常温状态下的挡风板作用测试及自制的“太阳花”牌挡风板

ttch77

今年冬天时，由于对手头的挡风板均不满意，于是开始琢磨自己diy挡风板。为了diy出满意的挡风板，于是进行了多次、历时几个月的测试和不同设计思路的挡风板设计，个中辛苦，实在是充满血泪啊。
让我们先看看市面上销售的挡风板常见规格：

型号	火枫			天路	山鹰		钛挡风板
	502	503	508	512
高度（mm）	210	140	240	160	200	165	120	150	190
长度（mm）	750	600	680	512	590	590	580	580	580
重量（g）	90	110	225	58	100	85	9.36	16	23
特性	可自立						超薄，厚度0.03-0.04mm
	软铝	硬铝	硬铝	软铝	软铝	软铝

这些常见的挡风板，主要存在以下几方面不足：

    1.硬铝的挡风板，要么太矮（不适用于一体式炉头），要么太重；

    2.软铝的挡风板，要么太重，要么有些矮（不适用于一体式炉头），或者长度不够；

    3.自立的挡风板，即使是有风环境，夏季还是会有使气罐过热爆炸的危险；

    4.钛挡风板，无论厚度从0.03-0.1mm，共同的不足是难自立，易打卷，操作不便。

我个人日常户外时，为了追求轻量化，主打炉头都是一体式炉头，即使冬天，由于使用的soto OD-1RX能够一定程度上应对低温环境下气罐的气体输出量问题，所以还是用一体式炉头.

那么气罐+炉头，高度一般不会低于15cm（soto OD-1RX的高达17.5cm），所以我对挡风板有这几点期望：

    1.轻，重量不得高于50g。

    2.高度适用于一体式炉头。

    3.四季通用，在夏季，挡风板不要导致气罐过热；在冬季，挡风板最好可以帮助罐体加热。

    4.不管有风无风，最好能够将燃烧产生的热空气进行有效利用于加热锅壁。

    5.对不同的炉头和不同的锅有通用性。

    6.不太受扎营环境影响，无论是草地、砂石地、冰面、冻土、石头地、水泥地，需要通吃。

    7.收纳方便。

    8.不要精致，要耐操，操作不太麻烦。

要求有些多呀，嘿嘿。

我看到几种diy挡风板的思路：

    1.用厚度更薄的软铝皮diy。装备者里有个贴，重量控制到40g，6片装，长度×宽度=57cm×18cm，自立。缺点是夏季起风环境下使用挡风板，我还是担心会使气罐过热。如果想使气罐不过热，那么在使用挡风板时，就需要底下垫上东西，使底部通风，这么操作，受环境限制，不见得就随时找到合适的东西把挡风板架起来；当然也可以把挡风板部分打开或者距离锅及气罐远一些，但这么做，户外自然环境下，风向随时变化，一定程度上又影响了挡风效果。另外使用次数多了，铝板折不折坏不说，坑坑洼洼的实在难看，还有就是，由于比较轻，风向突变时可能就得屁颠屁颠去追挡风板了，嘿嘿。

    2.用500ml的易拉罐外皮diy。比如搞成3-6片卷，每片之间用铆钉铆上。重量肯定更轻，收纳起来也挺方便的，但500ml的易拉罐，高度仅有不到15cm，多数使用易拉罐diy挡风板的思路都是适合于分体式炉头的，对一体式炉头高度有些不够。而且因为偏轻，自立在地上时会被风吹跑或者吹倒。而如果再在易拉罐外皮上加装钢条或者自行车辐条，增加重量不说，这种插销式思路受环境影响面大，比如冰面、冻土、石头、水泥地、砂土环境等，统统无法固定。

