太陽灶

太陽灶已是較成熟的產品，人類利用太陽能烹飪食物已有久遠的歷史，特別是近二、三十年來，世界各國都先後研製生產了各種不同類型的太陽灶。尤其是發展中的國家，太陽灶受到了廣大用戶的好評，並得到了較好的推廣和應用。

太陽灶是利用凹面鏡會聚光的性質把太陽能收集起來，用於做飯、燒水的一種器具。太陽灶的作用就是把低密度、分散的太陽輻射能聚集起來，進行烹調作業。

利用太陽熱烤制食物，在東西方都有久遠的歷史，但有意識製造太陽灶具，並加大研究和推廣則是近幾十年的事。世界上第一個太陽灶設計者是法國的穆肖，1860年他奉拿破崙三世之命，研究用拋物面鏡反射太陽能集中到懸掛的鍋上，供駐在非洲的法軍使用。1878年阿塔姆斯又曾作了許多研究和改進，此後，印度便有10家工廠生產。到了1889年全世界就有了許多太陽灶的專利，有了各種各樣形式的太陽灶。太陽灶在廣大農村，特別是在燃料缺乏地區，具有很大的實用價值。目前世界上太陽灶的利用相當廣泛，技術也比較成熟，它不僅可以節約煤炭、電力、天然氣，而且十分乾淨，毫無污染，是一個可望得到大力推廣的太陽能利用裝置。

目前普遍應用的太陽灶大致有三種類型：一是熱箱式太陽灶，形狀像個箱子，上面開有窗洞，窗洞對準太陽，箱內溫度靠不斷積累太陽能而升到蒸烤食物的程度；二是聚光式太陽灶，用反射聚光器把太陽光直接反射集中到鍋上或食物上，反射聚光器呈拋物面或球面；三是蒸汽式太陽灶，它利用平板型太陽能熱水器把水燒沸產生蒸汽，然後再利用蒸汽蒸煮食物。

其中，目前應用最廣泛的聚光式太陽灶是利用鏡面反射匯聚陽光，效率明顯提高。聚光式太陽灶所用聚光鏡面多樣，其中最常用的是旋轉拋物面，它是把鏡面反射的陽光匯聚到鍋底，形成一個熾熱的光團，溫度可達400攝氏度~1000攝氏度，是目前適用於聚光式太陽灶的最佳聚光鏡面。

聚光式太陽灶的鏡面設計，大都採用旋轉拋物面的聚光原理。在數學上若拋物線繞主軸旋轉一周，所得的面，即稱為“旋轉拋物面”。若有一束平行光沿主軸射向這個拋物面，遇到拋物面的反光，則光線都會集中反射到定點的位置，於是形成聚光，或叫“聚焦”作用。作為太陽灶使用，要求在鍋底形成一個焦面，才能達到加熱的目的。換言之，它並不要求嚴格地將陽光聚集到一個點上，而是要求一定的焦面。確定了焦面之後，我們就不難研究聚光器的聚光比，它是決定聚光式太陽灶的功率和效率的重要因素。聚光比K可用公式求得：K=採光面積/焦面面積。採光面積是指太陽灶在使用時反射鏡面陽光的有效投影面積。

1、注意要點：①太陽灶安放佔據空間大，選址要合理。應放在住宅北牆的開闊、避風、平坦處。底座接地要平穩牢靠。②要避開周圍高大建築物及樹木、電桿等能遮陰擋光的地方。③不要放在人、畜機械經常活動和容易阻礙其他活動的地方。④不要放在距草、樹和其他易燃物品較近處。⑤不要放在潮濕的地方。

2、使用方法：①使用太陽灶的灶具底部要塗黑，新灶具要用柴、草熏黑底部，減少光的透射，增加反射光波，提高熱效率。②安裝要合理，應根據拋物線上的點到焦點和準線的距離，保證旋轉靈活。按具體設計規格、要求安裝使用，使之達到良好的使用效果。③使用太陽灶時，應隨季節和時間的變化進行調整。由於太陽每日東起西落，陽光不斷偏西移動，所以太陽灶同樣也得跟蹤陽光從東偏西旋轉，不斷調整方位與高度，用手動法調節好焦距。首先調節方位，用手抓住灶殼上邊緣左右推轉，使灶面正對陽光；其次調節高度，用左手抓住灶的上沿，上下活動試壓，右手調節調節桿（旋轉螺絲桿），眼看灶面鍋具對準焦斑於鍋底部中央位置即可。按時調整灶面，始終保持焦斑照在灶具底部。④如想提高其熱利用率，減少熱損失，最好自製一個能放在鍋圈上的無底保溫避風的保溫套，重量不得超過2千克。農村一般可就地取材，用無底廢鐵盒（臉盆）。保溫套可由兩部分組成，即保溫圈和保溫帽。保溫圈可用輕型絕熱材料做成的圓筒。絕熱材料絕對要耐高溫（高於800℃以上），以防止燒壞或造成火災。保溫帽蓋在鍋具上部，一般可用棉布縫製即可。⑤太陽灶上的鍋具蓋要嚴密，不漏氣。

