Меню

Оптоволокно свет от солнца



Технология передачи естественного (солнечного) света по световым каналам

Рубрика:

Экономия электрической энергии При потреблении.

Классификация технологии:

Технологический.

Статус рассмотрения проекта Координационным Советом:

Не рассматривался.

Объекты внедрения:

Системы освещения, Частные дома, Некапитальные, легковозводимые временные сооружения, в т.ч. торговые, Учреждения социальной сферы (школы, больницы, детские сады и т.д.) , Административные и общественно-бытовые здания и сооружения.

Эффект от внедрения:

— для объекта экономия электроэнергии за счет сокращения использования электроосвещения, снижение платежей за электричество;
— для муниципального образования снижение потребления топлива, высвобождение дополнительной электрической мощности.

Системы солнечного освещения (ССО) находят все более широкое применение как за рубежом, так и в отечественной практике проектирования, строительства и эксплуатации осветительных установок естественного освещения. Системы солнечного освещения позволяют максимально увеличить количество солнечного света во внутренних помещениях жилых и общественных зданий, одновременно обеспечивая значительное снижение электроэнергии, расходуемой на освещение. CСО — это система, позволяющая улавливать солнечный свет через купол, расположенный на крыше, и направлять его вниз по системе световодов. Нанесение на внутреннюю поверхность световода многослойной полимерной пленки с высоким уровнем отражения (99,7%) видимого спектра естественного света, обеспечивает передачу света на расстояния до 20 и более метров без искажения спектральной составляющей.

1) Наименование рассматриваемого метода (технологии)

Технология передачи естественного (солнечного) света по световым каналам с помощью системы дневного (солнечного) освещения.

2) Описание предлагаемой технологии (метода) повышения энергоэффективности, его новизна и информированность о нем, наличие программ развития

Технология передачи естественного света в помещения это совокупность высокотехнологичных светотехнических элементов, которые концентрируют дневной свет, подают его на расстояние до 20-ти метров без потерь и полностью рассеивают во внутренних помещениях здания. Данные системы обладают свойствами оптических фильтров, передавая в помещения только видимую составляющую естественного света (без УФ и ИК спектров), уменьшая при этом, передачу/потерю тепловой энергии. При этом исключаются затраты связанные с использованием электрической энергии на освещение и кондиционирование помещений. Информация о технологии широко представлена на многих Интернет — ресурсах. В течение последних лет формируется обширная дилерская сеть. Информация передана в адрес всех регионов России, начиная от губернаторов субъектов Федерации. Программа включения данной технологии в современное российское строительство, в настоящее время, отсутствует. Внедрение технологии в современное российское строительство носит «точечный» характер и выполняется наиболее профессиональными и дальновидными участниками строительного рынка.

Описание системы

Рис. Схема работы дневного солнечного освещения.

Запатентованная конструкция, состоит из расположенного на крыше светособирающего купола (выполненного из устойчивого к атмосферному воздействию акрила), представляющего собой совокупность линз Френеля, осуществляющих захват прямых солнечных лучей и диффузного рассеянного света с углов приема (в том числе самых малых) для его дальнейшей передачи во внутреннее пространство помещения. Конструкция не привлекает к себе внимания и не искажает архитектурного облика здания.

Конструкция ССО состоит:

  • Светособирающего купола
  • Флешинга
  • Световода
  • Диффузора

Нанесение на внутреннюю поверхность световода многослойной полимерной пленки с высоким уровнем отражения (99,7%) видимого спектра естественного света, обеспечивает передачу света на расстояния до 20 и более метров , с несколькими поворотами световода под углом 90 0 .

Основные расходы ССО (системы солнечного освещения) приходятся на их изготовление, транспортировку и монтаж. Средняя окупаемость ССО по показателям расхода электроэнергии на цели освещения составляет от 3 до 5 лет для объектов , расположенных на 45-55 0 широты.