    3.用铝箔或者锡纸固定在锅上。锡纸容易烧坏，且易被风吹变形；铝箔的往往需要回形针或者燕尾夹，操作麻烦。也有的思路是结合几根铁丝固定铝箔的，但这个操作实在是麻烦。

   另外，我个人的实验数据表明，挡风板如果紧贴锅体，那么燃烧产生的热空气就无法对锅壁起到加热作用，效果很不好，这一点很重要！（数据见下文）。

    4.陈立树的思路。将薄钛板用别针悬空架在炉头上，钛板与锅壁保持一定距离以便热空气上升和传导热量。这个思路相当吸引我。

但也有些我还不是很满意的地方：（1）挡风板基本与炉头平面持平，最多通过压低别针，使挡风板低于炉头平面达2cm。但事实上二级风起，如果挡风板不能够低于炉头平面3cm以上，则抗风性还是受到一定影响的，那么火力就存在浪费的情况。（2）别针折腾起来颤颤巍巍的，对不同炉头的适应性一般，比如我用的soto OD-1RX，想将别针固定起来就比较麻烦，收纳起来也麻烦；（3）不能够适用于不同直径的锅，除非换不同长度的别针。（4）寒冷环境下，这种悬空挡风板无法上下移动，因此无法起到加热罐体的作用。

总结：没有看到适合于一体式炉头的diy挡风板满意思路。

那么就换新的思路吧。

在我自己diy挡风板的过程中，产生了很多困惑，对于设计时如何控制多种因素的影响，既参考了不少他人的思路，也得到身边不少户外朋友的头脑火花，真的是非常感谢。

另外，diy的过程中，由于不满意于仅仅有一些定性思路，以及为了测试自己diy的挡风板的精确效果，所谓“绝知此事须恭行”，没有调查没有发言权，于是反复折腾，不停烧水测试，初步估计，烧了上百升的水是肯定没问题的。现在自己的第三版挡风板已完成，为了进行比较精确的数据测试对比，于是终于在一个阴雨霏霏的白天，开始了苦逼的全天测试。以下是本次的测试内容：

天气：小雨

气压：忘了测试了，小雨环境，估计气压略低于标准大气压

气温及水温：见表格

锅：爱玩牛ECA423 1.3L钛锅和反应堆的套锅

炉头：一体化的soto OD-1RX和MSR反应堆

海拔：20m，嘿嘿

地点：北京，家里

烧水量单位：1L

气罐：脉鲜红罐

实验结论如下图：

备注：表格中的“太阳花”挡风板的数据，是俺对比自己diy的挡风板效果的，呵呵。

[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:17 编辑 ]

ttch77

本次测试综合考虑的因素如下：


因素一：风力

不同风力情况下，挡风板的作用必然明显不同。我此次测试了三档：无风、二级风力强、三级风力弱。所谓的“二级风力强、三级风力弱”，是俺用家里的一个小电风扇吹出来的，根据风力歌“零级烟柱直冲天, 一级青烟随风偏, 二级轻风吹脸面, 三级叶动红旗展”进行了模糊判断哈～


因素二：气温、水温

（1）由于要考虑的因素比较多，因此测试的总时长就会比较长，而这就涉及到气温的变化。前期测试中注意到，气温的变化超出2摄氏度时，由于空气温度不同，会对燃烧时间及耗气量就会产生可观察的影响。

于是为了减少不可控因素的影响，专门选了个阴天，在气温变化不大的白天全天一次性进行完各个因素的对比测试。从早上8点一直搞到晚上5点半，早饭午饭都没顾得上吃。
屌丝没有恒温实验室呀，杯具。。

（2）本来想进行个常温和低温环境的显著性对比测试，以便观察低温环境下，低气温和低水温到底对燃烧时间及消耗气体量产生的影响有多大，于是看了天气预报，发现北京的4月2日夜里最低温是2度，于是夜里坚持不睡等降温，等到夜里3点多，才悲剧地发现两个该死的情况：（1）悲痛一：北京的自来水水温，不管是温暖天气的白天还是寒冷天气的夜里，居然温差都在1.5度范围内，我在家里根本没法开展低水温下的烧开水工作；（2）悲剧二：4月2日虽然低温小雨，但无风，室外环境到了5度了，我家里房间内的室温还是降不下来，最低温也不过12度多。

