ソーラーシャワーは冬にも機能しますか?実際のデータ、凍結のリスク、寒冷時のヒント

ドイツ南部の 1 月の晴れた朝、午前 8 時の気温は 2 °C で、屋外の太陽熱シャワー柱内の水はかろうじて暖かいです。午後1時までに同じ 35 リットルのユニットでも 14 ～ 18 °C の水を供給できます。 2 週間後、気温 6 ℃、太陽が降り注ぐ穏やかな 2 月の日、同じ雨が 20 ～ 24 ℃ に達しました。 3℃の厚い雲の下に2日間放置すると、8℃を超えることはありません。

この範囲が、冬にソーラーシャワーが機能するかどうかという質問に対する本当の答えです。はい、機能しますが、4 つの条件によって設定された狭い窓の中で機能します。それは、少なくとも 4 時間の直射日光、熱を蓄えるのに十分な水量、使用中の気温がおよそマイナス 5℃ 以上に保たれること、そして氷点下になる前に滞留水を除去するルーチンです。

ソーラーシャワーは受動的装置です。発熱体、ポンプ、サーモスタット、バックアップ電源はありません。あらゆるレベルの暖かさは、暗い表面に吸収される太陽光と水槽の周囲の空気から得られます。したがって、冬のパフォーマンスは単純な「はい」か「いいえ」ではなく範囲があり、その範囲は広いです。以下のセクションでは、一般的なユニットが寒い天候でどこに着地するか、内部で水が凍るときにどの部品が最初に壊れるか、そして寒い季節を乗り切るシャワーと最初の激しい霜でひび割れたシャワーを分ける設計の詳細を示します。

簡単な答え: 冬のパフォーマンスを決定する 4 つの条件

以下の4つの条件がすべて満たされると、ソーラーシャワーは冬に快適な短いシャワーを提供します。そのうちの 1 つが故障すると、出力が急激に低下し、ユニットはシャワーではなくすすぎ装置になります。

これらの条件をまとめると、およそ午前 10 時から午後 3 時までの晴れた冬の日を表します。保護された日当たりの良い場所で。それは、温暖な気候の 11 月から 3 月の間、ソーラーシャワーが真に役立つ時期です。その窓の外ではまだ機能しますが、生成される水は冷たいすすぎに近いものになります。

ソーラーシャワーが太陽の低いところで実際にどのように水を加熱するのか

ソーラーシャワー内では 3 つの熱経路が同時に実行されます。 1 つ目は直接吸収です。柱または袋の暗い外壁が太陽放射を取り込み、壁を通って水中に送り込みます。 2 つ目はタンク内の温室効果で、短波の太陽光が上面を通過して暗い内部を暖めますが、再放射熱の一部は閉じ込められたままになります。 3 つ目は周囲温度の交換で、水はタンク周囲の空気の温度に向かってゆっくりと移動します。穏やかな冬には、3 番目の道が役に立ちます。厳しい霜の中ではそれはあなたにとって不利になります。

太陽の角度は、ほとんどの購入者が予想している以上に重要です。 12 月には太陽が低くなり、光線は垂直の柱に対して斜めの角度で届きます。周囲温度 27℃ で 7 月に 52 ～ 56℃ に達する 35 リットルのユニットは、通常、晴れた日の 1 月には周囲温度 2 °C で 14 ～ 18 °C、灰色の日では 7 ～ 10 °C に達します。

典型的な昼の周囲空気からの上昇、35 リットルの自立型カラム

温暖な気候、晴天、風速 15 km/h 以下、午前 9 時に満水の場合のおおよその値。実際の結果は、緯度、日陰、柱の材質、水量によって変化します。

2 つの結論が続きます。まず、ソーラーシャワーが一定の数値に達しなくても役に立ちます。シャワーが耐えられる程度に周囲の空気を上回るだけで十分です。第二に、周囲よりも冬の利得は絶対的に小さいため、7 月よりも 1 月の方がより多くの水量と保護された位置がはるかに重要です。

冬に変わること：太陽の角度、日光、気温

季節的な下落のほとんどは 3 つの物理的な変化によるものです。

• 太陽の高度。 緯度 50 度では、6 月の正午の太陽の高さは約 63 度ですが、12 月の高さはわずか約 16 度です。太陽が低いということは、大気中の経路が長くなり、散乱が多くなり、吸収体表面の平方メートルあたりのエネルギーが少なくなるということを意味します。
• 昼光の長さ。 日が短いとタンクの回収時間が少なくなるため、午前 9 時に水を入れると丸 1 日かかります。
• 気温。 空気が冷たくなると、タンク表面、シャワーヘッド、露出したホースからの損失が増加します。