Назначение системы

Области применения систем дневного освещения включают в себя:

  • учреждения здравоохранения и рекреационные центры;
  • учреждения образования (вузы, школы, детсады и ясли);
  • объекты жилищного строительства;
  • бизнес-центры;
  • торговые центры и супермаркеты;
  • спортивные сооружения и объекты;
  • производственные цеха и склады;
  • животноводческие, звероводческие фермы и птичники, и мн. др.

Высокое качество всех компонентов системы обеспечивает десятилетнюю гарантию эксплуатации оборудования.

3) Результат повышения энергоэффективности при массовом внедрении

Массовое внедрение в практику современного строительства технологии передачи естественного света в помещения по световым каналам приведет к следующим результатам:

  • положительное влияние на здоровье людей непрерывного воздействия видимого спектра естественного освещения;
  • произойдет качественное изменение архитектурных форм зданий;
  • световые проемы в ограждающих конструкциях (окна, световые фонари, атриумы и пр.) перестанут играть доминирующую роль в освещении внутренних пространств зданий;
  • улучшится освещенность помещений естественным светом при наименьших энергозатратах;
  • сократятся энергопотери/энергопритоки зданий;
  • положительное влияние на экологию планеты снижением условных выбросов СО2 в атмосферу.

Вышеуказанные последствия применения технологии передачи света по световым каналам дают основание отнести ее к энергосберегающим и экологически чистым технологиям, что является актуальным и востребованным в условиях нарастающих экологического и энергетического кризисов.

4) Прогноз эффективности технологии (метода) в перспективе с учетом следующих факторов:

  • роста цен на энергоресурсы
  • роста благосостояния населения
  • введением новых экологических требований
  • других факторов

Данная энергосберегающая технология относится к категории элементов капитального строительства, которые снижают энергопотери/энергопритоки зданий, а также снижают потребление электрической энергии расходуемой на освещение помещений в дневное время. Эти системы соответствуют требованиям времени в вопросе энергоэффективного «зеленого» строительства. Рост благосостояния населения будет способствовать все большему вниманию сог стороны людей к своему здоровью, а значит — широкому применению в строительстве индивидуальных домов. Срок окупаемости оборудования при освещении крупных объектов: супермаркетов, крытых стадионов, производственных помещений от 3 до 5 лет. Системы, имея 10 лет гарантии и неограниченный срок эксплуатации, относятся к капитальным элементам сооружений и могут монтироваться на любом этапе строительства или при реконструкции

5) Существует ли необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня объектов для внедрения данной технологии?

Все исследования уже проведены. Данные системы успешно применяются во всем мире более 20-ти лет на объектах различного назначения.

6) Причины, по которым предлагаемые энергоэффективные технологии не применяются в массовом масштабе; план действий для снятия существующих барьеров

  • отсутствие необходимой профессиональной подготовки дизайнеров и архитекторов;
  • отсутствие устойчивой культуры энергосбережения среди населения и профессионалов;
  • отсутствие экономических механизмов стимулирующих деятельность субъектов, применяющих энергосберегающие технологии;
  • отсутствие нормативно-правовой базы применения и использования новых энергосберегающих технологий.

7) Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемой технологии (метода) и необходимость их совершенствования

Вопросы энергетической эффективности и экологической безопасности во всех сферах социальной и производственной деятельности российского общества в настоящее время приобрели особую актуальность. Это нашло свое отражение в принятии Федерального закона № 261 от 23.11.09 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», в котором четко выделены направления решения задачи энергетической безопасности России. Среди этих направлений особое внимание уделяется повышению энергоэффективности зданий.

8) Наличие технических и других ограничений применения технологии (метода) на различных объектах

9) Необходимость проведения НИОКР и дополнительных испытаний

10) Наличие постановлений, правил, инструкций, нормативов, требований, запретительных мер и других документов, регламентирующих применение данной технологии (метода) и обязательных для исполнения; необходимость внесения в них изменений или необходимость изменения самих принципов формирования этих документов; наличие ранее существовавших нормативных документов, регламентов и потребность в их восстановлении

11) Необходимость разработки новых или изменения существующих законов и нормативно-правовых актов

Необходима разработка новых нормативно-правовых актов, определяющих нормы энергопотребления, что будет являться стимулом к внедрению и применению новых энергосберегающих технологий в современном строительстве.

