Устройство солнечного освещения "гелиолампа"



Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"
Устройство солнечного освещения "гелиолампа"

 


Владельцы патента RU 2483242:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" (RU)

Изобретение относится к альтернативной энергетике и предназначено для естественного освещения объектов различного назначения. Техническим результатом является повышение КПД светопередачи и расширение эксплуатационных возможностей за счет использования в пасмурное и темное время суток. Устройство содержит прозрачный купол, выполненный в виде верхней плосковыпуклой рассеивающей линзы (ПРЛ), плоская поверхность которой параллельна плоскости входа в световодную трубу. Боковая криволинейная поверхность купола представляет сопряженные между собой секторные ПРЛ, расположенные внутри прозрачного купола, круговую ПРЛ и сопряженную с ней центральную ПРЛ. Прямой защитный конус (ПЗК) с расположенной на его поверхности внешней солнечной батареей, обратный усеченный конус (ОУК) с внутренней зеркальной поверхностью, причем плоская поверхность центральной ПРЛ составляет с образующей ОУК угол 90° и параллельна плоскости входа в световодную трубу (СТ). В нижней части СТ расположена плоская круглая заслонка с зеркальной поверхностью, закрепленная на валу электрического микродвигателя. Нижний прямой конус (НПК) расположен относительно СТ так, что солнечные лучи при выходе из СТ попадают в него. На внутренней боковой поверхности указанного НПК расположена круговая солнечная батарея, а на его основании размещен рассеивающий плафон, вокруг которого расположена светодиодная лампа (СЛ) с внутренней зеркальной поверхностью. Устройство имеет пульт управления с электронным реле, предназначенный для управления электрическим микродвигателем и светодиодной лампой. 16 ил.

 

Устройство солнечного освещения «Гелиолампа» относится к альтернативной энергетике и предназначено для естественного освещения объектов различного назначения: жилых помещений, офисов, детских садов, домиков в лагерях отдыха, санаториях, медицинских пунктов, спортивных залов, бассейнов, палаток для размещения личного состава в полевых условиях, коттеджей, садовых домиков, хранилищ для взрывоопасных изделий, землянок для хранения пиротехнических средств и порохов, закрытых парков-хранилищ техники и вооружения, производственных помещений (цехов), командных полевых пунктов и блиндажей, закрытых автогрузовых контейнеров, машинных залов ГЭС, подвальных помещений, лестничных площадок в многоэтажных жилых домах, складов сельскохозяйственной и промышленной продукции, помещений для содержания скота и птиц, трюмов плавсредств, аудиторий учебных заведениях, автотранспортных тоннелей и т.п.

Известно изобретение, содержащее концентратор солнечного света и оптоволоконные световоды [2]. Недостатком предложенного технического решения является отсутствие механизма фокусировки солнечного света на торцы оптоволоконных световодов, что снижает КПД системы гелиоосвещения при изменении солнцестояния, освещение в пасмурное и темное время суток не предусмотрено.

Известно изобретение, содержащее концентратор солнечного света, светораспределяющий коллектор [7]. Основным недостатком этого изобретения является низкий КПД при восходе и при заходе солнца.

Известно изобретение, содержащее солнцепровод и насадку с внутренней зеркальной поверхностью, причем насадка выполнена конусной и отвод в виде полого конуса с внешней зеркальной поверхностью [8]. Основной недостаток этого технического решения заключается в неприспособленности данного солнечного светильника к обычным жилым и нежилым помещениям общего пользования, кроме того, отсутствует система, улавливающая солнечный свет при различных углах солнцестояния, из описания не видно способа установки зеркального полого конуса для его точной установки на центр отражательного зеркала, в этом случае возникает ситуация неравномерности освещения.

Известно изобретение, содержащее поворотный экран с секциями, снабженными гелиоприемниками, механизмом ориентации, светорассеивающие элементы для каждого освещаемого участка, редуктор привода, фотоэлектрический преобразователь солнечной энергии [5]. Недостатком данного изобретения является сложность механического привода, который, как следует из описания, будет потреблять всю электроэнергию фотоэлектрическими преобразователями, учитывая даже современное состояние развития солнечных преобразователей электрической энергии. Например, солнечная батарея размером 1404×794×3 максимально выработает электроэнергию мощностью 50-60 ватт, что явно недостаточно и для управления заявленной конструкцией и обеспечения освещения в пасмурное и темное время суток. Следует отметить, что конструкция дорогая, громоздка и не отвечает современным требованиям дизайна.

Известно изобретение, предназначенное для производственных помещений, содержащее световую шахту в виде короба с внутренней отражающей поверхностью, прозрачное верхнее остекление, параболический поддон с встроенными электролампами и жалюзи [1]. Основным недостатком этого технического решения является неэффективное верхнее остекленение, не учитывающее углы солнцестояния, сложность конструкции параболического поддона и узкая направленность применимости световой шахты.

Известна система энергосберегающего освещения, защищенная патентами США [3; 4] и содержащая светособирающий купол; световодные трубы с внутренней зеркальной поверхностью и имеющая на конце трубы светорассеивающую плиту; заслонку для ограничения светопотока; электродвигатель для управления заслонкой. Основным недостатком этой системы является невозможность увеличения интенсивности светового потока, так как диаметр купола и диаметр световодной трубы одинаковы, а также светособирающий купол устанавливается на крыше без учета широты местности.

