本發(fā)明涉及太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用太陽(yáng)能聚光器及二次偏光器順向?qū)Ч鈱?duì)建筑照明并通風(fēng)的裝置。

背景技術(shù)：

建筑能耗占到社會(huì)總能耗的三分之一，通過(guò)太陽(yáng)能利用技術(shù)與建筑相結(jié)合對(duì)降低建筑能耗具有積極的作用。建筑照明和通風(fēng)是實(shí)現(xiàn)建筑功能的重要組成部分。目前，室內(nèi)采光是在建筑上開(kāi)設(shè)窗戶(hù)或設(shè)置天井，通過(guò)窗戶(hù)或天井將太陽(yáng)光引入建筑內(nèi)，而對(duì)于密集建筑或封閉建筑(地下車(chē)庫(kù)、隧道、地下博物館等)不能直接采光，一般采用人工光源照明。但人工光源消耗化石能源，所產(chǎn)生的光線譜帶單一，無(wú)法與建筑通風(fēng)相結(jié)合，尤其對(duì)于偏遠(yuǎn)建筑的照明還需要架設(shè)電線，造成浪費(fèi)。而太陽(yáng)能分布廣泛，利用太陽(yáng)光對(duì)建筑照明不僅可以節(jié)約能源，還對(duì)建筑內(nèi)的人和植物的健康有益，創(chuàng)造良好的視覺(jué)環(huán)境，避免人工光源的眩光缺陷?，F(xiàn)有的太陽(yáng)能照明技術(shù)都是通過(guò)光纖移動(dòng)或固定傳導(dǎo)，但其具有傳輸過(guò)程光損失、建造成本高、照明功能單一，需要配置漫散射器等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能聚光順向?qū)Ч饨ㄖ彰魍L(fēng)裝置，能夠利用太陽(yáng)光對(duì)建筑內(nèi)進(jìn)行照明，無(wú)需電力供應(yīng)，且在照明過(guò)程中收集未利用的太陽(yáng)光進(jìn)行光伏發(fā)電，以及抽吸室內(nèi)空氣進(jìn)行換新風(fēng)，解決密集建筑群或封閉建筑室內(nèi)采光使用人工照明造成的能耗高、光譜范圍窄、功能單一及無(wú)法與建筑通風(fēng)相結(jié)合等缺陷。

一種太陽(yáng)能聚光順向?qū)Ч饨ㄖ彰魍L(fēng)裝置，該照明通風(fēng)裝置包括復(fù)合多曲面光漏斗、二次偏光器、玻璃照明柱、光電池及產(chǎn)氣泡幕裝置；

所述玻璃照明柱裝在建筑頂面與建筑地面之間，二次偏光器上端連接復(fù)合多曲面光漏斗出光口，二次偏光器安裝在玻璃照明柱上端與玻璃照明柱上部形成密閉空間，玻璃照明柱內(nèi)充水，玻璃照明柱底部設(shè)有光電池和產(chǎn)氣泡幕裝置，建筑內(nèi)空氣通過(guò)產(chǎn)氣泡幕裝置進(jìn)入水中，空氣逸出水體后經(jīng)復(fù)合多曲面光漏斗排出建筑物外，太陽(yáng)光經(jīng)復(fù)合多曲面光漏斗和二次偏光器形成豎直向下傳播的光束，與產(chǎn)氣泡幕裝置產(chǎn)生的氣泡幕作用，一部分光線經(jīng)氣泡幕散射后進(jìn)入建筑內(nèi)，其余部分光線與光電池作用生成電能。

進(jìn)一步地，所述產(chǎn)氣泡幕裝置包括導(dǎo)氣管、氣泵及環(huán)形氣泡石，環(huán)形氣泡石設(shè)在玻璃照明柱底部?jī)?nèi)，導(dǎo)氣管及氣泵設(shè)在玻璃照明柱底部外，環(huán)形氣泡石通過(guò)導(dǎo)氣管和氣泵吸取建筑內(nèi)空氣在水體中產(chǎn)生氣泡幕。