12) Наличие внедренных пилотных проектов, анализ их реальной эффективности, выявленные недостатки и предложения по совершенствованию технологии с учетом накопленного опыта

В России уже реализованы ряд пилот-проектов с применением данной инновационной технологии. К наиболее значимым можно отнести:

Образование и наука:

  • детский сад №229 (Ижевск) Скачать информацию о проекте;
  • детский сад №20 (Среднеуральск);
  • детский сад №15 (Славянск-на-Кубани, Краснодарского края);
  • средняя школа №35 (Краснодар) Скачать информацию о проекте ;
  • физкультурно-оздоровительный комплекс (ст.Ленинградская, Краснодарского края);
  • Нижегородская правовая академия (Н.Новгород) Скачать информацию о проекте ;
  • физкультурно-оздоровителый комплекс (Н.Новгород);
  • Уральский Дом Науки и Техники (Екатеринбург);
  • океанариум и Научно-адаптационный корпус (Владивосток, о.Русский).
  • больница СКЖД (Ростов-на-Дону);
  • Сочинская инфекционная больница (Сочи) Скачать информацию о проекте;
  • вет.клиника (Краснодар).
  • Морской вокзал (Санкт-Петербург);
  • Вокзальный комплекс (Анапа).
  • завод «Марс» (Москва, Ульяновск);
  • завод «Данон» (Московская область);
  • ООО «АНТ-информ» (Краснодар).
  • «ИКЕА» в ТЦ МЕГА Адыгея-Кубань (Краснодар);
  • «ИКЕА» в ТЦ МЕГА Белая Дача (Москва);
  • «ЮГ-Кабель» (Краснодар)
  • автоцентр «АвтоГАЗ» (Краснодар) Скачать информацию о проекте;
  • автосалон «Hyundai» (Ижевск);
  • автосалон «Citroen‎» (Ярославль).
  • Отделение Газпромбанка (Магнитогорск);

а также офисные здания и частные дома в различных регионах России.

13) Возможность влияния на другие процессы при массовом внедрении данной технологии (изменение экологической обстановки, возможное влияние на здоровье людей, повышение надежности энергоснабжения, изменение суточных или сезонных графиков загрузки энергетического оборудования, изменение экономических показателей выработки и передачи энергии и т.п.)

При массовом внедрении данной технологии в современное строительство будет иметь место положительные социальные результаты: снижение утомляемости работников на рабочих местах (до16%), повышения качества усвоения материала учащимися (до 20%), повышение эффективности работы торговых предприятий (до 40%). Значительно снизится дневная нагрузка на электрические сети, особенно в летнее время, за счет уменьшения времени использования искусственных источников света и снижения потребных мощностей на кондиционирование.

14) Наличие и достаточность производственных мощностей в России и других странах для массового внедрения технологии

Производство данного оборудования в России сдерживается только ментальностью населения и руководства, и как результат, не развитостью рынка.

15) Необходимость специальной подготовки квалифицированных кадров для эксплуатации внедряемой технологии и развития производства

Данная технология имеет 10-ти летнюю гарантию и неограниченный срок эксплуатации. Для обеспечения этих характеристик необходимо исключить негативное влияние человеческого фактора. Для решения этой задачи проводится периодическая подготовка специалистов по продаже и установке систем дневного освещения.

16) Предполагаемые способы внедрения:

  • введение в образовательные дисциплины проектных специальностей специального курса;
  • большая просветительская работа в творческом сообществе;
  • широкая рекламная компания;
  • коммерческое финансирование (энергосервисные контракты);
  • конкурс на осуществление инвестиционных проектов, разработанных в результате выполнения работ по энергетическому планированию развития региона, города, поселения;
  • бюджетное финансирование для эффективных энергосберегающих проектов с большими сроками окупаемости;
  • введение запретов и обязательных требований по применению, надзор за их соблюдением.

