太阳灶

太阳灶是利用太阳能辐射,通过聚光获取热量,进行炊事烹饪食物的一种装置。它不烧任何燃料;没有任何污染;正常使用时比蜂窝煤炉还要快;和煤气灶速度一致。
太阳灶已是较成熟的产品;人类利用太阳灶已有200多年的历史,特别是近二、三十年来,世界各国都先后研制生产了各种不同类型的太阳灶。尤其是发展中的国家,太阳灶受到了广大用户的好评,并得到了较好的推广和应用。
太阳灶基本上可分为箱式太阳灶、平板式太阳灶、聚光太阳灶和室内太阳灶,储能太阳灶。前三种太阳灶均在阳光下进行炊事操作。
1.箱式太阳灶
箱式太阳灶根据黑色物体吸收太阳辐射较好的原理研制而成。它是一只典型的箱子,朝阳面是一层或二层平板玻璃盖板,安装在一个托盖条上,其目的是为了让太阳辐射尽可能多地进入箱内,并尽量减少向箱外环境的辐射和对流散热。里面放了一个挂条来挂放锅及食物。箱内表面喷刷黑色涂料,以提高吸收太阳辐射的能力。箱的四周和底部采用隔热保温层。箱的外表面可用金属或非金属,主要是为了抗老化和形状美观。整个箱子包括盖板与灶体之间用橡胶或密封胶堵严缝隙。使用时,盖板朝阳,温度可以达到100°C以上,能够满足蒸、煮食物的要求。这种太阳灶结构极为简单,可以手工制作,且不需要跟踪装置,能够吸收太阳的直射和散射能量,故信产品价格十分低。但由于箱内温度较低,不能满足所有的炊事要求,推广应用受到很大限制。
2.平板式太阳灶
利用平板集热器和箱式太阳灶的箱体结合起来就形平板式太阳灶。
平板集热器可以应用全玻璃真空管,它们均可以达到100°C以上,产生蒸汽或高温液体,将热量传入箱内进行烹调。普通拼版集热器如果性能很好也可以应用。例如盖板黑的涂料采用高质量选择性涂料,其集热温度也可以大大100°C以上。这种类型的太阳灶只能用于蒸煮或烧开水,大量推广应用也受到很大限制。
3.聚光太阳灶
聚光式太阳灶是将较大面积的阳光聚焦到锅底,使温度升到较高的程度,以满足炊事要求。这种太阳灶的关键部件是聚光镜,不仅有镜面材料的选择,还有几何形状的设计。最普通的反光镜为镀银或镀铝玻璃镜,也有铝抛光镜面和涤纶薄膜镀铝材料等。
聚光式太阳灶的镜面设计,大都采用旋转抛物面的聚光原理。在数学上若抛物线绕主轴旋转一周,所得的面,即称为“旋转抛物面”。若有一束平行光沿主轴射向这个抛物面,遇到抛物面的反光,则光线都会集中反射到 定点的位置,于是形成聚光,或叫“聚焦”作用。作为太阳灶使用,要求在锅底形成一个焦面,才能达到加热的目的。换言之,它并不要求严格地将阳光聚集到一个点上,而是要求一定的焦面。确定了焦面之后,我们就不难研究聚光器的聚光比,它是决定聚光式太阳灶的功率和效率的重要因素。聚光比K可用公式求得:K=采光面积/焦面面积。采光面积是指太阳灶在使用时反射镜面阳光的有效投影面积。根据我国推广太阳灶的经验,设计一个700~1200瓦功率的聚光式太阳灶,通常采光面积约为1.5~2.0平方米。个别大型蒸汽太阳灶也是聚光式太阳灶,但其采光面积较大,有的要在5平方米以上。
旋转抛物面聚光镜是按照阳光从主轴线方向入射,所以往往在通过焦点上的锅具时会留下一个阴影,这就要减少阳光的反射,直接影响太阳灶的功率。青岛本游太阳能设备有限公司在研制太阳灶时,首先提出关于偏轴聚焦的原理,克服了上述弊病。目前,我国大部分太阳灶的设计均采用了偏轴聚焦原理。