進(jìn)一步地，所述二次偏光器下端通過(guò)冷凝罩固定在玻璃照明柱上端，玻璃照明柱內(nèi)水體水面低于冷凝罩下端面。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合多曲面光漏斗入光口安裝玻璃蓋板，復(fù)合多曲面光漏斗上端設(shè)有排風(fēng)管，底部空氣逸出水體后經(jīng)復(fù)合多曲面光漏斗上的排風(fēng)管排出建筑物外；復(fù)合多曲面光漏斗上端安裝有光敏探頭實(shí)現(xiàn)對(duì)日實(shí)時(shí)跟蹤。

進(jìn)一步地，所述玻璃照明柱上表面安裝有兩個(gè)以上新風(fēng)進(jìn)氣管，玻璃照明柱上部形成密閉空間的側(cè)壁上設(shè)有兩個(gè)以上進(jìn)風(fēng)口，經(jīng)新風(fēng)進(jìn)氣管進(jìn)入的新鮮空氣經(jīng)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入建筑內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述玻璃照明柱上部外表面安裝有反光罩。

進(jìn)一步地，所述光電池是板式太陽(yáng)電池或是復(fù)合多曲面聚光太陽(yáng)電池，所述復(fù)合多曲面聚光太陽(yáng)電池包括復(fù)合多曲面聚光器和太陽(yáng)電池，太陽(yáng)電池安裝在復(fù)合多曲面聚光器聚焦的焦斑位置處。

進(jìn)一步地，所述光電池外連接有蓄電池。

進(jìn)一步地，所述玻璃照明柱底部外安裝有排水管。

進(jìn)一步地，所述玻璃照明柱外設(shè)有同軸套管式玻璃保護(hù)罩。

有益效果：

1、本發(fā)明能夠利用太陽(yáng)光對(duì)建筑內(nèi)進(jìn)行照明，無(wú)需化石能源所產(chǎn)電力供應(yīng)，解決了密集建筑群和封閉建筑只能采用人工光源照明的問(wèn)題，本發(fā)明既可以節(jié)省電能，又改善了室內(nèi)視覺(jué)環(huán)境。以及抽吸建筑內(nèi)空氣進(jìn)行換新風(fēng)，解決密集建筑群或封閉建筑室內(nèi)采光使用人工照明造成的能耗高、光譜范圍窄、功能單一及無(wú)法與建筑通風(fēng)相結(jié)合等缺陷。

2、本發(fā)明收集在照明過(guò)程中未利用的太陽(yáng)光進(jìn)行光伏發(fā)電，能量傳輸距離短，光損失小，太陽(yáng)能利用效率高，尤其適合于電力缺乏的地區(qū)。

3、本發(fā)明通過(guò)復(fù)合多曲面聚光器與太陽(yáng)電池的配合，提高了太陽(yáng)電池的輸出功率，加之太陽(yáng)電池浸沒(méi)于水中，緩減了運(yùn)行時(shí)電池溫度高對(duì)輸出功率和轉(zhuǎn)換效率的影響，利于輸出功率的進(jìn)一步提升。

4、本發(fā)明用于對(duì)入射光散射的氣泡幕的氣體來(lái)自于建筑內(nèi)，通過(guò)氣泵抽吸及裝置頂部的新風(fēng)進(jìn)氣管形成的空氣更新，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑進(jìn)行換新風(fēng)的功能。

5、本發(fā)明玻璃照明柱內(nèi)水體蒸發(fā)的水蒸氣上升到冷凝罩處與經(jīng)新風(fēng)進(jìn)氣管進(jìn)入的新鮮空氣換熱冷凝，生成淡水回流到玻璃照明柱內(nèi)，所用水實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，節(jié)省資源。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明采用復(fù)合多曲面聚光太陽(yáng)電池的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為復(fù)合多曲面光漏斗聚光及二次偏光器光路運(yùn)行原理圖；