Статьи о данной технологии:

Источник

Солнечное оптоволоконное осветительное устройство

Солнечное оптоволоконное осветительное устройство предназначено для освещения темных помещений естественным солнечным светом. Солнечный свет без преобразования в другой вид энергии фокусируется и передается в темное помещение по оптоволоконному кабелю, что позволяет обеспечить высокую электрическую безопасность даже в помещениях с высокой влажностью. В устройстве используются неподвижная изогнутая плосковыпуклая цилиндрическая линза, и прозрачная коническая воронка. Они сужают солнечный световой поток и направляют его на входной торец оптоволоконного кабеля в течение всего светового дня. Такое решение исключает использование в устройстве параболического фокусирующего отражателя, электропривода и автоматической системы слежения, направляющих отражатель в сторону солнца, перемещающегося по небосводу. Отсутствие подвижных элементов, имеющихся в существующих в настоящее время подобных приборах, значительно упрощает устройство, увеличивает надежность, снижает стоимость и исключает необходимость в дополнительном электропитании.

Полезная модель относится к области бытовых осветительных приборов, а именно, к приборам для освещения жилых и не жилых помещений, не имеющих окон (подвалов, коридоров, прихожих, ванных и туалетных комнат, а также рудников, шахт, бассейнов, аквариумов и т.п.).

Общеизвестные осветительные приборы — электрические лампы, обладают существенными недостатками: относительно высоким энергопотреблением, электрической и пожарной опасностью, необходимостью их постоянного включения и выключения, а также необходимостью замены ламп при их сгорании из-за их малого срока службы.

В настоящее время, архитекторы, решая вопросы освещения, все чаще стараются использовать естественный свет. Одним из таких решений являются зенитные фонари — световые прозрачные конструкции в кровле здания. Зенитные фонари можно установить на крыше любой формы, устранив тем самым недостаток естественного освещения помещения. Однако, зенитные фонари дороги и ограничены в применении, т.е. могут устанавливаться, только на верхних этажах зданий. Система зеркал, часто применяемая в густонаселенных кварталах некоторых стран, тоже не всегда применима, поскольку, может быть использована только в условиях хорошей прямой видимости. Кроме того, велика ширина канала передачи света, из-за отсутствия уплотнения светового потока в такой системе. Ширина канала равна площади одного зеркала.

Сравнительно недавно начали использовать оптоволоконные и полые световоды. Данный вид осветительных приборов также является примером современных энергосберегающих технологий. Свет, идущий от источника, попадает во входной торец световода и, за счет внутреннего отражения, проходит по его каналу и выходит из выходного торца. Отсутствие электрического тока в световоде (а, следовательно, и отсутствие нагрева) устройства оптоволоконного освещения дают ему некоторые преимущества над другими видами. Эта особенность позволяет использовать такое освещение при подсветке бассейнов, аквариумов и помещений с повышенной влажностью. Кроме того, оптоволоконные световоды удобны при монтаже. Однако, все же главным достоинством оптоволоконного освещения является экономичность. Ведь галогенная лампа, которая в данном случае служит источником света, способна почти без потерь преобразовывать электрическую энергию в световую энергию.

