一种分光谱调控的光导照明系统技术方案

一种分光谱调控的光导照明系统，它包含导光系统和产能系统；所述产能系统包含透明承载容器、泵、纳米流体、换热器和蓄热水箱；换热器的壳程和透明承载容器通过管道相连并形成循环，透明承载容器和管道内填充有纳米流体，管道上设置有泵，换热器的通过管道与蓄热水箱形成循环，管道上设置有泵，导光系统设置在墙体上，导光系统的光路入口置于室外，导光系统的光路出口处位于室内，透明承载容器位于导光系统的光路出口处。本发明专利技术具有独特光学性质的纳米流体集成于光导系统，将被动式节能技术转化为主动产能技术，能有效减少建筑负荷与照明能耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种分光谱调控的光导照明系统


[0001]本专利技术涉及建筑节能技术，具体涉及一种分光谱调控的光导照明系统。

技术介绍

[0002]照明是对于任何建筑来说都是必不可少的，但目前各种建筑普遍使用的电照明会消耗大量电力，尤其是对于地下空间来说。光导管可以作为电照明的替代品，在不消耗电能的情况下提供高效的自然光照明，但光导管不具有光谱选择性，在满足建筑光舒适的同时，可能会对热舒适带来负面影响。
[0003]如图1所示，太阳光谱能量主要集中在300
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2500nm，其中位于380
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780nm波段的可见光仅占总能量的43％，而波长更长的红外线尽管不具有照明功能，却占据了总能量的52％。在夏季，光导管导入的红外能量会增加建筑冷负荷。因此，为了最大化光导管的节能效果，需要将红外波段隔绝于室外，并保证可见光波段的透过率。然而，现有红外阻隔技术主要依靠表面镀膜来反射红外线，进而降低进入室内的红外辐射。这种方式固然可以降低夏季冷负荷，但是对建筑冬季供暖将起到负面作用，无法根据外界环境变化与建筑动态能量需求进行灵活调控；此外，表面镀膜技术仅仅能够反射辐射能量，无法进一步利用这些能量，实现建筑产能。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有技术不足，提供一种分光谱调控的光导照明系统。将透明承载容器、纳米流体、水泵、换热器和蓄热水箱组合成产能系统或者纳米流体循环系统，并将透明承载容器安装于光导系统的光路出口，实现对于太阳光谱的过滤，以及红外辐射能量的吸收与利用。通过改变纳米流体浓度，调节系统光热能量产出，满足不同建筑在不同季节/时段的动态能源需求。
[0005]一种分光谱调控的光导照明系统，它包含导光系统和产能系统；所述产能系统包含透明承载容器、泵、纳米流体、换热器和蓄热水箱；
[0006]换热器的壳程和透明承载容器通过管道相连并形成循环，透明承载容器和管道内填充有纳米流体，管道上设置有泵，换热器的通过管道与蓄热水箱形成循环，管道上设置有泵，导光系统设置在墙体上，导光系统的光路入口置于室外，导光系统的光路出口处位于室内，透明承载容器位于导光系统的光路出口处。
[0007]进一步地，所述导光系统包含集光罩、导光管和漫射器；导光管设置在墙体上，导光管的两端分别布置在室外和室内，集光罩设置在导光管的室外的端口处，漫射器设置在导光管的室内的端口处，透明承载容器被配置在漫射器的上部。
[0008]进一步地，所述透明承载容器的材质为超白玻璃。
[0009]进一步地，所述纳米流体主要由纳米颗粒、去离子水和分散剂混合而成的混合液。
[0010]进一步地，所述纳米颗粒为氧化锑锡颗粒。
[0011]进一步地，所述导光管为圆管，内壁镀有一层银镜。
[0012]进一步地，所述集光罩为半球形结构。
[0013]本专利技术相比现有技术的有益效果是：
[0014]相较于传统的照明设备，本专利技术主要具备两方面优势：
[0015]1、本专利技术将纳米流体与光导系统相结合，能够提供更加高效的冷光源，降低室内得热，并进一步利用吸收的红外能量，实现建筑产能；
[0016]2、本专利技术中纳米流体的存在及浓度均可调节，以适应建筑的能量需求与室外环境变化，例如在冬季可以去除纳米流体，利用太阳辐射来改善室内热环境，或是在阴天降低纳米流体浓度，增加光能量输出以满足建筑需求。
[0017]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步地说明：
附图说明
[0018]图1是太阳光谱能量分布图；
