Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Wykorzystanie skoncentrowanego promieniowania słonecznego do celów oświetleniowych

Application of concentrated solar radiation for lighting purposes
Schemat trakera – widoczna jest karuzelowa obrotnica oraz siłownik liniowy wraz z zamocowaniem lustra
Schemat trakera – widoczna jest karuzelowa obrotnica oraz siłownik liniowy wraz z zamocowaniem lustra
arch. autorów

Do doświetlenia pomieszczeń bez dostatecznego dostępu naturalnego oświetlenia można użyć światłowodów i koncentratorów promieniowania słonecznego. Światło dzienne z promieniowania słonecznego jest nie tylko najzdrowsze dla oczu, pozwala także zaoszczędzić energię elektryczną.

Dążenie do zmniejszania zużycia energii stało się w dzisiejszych czasach jednym z najważniejszych priorytetów. Możliwość modernizacji oświetlenia cieszy się sporym zainteresowaniem użytkowników. Wynika to z faktu, że standardowa modernizacja oświetlenia nie wymaga dużego nakładu pracy i finansów. Należy jednak pamiętać o tym, że światło uzyskiwane z energii elektrycznej nadal jest najkosztowniejszą formą energii.

Biorąc pod uwagę proces wytworzenia energii elektrycznej, jej przesyłu i konwersji na promieniowanie, dla standardowo używanych w dzisiejszych czasach źródeł oświetlenia przybliżona sprawność energetyczna wytworzenia światła jest następująca: żarówka – 1,5%, świetlówka – 3,5%, LED – 9% [1, 6].

Słońce dostarcza na powierzchnię ziemi światło przez kilka lub kilkanaście godzin w ciągu doby. Zazwyczaj to naturalne i bezpłatne źródło światła jest w pewnym stopniu wykorzystywane poprzez okna i przeszklone fasady. Często jednak w ciągu dnia używa się światła elektrycznego ze względu na zbyt małą ilość światła dziennego docierającego do głębszych obszarów pomieszczeń lub w przypadku pomieszczeń bez okien. W takich sytuacjach korzystne byłoby dostarczenie światła poprzez wykorzystanie systemów doświetlających przy użyciu świata dziennego.

Kolejnym argumentem przemawiającym za maksymalnym wykorzystaniem promieniowania słonecznego na cele oświetleniowe jest fakt, że widmo energooszczędnego światła elektrycznego różni się diametralnie od widma światła dziennego. Promieniowanie słoneczne jest najzdrowszym dla człowieka rodzajem oświetlenia [2, 3]. Zatem oświetlenie oparte na systemach wykorzystujących światło dzienne pochodzące z promieniowania słonecznego jest nie tylko najzdrowsze, umożliwia również oszczędność energii elektrycznej.

Istnieje wiele rozwiązań technologicznych systemów pasywnych, które charakteryzują się tanią i prostą konstrukcją, jednak główną wadą jest brak możliwości kontrolowania ich działania. Wadę tę niwelują systemy aktywne polegające na koncentracji i transmisji światła. Tutaj z kolei wadą jest fakt, że są one kosztowniejsze i mają bardziej skomplikowaną konstrukcję.

W ramach projektu „Badania nad wykorzystaniem skoncentrowanego promieniowania słonecznego do doświetlania pomieszczeń” wykonano badania związane z tą tematyką. Wybrane wyniki i ich analiza przedstawione zostały w niniejszym artykule.

Opis stanowiska badawczego

Rys. 2. Widok okna głównego oprogramowania, traker pracuje tutaj w trybie sterownika astronomicznego, można odczytać aktualne obliczone kąty oraz obserwować ruch słońca po wyliczonej trajektorii
Rys. 2. Widok okna głównego oprogramowania, traker pracuje tutaj w trybie sterownika astronomicznego, można odczytać aktualne obliczone kąty oraz obserwować ruch słońca po wyliczonej trajektorii; rys. arch. autorów

Żeby przetransmitować większą ilość światła niż w standardowym układzie światłowodów, wykorzystano koncentrator promieniowania słonecznego. Urządzenie składa się z parabolicznego lustra o średnicy 1,2 m przymocowanego do odpowiedniej ramy, w którą wyposażony jest układ śledzenia położenia słońca – tzw. traker. Aby koncentrator mógł prawidłowo pracować, ruch trakera oparty został na algorytmie astronomicznym [4]. Traker został przedstawiony na rys. 1 (patrz: zdjęcie główne).

Traker wyposażony był w oprogramowanie dające użytkownikowi możliwość wyboru sposobu śledzenia: algorytm astronomiczny, pomiar kierunku maksymalnego natężenia promieniowania słonecznego czy też śledzenie ręczne. Wizualizacja oprogramowania przedstawiona została na rys. 2.

Rys. 3. Określanie obszaru skupiania się promieniowania słonecznego metodą Ray-tracing [3]
Rys. 3. Określanie obszaru skupiania się promieniowania słonecznego metodą Ray-tracing  [3]; rys. arch. autorów
Rys. 4. Wizualizacja transmisji światła do końcówki światłowodu w położeniu optymalnym, w pobliżu ogniska koncentratora [3]
Rys. 4. Wizualizacja transmisji światła do końcówki światłowodu w położeniu optymalnym, w pobliżu ogniska koncentratora [3]; rys. arch. autorów

Do transmisji skoncentrowanego światła użyto kabla światłowodowego o długości 10 m składającego się z 25 żył (o średnicy 0,75 mm). W pobliżu ogniska koncentratora umieszczana była głowica kabla światłowodowego (rys. 3 i rys. 4), a drugi koniec światłowodu znajdował się w oświetlanym pomieszczeniu. Zarówno na dachu, jak i w pomieszczeniu umieszczono czujniki natężenia światła zintegrowane z programowalnym układem pomiarowo-sterującym PLC. Poza pomiarami natężenia oświetlenia wykonywano również badanie widma promieniowania transmitowanego z użyciem spektrometru optycznego Science-Surplus z detektorem Sony ILX511 linear CCD.

Dobór umieszczenia światłowodu odbywał się poprzez symulację metodą śledzenia promienia (Ray-tracing), gdzie bada się propagację w układzie optycznym wszystkich promieni. Przykładowy rezultat przedstawiono na rys. 3. Dzięki dokładnej symulacji układu optycznego można z dużą precyzją określić miejsce umieszczenia głowicy światłowodu – takie, żeby go nie zniszczyć w wyniku zbyt dużej temperatury, ale jednocześnie żeby otrzymał odpowiednio dużą ilość światła.

Czytaj też: Technologia PV – moduły fotowoltaiczne >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   08.06.2016

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czy już znasz, idealne narzędzie dla projektantów sieci wod - kan » Co sprawi, że rozwiążesz problemy pomiarowe wentylacji »
aplkacja wod-kan pomiar termowizyjny
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Klimatyzacja bez przeciągów - jak to możliwe »

 klimatyzator

 



Na czym polega renowacja kanalizacji bez kucia ścian » Jakich zabezpieczeń wentylatorów dachowych potrzebujesz »
renowacja kanalizacji wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Kompendium wiedzy o procesach wymiany ciepła » Czy ogrzewanie może wpływać na nasze zdrowie »
pompy woda powietrze pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Jak dobrze odseparować wodę kanalizacyjna od gruntowej »

studzienka kanalizacyjna

 


 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl