發(fā)布時間：2020-11-11 02:25

　　 直接利用聚光器采集陽光進行照明的技術(shù)是近年來太陽能的重要應(yīng)用方式之一,尤其對陽光很難照射的地點,比如建筑物的地下室或地下商業(yè)街等。充分有效地利用太陽能這種可再生能源不僅能節(jié)省電能,而且綠色健康,因為照明過程不會產(chǎn)生環(huán)境污染;同時太陽光還具有更好的顯色能力,讓室內(nèi)的環(huán)境變得更加舒適。本文圍繞無跟蹤太陽能光纖導(dǎo)光系統(tǒng)的整體設(shè)計和實現(xiàn)方式進行了理論探討,計算機建模分析,以及實驗測量與評估。本文的主要內(nèi)容如下:本文對國內(nèi)外直接利用太陽光進行照明的系統(tǒng)進行全面調(diào)研,深入總結(jié),然后提出系統(tǒng)方案——無跟蹤太陽能光纖導(dǎo)光系統(tǒng),并分析了各部件原理。本文還對采集太陽能進行照明的相關(guān)理論,如太陽運動學(xué),太陽光能量,光纖損耗等進行了總結(jié)和分析,這對整個系統(tǒng)的建造和設(shè)計起到關(guān)鍵作用。文中闡述了聚光單元的構(gòu)造,以及聚光原理。在Soildworks軟件中進行建模并賦予材料性質(zhì),并在Tracepro軟件中進行光線模擬和分析。實驗結(jié)果表明,該聚光器具有較大的光線角度容差度,在陽光偏離一定角度后仍然能傳輸足夠量的陽光。為實現(xiàn)多個聚光頭組成相應(yīng)空間陣列在一定程度上互補采光,并充分利用聚光頭的采光容差度,本文設(shè)計并建造了一種固定的采光平臺。將光纖,聚光頭,聚光平臺組裝完成后進行實際測量并進行分析,檢驗整個系統(tǒng)的基本功能效果。模擬光線路徑計算結(jié)果顯示隨著偏角從1°偏轉(zhuǎn)到4°的過程中,導(dǎo)光率的變化呈近似線性下降趨勢。且在偏轉(zhuǎn)到4°時仍能提供38.8%的傳輸效率。利用聚光器的這種性質(zhì),設(shè)計了固定的試驗臺,并進行了實驗測試,測試結(jié)果表明系統(tǒng)在中午時段擁有較好的照明度,穩(wěn)定在3501x,亮度超過2001x的照明時間持續(xù)超過5小時,達到了設(shè)計要求。理論分析和測量結(jié)果表明,該無跟蹤太陽能光纖導(dǎo)光系統(tǒng)具有較大容差度,可以在非實時跟蹤太陽角度的情況下仍然能平穩(wěn)輸出。系統(tǒng)沒有運動部件,避免了實時跟蹤系統(tǒng)長期轉(zhuǎn)動極易損壞的缺點,其整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,特別適合于商業(yè)推廣應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK513.1
【部分圖文】：

圖１－２向日葵導(dǎo)光系統(tǒng)??Ｆｉｇ?１－２?Ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ?ｌｉｇｈｔ?ｇｕｉｄｅ?ｓｙｓｔｅｍ??“向日葵”系統(tǒng)。圖１－２所示，整個系統(tǒng)由以下幾個部件組成，菲涅爾透鏡聚光單元，??傳感器，控制跟蹤系統(tǒng)，光纜等主要部分。透明光罩可以保護聚光單元遠離室外惡劣的??天氣情況，防止灰塵污染鏡片�？刂聘櫹到y(tǒng)可以通過預(yù)定的程序計算出某個日期的太??陽角度，在不同經(jīng)緯度區(qū)域也可以計算出對應(yīng)的角度時刻跟蹤太陽，保證最大的聚光效??率。在這個系統(tǒng)中還配有電輔助照明系統(tǒng)，適合天氣狀況不佳或者晚上照明使用。??美國太陽光組合照明系統(tǒng)，圖１－３所示。是美國能源部（Ｏａｋ?Ｒｉｄｇｅ?Ｎａｔｉｏｎａｌ??５??

ｍ?．??一?ｆｍ??圖１－２向日葵導(dǎo)光系統(tǒng)??Ｆｉｇ?１－２?Ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ?ｌｉｇｈｔ?ｇｕｉｄｅ?ｓｙｓｔｅｍ??“向日葵”系統(tǒng)。圖１－２所示，整個系統(tǒng)由以下幾個部件組成，菲涅爾透鏡聚光單元，??傳感器，控制跟蹤系統(tǒng)，光纜等主要部分。透明光罩可以保護聚光單元遠離室外惡劣的??天氣情況，防止灰塵污染鏡片�？刂聘櫹到y(tǒng)可以通過預(yù)定的程序計算出某個日期的太??陽角度，在不同經(jīng)緯度區(qū)域也可以計算出對應(yīng)的角度時刻跟蹤太陽，保證最大的聚光效??率。在這個系統(tǒng)中還配有電輔助照明系統(tǒng)，適合天氣狀況不佳或者晚上照明使用。??美國太陽光組合照明系統(tǒng)，圖１－３所示。是美國能源部（Ｏａｋ?Ｒｉｄｇｅ?Ｎａｔｉｏｎａｌ??５??