圖3為復(fù)合多曲面聚光太陽(yáng)電池光路運(yùn)行原理圖；

圖4為兩層建筑實(shí)施例圖；

圖5為本發(fā)明采用板式太陽(yáng)電池的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-太陽(yáng)，2-入射光線，3-光敏探頭，4-排風(fēng)管，5-復(fù)合多曲面光漏斗，6-玻璃蓋板，7-冷凝罩，8-二次偏光器，9-新風(fēng)進(jìn)氣管，10-進(jìn)風(fēng)口，11-建筑頂面，12-反光罩，13-玻璃照明柱，14-水體，15-氣泡幕，16-復(fù)合多曲面聚光器，17-太陽(yáng)電池，18-環(huán)形氣泡石，19-氣泵，20-蓄電池，21-排水管，22-進(jìn)氣口，23-導(dǎo)氣管，24-建筑地面，25-玻璃保護(hù)罩，26-板式太陽(yáng)電池。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種太陽(yáng)能聚光順向?qū)Ч饨ㄖ彰魍L(fēng)裝置，如圖1所示，該照明通風(fēng)裝置包括復(fù)合多曲面光漏斗5、二次偏光器8、玻璃照明柱13、復(fù)合多曲面聚光器16、太陽(yáng)電池17、冷凝罩7、玻璃蓋板6、排風(fēng)管4、光敏探頭3、新風(fēng)進(jìn)氣管9、反光罩12、蓄電池20、排水管21、導(dǎo)氣管23、氣泵19及環(huán)形氣泡石18。

玻璃照明柱13裝在建筑頂面11與建筑地面24之間，二次偏光器8上端連接復(fù)合多曲面光漏斗5出光口，復(fù)合多曲面光漏斗5入光口安裝玻璃蓋板6，上端安裝有光敏探頭3實(shí)現(xiàn)對(duì)日實(shí)時(shí)跟蹤，二次偏光器8下端通過(guò)過(guò)盈方式固定在冷凝罩7安裝槽中，冷凝罩7與玻璃照明柱13上部形成密閉空間，在形成密閉空間的玻璃照明柱13側(cè)壁上設(shè)有兩個(gè)以上進(jìn)風(fēng)口10，玻璃照明柱13上表面安裝有兩個(gè)以上個(gè)新風(fēng)進(jìn)氣管9。玻璃照明柱13內(nèi)充水，水面低于冷凝罩7下端面，玻璃照明柱13底部設(shè)有復(fù)合多曲面聚光器16、太陽(yáng)電池17和環(huán)形氣泡石18，太陽(yáng)電池17位于環(huán)形氣泡石18內(nèi)環(huán)中，安裝在復(fù)合多曲面聚光器16聚焦的焦斑位置處，導(dǎo)氣管23及氣泵19設(shè)在玻璃照明柱13底部外，建筑內(nèi)空氣被氣泵19吸入經(jīng)進(jìn)氣口22和導(dǎo)氣管23進(jìn)入環(huán)形氣泡石18生成氣泡幕15，氣泡內(nèi)空氣逸出水體14后經(jīng)復(fù)合多曲面光漏斗5上的排風(fēng)管4排出建筑物外，太陽(yáng)光經(jīng)復(fù)合多曲面光漏斗5和二次偏光器8形成豎直向下傳播的光束，與氣泡幕15作用，一部分光線經(jīng)氣泡散射后進(jìn)入建筑內(nèi)，其余部分光線與太陽(yáng)電池17作用生成電能，儲(chǔ)存在太陽(yáng)電池17外連接的蓄電池20中，可驅(qū)動(dòng)氣泵19和光敏探頭3。玻璃照明柱13上部外表面安裝有反光罩12，底部外安裝有排水管21。

運(yùn)行原理如下：帶有光敏探頭3的復(fù)合多曲面光漏斗5實(shí)施跟蹤太陽(yáng)1，入射光線2經(jīng)復(fù)合多曲面光漏斗5聚焦形成高密度光束，經(jīng)二次偏光器8的反射，光束豎直向下傳播進(jìn)入玻璃照明柱13內(nèi)的水體14中，與氣泵19抽吸的經(jīng)進(jìn)氣口22及導(dǎo)氣管23進(jìn)入環(huán)形氣泡石18生成的氣泡幕15作用，一部分光線經(jīng)氣泡幕15散射穿過(guò)玻璃照明柱13壁面進(jìn)入建筑內(nèi)，反光罩12將斜向上傳播的光線反射回建筑，其余部分光線入射到位于玻璃照明柱13底部水中的復(fù)合多曲面聚光器16內(nèi)，經(jīng)過(guò)聚光匯聚到位于復(fù)合多曲面聚光器16焦斑位置的太陽(yáng)電池17上，生成電能儲(chǔ)存在裝置外的蓄電池20中，可用于驅(qū)動(dòng)氣泵19和光敏探頭3。

