本實用新型涉及太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用太陽能聚光器及二次偏光器順向?qū)Ч鈱ㄖ彰鞑⑼L(fēng)的裝置。

背景技術(shù)：

建筑能耗占到社會總能耗的三分之一，通過太陽能利用技術(shù)與建筑相結(jié)合對降低建筑能耗具有積極的作用。建筑照明和通風(fēng)是實現(xiàn)建筑功能的重要組成部分。目前，室內(nèi)采光是在建筑上開設(shè)窗戶或設(shè)置天井，通過窗戶或天井將太陽光引入建筑內(nèi)，而對于密集建筑或封閉建筑(地下車庫、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，無法與建筑通風(fēng)相結(jié)合，尤其對于偏遠建筑的照明還需要架設(shè)電線，造成浪費。而太陽能分布廣泛，利用太陽光對建筑照明不僅可以節(jié)約能源，還對建筑內(nèi)的人和植物的健康有益，創(chuàng)造良好的視覺環(huán)境，避免人工光源的眩光缺陷?，F(xiàn)有的太陽能照明技術(shù)都是通過光纖移動或固定傳導(dǎo)，但其具有傳輸過程光損失、建造成本高、照明功能單一，需要配置漫散射器等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型提供了一種太陽能聚光順向?qū)Ч饨ㄖ彰魍L(fēng)裝置，能夠利用太陽光對建筑內(nèi)進行照明，無需電力供應(yīng)，且在照明過程中收集未利用的太陽光進行光伏發(fā)電，以及抽吸室內(nèi)空氣進行換新風(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、功能單一及無法與建筑通風(fēng)相結(jié)合等缺陷。

一種太陽能聚光順向?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)空氣通過產(chǎn)氣泡幕裝置進入水中，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)氣泡幕散射后進入建筑內(nèi)，其余部分光線與光電池作用生成電能。

進一步地，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)在玻璃照明柱底部內(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。

進一步地，所述二次偏光器下端通過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現(xiàn)對日實時跟蹤。

進一步地，所述玻璃照明柱上表面安裝有兩個以上新風(fēng)進氣管，玻璃照明柱上部形成密閉空間的側(cè)壁上設(shè)有兩個以上進風(fēng)口，經(jīng)新風(fēng)進氣管進入的新鮮空氣經(jīng)進風(fēng)口進入建筑內(nèi)。

進一步地，所述玻璃照明柱上部外表面安裝有反光罩。

進一步地，所述光電池是板式太陽電池或是復(fù)合多曲面聚光太陽電池，所述復(fù)合多曲面聚光太陽電池包括復(fù)合多曲面聚光器和太陽電池，太陽電池安裝在復(fù)合多曲面聚光器聚焦的焦斑位置處。

進一步地，所述光電池外連接有蓄電池。

進一步地，所述玻璃照明柱底部外安裝有排水管。

進一步地，所述玻璃照明柱外設(shè)有同軸套管式玻璃保護罩。

有益效果：

1、本實用新型能夠利用太陽光對建筑內(nèi)進行照明，無需化石能源所產(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題，本實用新型既可以節(jié)省電能，又改善了室內(nèi)視覺環(huán)境。以及抽吸建筑內(nèi)空氣進行換新風(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、功能單一及無法與建筑通風(fēng)相結(jié)合等缺陷。

2、本實用新型收集在照明過程中未利用的太陽光進行光伏發(fā)電，能量傳輸距離短，光損失小，太陽能利用效率高，尤其適合于電力缺乏的地區(qū)。

3、本實用新型通過復(fù)合多曲面聚光器與太陽電池的配合，提高了太陽電池的輸出功率，加之太陽電池浸沒于水中，緩減了運行時電池溫度高對輸出功率和轉(zhuǎn)換效率的影響，利于輸出功率的進一步提升。

4、本實用新型用于對入射光散射的氣泡幕的氣體來自于建筑內(nèi)，通過氣泵抽吸及裝置頂部的新風(fēng)進氣管形成的空氣更新，實現(xiàn)了對建筑進行換新風(fēng)的功能。

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

附圖說明

圖1為本實用新型采用復(fù)合多曲面聚光太陽電池的整體結(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行原理圖；

圖3為復(fù)合多曲面聚光太陽電池光路運行原理圖；

圖4為兩層建筑實施例圖；

圖5為本實用新型采用板式太陽電池的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-太陽，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)進氣管，10-進風(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-太陽電池，18-環(huán)形氣泡石，19-氣泵，20-蓄電池，21-排水管，22-進氣口，23-導(dǎo)氣管，24-建筑地面，25-玻璃保護罩，26-板式太陽電池。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。

本實用新型提供了一種太陽能聚光順向?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實現(xiàn)對日實時跟蹤，二次偏光器8下端通過過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)有兩個以上進風(fēng)口10，玻璃照明柱13上表面安裝有兩個以上個新風(fēng)進氣管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、太陽電池17和環(huán)形氣泡石18，太陽電池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)進氣口22和導(dǎo)氣管23進入環(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)氣泡散射后進入建筑內(nèi)，其余部分光線與太陽電池17作用生成電能，儲存在太陽電池17外連接的蓄電池20中，可驅(qū)動氣泵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。

運行原理如下：帶有光敏探頭3的復(fù)合多曲面光漏斗5實施跟蹤太陽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入玻璃照明柱13內(nèi)的水體14中，與氣泵19抽吸的經(jīng)進氣口22及導(dǎo)氣管23進入環(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散射穿過玻璃照明柱13壁面進入建筑內(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)過聚光匯聚到位于復(fù)合多曲面聚光器16焦斑位置的太陽電池17上，生成電能儲存在裝置外的蓄電池20中，可用于驅(qū)動氣泵19和光敏探頭3。

氣泵19抽吸的建筑內(nèi)空氣進入玻璃照明柱13中的水體14中，逸出后通過復(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)進氣管9進入到玻璃照明柱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)進風(fēng)口10進入建筑內(nèi)，補充被氣泵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A和下邊緣點B上，經(jīng)反射后到達豎直反射面DE上，反射后分別到達太陽電池17的幾何中心0和左邊緣點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反射后進入二次偏光器8中，生成豎直光束進入玻璃照明柱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焦斑位置的太陽電池17上，生成電能儲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)進氣管9和進風(fēng)口10進入一樓，補充二樓的空氣缺失，實現(xiàn)建筑通風(fēng)的功能。

如圖5所示，用板式太陽電池26代替復(fù)合多曲面聚光太陽電池中的太陽電池17，用與玻璃照明柱13底面積相同的板式太陽電池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，板式太陽電池26適應(yīng)性廣。

為了滿足建筑內(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，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。