太阳能热利用技术现状和建议

  摘 要:我国热水器和光伏发电技术较成熟,然而太阳灶、烤炉和太阳能水杯存在技术上的不足,无法满足消费者的理想需求,因此,需要通过科技创新解决当前矛盾,促进太阳能热利用新产品的开发,积极开拓太阳能新产品市场,达到节能减排的效果,缓解资源约束趋紧和生态系统恶化的严峻形势,建设和谐美丽中国。   关键词:太阳灶;太阳能烤炉;太阳能水杯;技术现状   中图分类号:TK11 文献标识码:A   面临资源紧缺现状,而我国太阳能资源蕴藏丰富,发展太阳能产业具有良好前景。目前,太阳能光伏发电和热水系统两项技术较成熟,但随着人们环保思想的提高,太阳能热利用产品备受人们亲睐,但技术处于初级阶段,因此近年来太阳能新产品未能得到广泛应用。   一、太阳灶现状   太阳灶在甘肃等地推广较快,具有经济、社会、生态效益的特点。太阳灶一般通过旋转抛物面将太阳辐射能转换成热能,以满足炊事要求,它分为正轴、偏轴。当太阳高度角较小时,正轴灶有相应部分反射光线不能汇聚到锅底,功率较差,尤其冬季时,光强度低和温度低,效率更低。相比而言偏轴灶效率更高一些,采用“三圆作图法”对采光面积进行了优化。太阳灶虽然有低碳、低价、节能、环保、实用等优点,但在我国尚未推广,主要原因有以下几点。   ①模具成本高。多年来灶体材料多次更新换代,直到今天,利用模具冲压而成的钢板灶体,虽然精度、强度和刚度好,但模具开发成本约10万元,并且维修成本高、周期长。另外许多厂家为降低成本,而直接调用卫星天线模具,这无疑对太阳灶效率有一定影响。   ②操作麻烦。太阳高度角和方位角是时刻变化着,采光面要进行跟踪,考虑到一般用在农村,成本必须低,一般采用手动跟踪方式。例如在烧水时,调节灶体采光面角度,让光斑照射到锅底,正午效率高,其他时间相差悬殊,一般只能作烧水功能使用,炒菜很难,尤其到冬天时,散热速率快,在不加保温设施情况下,水甚至烧不开。为了快速烧水,使用者需多次反复地调节采光面。   ③效率低,功能单一。现在的反光材料一般采用镀铝薄膜,反射率达到86%,使用年限一般为2年,镜子反射率高但易碎。太阳灶采光面直径一般为1.5米,若增加采光面积尺寸,功率会提高,但所占的空间也增大,必须将反光面折叠这一因素考虑进去。   ④组装麻烦,无法折叠。考虑到装箱运输问题,企业生产的太阳灶一般是由六块大致相同的部分堆叠而成,由于每块是曲面的,体积大,在长方体纸箱里没有有效利用空间。用户购买后,一般自行组装需要30分钟。使用者炊事完毕后,灶体的反光面无法折叠,占地空间大,给用户带来了不便。   二、太阳能烤炉现状   近年来,随着国家大力支持新能源产品的开发,开发出太阳能烤炉,它是采用槽式聚光器将太阳光辐射能量聚集到集热管,将光能转化为热能,对食物加热。目前我国主要有两个厂家销售此类产品,一个是皇明集团的太阳手提式微厨烤炫灶,另一个是凌鼎集团设计的太阳能烤炉。通过调查,了解到有以下方面的不足。   ①稳定性差、效率较低。当太阳高度角很低时,皇明烤炫灶采光面与水平面的仰角角度大,反光面和集热管(包括需要加热的食物)重心在支架外,稳定性差,存在一定结构上的缺陷。皇明烤炫灶是南北放置,凌鼎烤炉是东西放置,无论哪种放置方式,反光面的调节角度不是任意的,无法保证太阳光线与主光轴平行,不能有效的利用太阳光的辐射能。一年四季使用效率悬殊,尤其冬天很长时间才能将食物烤熟。   ②功能较单一、油污难以清理。凌鼎烤炉仅可以烧烤地瓜、肉串等固体食物,无法完成对流体类的加热;皇明烤炫灶功能较强大,无法完成蒸饭、炒菜等功能。使用过程中,需要加热的食物一般直接在集热管里进行的,无法有效的排出油污,集热管里的污染物难以清理。   ③安全系数低、占地空间大。夏季光照辐射强度高,集热管易不均匀受热,很容易炸管,必须加防护措施,保护使用者的安全。皇明烤炫灶完成了反光板的折叠,外观像行李箱;凌鼎烤炉完成了支架折叠。