CC BY
47
ФИЗИКО- МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 535.21
А. Р. Бадикова
2 курс магистратуры КГЭУ, г. Казань, РФ E-mail: badicova94@mail.ru
РАЗРАБОТКА КУПОЛА СВЕТОВОГО КОЛОДЦА Аннотация
В статье речь идёт о световом колодце. Применение полых световодов позволяет повысить уровень инсоляции помещений и коэффициент полезного действия осветительных систем, совмещающих в себе искусственные и естественные источники света. Предложили конструкцию полого световода. Сделали вывод: применение полых трубчатых световодов не только эффективно в отношении экономии затрат на освещение помещения, но и обеспечивает лучшие теплозащитные свойства здания и снижает расходы на отопление.
Ключевые слова:
Световой колодец, купол, естественное освещение, усечённая полусфера, линзы Фринеля.
Задача верхней части световода - собрать как можно больше солнечного света (рис. 1.1). Для этого применяются различные коллекторы, рефлекторы и линзы. Приемник света закрывают каким-нибудь современным материалом типа ударопрочного не меняющего со временем цвет поликарбоната, имеющего наилучшие теплоизоляционные свойства и пропускающий наибольшее количество света. Плюс к этому поликарбонат является УФ-фильтром, что уменьшает воздействие солнечного излучения на другие детали системы, а это в свою очередь увеличивает срок эксплуатации.
Устройства сбора света могут быть не только пассивными, но и в виде гелиосистемы с механическим приводом для слежения за перемещением солнца. Гелиостат следит за солнцем и собирает и концентрирует солнечный свет. Зеркала слежения, обычно размещенные на крыше, управляются с помощью светочувствительных датчиков, импульсных двигателей и компьютеров для слежения за солнцем. Второе зеркало или линза направляют сконцентрированный пучок солнечного света в передающее свет устройство Такие механизмы особенно важны в оптоволоконных системах световодов.
Рисунок 1.1 - Светособирающий купол
Разрабатываемый световой купол будет выполнен из силикатного стекла. Основное достоинство стекла - высокая прозрачность, которая не меняется с течением времени. Кроме этого его свойства: химическая инертность, позволяющая применять различные чистящие средства, высокая стойкость к абразивным воздействиям, благодаря которой стеклянные поверхности сохраняют безупречный внешний вид неограниченное время. Немаловажно, что стекло не горит и не выделяет ядовитых газов при нагреве.
Эффективность световода зависит также от высоты, формы и кривизны купола (рис. 1.2) . Купол с плоской формы привел к снижению КПД (до 35%) по сравнению с обычным куполом полусферической формы, особенно при низком солнце ситуациях (рано утром, поздно вечером или в зимний период).
а) Ь) с) d)
^ <ЙЬ
е) Ч д)
Рисунок 1.2 - Формы куполов: а-прозрачный, сферический; Ь- конусный; с- грибовидный; d- усечённая полусфера; е- кристалловидный; частично кристалловидный; g- купол Lightwаy
У таких фирм как SolаrSpot и Solаtube купол имеет свойства линз Фринеля (рис. 1.3), принимающий прямой поток от Солнца и диффузный свет, тем самым возникают потери света 7-8%, которые поглощаются прозрачным куполом и 2% при переходе света через изгиб трубы. А компания «Соларжи» разработали специальный светособирающий купол в форме усечённая полусфера(рис. 1.4) .
Рисунок 1.3 - Купол с линзами Фринеля
Такой купол направлен на юг и работает не на преломлении как линза Фринеля, а на предельных углах отражения (рис.1.5), что способствует дополнительному сбору светового потока почти на 15%, то есть в устье световода поступает не 92% захваченного света, а 107%.
Даже при низких солнечных углах свет устремляется в шахту световода. Пока что ничего более эффективного, чем купол усечённой полусферы, на рынке не представлен.
Рисунок 1.4 - Купол в форме усечённая полусфера.
Рисунок 1.5 - Принцип действия купола Solarway
Список использованной литературы:
1. Соловьев А.К. Физика среды. М.: АСВ, 2008 341.с.
2. Соловьев А.К Полые трубчатые световоды. Их применение для естественного освещения экономии энергии // Светотехника 2004 №5. C. 3 - 38.
3. Айзенберг Ю.Б., Бухман Г.Б., Коробко А.А., Пятигорский В.М. Полые протяженные световоды на современном этапе // Светотехника. 2004. №3. С. 14-23.
© Бадикова А. Р., 2018
УДК 535-5
А. Р. Бадикова
2 курс магистратуры КГЭУ, г. Казань, РФ E-mail: badicova94@mail.ru
КОМПЛЕКСНОЕ СРАВНЕНИЕ СИСТЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Аннотация
В данной статье ознакомились с естественным освещением при помощи полого световода. Были сделаны сравнения полого световода с другими системами естественного освещения. Сделали вывод: применение полых трубчатых световодов не только эффективно в отношении экономии затрат на освещение помещения, но и обеспечивает лучшие теплозащитные свойства здания и снижает расходы на отопление.
Ключевые слова:
Естественное освещение, полый светодов, зенитный фонарь, мансардное окно, солнечное излучение.
Таблица 1.1
Сравнение зенитного фонаря и световода, находящихся под действием негативных факторов окружающей среды
Фактор сравнения Обычный зенитный фонарь (1.5 х 1.5 м) Световод (диаметр 700 мм)
Низкая температура окружающего воздуха зимой Повышенные теплопотери (до 50% от теплопотерь здания) вследствие конструкции (малая толщина вдоль вектора теплового потока Теплопотери практически отсутствуют (общее снижение затрат по зданию - до 95%), так как толщина конструкции вдоль вектора теплового потока - более 1200 мм. Световод - это герметичный «термос», вставленный в перекрытие.