[0019]图2是本专利技术的光导照明系统示意图；
[0020]图3是本专利技术的光导系统的示意图；
[0021]图4是本专利技术的产能系统的示意图；
[0022]图5是纳米流体过滤红外线原理图。
具体实施方式
[0023]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0024]结合图2说明，一种分光谱调控的光导照明系统包含包含导光系统A和产能系统B；所述产能系统C包含透明承载容器4、泵5、纳米流体6、换热器7和蓄热水箱8；
[0025]换热器7的壳程和透明承载容器4通过管道C相连并形成循环，透明承载容器4和管道C内填充有纳米流体6，管道C上设置有泵5，换热器7的通过管道D与蓄热水箱8形成循环，管道D上设置有泵5，导光系统A设置在墙体上，导光系统A的光路入口置于室外，导光系统A的光路出口处位于室内，透明承载容器4位于导光系统A的光路出口处。
[0026]利用纳米流体的独特光学性质，吸收太阳光谱中的红外线并加以利用，纳米流体在管道C、透明承载容器4及换热器7中流动。这个过程中纳米流体过滤红外光谱，温度升高，而室内得热减少。在泵5的驱动下，高温的纳米流体通过换热器加热热水，温度降低，随后重新流入承载容器。而产生的热水储存在蓄热水箱8中，可以用于供暖或生活热水。
[0027]透明承载容器4、纳米流体6、泵5、换热器7和蓄热水箱8组成的产能系统B，也是纳米流体循环系统，负责太阳光谱过滤与红外能量吸收或利用。将透明承载容器4安装于光导系统A的光路出口处，实现对于太阳光谱的过滤，以及红外辐射能量的吸收与利用。通过改变纳米流体浓度，调节系统光/热能量产出，满足不同建筑在不同季节、不同时段的动态能源需求。
[0028]实施例1、所述导光系统A包含集光罩1、导光管2和漫射器3；导光管2设置在墙体上，导光管2的两端分别布置在室外和室内，集光罩1设置在导光管2的室外的端口处，漫射器3设置在导光管2的室内的端口处，透明承载容器4被配置在漫射器3的上部。光导系统承担了照明的功能。本实施例利用反射来将室外光线传导至室内。
[0029]太阳光谱有一半以上的能量是不可见光，无法提供照明功能，并且会增加室内得热，影响室内热舒适。纳米流体中的纳米颗粒对以红外波段为主的不可见光的能量具有高吸收特性，且对可见光具有高透过特性。将具有独特光学性质的纳米流体与光导系统相结合，太阳光线被集光罩1收集，在导光管2内通过反射传导至室内，并被透明承载容器4中的纳米流体6过滤为高效的冷光源，然后通过漫射器3均匀发散至室内，实现照明功能并减少室内得热。吸收了红外能量的纳米流体温度会升高，并在泵5的驱动下流动到换热器7处，加热生活热水，实现供热功能。
[0030]实施例2、所述透明承载容器4的材质为超白玻璃。透明承载容器4由高透过率的超白玻璃组成，被安装在漫射器3的上部。纳米流体6在透明承载容器4中流动。
[0031]所述纳米流体6主要由纳米颗粒、去离子水和分散剂混合而成的混合液。纳米流体中的纳米颗粒对于红外线的吸收率较高，而对于可见光的吸收率较低，因而可以实现太阳光谱的过滤。
[0032]进一步地，所述纳米颗粒为氧化锑锡颗粒。为了满足光热解耦的需求，选择氧化锑锡(ATO)纳米颗粒，粒径一般在10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分光谱调控的光导照明系统，其特征在于：包含导光系统(A)和产能系统(B)；所述产能系统(C)包含透明承载容器(4)、泵(5)、纳米流体(6)、换热器(7)和蓄热水箱(8)；换热器(7)的壳程和透明承载容器(4)通过管道C相连并形成循环，透明承载容器(4)和管道C内填充有纳米流体(6)，管道C上设置有泵(5)，换热器(7)的通过管道D与蓄热水箱(8)形成循环，管道D上设置有泵(5)，导光系统(A)设置在墙体上，导光系统(A)的光路入口置于室外，导光系统(A)的光路出口处位于室内，透明承载容器(4)位于导光系统(A)的光路出口处。2.根据权利要求1所述一种分光谱调控的光导照明系统，其特征在于：所述导光系统(A)包含集光罩(1)、导光管(2)和漫射器(3)；导光管(2)设置在墙体上，导光管(2)的两端分别布置在室外和室内，集光罩(1)设置在导光管(2)的室外的端口处，漫射器(3)设置在导光管(2)的室内的端口处...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈朝，刘星江，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：