另外3月底还在北京延庆的后河进行了户外测试。平均气温和水温低于8度，但由于风力不稳定，本人也太懒，导致数据量不足，得出的结论也让我觉得不是很可靠，所以本次未作为准确数据提供。


因素三：气罐的气体组成和重量

我在测试中发现,气罐总重低于250g时，气罐内的压力变化会导致单位时间内的气体输出量发生变化，因此本次测试中使用的气罐的初始重量没有低于250g的。最近这几个月多次测试陆陆续续大约烧掉了30罐气，痛苦啊。
    PS：

（1）一个标准扁罐，标称总重360g，气体重量230g，气罐自重130g。但实测表明：
脉鲜红罐总重365g左右，火枫红罐总重380g左右，火枫红罐彻底用完气罐后自重平均为145g。

（2）红罐，蓝罐，红蓝罐，火枫，脉鲜，这些不同的气罐，由于气体的组成比例不同会导致热值不同，于是本次提供的测试数据，使用的全部是脉鲜红罐。

这次的一次性测试前幸好一次性买了二十罐脉鲜红罐。现在家里大约还有十多个半罐气，以后户外慢慢消耗吧。


因素四：挡风板与锅壁之间的距离

之前看过一些大神指出，挡风板与锅壁的距离会影响燃烧产生的热气的气流上升方向，从而影响锅壁的侧面加热。另外，尤其是如果挡风板紧贴锅壁的话，不仅有上述影响，还会影响炉头的空气进气口的空气输入。

我之前的数次测试也证明了上述观点的正确性，所以这次测试时，为了对比具体差异，挡风板距离锅壁的距离为两档对比测试：0cm和1cm。其中，0cm的概念是将0.05mm厚度的钛箔尽可能紧地贴在了锅壁上；1cm档为肉眼估测。


因素五：挡风板与锅盖的高度差

如果挡风板比较窄，仅仅挡住了炉头的火面，比锅底仅仅略高一点，这种高度，与挡风板的宽度比炉头火面高出若干cm，不同的宽度，是不是应该会影响挡风效果？毕竟，挡风板的宽度越宽，就意味着在有风环境下，会使燃烧出的热空气更多地被用于锅壁的加热。于是设计四档：A——高于炉头火面1cm，低于锅盖约6cm，挡风板宽度4cm；B——高于炉头火面3cm，低于锅盖约4cm，挡风板宽度7cm；C——远高于炉头火面，高于锅盖约1cm，挡风板宽度14cm；D：——远高于炉头火面，高于锅盖约4cm，挡风板宽度15.5cm。
备注：挡风板均为悬空状态，两根自行车辐条架在炉盘上形成十字架，然后挡风板卡在自行车辐条上。


因素六：挡风板与炉头进气口的高度差——影响空气进气量

如果注意观察，那么会注意到，一体化炉头的炉面下部，必然存在着一个空气的进气口。如果挡风板的底部等于或低于进气口的高度，是否会导致一体化炉头的空气进气不畅？各种超薄款的钛挡风板，下部都是若干个孔，恐怕就是这个设计思路吧？

我在之前的测试中发现，挡风板的下部，最好比炉头的进气口高出一些距离，最低可以持平，最好不要低于炉头的进气口高度，否则会导致烧水时间拉长。本次使用的Soto OD-1RX 比较长（炉头的进气口与炉头支架之间距离为5.5cm），于是测试中这一因素就没有进行对比测试，仅仅保证了挡风板的下端比锅底低4cm，但不低于炉头的进气口高度。


因素七：不同炉头——功率不同、炉面面积不同导致火苗面不同

（1）本来想使用火枫116t（炉盘大）、Soto WindMaster Stove OD-1RX （炉盘小）、MSR反应堆来进行对比测试，结果发现116t在气罐重量低于220g后，燃烧时间和耗气量变化极大，耗时的差距能够达到5：3！而Soto OD-1RX 相对来说，气罐气体压力发生变化时受影响程度较小，在气罐重量低于200g后，耗时的差距约为8：7。还有，MSR反应堆基本不受气罐压力变化的影响。结合起来，不得不说一声一分钱一分货呀，唉。

