太陽能灶

第一種：室外太陽灶

這種太陽灶只能用于室外燒水做飯，在70年代由各地方政府推廣。其優(yōu)點是能獲得太陽能高溫，節(jié)省燃料。其制作成本適合當(dāng)時農(nóng)民的生活水平，其缺點是人工操作，極為不便。一般僅用手工操作，只能在室外做飯，負重低，可以滿足個人家庭生活部分的需要。由于造價特別低廉，這種太陽灶如今在許多地方仍在使用。

第二種：菲涅爾透鏡聚焦

其優(yōu)點極為明顯，聚焦精度高。為片狀塑性材料，輕便，性能好。是當(dāng)今太陽能聚焦最好的方式之一，主要用于太陽能發(fā)電。但其缺點是造價十分昂貴，技術(shù)要求精度高，在我國能生產(chǎn)大型菲涅爾透鏡的廠家基本沒有，即使個別能生產(chǎn)的，其產(chǎn)品也全部轉(zhuǎn)為出口。且造價十分昂貴，一個一平方以內(nèi)的菲涅爾透鏡售價約一千多元，即使在國外，一個兩平方的菲涅爾透鏡約六千多元。由于成本極高，使用者往往望而卻步，這使我國菲涅爾透鏡生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力因價格和消費市場而受到了抑制。

第三種：固定焦點太陽能灶

固定焦點太陽能灶是由我國科學(xué)工作者經(jīng)過十多年的研制而開發(fā)的一種新型太陽能灶。其特點是將聚光集熱與蓄熱儲能分為兩個不同部分，將聚光結(jié)構(gòu)在自動跟蹤器的引導(dǎo)下使鍋形聚光器始終對準(zhǔn)陽光并沿著地軸方向反射到集熱儲能器的靶心上。并將獲得的高能光熱轉(zhuǎn)換到集熱器上。

其優(yōu)點是由于集熱和聚光分為兩個不同體，因此聚光方便,使用動力小，費用低，而儲能部分在其靶心上，所以其重量體積不受限制，因而這種固定焦點太陽能灶可以用于集體食堂、高溫集熱、熱水工程、海水淡化及太陽能發(fā)電。該技術(shù)已領(lǐng)先于世界前列。也是我國科學(xué)工作者對太陽能利用做出的新貢獻。

此外，我國太陽能專家又研制出一種模塊式太陽能發(fā)電系統(tǒng)，它可以進行集約化生產(chǎn)，生產(chǎn)能力不受限制，加工方便，成本低廉，效能高。一個組件就可以發(fā)出一個千瓦的電能，支持任何發(fā)電系統(tǒng)，這是其它太陽能發(fā)電系統(tǒng)性價比所無法比擬的，這必將為我國太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到促進的作用。

太陽灶的灶體是太陽灶最重要的組成部分。它可以用有機的、無機的，金屬的或者非金屬材料制作。我國所擁有的大陽灶，絕大多數(shù)是菱苦土灶體、水泥砂漿或鑄鐵灶體。而其它材料的灶體卻由于種種原因沒有得到廣泛應(yīng)用。

在農(nóng)村批量生產(chǎn)太陽灶，可以采用菱苦土或水泥砂漿制作灶體。步驟是這樣的：

1．制作模型。為了保證太陽能灶灶體的凹面是旋轉(zhuǎn)拋物面，灶體應(yīng)該在具有拋物面凸面的模型上制作。模型表面的旋轉(zhuǎn)拋物面形狀是用有拋物線刃口的刮板刊出來的。

刮板一般用金屬板制做。首先在坐標(biāo)紙上精確地畫出焦距為750或800毫米的拋物線，拋物線的橫坐標(biāo)一般取1200毫米左右。然后在鋼板上畫出同樣的，拋物線，切割出刮板的凹形刃口，經(jīng)過仔細打磨并與坐標(biāo)紙上的拋物線進行比對，最后固定在一條金屬軸上，一方面使它的因形刃口與坐標(biāo)紙上的拋物線貼合，同時，軸的中心線與坐標(biāo)紙上的拋物線的縱坐標(biāo)重合。需要強調(diào)的是，制作刮板是保證太陽灶質(zhì)量最關(guān)鍵的一步，必須認真仔細。

