太阳灶的发展和应用
   

 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，到组织工厂批量化生产、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。

    一、科研进展情况

    中国{dy}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，将发展迅速，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。

    经过几年的联合攻关，在科技人员的艰苦奋斗下，太阳灶技术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．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。

    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。

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    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{zg}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．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。   
    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{zg}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. 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。

    二、生产情况

    目前国内生产太阳灶大致有三种形式：

    1. 当地设点生产

    １９７９～１９８６年是中国太阳灶数量增长最快的时期，短短几年的时间，全国太阳灶保有量就从１９７９年的２０００台发展到１９８６年的１０万余台（见图1）。这期间，国家拿出相当数量的资金，扶持太阳灶事业的发展。

    图１  全国太阳灶历年正常使用保有量（单位：千台）

    从１９８５年开始，许多地区取消了太阳灶补贴，要求生产和销售实现商品化。产业建设起步较快的地区，太阳灶生产开始向自我发展的方向转变。例如，甘肃省临洮县和宁夏西吉等地，在当地农村能源管理部门的支持下，自设厂家，近年每年都生产近万台，基本实现了产品商品化销售。
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    2. 厂家生产

    这种生产形式指有一定技术实力和设备基础的厂家所进行的工业化生产，产品以铸铁、ＧＲＣ、玻璃钢、复合材料为多，其中大部分产品跨省区销售。厂家主要分布在江苏、山东、河南、甘肃、北京等地。
    3. 专业户制作

    个体专业户制作太阳灶以甘肃、宁夏、青海居多。一般是厚水泥壳灶，反光材料采用废玻璃镜片，加之精打细算，所以成本较低。另一特点是就地销售、注重质量、讲究信誉，所以很受群众欢迎，反映了太阳灶固有的生命力和农村市场的潜在前景。

    三、推广应用情况

    1. 不同地区太阳灶的推广应用情况

                图２  太阳灶推广主要地区情况表

    太阳灶在甘肃省大量推广应用，与这里的日照条件好固然有关，但更重要的原因是由于这里严重缺能对太阳灶有着迫切的需要。恶劣的自然条件使这里生物质能源和常规能源严重短缺。多年来，农民不得不靠铲草皮、挖草根、乱砍树木以弥补燃料不足。１９８０年前后，太阳灶由于它不消耗常规能源和生物质能源在这里得到应用。使用情况表明，太阳灶可解决农户全年用燃料的１５％左右，每户每年可少挖５０～１００亩山坡的柴草。太阳灶发展最快的永靖县，仅１９８０年春到１９８２年秋不到３年的时间，就推广了１８３７１台，普及率为６８．７３％，居全国之首，至今仍保持着全国推广使用最多、普及率{zg}的县级单位。

    西藏自治区普遍存在着能源短缺问题，某些地区缺能相当严重，但由于远离铁路运输线和能源基地，外购煤炭十分困难。太阳能的开发利用，在很大程度上避开了这些不利因素，它的丰富性和广泛性正好适合西藏农牧民居住分散的特点。目前，铸铁太阳灶的销售市场主要集中在西藏地区，每年大约都在万台左右。是国内推广应用最多的省级单位，普及率超过１０％。可以预计，今后一段时间内，太阳灶仍然会保持现有的势头迅速发展。

     2. 不同类型的太阳灶及其推广应用情况

                         图3 热箱式太阳灶

    中国太阳灶按类型分有热箱式灶、箱式聚光灶和普通型聚光灶三种。

    热箱式太阳灶虽具有制作容易、取材方便和造价较低的优点，但终因温度低，箱内热容有限，炊事功能少等缺点，发展较少。

                      图4  普通型聚光太阳灶

                       图5  箱式聚光太阳灶
    箱式聚光太阳灶设计较为精巧，打开为太阳灶，合起来为一箱体，携带、保管方便，能明显延长反光材料的寿命。但由于其结构复杂，维修不便，价格较贵等原因，应用的还不是很多。

    目前应用最多的是普通型聚光太阳灶，它具有结构简单、操作方便、性能可靠、价格低廉、功能较多等优点。    
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    四、效益分析