两个厂家的产品均占地空间大,无法携带,无法满足旅游方面的需求。   三、太阳能水杯现状   我国旅游资源丰富,近年来无论城市还是农村生活水平逐步提高,人们对室外旅游提出了更高的要求,太阳能水杯备受人们亲睐,一般分为聚光式和非聚光式。需要改进的地方有以下几点。   热效率低,杯中水对流速率慢,传热效率低;安全性能低,当太阳光对杯中水加热时,水压很高,水很难沸腾,且易炸毁杯子;外壳易变形,当杯子在太阳光下加热时,反射面聚到的光未能完全被水吸收,而是散射到外壳,塑料外壳很容易受热变形老化,尤其是天气好的夏天。   四、太阳能热利用新产品建议及发展趋势   面临能源短缺,国家会大力支持新能源方面的研发,相关企业应充分抓好这个机会,积极努力开发出太阳能新产品,例如太阳能炊具、太阳能玩具等,为我国太阳能事业做出贡献。基于上述产品的不足,各厂家要积极地同国际展会中的技术和销售人员探讨,积极开拓太阳能新产品市场,达到节能减排的效果,建设和谐美丽中国。总之,未来热利用产品的发展趋势是占地空间小、重量轻、便于携带、安全、稳定性高、效率高、多功能等,以满足人们家用甚至户外旅游的需求。   参考文献   [1]唐正艳,李勇,陈克禄,等.我国太阳能产业专利状况分析[J].可再生能源,2011,29(05):6-9.   [2]刘莉莹,何骁,王琦,等.新型便携式组合偏轴聚光太阳灶的研制[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2014,10(04):295-297.   [3]肖遵林,施钰川.槽式太阳聚光器的研究[J].可再生能源,2007,25(02):10-12.   [4]非言.皇明太阳能全面转型[J].太阳能,2013(10):32.   [5]刘春喜.太阳能炊具的低碳商机[J].现代家电,2012(17):65-66.

  摘 要:我国热水器和光伏发电技术较成熟,然而太阳灶、烤炉和太阳能水杯存在技术上的不足,无法满足消费者的理想需求,因此,需要通过科技创新解决当前矛盾,促进太阳能热利用新产品的开发,积极开拓太阳能新产品市场,达到节能减排的效果,缓解资源约束趋紧和生态系统恶化的严峻形势,建设和谐美丽中国。   关键词:太阳灶;太阳能烤炉;太阳能水杯;技术现状   中图分类号:TK11 文献标识码:A   面临资源紧缺现状,而我国太阳能资源蕴藏丰富,发展太阳能产业具有良好前景。目前,太阳能光伏发电和热水系统两项技术较成熟,但随着人们环保思想的提高,太阳能热利用产品备受人们亲睐,但技术处于初级阶段,因此近年来太阳能新产品未能得到广泛应用。   一、太阳灶现状   太阳灶在甘肃等地推广较快,具有经济、社会、生态效益的特点。太阳灶一般通过旋转抛物面将太阳辐射能转换成热能,以满足炊事要求,它分为正轴、偏轴。当太阳高度角较小时,正轴灶有相应部分反射光线不能汇聚到锅底,功率较差,尤其冬季时,光强度低和温度低,效率更低。相比而言偏轴灶效率更高一些,采用“三圆作图法”对采光面积进行了优化。太阳灶虽然有低碳、低价、节能、环保、实用等优点,但在我国尚未推广,主要原因有以下几点。   ①模具成本高。多年来灶体材料多次更新换代,直到今天,利用模具冲压而成的钢板灶体,虽然精度、强度和刚度好,但模具开发成本约10万元,并且维修成本高、周期长。另外许多厂家为降低成本,而直接调用卫星天线模具,这无疑对太阳灶效率有一定影响。   ②操作麻烦。太阳高度角和方位角是时刻变化着,采光面要进行跟踪,考虑到一般用在农村,成本必须低,一般采用手动跟踪方式。例如在烧水时,调节灶体采光面角度,让光斑照射到锅底,正午效率高,其他时间相差悬殊,一般只能作烧水功能使用,炒菜很难,尤其到冬天时,散热速率快,在不加保温设施情况下,水甚至烧不开。为了快速烧水,使用者需多次反复地调节采光面。   ③效率低,功能单一。