一、太阳灶是较成熟的太阳能产品
太阳灶是利用太阳能辐射,把低密度的、分散的太阳辐射能聚集起来,进行烧水、蒸、煮和烹饪的灶具。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,和煤气灶速度差不多。
太阳灶已经是较成熟的太阳能产品,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。
根据不同地区的自然条件和群众不同的生活习惯,太阳灶每年的实际使用时间在400至600小时,每台太阳灶每年可以节省秸秆500~800kg,经济效益和生态效益十分显着。
箱式太阳灶
根据黑色物体吸收太阳辐射较好的原理研制成了箱式太阳灶。它是一个箱子,朝阳面由一层或二层平板玻璃盖板安装在一个托盖条上构成,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℃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,所以推广应用受到很大限制。
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研制成了平板式太阳灶。平板集热器可以应用全玻璃真空管,它们均可以达到100℃以上,产生蒸汽或高温液体,将热量传人箱内进行烹调。普通平板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,其集热温度也可以达100℃以上。这种类型的太阳灶只能用于蒸煮或烧开水,推广应用也受到很大限制。(图片-1)
聚光式太阳灶
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,以满足炊事的高温要求。
1.镜面。聚光式太阳灶的关键部件是聚光镜,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,或用高反光率的镀铝涤纶薄膜裱糊在底板上,或用玻璃整体热弯成型,或用普通玻璃镜片碎块粘贴在设计好的底板上。制作聚光镜不仅要注意选择镜面材料,还要注意几何形状的设计。镜面大都采用旋转抛物面的聚光原理。
太阳灶并不要求严格地将阳光聚集到一个点上,而是要求在锅底形成一个焦面,才能达到加热的目的。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采光面积较大,有的在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。目前,我国大部分太阳灶的设计均采用了偏轴聚焦原理。
2.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。
3.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。
几种常见的聚光式太阳灶
1.伞形太阳灶。像一把伞,旋转抛物面由若干块楔形的抛物面组成。楔形镜面结构用聚酯镀铝薄膜作反射镜较为方便。反光薄膜可直接粘在基材骨架上。这种结构的关键是抛物面基架的加工。镀锌铁板、玻璃钢均可作基材。也可用铁、铝等金属浇铸而成,然后将表面抛光并加保护层作反光面。
2.偏轴椭圆抛物面太阳灶。其焦点在抛物面的一侧,炊事人员操作方便,炊具阴影不落在反光面上。这种太阳灶的设计比较合理,因此用得较多。
3.折叠式聚光式太阳灶。由许多条反光镜组成。这些反光镜以阶梯式连接。每一条反光镜都是一个抛物面,由于安装倾角不同而聚焦于同一处。(图片-2)
为了减轻重量和加强保温,反光镜基材可用硬质泡沫塑料制成。折叠式太阳灶便于野外工作人员折叠携带。
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。
室内太阳灶
室内太阳灶是一种把太阳能引进室内的太阳灶。由于以上三种太阳灶都必须在室外进行炊事,环境恶劣,也不卫生,为此又研制出了室内太阳灶。
是一种把太阳能引进室内的太阳灶。由聚光面、热管、贮热装置、炊具等组成,它采用传热介质(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。
据报道,澳大利亚研制的户内太阳灶室内炊事温度可达到150℃。