聚光式太阳灶除采用旋转抛物面反射镜外,还有将抛物面分割成若干段的反射镜,光学上称之为菲涅耳镜,也有把菲涅耳镜做成连续的螺旋式反光带片,俗称“蚊香式太阳 灶”。这类灶型都是可折叠的便携式太阳灶。 聚光式太阳灶的镜面,有用玻璃整体热弯成型,也有用普通玻璃镜片碎块粘贴在设计好的底板上,或者用高反光率的镀铝涤纶薄膜裱糊在底板上。底板可用水泥制成,或用铁皮、钙塑材料等加工成型。也可直接用铝板抛光并涂以防氧化剂制成反光镜。聚光式太阳灶的架体用金属管材弯制,锅架高度应适中要便于操作,镜面仰角可灵活调节。为了移动方便,也可在架底安装两个小轮,但必须保证灶体的稳定性。在有风的地方,太阳灶要能抗风不倒。可在锅底部位加装防风罩,以减少锅底因受风的影响而功率下降。有的太阳灶装有自动跟踪 太阳的跟踪器,但是一般认为这只会增加整灶的造价。中国农村推广的一些聚光式太阳灶。大部分为水泥壳体加玻璃镜面,造价低,便于就地制作,但不利于工业化生产和运输。
4.室内太阳灶
前面介绍的三种太阳灶都必须在室外进行炊事操作,工作环境恶劣,也不卫生,为此又研制生产出室内太阳灶。这种太阳灶的主要特点是采用传热介质(液体),把室外聚集接收到的太阳辐射能传递到室内,然后供人们用来烹调食物。考虑到室内操作的稳定性,应增加蓄热装置。
5.储能太阳灶
储能太阳灶是利用光学原理使低品位阳光通过聚焦达到800到1000℃的高温能量后,再利用导光镜或光纤使高温光束导向灶头直接利用或将能量储存起来。这种全新的太阳灶不仅可以做饭烧水,烘烤,储能,而且还可以作为阳光源导向室内作照明用或作花卉、盆景的光照用。
太阳灶的推广和应用简况目前中国太阳灶的推广和应用区域集中在西部太阳能丰富的甘肃、青海、宁夏、西藏、四川、云南等地区,而这与国家和地方政府的支持分不开。截至2006年底,农业部在四川省甘孜和青海省玉树两个藏族自治州投资870万元实施的太阳能温暖工程项目全面完成。两州11个县88个乡(镇)372个村的22800户牧民每户安装了一台太阳灶,实现了一户一灶,可为牧民年节约劳动力成本1368万元。2008年,农业部继续在青海等四省藏区及宁夏中部干旱地区实施太阳能温暖工程。为此,农业部安排中央投资7741万元,在青海果洛、海南、黄南州,四川甘孜、阿坝州,甘肃甘南州,云南迪庆州等藏区及宁夏中部干旱地区共64个县,为近20万户农牧民安装太阳灶198235台。
如何正确使用太阳灶
当前,虽然太阳灶推广规模在不断加大,但是,部分农户在使用和维护太阳灶方面还存在着一些问题,特别是在使用上还存在着一定的安全隐患。下文将介绍太阳灶正确的使用和维护方法。
一、太阳灶应安放在开阔、避风的地方,使用期间不应受到任何建筑和物体对阳光的遮挡。
二、使用太阳灶时应调整灶面,使其轴对准阳光,并使焦斑处于锅圈中心处。一般每5~10分钟,应进行一次跟踪调整,使光斑始终落在锅底。
三、由于光斑温度很高,调整时要特别注意不要使光斑落到人体或其他物体上,特别要注意农家院落内晾晒的衣物、堆积的秸秆等易燃物,以免造成人身伤害或引起火灾导致财产损失。
四、要保持太阳灶反射面的清洁。这不仅可延长太阳灶的使用寿命,还可提高效率。可用潮湿柔软的纱布擦净或用水冲洗发射面,切忌用硬物或带颗粒的清洁剂擦,以免损坏反光材料。
五、在不使用期间,要将灶面背向阳光,以延长反光材料的使用寿命。最好是为太阳灶配制一个外罩,以便于用户在停用太阳灶时将它罩起来,这样不仅能避免阳光的照射,还能防止雨水和风沙的侵蚀,增加太阳灶的使用期限。
六、太阳灶所使用的炊具底部应涂黑(可用煤、柴草烟熏黑),以提高锅具的吸热能力。空锅切忌放置在灶上,以免烧坏锅底。
七、太阳灶的调整转动部分应注意定期加润滑油,使其操作方便、灵活。
八、购买太阳灶应选择正规厂家,太阳灶质量过硬,安全可靠,可参考凌鼎太阳灶。
九、太阳灶使用过程中,禁止玩童靠近,避免烧伤、烫伤等事故发生。