太陽灶模型一般用混凝土制做。模型表面用具有拋物線刃口的刮板竣轉(zhuǎn)刮制而成。具體做法是：在地面上畫出一個直徑為2.4厘米（假定我們準(zhǔn)備生產(chǎn)的太陽灶，其截光面積為2平方米〕的圓，周圍用磚或石頭砌成20厘米高的墻、中間填土夯實，同時在土里埋好用于支撐刮板軸的支架，在突起的土堆上面糊5厘米厚的草泥，待草泥基本干燥后、上面覆蓋50毫米厚的100號混凝土，架好刮板，使其刃口與混凝土表面之間有15至20毫米的間隙，隨后在混凝土上抹150號水泥砂漿，旋轉(zhuǎn)刮板把砂漿刮勻，然后用泥刀趕壓。在砂漿表面上還需要上一層素灰漿。上漿前把刮板提起少許，擦凈刃口上的沙粒，調(diào)整刮板，使其刃口距離砂漿表面大約5毫米，待砂漿表面略干，在砂漿表面澆一層素灰漿。具體做法是：把素灰漿澆到刮板的根部(也就是凸模的頂部〕，在均勻而緩慢地轉(zhuǎn)動刮板的同時，輕輕敲打刮板，使灰漿順暢地流到摸型的邊緣。模型上澆滿灰漿后，提起刮板，對摸型進行養(yǎng)護。養(yǎng)護時間一般需要10至15天，在澆灰漿的過程中，由于刮板的振動，可能會在模型表面形成徑向型波紋。養(yǎng)護完畢，需要用砂紙模型表面上的波紋輕輕磨光，以保證模型表面光滑。

2．畫線及制作圍框。太陽灶的模型表面就是一個旋轉(zhuǎn)拋物面凸面，制作太陽灶的灶體只需要這個表面的一部分。在不同地區(qū)，根據(jù)對太陽灶功能的不同要求，太陽灶灶體可能設(shè)計成不同形狀和大小。這就需要根據(jù)設(shè)計在模型表面畫出太陽灶灶體的輪廓線。在太陽灶設(shè)計中，一般只給出灶體的投影形狀，那么，在模型上畫灶體的實際輪廓線的時候，就需要使輪廓線在地面上的投影盡可能接近設(shè)計的形狀、大小。同時，要在模型上標(biāo)出預(yù)埋件和開孔的位置。太陽灶灶體的中部需要預(yù)留一個長方形孔，以適應(yīng)太陽灶進行仰角角調(diào)節(jié)的需要?？椎膶挾纫话銥?0毫米、長度應(yīng)該與太陽灶仰角調(diào)節(jié)的角度相適應(yīng)。如果根據(jù)設(shè)計需要在灶件內(nèi)配筋，也應(yīng)該畫出配筋走向。

由于模型的表面為光滑的凸面，制作灶體的材料是水泥砂漿或菱苦土，因而需要按照輪廓線制作圍框。圍框一般用扁鐵或角鐵制作，高度為30至50毫米。

3．搗制灶體。水泥砂漿灶體一般刷成溥殼加肋結(jié)構(gòu)。薄殼部分厚度15至20毫米，邊緣及肋部分厚度為30至40毫米。加肋部分需配筋，薄殼部分需加玻璃纖維。

菱苦土灶體所需材料主要為氧化美、氯化鎂，它們之間的比例大約為4比3，還可以加入8%一10%的鋸末、15%一18%的細綿沙，或者其他填充物。此外為了保證灶體有足夠的強度；開減少脆裂，還需加入0.3%一0.5%左右的磷酸三鈉作為增強劑。在配料時，氧化鎂溶液的濃度應(yīng)該根據(jù)氣濕的高低掌握在26至28波美度，氣溫低時濃度高一些。