実際のルールとして、晴れた冬の午後における外気からの上昇は、夏の上昇のおよそ 50 ～ 70 パーセントです。 7 月にユニットの気温が 25 °C 上昇した場合、12 月には気温が 12 ～ 18 °C 上昇することが予想されます。真夏の気温 55 °C が、1 月には 40 °C ではなく 15 ～ 20 °C になるのはこのためです。 12 月の夏の気温を約束する人は、物理学以外の何かを売り込んでいます。

現実的な冬のシナリオ: 実際に感じること

以下の数値は、保護された南向きの位置にある同じ 35 リットルの自立型カラムから得たもので、午前 9 時に充填され、午後の早い時間に使用されました。

このパターンは一貫していますが、少し直観に反しています。風と雲は冷たい空気よりもコストがかかります。強風が吹く 6 °C の日は、静かで晴れた 1 °C の日よりもパフォーマンスが低下します。月に 1 日晴れて風のない冬の日があれば、その日がタンクに水を入れる日です。

凍結の問題: 冬の太陽光発電を実際に破壊するもの

水は氷になると約 9% 膨張し、その力は水が中に閉じ込められている金具の強度よりもはるかに大きくなります。メインタンクが上部で分裂するため、ソーラーシャワーが失敗することはほとんどありません。通常、タンクには上方に拡張する余地があります。閉じた空間に少量の一定量の水が存在する時点では失敗します。

3つの失敗ポイント

• シャワーヘッド。 水は頭の内側とその後ろの短い腕の中にあります。狭いスプレープレートを備えたクロムメッキの ABS ヘッドは、激しい霜による最も一般的な被害者です。
• バルブとネジの接合部。 プラスチックバルブのネジ山に一滴でも残っていると、凍結するとカラーに亀裂が入る可能性があります。
• 柱のベースと一番下の接続部。 地面と接触しているため、このエリアはユニットの他の部分よりも低温に保たれ、朝の雪解けが遅れます。

一般的な物質が氷点下でどのように挙動するか

これらすべてに対する設計上の答えは、明確な排水経路です。水の蓄積防止ベースを備えたユニットは、残りの 0.5 リットルがベース プレートの上に溜まるのではなく、カラムの底部から排出されます。また、取り外し可能なヘッドを使用すると、スプレー プレートに一晩溜まる水を振り落とすことができます。

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現在のシャワーのベースが密閉型の場合、実用的な回避策として費用はかかりません。使用後にヘッドを取り外し、コラムを 30 ～ 45 度傾けて 10 分間放置し、ヘッドを屋内に保管します。このルーチンに従っているオーナーは、単にユニットを満タンのまま放置しているオーナーよりも、バルブのひび割れの報告がはるかに少ないです。

容量と熱質量: 8 リットルと 60 リットルの動作が異なる理由

水の熱容量は高く、摂氏 1 度あたり 1 キログラムあたり約 4.18 キロジュールです。したがって、35 リットルのタンクには、1 度上昇するごとに約 146 キロジュールが蓄えられます。この蓄えられたエネルギーは、太陽が遠ざかった後もシャワーを暖かく保ちます。太陽がタンクに水を注ぎ続ける夏よりも冬の方が、容量がはるかに重要になるのはこのためです。

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直観に反する部分は、タンクが大きいほど、加熱が遅くなることがよくありますが、より暖かく感じられることです。 60 リットルのユニットでは 15 °C まで上昇するのに 6 時間かかりますが、8 リットルのユニットではすでに気温が下がっている日没 2 時間後でも 15 ～ 18 °C のままです。寒い季節に使用する場合、1 ～ 2 人で使用する場合は 35 リットルが最適で、家族や午後 4 時以降にシャワーを浴びる場合は 60 リットルが適しています。

冬の結果を変えるインストールの選択

1 月にソーラーシャワーがどこに位置するかは、どのモデルを購入したかと同じくらい重要です。インストールの 4 つの詳細が結果のほとんどを決定します。

赤道に面し、低い太陽を尊重する

垂直の柱は、地面に平らに置いたバッグよりも冬の低い太陽をよりよく捉えます。ビームが背の高い暗い面に作業可能な角度で当たるためです。ユニットにフラット パネル セクションがある場合は、12 月と 1 月の太陽が当たるように赤道に向かって 45 ～ 60 度傾けます。最も重要な単一のチェックは単純です。午前 10 時から午後 2 時までの間、タンクに何も影を落としてはなりません。