Но, ближайшим прототипом заявляемому устройству, являются гибридные оптоволоконные световоды прямого солнечного света (см. приложение). Эти световоды применяются для прямой поставки естественного дневного света внутрь освещаемых помещений. Они состоят из коллектора, параболического зеркала, подобно параболической антенне, фокусирующего, но только, солнечные лучи в приемник и транспортируемые затем в освещаемое помещение с помощью оптоволоконного кабеля. Устройство содержит систему позиционирования, которая поворачивает зеркало в течение дня, постоянно направляя его на солнце, как это делает всем известный подсолнух. В течение дня установленный на крыше коллектор и вспомогательное зеркало собирают солнечную энергию, отслеживая ход светила по небу. Такое решение делает устройство сложным и дорогостоящим. Наличие системы слежения за солнцем, поворотного мотто подвесного кронштейна, требуют внешнего электропитания подводимого от сети, или получаемого от преобразования световой энергии в энергию электрическую. Как следует из приложения, стоимость такой системы достигает 16 тыс. долларов, а ее установка колеблется от 500 до 2000 долларов. Высокая стоимость, сложность, необходимость во внешнем электропитании, являются основными недостатками данных систем.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является снижение стоимости и энергопотребления оптоволоконных осветительных устройств, их упрощения, увеличение их безопасности, срока службы и надежности при освещении труднодоступных, влажных, темных помещений. Этот технический результат достигается тем, что в заявляемом устройстве солнечный свет, с помощью специальной неподвижной линзы и конической воронки фокусируется на один торец оптоволоконного кабеля. С другого торца этого кабеля, помещенного в темном помещении, свет рассеивается с помощью рассеивающей сферы или линзы, освещая это помещение. При этом устройство значительно упрощается, исчезает необходимость позиционирования фокусирующего блока устройства в течении светового дня, полностью отсутствует потребление электроэнергии, значительно увеличивается, и становится практически не ограниченным, срок службы устройства, существенно возрастает безопасность его эксплуатации. Это позволяет использовать данное устройство не только в помещениях с повышенной влажностью, но и в воде (бассейны, аквариумы), и во взрывоопасных помещениях (шахты, рудники и химические предприятия).

Заявляемая полезная модель, предназначенная для освещения естественным солнечным светом темной комнаты (ванная комната, туалетная, гардеробная, прихожая) обычной жилой квартиры представлена на фигуре 1. Фокусирующий блок устройства, состоящий из плосковыпуклой фокусирующей линзы (1), корпуса (2) и цилиндрической прозрачной воронки (3), закрепляется с помощью кронштейна (4) на южной (солнечной) стене дома, и ориентируется на солнце по азимуту и углу места (подобно спутниковой параболической антенне). Плосковыпуклая фокусирующая линза должна иметь специальную форму, напоминающую боковой срез торроида (фигура 2), для того, чтобы при изменении положения солнца на небосводе в течение дня, не смещалась фокусная площадка, на которой концентрируются солнечные лучи. Выпуклое основание конической воронки, выполненной из прозрачного материала в виде усеченного конуса, совмещено с фокусной площадкой линзы, а вершина совмещена с входным торцом оптоволоконного кабеля (5). Поток света попадает в основание воронки, проходит через нее, сужаясь до размеров торца оптоволоконного кабеля. Затем, свет по кабелю попадает в рассеивающую сферу (6) и равномерно распределяясь, освещает темное помещение. Таким образом, солнечный свет транспортируется в темное помещение без какого либо преобразования в другие виды энергии. Устройство совсем не потребляет электроэнергии, что обеспечивает его высокую экономичность.

Надежность данного осветительного устройства очень высока, поскольку оно не содержит подвижных деталей, и не зависит от различного рода электроламп, электроприводов, системы позиционирования, электроснабжения, электронных преобразователей, выключателей и т.п. Детали осветительного устройства практически не нагреваются, исключается возможность возникновения искр от короткого замыкания, чем достигается высокий уровень безопасности при его эксплуатации.

Розничная цена таких простых и надежных осветительных устройств, при их массовом производстве может быть меньше, чем цена одной светодиодной лампы, т.е. не превышает полторы тысячи рублей (не более 50 долларов). А срок службы практически не ограничен и зависит от оптических свойств используемых материалов, и на несколько порядков превышает срок службы газоразрядных ламп и тем более, ламп накаливания.

Солнечное оптоволоконное осветительное устройство, содержащее оптоволоконный кабель и рассеивающую линзу, отличающееся тем, что устройство содержит неподвижную изогнутую цилиндрическую плосковыпуклую фокусирующую линзу, помещенную в зеркальный корпус, который с помощью кронштейна крепится на солнечной стене дома, в фокусе линзы помещается выпуклое основание прозрачной фокусирующей воронки в виде усеченного конуса, вершина воронки соединена с входным торцом оптоволоконного кабеля, а выходной торец кабеля находится в темном помещении и на его конце имеется рассеивающая линза, равномерно распределяющая световой поток.

Источник

Читайте также:  Таблица температур свет кельвинов
Adblock
detector