永續校園計畫
台北市奎山中學腳踏車水力發電環保教學教具設計
科學教學教具設計----水力發電
學校單位: 台北市私立奎山中學
概念發起者: 王董事長
教具設計製造: 連維仁/采聯設計工程
設計概念:
1. 水力發電設施以腳踏車為原型主體
2. 以學校屋頂排水系統所收集的水為動力
3. 除了雨天自行發電外, 平常教學說明時有輔助水源啟動水車
4. 經過水車後的水盡量收集再利用
5. 由於設施靠近學生活動區, 因此須有基本保護設施, 以保護學生及設備安全
6. 發電量以計量錶或燈具呈現
7. 美觀與功能並重
這是一個很有趣的設計案, 第一次討論設計時是在2009年3月時, 第一次草圖提出時是當年6月.
基本設計流程
Fig 1, Waterwheel Generator P&ID.jpg
第一次提案時, 為了盡可能取得最大發電量, 以現有之屋頂排水管直接考量設計, 提出單輪車概念, 但未能符合對王董事長的構想.
第一次提案
Fig 2, Waterwheel Elevation B Model (2).jpg
董事長希望從孩子的心和夢想出發, 設計一套教具能說明屋頂的水, 在流向大海前能發電利用. 而發電的工具是自己報廢腳踏車的再生利用. 所以產生了這設計成果.
機組立面圖
Fig 3, Waterwheel Support E Model (2).jpg
比起以腳踏車為原型主體, 單一設計水車發電機是較容易的. 在改造過程中, 深深體會現代腳踏車設計製造工藝的完美.
設計過程心得:
1. 腳踏車”倒退嚕”會卡住腳踏板: 正因如此, 所以給我們有機會鎖上發電機組
2. ”倒退嚕”會容易”落輪”: 所以鏈條必須迫緊, 不同於變速車鍊條
3. 兩腳踏板須完全切除, 才不會影響運轉平衡
4. 校園設施安全防護非常重要, 除了考慮不讓學生受傷外, 還要避免球類直接撞擊, 在試運轉期間, 機組已被籃球, 足球, 排球甚至直徑6公分石頭撞擊過.
5. 防銹工作會是將來維護重點
幕後花絮:
奎山中學位於台灣台北石牌, 是天母地區有名的私立中小學. 學校風氣非常好, 幾乎是全英語教學. 沒有大門, 但有一小小的正門在馬路邊, 彷彿與世隔絕般. 好像只有知道它好的家長才知道這學校, 說真的! 它好像是哈利波特故事中, 隱藏於天母的學校!
水車安裝前校園現場照片
Fig 4 P1000102 安裝現場(1).JPG
水力發電腳踏車主角
Fig 5 P1050646 腳踏車主角(1).JPG
開始施工, 開挖機組地基, 開挖者: 廖師傅, 綽號:蟾蜍(台語發音), 工作時稱呼: George喬治也, 當天不熱, 但喬治不管四季, 只要上工就不穿上衣, 只有去台達電例外.
Fig 6 P1060256 開始施工(1).JPG
水泥基座完成
Fig 7 P1060260 水泥基座完成(1).JPG
開始安裝機組
Fig 8 P1060949 主體安裝(1).JPG
Fig 9 P1070142 盛水輪1(1).JPG
Fig 10 P1070161 盛水輪2(1).JPG
開始管路修改
原有爬牆虎牆面的舊管重新拉齊, 以便新水管配置. 由於本水力發電機組是專案設計, 因此有些組件必須自行設計製造.
舊管整理以搭配新管
Fig 11 P1070134 管路修改 1(1).JPG
Fig 12 P1070157 管路修改 2(1).JPG
訂製零組件草圖
Fig 13 P1070152 組件草圖(1).JPG
阿斌剛度完蜜月既趕來幫忙配管
Fig 14 P1070159 幕後英雄之一(1).JPG
蘇ㄟ笑說: 這工程真不是蓋的, 自長眼睛到現在, 第一次看到這東西
Fig 15 P1070167 幕後英雄之二(1).JPG
每個學生老師都在問這是升麼? 老師就貼牌子:What is this?
Fig 16 P1070285 管路修改 3(1).JPG
老師希望角鐵看起來”小”一點, 所以我們又回來改一下
Fig 17 P1070353 管路修改 4(1).JPG
工廠阿伯幫忙焊燒組件架
Fig 18 P1070373 工廠趕製組件(1).JPG
測試成功
Fig 19 P1070385 機組試水(1).JPG
老師希望廢物利用, 所以花盆就拿來改了……
Fig 20 P1090794 花盆修改為盛水容器(1).JPG
完成了, 可是天氣也晴了, 沒雨水
Fig 21 P1090820 機組組裝完成(1).JPG
機組側寫
Fig 22 P1090827 側影(1).JPG
機組側寫之一, 現在只等下雨了
Fig 23 P1090828 機組與環境搭配(1).JPG
幾天過後, 突然接到電話. 老師從另一端高喊:"下雨了! 下雨了!". 大家才意會過來, 原來東湖陰天, 石牌下雨. 老師很興奮說水量非常大, 此時心中那顆小石頭才放下來. 趕到現場一看, 天阿! 水量真大好像水槍!
Fig 24 P1090990 雨天即景-發電了 1(1).JPG
Fig 25 P1090991 雨天即景-發電了2(1).JPG
老師的巧思美化花盆
Fig 26 P1100789 老師的巧思 1(1).JPG
Fig 27 P1100915 老師的巧思 2(1).JPG
采聯室內設計工程/ Weijen Lien Design & Build Ltd, Taiwan
負責人 / 連維仁 Weijen Lien
公司 / Office: (+886)02-8787-9300
行動電話/ Mobile: (+886)0977-225-844
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