聚光式太阳灶概述

涉及原理

旋转抛物面聚光原理

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，设计一个功率700～1200瓦的聚光式太阳灶，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。

偏轴聚焦原理

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。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。

出版说明

1 太阳灶的用途

2 太阳灶分类

3 聚光式太阳灶是怎样工作的

4 聚光式太阳灶的常用知识

5 太阳灶的制作材料

6 太阳灶的调试与合理使用

光-热转换 把太阳辐射能转换成热能,是利用技术比较成熟、应用比较普遍的一种方式，其形式包括：①太阳灶。主要有两类。一是热箱式太阳灶，阳光通过透明玻璃盖板进入保温箱,使箱内温度达到150～200℃,将食物用蒸、焖方式烹熟(图 1)。另一类是聚光式太阳灶，由锅具、采光面、机架和太阳高度及方位跟踪调节装置组成。它利用抛物曲面聚光原理(图2)将阳光汇聚在锅具上加热食物。 聚光倍数由几十到数百，采光面积一般为2平方米,在焦斑处可获得 400～900℃的高温，可提供1千瓦的有效功率。

②太阳能热水器。在中国推广应用的主要有管式闷晒热水器和平板型热水器两大类。平板型热水器又分管板式、扁匣式、瓦楞式、翼管式、真空管式等多种类型。热水器的组装利用又可以分为自然循环式(图3)和强制循环两种系统。1平方米采光面积的热水器，一个晴天可提供50～60℃热水80～100千克,在农村常用于加热温室、烘干农副产品和家用热水（见彩图）。

③太阳房。用太阳能采暖并采取保温措施。自然循环采暖的称被动太阳房，外加动力运行的采暖房称主动太阳房。被动太阳房又分直接受益式和间接受益式两种(图4)。设计良好的太阳房采暖利用保证率达60～70%，每户每年可节省煤炭 1吨左右。

④太阳能干燥装置。有箱式、温室式和组合整体式等多种，可缩短干燥时间，提高干燥质量和杀死害虫。此外还有日光温室和塑料棚，利用采光可在冬季生产蔬菜或提前、延迟其生长季节。（见彩图）　光-电转换 把太阳辐射能直接转换成电能,太阳能发电站就是这种类型。也可先将光能转换成热能，再由热机发电产生电能，称两次转换类型。中国在农业有将太阳能电池用于电牧栏（见彩图）等的。大多为硅电池。　此外，太阳能也可被转换成化学能。植物界的光合作用就是最常见的。但可以利用这种能量转换方式的人工设施大多尚在试验阶段。