風は避けますが、太陽は避けてください

空気が移動すると、静止空気よりもはるかに速くカラム壁から熱が奪われます。風上に 1 ～ 2 メートルの壁、生け垣、またはフェンスがあると、光線を遮ることなく損失のほとんどがカットされます。直射日光が 2 時間しか当たらない中庭は避けてください。日陰はあっても保護されている場所は、両方の世界で最悪です。

凍結した地面からユニットを持ち上げます

地面との接触により熱が逃げ、凍上土壌では基礎がずれて柱の接合部にストレスがかかる可能性があります。コンクリートパッド、砂利床、木製プラットフォーム、または足の下に 100 ～ 150 mm の隙間がある専用のシャワーベースを使用すると、両方の問題を同時に解決し、ベースを乾燥した状態に保ちます。

水路を短くしてください

余分なジョイント、エルボ、または延長ホースはすべて、水が溜まって凍結する場所です。タンクとヘッドの間には真っ直ぐで短い接続を使用し、取り外して屋内に持ち込めるクイックリリース継手を推奨します。部品が少ないということは、凝固点が少なくなり、冬の排水が速くなることを意味します。

実践的な冬のルーティン、ステップバイステップ

8冬続くソーラーシャワーと1冬続くソーラーシャワーの違いは、約6分間かかるルーチンです。

1. 充填する前に夜間の予報を確認してください。最低気温がマイナス 3 °C を下回っている場合は、その日の夕方に排水するように計画してください。
2. 正午ではなく午前中に記入してください。 5 °C から始まる水には、冬の弱い日光が丸 6 時間必要です。午後1時に充填。有益なものを得るには時間があまりにも少なすぎます。
3. ユニットを正午の太陽に向けて配置し、暗いタンクの面がビームの舷側になるようにします。
4. 午後1時から午後1時までの間にシャワーを浴びるそして午後3時この時期は水量がピークに達し、空気が最も暖かくなります。
5. シャワーヘッドから水を排出するのではなく、カラムの下部にある排水口を開けてください。頭が完全に空になることはありません。
6. ヘッドの接続を外して振り出し、デザインが許せば逆さまに吊り下げます。
7. 空のカラムを 30 ～ 45 度に 10 分間傾けて、ベースから残留水を除去します。
8. 取り外し可能なヘッド、ホース、バルブハンドルを夜間は屋内に持ち込んでください。
9. マイナス 10 °C 以下で急激な凍結が予想される場合は、ベースも含めてユニット全体を屋内に持ち込んでください。
10. 冬の間は毎月初めにシール、ネジ山、スプレープレートを点検してください。

固定スケジュールで清掃と検査を行うオーナーは、同じハードウェアを使用できるシーズンが著しく長くなり、夏にバルブとヘッドを保護するのと同じお手入れルーチンにより、霜からも保護されます。ステップバイステップのクリーニングとメンテナンスのチュートリアルは、 ソーラーシャワーメンテナンスガイド 、スケール除去、シールの交換、シーズン間の保管について説明します。

保管しますか、それとも使用しますか?気候に基づいた決定

普遍的な冬のルールはありません。適切なアプローチは実際の夜の寒さによって異なり、以下の 3 つのパターンでほとんどの市場がカバーされます。

もう 1 つの考慮事項が 3 つすべてに当てはまります。適切に排水されたシャワーは、3 月に驚くことのないシャワーでもあります。氷による損傷は、ほとんどの場合、春の最初の暖かい日、タンクに再び水がたまり、ひび割れたバルブから漏れが始まるときに発見されます。

寒冷地用ソーラーシャワーを購入する際に注意すべきこと

ユニットが霜の季節を通じて屋外で使用される場合、価格の前にこれらの仕様を確認する価値があります。

12 月の最初の霜でシャワーヘッドに亀裂が入った場合、薄肉ユニットの低価格が節約になることはほとんどありません。交換部品は 2 月までに入手できないことが多いためです。スペアパーツパス付きのモデルを購入することは、温暖な気候よりも寒冷な気候の方が重要です。