（2）怀疑116t的进气口的螺纹存在精密程度问题，对同样重量下的不同气罐（同样是脉鲜红罐或者火枫红罐），居然燃烧时间和耗气量存在明显差异（备注：明显差异这四个字指的是统计学术语）。

于是最终放弃116t的对比测试。仅仅对比了SotoOD-1RX （使用的是Soto 3Flex Pot Support三脚支架）和MSR反应堆。


因素八：不同直径的锅——受热面不同

个人觉得，不同直径的锅，由于锅底直径不同，会导致受热面存在面积差异，这一点可能会影响烧水时间及耗气量。我本来想对比一下爱玩牛ECA423 1.3L钛锅和另外一款不知名的1.7L铝锅，但测试的快累死了，这个因素放弃了。

本次使用的爱玩牛ECA423钛锅的规格是：直径15cm，高度7.7cm。


测试结论归纳如下：
    1.水温及其他因素不变的情况下，气温的上升，会使烧水时间缩短，这是废话结论，呵呵。
    2.气温及水温常温状态下，有风情况下，使用挡风板作用显著，这个更是大废话，哈哈。

（1）无风环境，使用挡风板与否对缩短烧水时间及降低耗气量基本无影响。但低温环境下不确定，我个人怀疑在低温无风环境下，挡风板也许可以对锅壁起到一定程度的集热作用，低温数据不足，这个想法存疑。

（2）有风环境，如果挡风板的宽度能够把锅壁全部包起来，那么受风力的影响很小。

（3）MSR反应堆由于其一体化设计思路，所以受风力影响不大，二三级风的情况下，烧水的耗时增加不到8%，耗气量增加不到3%。果然是超级烧水利器啊，可惜火力不好控制。
    3. 气温及水温常温状态下：

    （1）室内无风环境，反应堆和soto  OD-1RX的烧水时间基本一样，3分25秒-3分30秒之间，但反应堆明显耗气量更少，平均烧开1L水节约气体2g左右；

    （2）2-3级风力下，反应堆和soto  OD-1RX（使用悬空挡风板，对锅壁进行全包围）的烧水时间基本一致，3分40秒-3分50秒左右，但反应堆明显耗气量更少，平均烧开1L水节约气体3g左右；

    也就是说，反应堆比soto  OD-1RX节约15%-20%左右的气体，这一点很值得肯定。这说明，反应堆的输出功率虽然比soto  OD-1RX小，但对热量的利用率更高。
    PS：

    （1）没有在本次实验数据中体现，但本人在之前的室内测试中注意到的是，无风环境下，火枫116t甚至可以比反应堆和soto  OD-1RX烧得更快5-10秒，但耗气量明显大，大约多耗气50%，很可怕。这说明116t的设计思路对热量的利用率明显低。

（2）没有在本次实验数据中体现，但本人在之前的户外测试中注意到的是，气温及水温较低时（8度以下），貌似soto  OD-1RX的烧水时间比反应堆明显要长很多，但数据不足，不作为准确结论，暂时存疑。
    4.如果将挡风板紧紧地贴在锅壁上，不论有风无风，都会导致烧水时间和耗气量大大增多，还使气罐变热。

    我的个人解释是：由于挡风板紧贴锅壁，同时挡风板低于锅的底部若干厘米，这二者结合，于是导致燃烧产生的热气流无法正常上升，被迫形成湍流，从挡风板外逸出，这样的结果是既影响了一体化炉头的进空气效果，也浪费了热空气的热力对锅壁的加热作用。
    5. 气温及水温常温状态下，2-3级风力下，挡风板下端低于锅底的距离基本一致前提下，则挡风板越宽（亦即垂直角度包住锅体的程度越大）,烧水时间越短，耗气量越少。直到挡风板的宽度高于锅体以后才无变化。所以有风环境下，挡风板的高度最好与锅体持平或者更高一些。
    6.其他结论（没有在本次实验数据中体现，但本人在之前的室内测试中得出）