储能太阳灶
利用光学原理把阳光聚焦达到800℃~1000℃的高温后,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。
手动跟踪和自动跟踪太阳灶
太阳灶的跟踪装置种类很多,但主要有手动跟踪和自动跟踪两大类。由于自动跟踪装置价格昂贵,目前我国太阳灶大都采用手动跟踪。
手动跟踪太阳灶在使用过程中约5~10分钟须调整一次倾角。做饭的人在淘米洗菜的同时,隔一段时间调整一次倾角,操作还是方便的。自动跟踪装置价格昂贵,若仅用于中午做饭,在经济上是不合算的。但是,如果把太阳灶作为自动跟踪集热器,一天中连续工作,除做饭外,其余时间烧开水储存起来备用,或用其他方式把能量储存起来,那么就应考虑购置自动跟踪太阳灶。
使用室外太阳灶的注意事项
箱式太阳灶、平板式太阳灶、聚光式太阳灶均应在室外阳光下工作。使用时要注意以下几点:
1.宜在天气晴朗、阳光直接照射的户外使用。使用时先将灶面面向太阳,放置好炊具后调整灶面角度,随着太阳的移动应及时调整灶面。勿将太阳灶放在阴影里,否则无法使用。
2.不锈钢炊具底部宜涂黑,以便高效吸热,缩短加热时间。
3.发现加热较慢时应检查炊具底部是否涂黑,光照是否充足,焦距是否偏离。
4.要改变太阳灶的功率只需调整焦距在炊具上的覆盖面。
5.对金属运转部件两个月进行一次润滑保养。(图片-3)
6.清洗灶面时切不可用硬物或化纤布干擦,应用毛巾或软棉布蘸水由上自下轻轻擦拭,使用适量洗涤剂效果更好。反射面上如有灰尘可用清水冲洗掉,微小灰尘不影响使用。
7.反射面不使用时不要放在太阳光下照射,勿雨淋,勿风吹,可用布做套将太阳灶罩好。
8.在两米内不要放置易燃易爆品。
9.千万不要把手或身体其他部位伸人焦距内,以免灼伤,不要让儿童攀爬灶体。
二、太阳能开水器
家庭移动太阳能开水器是一种成熟的太阳能开水器。克服了太阳灶冬天没效果,太阳能热水器价格贵,无地方安装,加热达不到饮用标准,冻管,水未经过净化过滤等问题。
家用同步跟踪太阳能开水器是利用镜面抛物面在小型同步装置作用下自动跟踪太阳运动,以7倍于阳光直射的能量将阳光聚焦到真空吸热管的表面,对单根玻璃真空吸热管中的水进行加热,通过对流热交换,使容器中水温上升直至沸腾的太阳能开水器。其特点是无须任何电力即可实现每天长达10小时的高精度自动跟踪。
与其他饮用水相比
白开水的缺点:在水污染目前严重的今天,100摄氏度高温只杀死了病毒和细菌,但水中的三氯甲烷及其他细菌的尸体喝下去对人体有害处。水垢中含有对人体有害的重金属物质有镉CD、铝PB、砷AS、汞HG,这些重金属离子对人体的毒害大都可以在人体内积蓄,时间长易导致癌症病变。烧开水还浪费煤气、浪费电,口感也不好。如果用铝壶加热,还会残留铝、氧化铝等有害物质。
纯净水的缺点:过滤掉了对人体有益的矿物质和微量元素。
太阳能开水器的优点
太阳能开水器把水净化后再进行紫外线杀菌,是纯净安全可放心饮用的水。首选净水技术是逆渗透膜净化,其次吸收太阳光中的紫外线进行紫外线消毒,又能吸收太阳光中的红外线以及其他不同波长的光线,转变成热能,进行高温消毒。由于受紫外线长时间照射灭菌效果更好,自来水中的氯和其他有害气体去除更加彻底,水的口感好,对人们的健康更为有利。同时纯净的玻璃管不会使水中产生任何杂质。
太阳能开水器是利用玻璃真空吸热管和镜面抛物柱面相结合,以小巧灵活的同步装置自动跟踪太阳运动,将照射在抛物面上的阳光聚焦到真空吸热管的表面,从而以数倍的能量高效率地对单根真空吸热管中的水进行加热,通过热交换,使壶中水温以较快的速度上升直至沸腾。从而解决了一般太阳能热水器无法为家庭提供开水的难题。(图片-4)
太阳能开水器充分利用了光的反射原理,设计了一种槽式远聚焦方式运行、全玻璃镜面反射的聚光器,基材采用了反光率较高的镜面反射,比普通贴膜式的反射率提高30%。并利用了大容量直通式真空管作为吸热元件,可以连续地供出开水,单管水容量4公斤。一台单管800W的开水器,在太阳辐照度中值时,每40分钟可出4公斤开水。夏季时节,800W的开水器,相当于一台1200W左右的电热水器,可20分钟就可出4公斤开水。
