第5章太阳灶

3太阳灶的结构设计
灶面结构


灶面结构包括基面部分和反光材料。
曲面类型：旋转抛物面、球面、圆锥面、菲涅耳反 射面、抛物柱面等 灶形：正轴灶、偏轴灶

灶面结构：整块、两块、三块或四块组合灶面
3太阳灶的结构设计
支撑结构
3太阳灶的结构设计
手动跟踪装置
跟踪装置要求
确保锅底在焦点位置 确保锅架水平 能及时跟踪太阳方位和高度角
h m in 3 9 .5 0 .4
为 当 地 地 理 纬 度
太阳灶的截光面积
Ac 0 .2 4 N 6 0 4 .1 8 6 8 1 0 I
4 2
0 .0 0 6
N I
Ac 为 截 光 面 积 ， m ； N 为 太 阳 灶 有 效 功 率 ， W ； I 为 垂 直 于 太 阳 光 平 面 上 的 太 阳 直 接 辐 照 度 ， J/ cm m in

太阳灶的效益
经济效益
一台截光面积为2m2的聚光太阳灶，每年可节省约1t的农 作物秸秆
社会效益
省劳力；节柴省煤；改善吃饭条件、提高健康水平
生态效益
使用太阳灶省下的秸秆，部分作为有机质肥还田，增加了 土地抗旱保墒能力

推广太阳灶是解决农村能源的有效途径 之一；
在利用太阳能的各种器具中，太阳灶的 成本比较低，使用条件也不苛刻。
灶面轮廓线：ABCD四 条弧线组成的截光面 （三图四弧截光面）
B 3 2 f co th R3 2f sin h 1 H f sin h
3太阳灶各参数的设计和确定
太阳高度角
h m ax 1 0 1 0 .8 8 2

2 3 .5 2 3 .5

3太阳灶的结构设计
自动跟踪装置
5.4 太阳灶材料

太阳灶壳体材料 技术要求


刚度好，5-10年不变形
耐水性好，能经受风、雨、雪、沙的侵蚀
能承受冷热变化的影响
机械性能好，能经受运输和中等撞击
便于工厂化、规模化生产
（a）太阳灶壳体材料
金属类（铸铁、铝板冲压）
优点：灶壳精度高、变形小、运输方便、 使用寿命长等
第五章 太阳灶

太阳灶的定义及发展历史 太阳灶结构类型与工作原理 太阳灶的设计 太阳灶的材料 太阳灶的使用和维护
5.1 太阳灶的定义及发展历史

太阳灶是利用太阳辐射能，通过聚光、传热、
储热等方式获取热量，进行炊事烹饪食物的一 种装置

正常使用时比蜂窝煤炉要快；和煤气灶速度大 体一致 太阳灶是较成熟的产品
热管真空管太阳灶 储热太阳灶 聚光双回路太阳灶
抛物柱面聚光箱式灶
热管真空管太阳灶
储热太阳灶
5.3 太阳灶的设计
旋转抛物面聚光集热器的聚光比约500至3000，
最高聚热温度500度至3000度
抛物柱面聚光集热器的聚光比范围约20至80，
最高聚热温度250度至400度
1 抛物面聚光原理分析
缺点：抗冲击性较差。
水泥类
优点：水泥具有良好的耐水性、 保形性和抗自然环境侵蚀的能力， 价格低廉、可塑性好、制作工艺简单 缺点：笨重，不宜长途运输。 适合就地生产、就地销售。
有机类（玻璃钢）
优点： 整灶重量轻，成型容易，强度高，制作方便 缺点：变型和老化快，成本高。
（b）太阳灶反光材料

普通玻璃镜片
2
为 太 阳 灶 平 均 热 效 率 ， 一 般 取 50%
3太阳灶各参数的设计和确定
太阳灶操作高度
主要考虑操作人员高度，一般设计操作高度H取 0.9~1.2m，最大应不超过1.25m
太阳灶的焦距
选择焦距主要考虑：
太阳灶要有较高的灶面采光系数（截光面积与灶
曲面面积之比）
较低操作高度
一般家用太阳灶的焦距 在60—80cm范围内选择

优点：耐磨性好、光洁度高、价格便宜、易 切割加工、购买方便、寿命长 缺点：反光率不高，质量大


高纯铝阳极氧化反光材料
聚酯薄膜真空镀铝反光材料
5.5 太阳灶的使用和维护



聚焦调节 光斑温度高，注意安 全 不能放置空锅 保持聚光面清洁 炊具底部涂黑（可用 煤，柴草烟熏黑）
太阳灶标准
抛物线聚光必须具备的条件
（1）入射光线必须是平行光线
（2）入射光线的方向与主轴平行
2 聚光太阳灶曲面的设计

正轴灶

灶抛物面顶点在抛物面的正中心 灶抛物面主轴为抛物面的对称中心轴

偏轴灶
偏轴灶设计：三圆作图法
B1 R1 B2 R2 2 f co s h m in sin 1 sin h m in 2 f co s 1 sin 1 sin h m in 2 f co s h m ax sin 2 sin h m ax 2 f co s 2 sin 2 sin h m ax


NY/T 805-2004 太阳灶镀铝薄膜反光材 料技术条件 NY/T 219-2003 聚光型太阳灶 (替代NY 219-1992 )
更多的太阳灶资料
国际太阳灶协会
http://solarcooker来自百度文库.org
太阳灶网 http://www.chinaxny.org/

5.2 太阳灶结构类型及工作原理
箱式太阳灶 聚光太阳灶 综合型太阳灶
（a）箱式太阳灶
原理：黑色物体较好吸收太阳辐射
基本结构：箱体

黑色涂层 玻璃（透明塑料膜）盖板 保温隔热层 外壳 支架 盖板与灶体之间密封问题？
（a）箱式太阳灶
优点： 结构简单，成本低 使用方便，温度可以达到100℃以 上，满足蒸、煮食物的要求
缺点：
聚光度低，功率有限，箱温不高， 所需时间较长，使用受到限制
加装平面反射镜
（b）聚光太阳灶
优点： 利用抛物面聚光特性，锅圈温度 可达500oC，炊事时间短 缺点： 成本较高，制作复杂 抛物面太阳灶应用最广泛
（c）综合型太阳灶
将箱式太阳灶和聚光太阳灶具有的优点加以综 合，并吸收真空集热管技术、热管技术研发的不 同类型的太阳灶 典型综合型太阳灶