    使用悬空挡风板时，有风情况下，挡风板的下端低于锅底的距离，亦即与一体化炉头的进气口之间的高度差，这个因素会影响烧水时间。具体来说：

    （1）有风时，特别是户外环境里不规律的上下左右摆风时，如果挡风板的下端低于锅底的距离越短，那么挡风效果越差。这个结论，随着风力的变大会更为明显。

    （2）室内环境，有风时，如果挡风板的下端与一体化炉头的进气口之间高度持平或者更低，那么会对一体化炉头的空气进入造成一定负面影响。但考虑到户外环境时风力不规律，我个人猜测只要悬空挡风板的下端不低于一体化炉头的进气口高度，那么应该影响不大。

    （3）如果使用自立挡风板，对锅和气罐进行基本全包围时，气罐可能会过热不说，我个人猜测也会影响一体化炉头的进气，当然如果部分打开挡风板，或者是挡风板与锅、气罐保持的直径差比较大时，可能负面影响会变小。没有具体数据，本判断不应作为准确结论。


    其他：
    1.电子秤

    最早使用的是精确度为1g的电子秤，结果发现每烧开1L水消耗的燃料多少，这个数据的差异对比应该是0.1g数量级的，于是只好重新买了精确度达0.1g的电子秤重新测试。之前烧了几十升水得出的结论白白放弃，郁闷。
    2.温度计

    测试气温时，使用了2个电子温度计，一个手表上的温度计，一个电子钟上的温度计，结果发现，2个电子温度计之间误差约1-2度，手表温度计和电子钟温度计误差在1度内，2个电子温度计普遍比手表温度计和电子钟温度计高约2度。于是思维混乱了。最终全程使用了其中的一个电子温度计（精确度0.1度）。但烧开水时又发现，把电子温度计的探头伸进锅内，哪怕水都沸腾了，温度计也达不到95度，所以依靠温度计来判断何时应该关火的确很茫然。于是最终的做法是：本次烧开水时全部不盖锅盖，用肉眼判断沸腾程度来决定关火时间，因此#耗时#这项指标，应该会有1-2秒的误差。
    3.测试时使用的挡风板的设计

  （1）紧贴锅壁的挡风板，使用的是0.05mm厚度的钛板，用回形针卡住紧扣在锅壁上的。

  （2）使用距离锅壁约1cm的悬空挡风板时，本人喝了3听500ml、6听350ml的青岛啤酒，然后裁开易拉罐皮，三片组合折边卡住，然后底部剪开3.5cm左右的口子，固定在自行车辐条制作的十字架上，十字架架在炉头上，使挡风板的高度低于锅底3-4cm。

  （3）最后使用的本人自己diy的钛挡风板（命名为“太阳花”，呵呵），直接可以固定在锅体上。

  （4）没有进行自立挡风板的对比测试的原因是，在室内常温环境，将自立挡风板包围住气罐后开始烧水，水还没有烧开，气罐已经滚烫了，俺实在害怕气罐爆炸，所以放弃了。

  测试过程中的图如下:

[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-4 00:28 编辑 ]

ttch77

无挡风板


[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:02 编辑 ]

ttch77

挡风板紧贴锅壁（无风）



[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:03 编辑 ]

ttch77

挡风板紧贴锅壁（有风）

[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:03 编辑 ]

ttch77

宽度4cm的挡风板侧视图



[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:03 编辑 ]

ttch77

宽度4cm的挡风板俯视图




[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:01 编辑 ]

ttch77

宽度7cm的挡风板侧视图






[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:03 编辑 ]

ttch77

宽度14cm的挡风板侧视图




[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:03 编辑 ]

ttch77

宽度14cm的挡风板俯视图




[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:04 编辑 ]

ttch77

宽度15.5cm的"太阳花"挡风板侧视图




[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:04 编辑 ]

ttch77

宽度15.5cm的"太阳花"挡风板俯视图

ttch77

火枫116t炉头与soto OD-1RX炉头高度对比

[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:04 编辑 ]