寒冷市場向けソーラーシャワーの構築とテストの方法

地中海のプールデッキ用に設計されたソーラーシャワーと、10月に初霜が降りる市場用に設計されたソーラーシャワーとの間には、大きな違いがあります。違いは材料の選択から始まります。ヘッドとバルブ本体には UV 安定化 ABS、コラムには高密度 PVC またはアルミニウム、ベースとファスナーにはステンレス鋼、各シールには EPDM またはシリコンが使用されています。これらを選択すると、工場出荷時のコストが高くなりますが、エンド ユーザーは 2 シーズン以内に交換ユニットを購入する必要がなくなります。

壁の厚さは 2 番目の変数です。 2.5 ～ 3.0 mm のカラム壁は、1.8 mm の壁よりも著しく熱を保持し、割れることなく氷の膨張に抵抗します。材料の重量は、コンパウンドに含まれるフィラーの量の大まかな代用値でもあり、これにより、3 冬の紫外線曝露と霜サイクル後にプラスチックがどのように動作するかを予測できます。

テストは3つ目です。寒冷地向けのユニットは通常、マイナス 20 °C からプラス 60 °C までの熱サイクルでシールとネジが繰り返しの膨張と収縮に耐えられるかどうかを確認し、約 2 bar での圧力テストで接合部を確認します。また、ユニットを充填、排水し、重量を量って内部にどのくらいの残留水が溜まっているかを測定する排水テストも行われます。最後のテストは、霜の生存を最も正確に予測するものです。シャワーにダメージを与えるのは冷たい空気ではなく、閉じ込められた水だからです。

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よくある質問

気温がわずか 5 °C の場合、ソーラー シャワーは使用可能な温度に達しますか?

そう、晴れた静かな日に。 35 リットルのカラムは午前 9 時に充填され、午後 2 時に使用されました。通常、気温が 5 ～ 6 °C の場合、温度は 20 ～ 24 °C に達します。時速 25 km の風を加えると、同じユニットの温度は 15 ～ 18 °C に下がり、シャワーというよりはすすぎのような状態になります。

ソーラーシャワーに不凍液を追加する必要がありますか?

いいえ。これらは、洗浄用の水を保持する開放型の非加圧タンクです。不凍液は密閉された加熱ループ内にあり、人がシャワーを浴びるタンク内にはありません。排水は正しい保護であり、2 分もかかりません。

タンク内の水は一晩で凍ってしまいますか？

それは可能ですが、開いた容器内では氷が上方に膨張する余地があるため、タンクは通常存続します。ひび割れが発生する部品は、シャワーヘッド、バルブのネジ山、ベースの接続部分で、水が一定の小さな容積に閉じ込められています。そのため、ヘッドとバルブの排水はタンクの排水よりも重要です。

冬には、青や灰色のソーラーシャワーよりも黒いソーラーシャワーの方が効果的ですか?

暗い表面はより多くの太陽放射を吸収するため、黒または非常に暗い柱は明るい色の柱よりも優れた性能を発揮します。黒と深緑の間のギャップは小さいです。黒と白の間のギャップはかなり大きいです。色は、太陽の角度、容量、風よけよりも重要です。

12月に35リットルを温めるのにどれくらい時間がかかりますか?

晴れた日が約 4 ～ 5 時間続き、気温が 12 ～ 15 °C 上昇します。そのため、水は午前中に発生し、にわか雨は午後の早い時間に発生します。正午になると、作業するには日光が少なすぎます。

シャワーテントと併用して冬キャンプにソーラーシャワーを使用できますか？

はい、現実的な期待があります。午前中に水を入れ、タンクを屋外にしてテントを太陽の当たる場所に置き、午後には 15 ～ 20 °C になることを期待してください。多くのキャンパーは、使用直前に温度を 5 ～ 8 °C 上げるためにお湯の入った小さなやかんを持ち歩き、一晩中タンクに水を入れたままにする人はいません。

冬にはホースとポンプを備えたソーラーシャワーの方が良いですか?

自動的ではありません。重力供給カラムは捕捉容積が少なく、より完全に排水されるため、霜が降りにくいという利点があります。長いホースを通すために圧力が必要な場合はポンプが役に立ちますが、ホースが 1 メートル伸びるごとに、水が溜まって凍結する場所になります。

屋外シャワーの快適な水温は何度ですか?

ほとんどの人は 32 ～ 38 °C が本当に快適だと感じます。 20 ～ 25 °C であれば、冷たい空気の中でも短時間のシャワーが耐えられますが、特に水泳や庭での作業後の洗い流しには耐えられます。 15 °C 未満では冷水域に入り、にわか雨ではなくなり急降下になります。