圖２－１太陽光波長分布??Ｆｉｇ２－１?Ｓｏｌａｒ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??圖２－１中：ａ為大氣層外；ｂ為海平面；ｃ是溫度為５９００Ｋ時的黑體輻射。??我們國家在地球中的地理位置處于北半球，主要分布在北煒４５°左右以下的地區(qū)。??在一年中太陽輻照在地球上的總的輻射能量在１．６ｘｌ〇３ｋＷＡ／ｍ２?［３５］，紫外線區(qū)域為１００??Ａ？０．４ｐｍ主要占７％的能量，可見光區(qū)域為０．４網(wǎng)？０．７６ｐｍ占據(jù)能量最大，約有５０％左??右，近紅外區(qū)域為０．７６（ｉｍ？３ｐｍ能量約占總量的４３％。??太陽和地球距離１．４９５＊１０８ｋｍ±１．７％，距離非常遙遠，所以太陽照射到地面上的能量??密度是比較低的，因此，要取得足夠的太陽光使用，必須要從較大的面積上收集太陽光。??所以就要利用聚光器把太陽光收集在一定范圍內(nèi)導(dǎo)入供人們使用。??（１）太陽常數(shù)：太陽照射在地球大氣層時的輻射平均能量密度叫做太陽常數(shù)，通??常來講測量太陽常數(shù)的精確值比較困難
【參考文獻】

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1 王云;藍天;李湘;沈振民;倪國強;;復(fù)合拋物面聚光器作為可見光通信光學(xué)天線的設(shè)計研究與性能分析[J];物理學(xué)報;2015年12期

2 何開巖;李正良;陳名賢;鐘水庫;陳子乾;曾威;孫備;何鵬;;一種順向聚光實體聚光器的光學(xué)性能分析[J];廣西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年02期

3 任東明;謝旭軒;劉堅;;推動我國能源生產(chǎn)和消費革命初析[J];中國能源;2013年10期

4 徐勇;楊景舒;;導(dǎo)光管照明技術(shù)應(yīng)用[J];能源研究與利用;2013年04期

5 陳俊武;陳香生;;中國中長期碳減排戰(zhàn)略目標(biāo)初探(Ⅴ)——非化石能源的需求與碳排放[J];中外能源;2011年09期

6 何曉萍;;光伏發(fā)電市場,政策仍需發(fā)力[J];中國科技財富;2011年17期

7 錢莉;劉明春;楊永龍;閆國華;蘭曉波;;1960年至2009年河西走廊東部太陽輻射變化規(guī)律及太陽能資源利用分析[J];資源科學(xué);2011年05期

8 郝鋼;;我國太陽能發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2010年16期

9 鄭宏飛;何開巖;陶濤;富建魯;戴靜;;反射式順向聚焦整體跟蹤式高溫太陽能集熱裝置[J];太陽能學(xué)報;2009年08期

10 姚敘紅;朱林泉;薛忠晉;邢進;楊敏;;菲涅爾透鏡提高太陽能利用率的研究[J];紅外;2009年03期

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1 張麗;基于光纖導(dǎo)光的太陽跟蹤技術(shù)[D];江蘇大學(xué);2017年

2 王念舉;光纖式陽光導(dǎo)入照明系統(tǒng)設(shè)計[D];天津大學(xué);2014年

3 沈義;我國太陽能的空間分布及地區(qū)開發(fā)利用綜合潛力評價[D];蘭州大學(xué);2014年

4 陳志明;菲涅爾透鏡聚光性能研究[D];中國計量學(xué)院;2013年

5 任晉芳;自動跟蹤太陽光的采光照明系統(tǒng)[D];冶金自動化研究設(shè)計院;2013年

6 孟強;太陽追蹤光纖導(dǎo)光室內(nèi)照明系統(tǒng)[D];山東大學(xué);2012年

7 姜磊;菲涅爾透鏡及復(fù)合拋物面聚光器的設(shè)計與研究[D];吉林大學(xué);2011年

8 吳賀利;菲涅爾太陽能聚光器研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

9 王六玲;基于光纖導(dǎo)光的太陽能采光照明系統(tǒng)研究[D];云南師范大學(xué);2007年

本文編號：2878620