现在的反光材料一般采用镀铝薄膜,反射率达到86%,使用年限一般为2年,镜子反射率高但易碎。太阳灶采光面直径一般为1.5米,若增加采光面积尺寸,功率会提高,但所占的空间也增大,必须将反光面折叠这一因素考虑进去。   ④组装麻烦,无法折叠。考虑到装箱运输问题,企业生产的太阳灶一般是由六块大致相同的部分堆叠而成,由于每块是曲面的,体积大,在长方体纸箱里没有有效利用空间。用户购买后,一般自行组装需要30分钟。使用者炊事完毕后,灶体的反光面无法折叠,占地空间大,给用户带来了不便。   二、太阳能烤炉现状   近年来,随着国家大力支持新能源产品的开发,开发出太阳能烤炉,它是采用槽式聚光器将太阳光辐射能量聚集到集热管,将光能转化为热能,对食物加热。目前我国主要有两个厂家销售此类产品,一个是皇明集团的太阳手提式微厨烤炫灶,另一个是凌鼎集团设计的太阳能烤炉。通过调查,了解到有以下方面的不足。   ①稳定性差、效率较低。当太阳高度角很低时,皇明烤炫灶采光面与水平面的仰角角度大,反光面和集热管(包括需要加热的食物)重心在支架外,稳定性差,存在一定结构上的缺陷。皇明烤炫灶是南北放置,凌鼎烤炉是东西放置,无论哪种放置方式,反光面的调节角度不是任意的,无法保证太阳光线与主光轴平行,不能有效的利用太阳光的辐射能。一年四季使用效率悬殊,尤其冬天很长时间才能将食物烤熟。   ②功能较单一、油污难以清理。凌鼎烤炉仅可以烧烤地瓜、肉串等固体食物,无法完成对流体类的加热;皇明烤炫灶功能较强大,无法完成蒸饭、炒菜等功能。使用过程中,需要加热的食物一般直接在集热管里进行的,无法有效的排出油污,集热管里的污染物难以清理。   ③安全系数低、占地空间大。夏季光照辐射强度高,集热管易不均匀受热,很容易炸管,必须加防护措施,保护使用者的安全。皇明烤炫灶完成了反光板的折叠,外观像行李箱;凌鼎烤炉完成了支架折叠。两个厂家的产品均占地空间大,无法携带,无法满足旅游方面的需求。   三、太阳能水杯现状   我国旅游资源丰富,近年来无论城市还是农村生活水平逐步提高,人们对室外旅游提出了更高的要求,太阳能水杯备受人们亲睐,一般分为聚光式和非聚光式。需要改进的地方有以下几点。   热效率低,杯中水对流速率慢,传热效率低;安全性能低,当太阳光对杯中水加热时,水压很高,水很难沸腾,且易炸毁杯子;外壳易变形,当杯子在太阳光下加热时,反射面聚到的光未能完全被水吸收,而是散射到外壳,塑料外壳很容易受热变形老化,尤其是天气好的夏天。   四、太阳能热利用新产品建议及发展趋势   面临能源短缺,国家会大力支持新能源方面的研发,相关企业应充分抓好这个机会,积极努力开发出太阳能新产品,例如太阳能炊具、太阳能玩具等,为我国太阳能事业做出贡献。基于上述产品的不足,各厂家要积极地同国际展会中的技术和销售人员探讨,积极开拓太阳能新产品市场,达到节能减排的效果,建设和谐美丽中国。总之,未来热利用产品的发展趋势是占地空间小、重量轻、便于携带、安全、稳定性高、效率高、多功能等,以满足人们家用甚至户外旅游的需求。   参考文献   [1]唐正艳,李勇,陈克禄,等.我国太阳能产业专利状况分析[J].可再生能源,2011,29(05):6-9.   [2]刘莉莹,何骁,王琦,等.新型便携式组合偏轴聚光太阳灶的研制[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2014,10(04):295-297.   [3]肖遵林,施钰川.槽式太阳聚光器的研究[J].可再生能源,2007,25(02):10-12.   [4]非言.皇明太阳能全面转型[J].太阳能,2013(10):32.   [5]刘春喜.太阳能炊具的低碳商机[J].现代家电,2012(17):65-66.


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