1、灶面：①聚光灶最重要的部件是灶面，它直接影響其熱效率、壽命與成本。注意保護鍍鋁膜表面清潔，延長反光材料壽命。②使用時灶面如積有灰塵、水滴、泥、草等，應用柔軟東西或棉布輕擦表面，絕不能用硬物或帶有腐蝕性的化學品擦洗，以免反光材料起反應而受侵害。③防止人為撕揭灶面反光材料或石子等物打碰鏡片。④灶面的鍋圈、支架負荷不要超過10千克。⑤如遇颳風時，應將灶面背風放置，必要時底座加壓重物，加固支撐裝置，以防灶架（體）被風刮傾斜、翻倒、損壞。⑥每次用完灶后，必須將灶面背向太陽（雨面）。離家時，要將灶固定，放在安全處。長期不用時，要保養旋轉及各部件，以防使用期不靈活或生鏽，必要時還需噴刷防鏽漆。⑦灶面反光膜或其他部件一般使用數年後需要更換。也可根據有關設計數據、性能參數校正維修整體灶況，保持其原有效果，繼續使用。

2、灶體：①防止暴雨、冰雹打破反光面和雨水進入鏡片縫隙縮短鏡片壽命。下雨天，應用塑料膜或棚布遮蓋灶體。②嚴禁人、物對灶殼的碰撞，以免損壞灶體。③保持灶架靈活使用，即能水平操作，又可垂直調整，旋轉平穩。

太陽灶基本上可分為箱式太陽灶、平板式太陽灶、聚光太陽灶和室內太陽灶，儲能太陽灶，菱鎂太陽灶。前三種太陽灶均在陽光下進行炊事操作。

箱式太陽灶根據黑色物體吸收太陽輻射較好的原理研製而成。它是一隻典型的箱子，朝陽面是一層或二層平板玻璃蓋板，安裝在一個托蓋條上，其目的是為了讓太陽輻射儘可能多地進入箱內，並盡量減少向箱外環境的輻射和對流散熱。裡面放了一個掛條來掛放鍋及食物。箱內表面噴刷黑色塗料，以提高吸收太陽輻射的能力。箱的四周和底部採用隔熱保溫層。箱的外表面可用金屬或非金屬，主要是為了抗老化和形狀美觀。整個箱子包括蓋板與灶體之間用橡膠或密封膠堵嚴縫隙。使用時，蓋板朝陽，溫度可以達到100°C以上，能夠滿足蒸、煮食物的要求。這種太陽灶結構極為簡單，可以手工製作，且不需要跟蹤裝置，能夠吸收太陽的直射和散射能量，故信產品價格十分低。但由於箱內溫度較低，不能滿足所有的炊事要求，推廣應用受到很大限制。

利用平板集熱器和箱式太陽灶的箱體結合起來就形平板式太陽灶。

平板集熱器可以應用全玻璃真空管，它們均可以達到100°C以上，產生蒸汽或高溫液體，將熱量傳入箱內進行烹調。普通拼版集熱器如果性能很好也可以應用。例如蓋板黑的塗料採用高質量選擇性塗料，其集熱溫度也可以達大100°C以上。這種類型的太陽灶只能用於蒸煮或燒開水，大量推廣應用也受到很大限制。

聚光式太陽灶是將較大面積的陽光聚焦到鍋底，使溫度升到較高的程度，以滿足炊事要求。這種太陽灶的關鍵部件是聚光鏡，不僅有鏡面材料的選擇，還有幾何形狀的設計。最普通的反光鏡為鍍銀或鍍鋁玻璃鏡，也有鋁拋光鏡面和滌綸薄膜鍍鋁材料等。根據我國推廣太陽灶的經驗，設計一個700～1200瓦功率的聚光式太陽灶，通常採光面積約為1．5～2.0平方米。個別大型蒸汽太陽灶也是聚光式太陽灶，但其採光面積較大，有的要在5平方米以上。