搗制灶體的過程是這樣的：首先在凸模上薄薄地抹上一層廢機油（或鋪上一層塑料薄膜，注意把嚴(yán)重折疊的部分剪開〕把圍框、預(yù)埋件、預(yù)留孔木塊定好位置，布好筋，就可以將攪拌均勻的料撒在圍框內(nèi)，用白木板均勻、拍實，然后在表面苦上薄膜就可以進入養(yǎng)護階段。菱苦土材料需要養(yǎng)護3天，水泥砂漿需要養(yǎng)護7天，然后就可以起摸。灶體起模后，凹面朝上；下面適當(dāng)?shù)貕|上支撐物，繼續(xù)養(yǎng)護10至15天，便可以粘貼反光材料。

一個合格的灶體，應(yīng)當(dāng)形狀規(guī)整、尺寸準(zhǔn)確、薄厚均白、沒有斑疤和裂紋，輕輕敲擊時聲音清脆，從各個方向搬動時都不發(fā)生變形。

4．粘貼反光材料。太陽能灶反光材料可以用2最毫米厚的鍍鋁玻璃鏡片，也可以用鍍鋁聚酯薄膜。用玻璃鏡片時，需要裁成40毫米見方的小塊。粘結(jié)劑可以是乳膠或乳化瀝青。用鍍鋁薄膜時，以把它裁成100毫米寬的條，直接粘貼。薄膜背后的壓敏就是粘結(jié)劑。

粘貼反光材料之前，需要把灶體的凹表面上可能存在的小孔填平，打磨光滑，擦去粉塵。在粘貼反光材料的時候，鏡片之間要均勻過渡、鏡片與灶體間要緊密貼合，以保證反光材料表面盡可能接近旋轉(zhuǎn)拋物面。在粘貼鏡片過程中，應(yīng)該使粘結(jié)劑擠滿鏡片之間的縫隙。貼完鏡片以后，需要在太陽灶整個反光表面撒上一些干燥水泥(或氧化鎂粉)，均勻涂抹，使水泥(或氧化鎂粉)填入鏡片之間不可避免的縫隙中。

太陽能灶的鏡面設(shè)計，大都采用旋轉(zhuǎn)拋物面的聚光原理。在數(shù)學(xué)上若拋物線繞主軸旋轉(zhuǎn)一周，所得的面，即稱為“旋轉(zhuǎn)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，于是形成聚光，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，它并不要求嚴(yán)格地將陽光聚集到一個點上，而是要求一定的焦面。確定了焦面之后，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=采光面積/焦面面積。采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。根據(jù)我國推廣太陽灶的經(jīng)驗，設(shè)計一個700～1200瓦功率的聚光式太陽灶，通常采光面積約為1．5～2.0平方米。個別大型蒸汽太陽灶也是聚光式太陽灶，但其采光面積較大，有的要在5平方米以上。

旋轉(zhuǎn)拋物面聚光鏡是按照陽光從主軸線方向入射，所以往往在通過焦點上的鍋具時會留下一個陰影，這就要減少陽光的反射，直接影響太陽灶的功率。我國大部分太陽灶的設(shè)計均采用了偏軸聚焦原理。

聚光式太陽灶除采用旋轉(zhuǎn)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(xué)上稱之為菲涅耳鏡，也有把菲涅耳鏡做成連續(xù)的螺旋式反光帶片，俗稱“蚊香式太陽灶”。這類灶型都是可折疊的便攜式太陽灶。 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(shè)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。底板可用水泥制成，或用鐵皮、鈣塑材料等加工成型。也可直接用鋁板拋光并涂以防氧化劑制成反光鏡。聚光式太陽灶的架體用金屬管材彎制，鍋架高度應(yīng)適中要便于操作，鏡面仰角可靈活調(diào)節(jié)。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(wěn)定性。在有風(fēng)的地方，太陽灶要能抗風(fēng)不倒。可在鍋底部位加裝防風(fēng)罩，以減少鍋底因受風(fēng)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，但是一般認為這只會增加整灶的造價。中國農(nóng)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，便于就地制作，但不利于工業(yè)化生產(chǎn)和運輸。