ttch77

再来说俺自己diy的“太阳花”牌挡风板哈。

先上上图。

中锅(1.3L，直径15cm)侧视图

[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:05 编辑 ]

ttch77

中锅(1.3L，直径15cm)俯视图




[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:05 编辑 ]

ttch77

设计思路是设计思路借鉴了MSR 集热器和反应堆的思路。这二者都能较好地利用燃烧产生
的热空气对锅壁进行加热。但也各有不足：

    MSR 集热器：

    1.太重了！！！170g的自重决定了其彻底的不可取。

    2.宽度不足，这就意味着无法对锅壁进行全部包围，有风环境下的热空气没有彻底得到利用。

反应堆：的确是烧水利器，耗时短，耗气量小，但其不足是：

    1.锅具与炉头的一体化设计思路，限制太大，没法适用各种锅，而且深锅我一向觉得没有扁锅好，且不谈反应堆的火力不好控制问题。

    2.太重了，锅具+炉头总重434g，实在是不UL。

MSR 集热器：

MSR 反应堆：

[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:05 编辑 ]

ttch77

那么我想，是否可以把薄钛板折叠成锯齿状，利用钛板自身的弹性，将其固定在锅体上进行包围锅壁，从而达到有效利用燃烧产生的热空气对锅壁进行加热的目的？而且，这一思路，钛板可以上下移动，冬天时，将钛板高度降低，从而将一部分热量反射到罐体上，达到加热气罐的作用；夏季时，将钛板高度升高，于是不会使气罐过热。

于是开始买钛板，0.1mm和0.08mm的，买了4m多，呵呵。

接着开始琢磨钛板折叠成锯齿状后包围在锅体时，如何进行固定的问题。这个问题很费思量。看看俺一共买和尝试了哪些东西：

气眼类：内径0.95mm气眼100个，内径1.5MM气眼50个，内径2MM气眼50个，内径3MM气眼50个，

磁扣类：8mm15个，10mm15个，

爪扣： 2MM四爪钉50个，3MM方型四爪钉 30个，5MM四爪钉20个，9.5mm空心五爪扣40个

四合扣（按扣）：8mm50个，10mm60个

西裤扣：12个

钻头类：0.3,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0mm,1.1,1.2,1.8,2.0mm各一根。

冲子：1mm/1.5mm/2mm/3mm冲子各1个， 3mm/4mm开花铳子各1个，3MM卷边气眼 带垫片鸡眼扣专用手敲工具 打孔铳子+卷边工具套

螺丝螺母： 圆头M1.5x11mm螺丝螺母50个

电钻：1个。

败家就是这样的哈。

[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:06 编辑 ]

ttch77

通过若干次尝试，最终决定设计成折叠向日葵花的模式。而挡风板边缘铆上钛条，钛条之间采取某种方式固定。在这个固定问题上，首先淘汰掉回形针、别针、燕尾夹之类的思路，因为操作麻烦，然后相继尝试过磁扣、爪扣、四合扣、西裤扣等，结果发现，磁扣高温下会消磁（下次可以考虑耐高温的钕硼磁铁），四合扣（按扣）内的弹簧高温下会烧断、西裤扣连接易打开，现在选用的是五爪扣。

为了使本挡风板能够适用于不同直径的锅，所以在钛条上固定了三个五爪扣的扣件，依靠钛板的优良弹性，现在基本0.9L-2.0L的锅，可以通吃了。

以下是三个锅（0.9L、1.3L、1.7L）的太阳花图片。

小锅侧视图：

小锅俯视图：

中锅侧视图：

中锅俯视图：

大锅侧视图：

大锅俯视图：

[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:07 编辑 ]

ttch77

挡风板自重：



锅可以轻易放到地面上,挡风板可以轻松上下移动.





冬季下调挡风板可以加热气罐




[ 本帖最后由 ttch77 于 2015-4-3 23:07 编辑 ]

ttch77

细节展示1：



细节展示2：




细节展示3：




细节展示4：