    1. 经济效益

    太阳灶根据不同的使用地区，不同的使用人员，不同的生活习惯，其经济效益有着明显的差异。从９０年代初的调查情况来看，河北省兴隆县根据３年的使用情况，每台太阳灶年节柴７５０～１０００公斤每百公斤按１０元计算，推广的１０００台太阳灶年节省７．５万元以上。甘肃省永靖县，从全县调查情况推算，每台太阳灶一年节约柴草５６２．５公斤，占农民做饭用燃料的１５．４％，每公斤按０．８元计算，可节约４５元，全县年节约燃料开支８２４２００元。青海省化隆县推广太阳灶１８５００台，全年可省秸秆７７４１吨，折合人民币６２万元。从各地调查的情况来看，太阳灶一般每年可节柴６００～１０００公斤。西藏因太阳能资源丰富，常规能源价格昂贵，每台太阳灶每年可节省燃料费６００元左右。

    2. 社会效益

    主要有三个方面：一是省劳力；甘肃、青海、新疆等地，部分地区严重缺柴，群众需要一人专职砍柴，使用太阳灶后可省下部分这方面的劳力。二是节柴省煤；使用太阳灶的地区，既节约煤炭又省去长途运输。三是改善吃饭条件、提高健康水平；部分贫困地区由于缺柴，中午大都用冷水配饭吃，严重影响了健康。太阳灶可随时用来热饭、烧水、给猪、鸡等家禽家畜煮食等，还可用于洗澡，对提高人民健康水平和改善环境卫生均起到一定作用。

    3. 生态效益

    在一些干旱地区自然生态失调，有气候原因和人为因素。干旱造成的植物生长缓慢，又因缺柴而连根铲出，使那里的生态向恶性循环发展。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。永靖县小岭乡推广太阳灶几年来，铲草皮渐趋杜绝。还成了地区绿化的模范乡。宁夏中卫引黄灌区的移民使用太阳灶后，解决了缺柴烧的波动情绪，为当地生产建设起到了作用。

    五、评价和建议

    １．太阳灶推广作为缓解能源紧缺、改善生态环境的一项措施要坚持下去，在推广、销售过程中根据不同的地区应采取不同的方式。在低收入地区，目前难以实现xx意义上的商品化销售。因此对于这部分地区，各级政府应把推广太阳灶列入扶贫攻坚计划，继续实行必要的补贴。对于中等收入地区，国家应鼓励这部分地区的群众积极购买太阳灶，采用多种形式的销售办法，如设立代销点、分期付款，完善售后服务等。使群众有灶可买，买后放心。同时扩大宣传，提高人们对太阳灶的认识，认识到使用太阳灶可节约能源、改善环境，于国于民都是有利的好事。对于高收入地区，因生活水平较高，除非常规能源奇缺，一般来说已没有使用太阳灶的必要和条件。

    ２．在科研方面，国家应保持一支精干的科研队伍和一定的科研经费，使他们在没有后顾之忧的情况下，继续研究和开发新的太阳灶以保持我们在技术上的{lx1}优势。在生产方面，应合理布局，重点扶持一些产品好的企业。考虑到太阳灶产品盈利小，本身积累较慢，而销售市场又是面对不那么富裕的农民，国家应在财力、物力上给予支持，减免生产和流通的税金，以便降低工厂生产成本，取得合理利润。对于边远和交通不便的地区，采取设点生产水泥灶的办法，就地生产、就地销售。当地能源主管部门应在技术上给予指导，质量上给予把关，同时提供一些便利条件。

    ３．完善现有的太阳灶技术，在工艺材料上下功夫，特别是反光材料要注重稳定质量，提高寿命。尽早实现太阳灶产品的标准化、系列化、通用化。建立检测中心，对各地生产的太阳灶进行监测，以便保证质量。

    ４．扩大太阳灶应用范围，太阳灶技术的进一步发展，不论是向大中型发展，还是向贮能、多功能方向发展，自动跟踪装置的配套是必不可少的。所以应加快太阳灶自动跟踪装置的研制，并注意经济实用性，提高应用价值。研制开发携带方便、使用轻巧的箱式太阳灶，作为一种旅游、环保产品推向市场。

    ５．第三世界国家农村燃料状况和中国农村相似，有的则更为严峻。与第三世界国家建立太阳灶技术合作关系，根据互惠互利的原则开展技术交流和产品贸易。这方面工作潜力很大，应联合有关部门，加强这方面工作。

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