氣泵19抽吸的建筑內(nèi)空氣進(jìn)入玻璃照明柱13中的水體14中，逸出后通過(guò)復(fù)合多曲面光漏斗5上方的排風(fēng)管4排出建筑，建筑外新鮮空氣經(jīng)新風(fēng)進(jìn)氣管9進(jìn)入到玻璃照明柱13上方的冷凝罩7上表面，與玻璃照明柱13內(nèi)水體蒸發(fā)的水蒸氣進(jìn)行換熱，水蒸氣冷凝后回流到玻璃照明柱13內(nèi)，換熱后的新鮮空氣經(jīng)進(jìn)風(fēng)口10進(jìn)入建筑內(nèi)，補(bǔ)充被氣泵19抽吸的建筑內(nèi)空氣，完成建筑換新風(fēng)功能。

如圖2所示，入射的太陽(yáng)光線a、b、c，其中b和c是入射到復(fù)合多曲面光漏斗5下反射面的上、下兩條邊緣光線，經(jīng)復(fù)合多曲面光漏斗5豎直反射面反射后進(jìn)入二次偏光器8中，經(jīng)反射后均生成豎直向下傳播的光線，光線a同理，則位于這兩條光線之間的其他光線也會(huì)由斜入射變?yōu)樨Q直向下傳播的光線。

如圖3所示，光線d、e為沒(méi)有被氣泡幕15散射的光線，分別入射到復(fù)合多曲面聚光器16上邊緣點(diǎn)A和下邊緣點(diǎn)B上，經(jīng)反射后到達(dá)豎直反射面DE上，反射后分別到達(dá)太陽(yáng)電池17的幾何中心0和左邊緣點(diǎn)G，則位于d和e之間的入射光線經(jīng)復(fù)合多曲面聚光器16匯聚后均勻分布于0G之間。

本裝置可應(yīng)用于多層建筑中，如圖4所示，太陽(yáng)能聚光順向?qū)Ч饨ㄖ彰魍L(fēng)裝置位于兩層建筑中，玻璃照明柱13位于二樓建筑頂面與一樓建筑地面之間，玻璃照明柱13在一樓和二樓均裝有反光罩12，入射光線2經(jīng)復(fù)合多曲面光漏斗5反射后進(jìn)入二次偏光器8中，生成豎直光束進(jìn)入玻璃照明柱13中的水體14，玻璃照明柱13外裝有同軸套管式玻璃保護(hù)罩25，光束與水體14中氣泡幕15作用，一部分散射到一樓和二樓建筑內(nèi)，其余光束入射到復(fù)合多曲面聚光器16中，經(jīng)反射匯聚于位于復(fù)合多曲面聚光器16焦斑位置的太陽(yáng)電池17上，生成電能儲(chǔ)存與裝置下方空間內(nèi)的蓄電池20中，二樓底部空氣被氣泵19經(jīng)進(jìn)氣口22抽吸到環(huán)形氣泡石18中，生成氣泡幕15，新鮮空氣經(jīng)新風(fēng)進(jìn)氣管9和進(jìn)風(fēng)口10進(jìn)入一樓，補(bǔ)充二樓的空氣缺失，實(shí)現(xiàn)建筑通風(fēng)的功能。

如圖5所示，用板式太陽(yáng)電池26代替復(fù)合多曲面聚光太陽(yáng)電池中的太陽(yáng)電池17，用與玻璃照明柱13底面積相同的板式太陽(yáng)電池26以及夾在其中部的環(huán)形氣泡石27代替復(fù)合多曲面聚光器16、太陽(yáng)電池17和夾在兩者之間的環(huán)形氣泡石18，用以改善建筑底部的光照環(huán)境，板式太陽(yáng)電池26適應(yīng)性廣。

為了滿(mǎn)足建筑內(nèi)照明的需求，可以根據(jù)所需照明照度的要求調(diào)節(jié)氣泡幕豐度或增加本裝置的數(shù)量。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。