聚光式太陽灶除採用旋轉拋物面反射鏡外，還有將拋物面分割成若干段的反射鏡，光學上稱之為菲涅耳鏡，也有把菲涅耳鏡做成連續的螺旋式反光帶片，俗稱“蚊香式太陽灶”。這類灶型都是可摺疊的攜帶型太陽灶。聚光式太陽灶的鏡面，有用玻璃整體熱彎成型，也有用普通玻璃鏡片碎塊粘貼在設計好的底板上，或者用高反光率的鍍鋁滌綸薄膜裱糊在底板上。底板可用水泥製成，或用鐵皮、鈣塑材料等加工成型。也可直接用鋁板拋光並塗以防氧化劑製成反光鏡。聚光式太陽灶的架體用金屬管材彎制，鍋架高度應適中要便於操作，鏡面仰角可靈活調節。為了移動方便，也可在架底安裝兩個小輪，但必須保證灶體的穩定性。在有風的地方，太陽灶要能抗風不倒。可在鍋底部位加裝防風罩，以減少鍋底因受風的影響而功率下降。有的太陽灶裝有自動跟蹤太陽的跟蹤器，但是一般認為這隻會增加整灶的造價。中國農村推廣的一些聚光式太陽灶。大部分為水泥殼體加玻璃鏡面，造價低，便於就地製作，但不利於工業化生產和運輸。

前面介紹的三種太陽灶都必須在室外進行炊事操作，工作環境惡劣，也不衛生，為此又研製生產出室內太陽灶。這種太陽灶的主要特點是採用傳熱介質（液體），把室外聚集接收到的太陽輻射能傳遞到室內，然後供人們用來烹調食物。考慮到室內操作的穩定性，應增加蓄熱裝置。

儲能式太陽灶是利用光學原理使低品位陽光通過聚焦達到800到1000℃的高溫能量后，再利用導光鏡或光纖使高溫光束導向灶頭直接利用或將能量儲存起來。這種全新的太陽灶不僅可以做飯燒水，烘烤，儲能，而且還可以作為陽光源導向室內作照明用或作花卉、盆景的光照用。

優勢：

一、經濟效益。不用煤，不用電，不用液化氣，不用柴草，不用花一分錢，您只利用太陽光就可以燒水、做飯。在有陽光的地方使用，既方便又省錢，一次投資長期收益。

二、社會效益。一是省勞力，不用砍柴。二是節柴省煤。三是改善您的吃飯條件，提高您的健康水平，本產品燒水做飯為純天然無污染，清潔、無煙塵和油垢。

三、生態效益。對環境無任何污染。節約煤炭和柴草，減少二氧化碳排放量，不僅解決了燃料問題，還可以大量減少焚燒，保護了農村環境，維持生態平衡，是國家提倡節能環保的產品。

缺點：

一、受天氣影響較大，陰天下雨不能用

二、受場地影響較大，室內不能用

三、受市場規律影響較大，目前在國內城市中並不普及

太陽灶的市場前景非常誘人，我國有近一半的人口在農村，消費群體異常龐大，農村的大多農戶還是用土灶做飯，用煤氣、液化氣的很少，且因煤氣、液化氣的價格不斷上漲，加重了其經濟負擔。與之相比，太陽灶的確是省錢又省力的先進灶具。購買太陽灶只需一次投資，它的能源來自太陽能，取之不盡，用之不竭，在價格和使用成本上也具有巨大的優勢。因此，太陽灶值得在廣大農村地區推廣。

1979~1986年是我國太陽灶數量增長最快的時期，在這一期間，國家拿出相當數量的資金，扶持太陽灶事業的發展，經過短短的幾年時間，全國太陽灶的保有量就從1979年的2000台發展到1986年的10萬餘台。從1985年開始，許多地區取消了太陽灶補貼，逐步實行生產和銷售商品化。在一些產業建設起步較快的地區，開始向自我發展的方向轉變。例如，甘肅省臨洮縣和寧夏西吉等地，在當地農村能源管理部門的支持下建廠，近年每年都生產近萬台太陽灶，基本實現了產品商品化銷售。

目前我國太陽灶的推廣和應用區域集中在西部太陽能豐富的甘肅、青海、寧夏、西藏、四川、雲南等地區，而這與國家和地方政府的支持分不開。截至2006年底，農業部在四川省甘孜和青海省玉樹兩個藏族自治州投資870萬元實施的太陽能溫暖工程項目全面完成。兩州11個縣88個鄉（鎮）372個村的22800戶牧民每戶安裝了一台太陽灶，實現了一戶一灶，可為牧民年節約勞動力成本1368萬元。2008年，農業部繼續在青海等四省藏區及寧夏中部乾旱地區實施太陽能溫暖工程。為此，農業部安排中央投資7741萬元，在青海果洛、海南、黃南州，四川甘孜、阿壩州，甘肅甘南州，雲南迪慶州等藏區及寧夏中部乾旱地區共64個縣，為近20萬戶農牧民安裝太陽灶198235台。

促進太陽灶發展的驅動因素從小範圍內的解決薪材資源短缺和與薪材利用相關的環境問題延伸到所有與烹飪能源需求相關的任何個體不僅包括低收入家庭，而且涉及消耗(費)燃料的中高階層收入家庭和所有的薪材使用者。能源短缺和豐富的太陽能資源使得各農村社會階層意識到利用太陽能的必要、實惠及便捷.