新能源集成廚用加熱系統

蔡長庸?孟憲雨?牛鵬飛?惠堯?龐爽?戰洪仁

摘要：太陽能作為地球上最廣泛的可再生能源受到世界各國的重視，若能得到有效利用，則是一筆巨大的財富。熱管技術作為當代一門新興技術，受到各行各業科研工作者的青睞，它的導熱效率遠遠超過了任何一種已知金屬，可以以很小的截面遠距離輸送大量的熱而無需外加動力。因此，若能通過太陽能和熱管技術在餐飲領域內研究并推廣節能降耗技術，則可在為餐飲行業帶來巨大收益的同時為我國節省大量的資源，符合我國“節能減排”的大政方針，對建設資源節約型、環境友好型社會有著重要意義。

關鍵詞：節能降耗；熱量高效利用；保護環境

目前我國主流商用和家用爐灶大多采用開放式、鼓風式的燃燒方式，在開放式燃燒過程中，熱能只有很少一部分傳遞給加熱器皿，其他大部分熱能在火焰流動中散失到環境中，加熱效率30%以下。另外，在開放式燃燒過程中還存在很多燃料燃燒不完全的狀況，不但增加了熱損失，而且還產生了有毒有害氣體。熱管技術作為當代一門新興技術，受到各行各業科研工作者的青睞，它的導熱效率遠遠超過了任何一種已知金屬，可以以很小的截面遠距離輸送大量的熱而無需外加動力。而太陽能作為地球上最廣泛的能源之一，若能得到合理利用則可以為人類節約大量的能源。鑒于這些特點，我們設計了一種新型的廚用加熱系統，將熱管技術與太陽能技術有效結合，實現了廚房熱源的高效利用，減少了有害氣體的排放，保護了環境。

1、基本思路及研究意義

1.1基本思路

因為我國人口眾多，餐飲業耗能在我國能源消耗中占有很大的比重；而現有的開放式燃燒過程中，熱能只有很少一部分傳遞給加熱器皿，其他大部分熱能在火焰流動中散失到環境中，導致對器具的加熱效率低下；針對這些現象我們將太陽能與熱管技術結合并應用其中，對如何提高熱效率、減少有害氣體的排放進行了更加充分的研究。

1.2研究意義

1.解決老式廚用加熱器熱傳遞效率低，能源浪費的特點，節約資源；

2.解決老式廚用加熱器燃燒不完全，產生有毒氣體的特點，環保，無污染；

3.新能源集成廚用加熱器可替代功能，結構比較單一的老式廚用加熱器，實現能源的多級高效利用。

2、工藝流程設計

新能源集成廚用加熱系統，圖一由太陽能集熱器（1）、熱管（2）、折疊式太陽能電池板（3）、蓄電池（4）、導線（5）、控制臺（6）、灶臺（7）、熱二極管（8）、主灶（9）、熱開關（10）、副灶（11）、電子溫度計（12）、固定螺栓（13）、固定支架（14）等依次連接而成；另外，我們在爐灶上纏繞了熱管，提高了熱量利用率。

整個系統由室內和室外兩部分組成，室外主要是通過太陽能集熱器（1）與熱管（2）吸收太陽能并將熱量通過熱管（2）高效傳給室內的主灶（9）加熱器具，由于熱管的高效導熱，實現了太陽能的高效利用；同時，太陽能電池板（3）的引入，解決了加熱設備空閑時太陽能來源的有效控制問題，間接彌補了熱管傳熱難控制的缺陷；并用蓄電池（4）對太陽能電池板（3）吸收的熱能轉化的電能進行了收集，對能量進行儲存；熱二極管（8）與熱開關（10）的引入，實現了熱量需求高低的可控，節約了能源，實現了熱量的最大化利用；溫度計（12）與控制臺（6）的引入，除了可直觀了解爐灶的溫度外，還給設備的安全性能提供了保障，實現了系統的安全可靠理念。

3、工藝流程創新點

1.變廚房各設備獨立加熱為集中供熱，大大降低了能耗；

2.在傳統爐灶的基礎上引進太陽能以及熱管技術，降低了能耗的同時也彌補了太陽能在使用過程中所受的限制；

3.在熱管導熱過程中引進了熱二極管以及熱開關等技術實現熱能的合理利用；

4.將熱管技術引進廚房，使烹飪溫度更加均勻可控；

5.對原有熱管技術應用進行創新，在絕熱段吸液芯內壁增設與其緊密貼合的保溫層，內外雙層保溫，增大導熱熱阻的同時隔絕高溫蒸汽與冷凝液體，提高了傳熱效率。

4、總結

在漫長的人類發展歷史進程中，能源起著重要作用，是國家進步的基礎，社會安定的保障。我國雖然能源儲量豐富，但是人均擁有量十分有限，因此我國面臨著非常重大的挑戰如何有效的節約能源成為了我國科研工作者研究的重要課題。

本發明的目的在于在傳統爐灶的基礎上引進太陽能技術以及熱管技術節能降耗，同時利用熱管技術實現熱能的多級利用，最大限度地降低餐飲行業的能耗。

新能源集成廚用加熱系統實現了太陽能技術與熱管技術的巧妙結合，既突出了熱管的高效導熱、熱損失小的特點，又利用了太陽能無污染的特性，實現了太陽能的合理化利用，減少了二次能源的消耗，降低了污染氣體的排放，若本系統得以廣泛開發利用，對現有的廚用加熱系統將開啟一次新的能源革命。

參考文獻：

[1]羅運俊，何梓年，王常貴，太陽能利用技術，化學工業出版社，2005

[2]孫全平，陳曉華，陳金發，太陽能熱管的研制和應用，能源技術，2002，6：110～112

[3]喜文華，魏一康，張蘭英，太陽能實用工程技術，蘭州大學出版社，2001

[4]楊世銘，陶文銓，傳熱學第四版.

[5]孫薈晶，孫世梅，熱管技術在可再生能源利用中的研究與探索[J].現代化工，2007， S2：517-520.endprint