太阳能开水器吸热母体为食品级不锈钢,承压能力强,可承压8公斤。不受使用地点的限制,只要有阳光照射就可以烧开水。外管抗冲击性能强,适合环境较差的地区。可实现与其他热源的方便连接。冷水的加入量,可根据当天的光照状况调节,实现即开即用、现热现取。可以跟踪太阳,光跟踪调节机构具有良好的稳定性,操作简单、灵活、实用、可靠。吸热材质不与玻璃管直接接触,避免了爆管。有加厚高压发泡保温层。
太阳能开水器价格便宜,可节约燃煤燃气费,经济实惠,清洁环保。适合于农村、别墅采光条件好的住户,尤其适合野外工作者,如铁路交叉口值班室、养蜂户、渔民、公路养护工、森林值班员等。
产品规格:以采光面积的大小、不同季节的热功率计算有500W、800W、1300W、2000W。有储热保温热水型、即开即用型。有单面镜反射、多面镜反射。
手提式太阳能开水器每次产开水量可灌满一瓶5磅(1磅等于0.45359237kg)的家用保温瓶,可放到窗户上或带到野外使用。
窗下固定式太阳能开水器每次产开水量可灌满1个8磅的家用保温瓶,自动上水放水,非常适合家庭使用。
三、沼气灶
使用沼气可以改善农村生态环境卫生,保护山区树木,减少碳排放量。建一个8~10立方米的农村户用沼气池,一年可相应减排二氧化碳1.5吨。按照2005年达到的推广水平(1700多万口农村户用沼气池,年产沼气约65亿立方米),全国每年可减排二氧化碳2165万吨。
在广大农村、山区发展沼气非常必要,它是保护山区森林植被、改善生态环境的重要手段,也是荫及子孙、泽及后代的好事。
沼气不光可以做饭、点灯,还可以洗浴(用沼气热水器)、取暖、消毒、孵化家禽、储粮保鲜、灭虫和点灯诱蛾,甚至还可以用于发电,从而利用它搞副业加工。
1立方米沼气可发电1.25度,可供载3吨的汽车行驶2.8千米,供1马力(相当于735.499瓦)内燃机工作2小时,相当于60~100瓦电灯光的沼气灯照明6小时,相当于0.7kg的汽油,0.4kg的煤油。
沼气的发酵原料主要来源于人畜粪便和农业废弃物等,沼气是一种可再生能源,它取之不尽,用之不竭。
在农村搞沼气建设,不仅能解决厕所、猪圈、畜禽粪便污染、蚊蝇乱飞等问题,而且还彻底改善了农家的生态环境卫生状况,消灭了传染源,切断了疫病传播渠道,使广大农村人民群众生活环境逐步走向洁美、卫生的健康之路。
如果每户建一个8立方米的沼气池,每年可产沼气350~400立方米,节约薪柴相当于0.3公顷薪炭林一年的生长量,若有70%以上的农户使用沼气,则封山育林就有了可靠的保证。并且可以将节省的麦秸等用做大牲畜饲料,促进养殖业的发展。
性能优良的沼气灶应具备哪些条件
1.具有一定热负荷,沼气通过灶具燃烧时,单位时间内所释放出的热量称为灶具的热负荷。灶具在燃烧时在沼气压力可变的范围内得到热负荷能基本满足用户的需要。
2.燃烧完全,热效率高:沼气的热效率在55%以上,烟气中的一氧化碳含量不超过0.1%。有的沼气灶燃烧不完全会产生一氧化碳等有害气体,不仅对人体有害同时也降低了使用热效率。(图片-5)
3.燃烧稳定:在压力、热值、热负荷可能变化的范围内燃烧稳定。既不脱火也不回火,在燃烧时不发生黄焰现象。
4.燃烧时噪音小。
5.结构简单、价格低廉、使用方便、安全可靠。
沼气灶与锅底的距离多远合适
灶具与锅底的距离应根据灶具的种类和沼气压力的大小而定,过高过低都不好,合适的距离应是灶火燃烧时“伸得起腰”,有力,火焰紧贴锅底,火力旺带有响声。在使用时可根据上述要求调节适宜的距离,一般灶具距离锅底以2~4厘米为宜。
目前使用的沼气灶种类有哪些
1.高级不锈钢脉冲及压电点火双灶、单灶,电子点火节能防风灶,人工、电子点火四型灶。
2.沼气灶按材料分有铸铁灶、搪瓷面灶、不锈钢面灶。
3.按使用类别分有户用灶、食堂用中餐灶、取暖用红外线灶。
如何识别和选购质优价廉的沼气灶具
1.生产灶具企业必须有国家技术监管用颁发的生产许可证。
2.生产灶具的企业必须通过国家有关部门质量管理体系认证。
3.必须经过农业部沼气产品及设备质量监督检验测试中心,检验合格并出具检验报告。
4.必须符合《家用沼气灶》国家标准。
5.钢板的厚度、光洁度、打火率要符合国家标准。
购买沼气灶时要注意什么
1.启用灶具前一定要核查灶具右侧铭牌所示燃气种类与所用燃气是否符合。
2.连接气源应使用专用胶管,长度以1~1.5米为宜,胶管不得触及灶体不得从灶具底穿过。
3.灶具的安装与其他物件的边缘距离不小于15厘米,灶具顶部应有100厘米以上的空间位置。