшая струйка. Хотя она не так впечатляет, тем не менее картина приятная. С приближением полудня фонтан предстает во всей красе, так как фотоэлектрический преобразователь вырабатывает максимальную мощность. При заходе солнца снова уменьшается сила струи и, наконец, фонтан прекращает работу. Ясно, что не слишком благоприятные условия солнечного освещения также влияют на работу фонтана.

Из-за испарения в систему необходимо подливать воду. Вообще насосу не желательно работать без воды, так как может произойти поломка. Зимой, естественно, следует предотвратить возможное замерзание.

Автор: Байерс Т.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Сетевое хранилище RackStation RS3617xs 11.08.2016 Компания Synology представила сетевое хранилище RackStation RS3617xs, рассчитанное на стоечный монтаж. Основой NAS RackStation RS3617xs служит четырехъядерный процессор Intel Xeon E3-1230 v2, работающий на частоте 3,3 ГГц. Объем ОЗУ в базовой конфигурации равен 4 ГБ, но он может быть увеличен до 32 ГБ. Хранилище рассчитано на 12 накопителей типоразмера 2,5 или 3,5 дюйма с интерфейсом SATA. Их суммарный объем может достигать 96 ТБ, но наличие двух портов расширения позволяет наращивать объем хранилища до 288 ТБ. Можно также отметить наличие двух портов USB 3.0 и двух портов USB 2.0. Подключение к сети обеспечивается четырьмя портами Gigabit Ethernet с поддержкой агрегации. Возможна установка карт расширения с дополнительными портами, в том числе, 10 GbE. По данным производителя, скорость передачи данных достигает 3263 МБ/с, а производительность - 333941 IOPS в конфигурации RAID 5 и портами 10 GbE в режиме агрегации. Также возможно включение накопителей в конфигурации Basic, JBOD, RAID 0, 1, 6 и 10. RS3617xs работает под управлением операционной системы для сетевых устройств хранения данных DiskStation Manager (DSM), поддерживает средства виртуализации VMware, Citrix и Hyper-V.

Другие интересные новости:

▪ Гормон счастья может вызывать депрессию

▪ На далеких планетах найдена вода

▪ Повышение эффективности памяти MRAM

▪ Беззеркальная камера Sony а NEX-5T

▪ Новые двигатели Toyota

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Блоки питания. Подборка статей

▪ статья Стеклоочистители. История изобретения и производства

▪ статья Почему в пиве Гиннесс пузырьки движутся не вверх, а вниз? Подробный ответ

▪ статья Буер Синяя птица. Личный транспорт

▪ статья Искусственный каучук. Простые рецепты и советы

▪ статья Автомобильный сабвуфер. Часть 1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026