中国农村能源行业协会副秘书长陈晓夫与太阳灶的研究及推广应用

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中国农村能源行业协会副秘书长陈晓夫
中国太阳灶的研究及推广应用已经历了三十个年头，从分散的探索性试验，到全国性有组织的联合攻关、深入系统的研究；从试制、试用，到组织工厂化批量生产、规模推广；从国家无偿投放、补贴推广，到半商品化、商品化销售。无论从设计理论、材料工艺、技术标准，还是工业化生产、推广销售及售后服务，太阳灶的技术和应用都有了长足的进展，取得了可喜的成绩，引起国内外瞩目。目前，太阳灶的保有量已达到60余万台，是世界上推广应用最多的国家，取得了明显的社会效益和经济效益。现就三十年来中国太阳灶的进展做一回顾和评价。
中国第一台太阳灶于1956年在上海诞生，但作为一门技术为人们所重视和研究应该从1973年上海召开的太阳能技术交流会算起。这次会议之后，全国各地开始了不同规模的探索性试验，河南安阳研制出热箱式太阳灶，上海、北京、甘肃等地推出了不同类型的镜片聚光太阳灶。
1983年3月，农业部规划设计研究院组织了18个国内研究、试制太阳灶有成就的单位参加的太阳灶联合攻关组。将迅速发展，但力量分散的状态纳入了深入研究的轨道，使太阳灶事业又进入了一个新阶段。
1986年，中国政府将太阳灶的研究列入“七五”科技攻关项目，从财力、物力上给予大力支持，使太阳灶的发展逐步走向了归口管理、系统研究、计划推广的健康发展轨道，为国家提供了较为成熟的太阳灶技术，并在下述方面取得突破性成果。
1.设计理论
太阳灶攻关组成立后，将原来分散的理论研究逐步纳入系统的、围绕中国太阳灶发展推广实用的领域里来。提出了“三圆计算作图法”为选取太阳灶采光面积的优化设计方法，使灶面设计由定性变为定量，由技术制图推向解析计算，大大提高了太阳灶的热性能。“七五”攻关期间，又在太阳灶优化设计方面作了大量工作，探讨了太阳灶作为光学接收器时的光效率以及光学参数－反射率、截获率和吸收率；太阳灶作为太阳能－热能转换器时的热效率、功率以及光、热效率的关系，提出了光效率和热效率之间关系的计算式。以太阳灶光效率为优化设计目标，对设计太阳灶的主要参数进行优化分析、计算，根据用户的不同需要，提出了设计取值范围和计算方法，编制了实用的太阳灶设计程序，从而逐步完善了太阳灶的设计理论。
2.结构设计
针对中国太阳灶的使用对象主要在农村的这一特点，在满足基本功能的前提下，近年来，中国太阳灶的结构设计尽量做到简化，制作容易、价格低廉，与常规能源有可比性。选择操作参数时，尽量便于使用和操作。太阳灶由于炊事过程较短，加之经济和维修上的原因，大都采用人工调节跟踪。自动跟踪因成本高，维修不便，未能进入实用性阶段。
3.反光材料
目前反光材料主要有两种，一种是玻璃镜片，早期制作的太阳灶大都采用这种反光材料，直到目前厚壳水泥炉仍采用这种反光材料。其优点是耐磨性好，容易获得较好的光洁表面，价格较便宜，购买方便，寿命一般可达4"5年。缺点是容易产生腐蚀，反光层脱落变质，粘贴费工费时。另一种是真空镀铝薄膜，具有反射率高、使用更换方便等优点，近年来，商品化生产的太阳灶均采用这种反光材料，寿命一般可达2～3年，个别使用保养好的能达到4年左右。
4.壳体材料和工艺
太阳灶的壳体材料有水泥、铸铁、钢板、铝板、玻璃钢、菱苦土、石膏、钙塑、木结构、纸浆、草编等。工艺从手工糊制脱模成型到机械冲压，各地进行过大量的试探性生产，成为不断总结经验，不断改进的过程。目前应用最多的有以下几种。
铸铁灶铸铁灶是在传统的制作铁锅基础上予以改进，采用压铸方式，使灶壳的厚度仅有3毫米左右。该灶具有灶壳精度高、变形小、运输方便、使用寿命长等特点，是目前国内技术最为成熟和商品化程度最高的太阳灶之一。其产品已形成工厂化生产，深受用户欢迎，抗碱玻璃纤维增强水泥灶（GRC）这种灶壳采用硫铝酸盐早强水泥并配一定量化学增强剂、缓凝剂，中间加二层抗碱玻璃纤维网格，四周及中间配以筋条。这种灶具较高的强度和很好的钢度。和水泥灶壳相比重量大为降低，能满足一般运输上的要求，缺点是抗冲击性较差。
水泥灶水泥具有良好的耐水性、保形性和抗自然环境侵蚀的能力，尤其是价格低廉、可塑性好、制作工艺简单，因此，得到广泛的应用。发展历史最早，推广数量最多，缺点是笨重，不宜长途运输。适合就地生产、就地销售。
玻璃钢灶玻璃钢灶壳整灶重量轻，成型容易，制作方便，缺点是变型和老化快。近年来，通过改进支承结构使变型得到一定控制，对配方也进行了多次改进、试验、使耐老化性能亦有进一步提高。
5.测试方法
“七五”期间，太阳灶测试方法被列入国家标准编制计划，在原有的各类测试方法的基础上，经过认真细致的工作，协调各方面的意见，提出了适合中国目前太阳灶的实际水平和测试仪器的测试方法。这个标准系统地归纳了中国十余年来在聚光型太阳灶方面的科研成果和生产推广经验，提出了太阳灶的设计、型号、规格和测试方法，规定了太阳灶的技术要求、结构检测和热性能试验方法，是世界上首次提出的太阳灶标准。该标准于1990年被批准。

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君子谋道不谋食