1.8.6 箱式太阳灶

箱式太阳灶

除了聚光式太阳灶,还有一种箱式太阳灶。据说,在1767年,一位名叫索热尔的瑞士科学家设计了一种玻璃箱。从结构上看,箱子外层是绝热的,里面是一层套一层的玻璃箱。越往里面温度越高,到最里面的空间,其温度足可以烧开水。19世纪30年代,英国天文学家约翰·赫舍尔(1792—1871年)去南非做研究工作,他也设计了一种热箱,用于烘烤食物。

索热尔和赫舍尔的装置并未流行,原因是烧开水和烧烤食物用木柴更方便。后来,在美国实行一个不成文的规定,即每星期有一天是“洗涤日”,人们在安排工作时往往将最脏的活儿都安排在这一天。要洗热水澡,就要烧大量的热水,就要消耗大量的木柴或煤炭。为了节约木柴和煤炭,有的人用一个外表涂黑的大水桶放在太阳光下晒,晒热的水就可以用了,但它的保温性能太差了。1891年,美国发明家克拉伦斯·M.肯普研制了一种新型的热箱。他用毡子做衬,以防热量散失,顶部装上玻璃。注水之后,阳光使水升温。由于毡子可以保温,人们使用热水就很方便了。但如果箱子中的水隔过一夜,水也会变凉。

1909年,美国工程师威廉·J.贝勒改进了这种热水箱。他在屋顶上的水箱中安了一个连接到进水管上的弯管,弯管中总保留一些水。其中水不多,很快就被加热,加热后的水就流进厨房的一个保温效果很好的贮水桶。由于水温冷却得很慢,所以早上洗澡和洗东西的热水是足够的。此后,这种热水器在一些阳光充足的地方就流行起来了。

现在的箱式太阳灶也是非常简单的。它五面敷设保温层,且涂黑,以利于吸收太阳的辐射热;剩余的一面加双层玻璃。它的工作原理比较简单,阳光穿过玻璃,照射到涂黑的箱壁上,光波的能量转换为热能。此时的热能大部分被贮存在箱内了。因为太阳光的波长较短,热辐射的波长较长。而波长短的辐射易于通过玻璃,波长长的辐射不容易通过玻璃。由于热辐射不易通过玻璃散失,箱内温度不断升高,有时可以达到150℃。这样高的温度,煮饭和蒸馒头是没有问题的。这就是利用了一种“温室效应”。

如果将箱子“扩大”,就可建成容积达几千立方米那样大的温室。在冬季时,太阳光穿过玻璃窗或塑料布进入室内,转化成的热却不会散出去,就可以提高并保持室内的温度。

按照箱式太阳灶的原理,人们还研制成功太阳能开水器和太阳能消毒器等装置,供煮开水和消毒用。