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1、2002年9月中国工程科学Sep.2002第4卷第9期EngineeringScienceVol14No19研究报告采集太阳光的照明系统研究张耀明(南京玻璃纤维研究设计院210012)[摘要]简要介绍了欧美和日本在采集太阳光用于室内照明技术研究的进展及我国在研究开发全自动跟踪太阳的采光装置,攻克聚光、跟踪和传光等关键技术所取得的成果。指出研究全光谱利用,结合采光技术和光伏发电技术,达到代电和发电功能是进一步研究、发展的目标。[关键词]太阳光采集;光纤;跟踪;照明[中图分类号]TK519[文献标识码]A[文章编号]100
2、9-1742(2002)09-0063-06由此带来的后果十分严重。一方面能源存在着潜在1导论危机,从现在算起全球的化石燃料(石油、煤炭、据《中国新能源与可再生能源1999白皮书》天然气等)耗尽的时间平均不足100年,我国能源介绍,全球能源消耗平均每年以3%的速度增长,剩余资源探明储量及可开采年限如表1所示:3表1我国能源剩余资源储量及可开采年限Table1RemainingreservesofenergyresourcesinChinaandlengthoftimeforexploitation资源种类煤炭石油天然气
3、水力(装机)探明可开采储量1145×1088839t321736×10t11704×10m353×10W33可开采年限/a54～8115～2028～5838～104可开采到2050～2077年2011～2016年2024～2054年2034～2100年3根据《中国新能源与可再生能源1999白皮书》计算33保守预测数据发展水电需淹没土地,一旦遭受战争或地震使地区的照明能耗占总能耗的6%～9%。以美国为水库塌崩,后果不堪设想;前苏联、日、韩等国的例,每天花在照明上的费用高达1亿美元以上,占核泄漏事故使得核电成为最有争议的电
4、能,2001年全部发电量的1/4左右,而在照明用电中真正用于12月德国通过了废除核能法律修正案,将关闭全部发光的仅不过25%,其余则变为热能散发于空间。核电站。另一方面,化石燃料燃烧时会释放出含硫众所周知,太阳光是最典型、能量最强的自然光氧化物、CO等大量有害物质,火力发电增加了大气源,取之不尽,用之不竭,但仅有很少一部分通过中CO2的含量,使得地球不断变暖,生态环境日益玻璃窗、天窗射入室内,大部分随着日月交替而白恶化,自然灾害及其造成的损失逐年增多。白流逝了。为此开发利用太阳光照明技术意义重照明能耗是人类所有能源消耗
5、中最多的一项,大,不仅表现在节能上,同时符合人类追求生活质发达国家的照明约占总能耗的9%以上,我国发达量和生活环境的要求。[收稿日期]2002-06-13[作者简介]张耀明(1943-),男,江苏无锡市人,中国工程院院士,南京玻璃纤维研究设计院教授级高级工程师©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net64中国工程科学第4卷1998年1月至2001年2月由德国、意大利、2国内外研
6、发概况瑞典的建筑师和研究人员共同完成了太阳光和硫灯211日本组合照明系统的研究,简称人造日光(Arthelio)。日本是世界上开展采集太阳光用于室内照明研它是由定日镜、耦合系统、硫灯、电子控制部件、发活动最为活跃的国家之一。1979年8月LaForet光管等几部分构成。定日镜是透镜,由德国工程公司推出第一台采集太阳光的照明系统“1眼Semperlux公司研制,装在屋顶跟踪太阳。在得不Himanwari”,日文名称为²¾り•,中文意译为到足够太阳光时,光源自动切换为1000W硫灯。“向日葵”。上述介绍的照明系统在国外被称
7、为“光窗”Himanwari采光器的主要部件是菲涅尔透镜、(Skylight)或“日光管”(TubularSkylight),目前太阳跟踪装置和光缆,另配照明灯具及供夜间和阴在许多学校和老人院使用,存在的问题是系统结构雨天使用的人工照明光源装置。太阳跟踪装置包括庞大、安装工艺复杂、太阳光的有效利用率低、导跟踪传感器、内藏式微电脑控制器和双轴马达传动光管内层的反射薄膜加工难度大等。机构,控制程序中设有计时功能,可根据年、月、214中国日、时确定太阳的位置,使透镜面向太阳;其控制我国政府于1996年5月启动的“绿色照明工程
8、序是以地理位置为依据设计的,因此在日本本土程”至今仅限于在中西部等地区推广太阳能光伏发以外使用时需要预先对控制程序进行修正。光缆是电照明。对太阳能的研究主要着眼于热利用,尚未采用石英光纤,最长不超过20m。将太阳光导入室内列入议事日程。20世纪90年代212美国初,沈阳建筑工程学院曾进行过光导采光系统的研美国对采集太阳光用于照明的