В качестве прототипа принято изобретение [6], содержащее прозрачный купол, трубчатый световод с различными светоотражающими неровностями с тем, чтобы не свести параллельные лучи в отдельные точки фокусирования. Основным недостатком этого изобретения является наличие прозрачного купола, который часть солнечных лучей все же пропускает через себя, определенные затруднения возникают при изготовлении светоотражающих неровностей внутри световода, кроме того, сведение солнечных лучей в фокус внутри световодной трубой физически маловероятно. Следует отметить, что в пасмурное и темное время суток не предусмотрено освещение за счет запасенной солнечной энергии.

Технической задачей изобретения является создание конструкции устройства солнечного освещения «Гелиолампа», обладающего повышенным КПД светопередачи и возможностью использования этого устройства в пасмурное и темное время суток:

Сущность изобретения заключается: в эффективном сборе солнечного света оптически активным куполом и направлении собранного солнечного света в световодную трубу с помощью верхней плосковыпуклой рассеивающей линзы, плоская поверхность которой параллельна плоскости входа в световодную трубу, боковой поверхностью оптически активного купола, представляющая сопряженные между собой рассевающие плосковыпуклые секторные линзы, круговой рассеивающей плосковыпуклой линзой, расположенной плоской частью под углом 90° к образующей обратного конуса, а также сопряженной с ней центральной плосковыпуклой рассеивающей линзы, плоская поверхность которой параллельна плоскости входа в световодную трубу, последние расположены внутри оптически активного купола; в наличии конусности 2-3° стенок световодной трубы, что обеспечивает отражение солнечных лучей от зеркальной внутренней поверхности световодной трубы без потерь и обратного отражения, солнечный свет из световодной трубы попадает на рассеивающий плафон, расположенный в центре основания нижнего прямого усеченного конуса, и далее в помещение; в наличии нижнего прямого усеченного конуса, на внутренней поверхности образующей которого закреплена солнечная батарея, освещаемая отраженным солнечным светом от внутренней зеркальной поверхности кольцевой светодиодной электролампы, а его наружная поверхность представляет семейство светодиодов; кольцевая светодиодная электролампа в пасмурное и вечернее время, используя энергию, накопленную в аккумуляторной батарее, поступающую от солнечных батарей, освещает помещение объекта; в возможности управлять интенсивностью освещения, используя пульт управления, микродвигатель с валом, соединенным с плоской круглой заслонкой, имеющей зеркальную поверхность; в повышении КПД гелиолампы до 92% за счет большей площади сбора солнечного света и подачи его в световодную трубу, площадью, по крайней мере, меньшей чем в два раза площади сбора солнечных лучей; в размещении оси оптически активного купола под углом, соответствующим углу северной широты местности установки гелиолампы в условиях России.

На Фиг.1 показан общий вид гелиолампы в разрезе. Варианты применения гелиолампы показаны на: Фиг.2 - освещение жилых помещений; Фиг.3 - освещение хранилища техники и вооружения; Фиг.4 - освещение плавательных бассейнов; Фиг.5 - освещение трюмов плавсредств; Фиг.6 - освещение хранилищ взрывоопасных изделий; Фиг.7 - освещение погребков для хранения пиротехнических средств и порохов; Фиг.8 - освещение полевых командных пунктов и блиндажей; Фиг.9 - освещение палаток для размещения личного состава в полевых условиях; Фиг.10 - освещение закрытых автогрузовых контейнеров; Фиг.11 - размещение гелиолампы для освещения производственных помещений (цехов); Фиг.12 - размещение гелиолампы для освещения медицинских пунктов; Фиг.13 - размещение гелиолампы для освещения машинных залов ГЭС; Фиг.15 - размещение гелиолампы для освещения транспортного тоннеля; Фиг.16 - размещение гелиолампы для освещения помещений содержания скота и птиц.

Гелиолампа содержит: прозрачный оптически активный купол 1 Фиг.1, состоящий из верхней плосковыпуклой линзы 2, плоская поверхность которой параллельна плоскости входа в световодную трубу; рассеивающие плосковыпуклые секторные линзы 3, составляющие боковую поверхность оптически активного купола и представляющие собой соединенные по кругу купола системы усеченных секторных линз Фиг.1 (вид А-А); внутреннюю, расположенную внутри прозрачного оптически активного купола 1, круговую плосковыпуклую рассеивающую линзу 4, представляющую усеченную сферу Фиг.1; центральную плосковыпуклую рассеивающую линзу 5, плоская поверхность которой параллельна плоскости входа в световодную трубу, сопряженную с внутренней круговой плосковыпуклой рассеивающей линзой 4; прямой защитный конус 6; обратный конус 7 с внутренней зеркальной поверхностью; световодную трубу 8 с конусностью 2-3° и внутренней зеркальной поверхностью; плоскую круглую заслонку 9 с зеркальной поверхностью; электрический микродвигатель 10; аккумуляторную батарею 11; нижний прямой конус 12; круговую солнечную батарею 14, расположенную на внутренней поверхности, образующей нижний прямой усеченный конус 12 и предназначенной для преобразования солнечной энергии в электрическую и накопления ее в аккумуляторной батарее 11; рассеивающий плафон 15, соединенный с круговой светодиодной электролампой 16, внутренняя поверхность которого является круговой зеркальной поверхностью 13; вал 17, на котором закреплена плоская круглая заслонка 9; пульт управления 18 с электронным реле (не показан); клавишу 19 для управления плоской круглой заслонкой 9 и клавишу 20 для включения светодиодной лампы 16 в пасмурное и темное время суток; крепежные элементы 21 для фиксации защитного конуса 6 к крыше 23; внешнюю солнечную батарею 22 (как вариант), которая размещается на поверхности защитного конуса 6, расположенную на наружной поверхности защитного усеченного конуса (как вариант).

Гелиолампа работает следующим образом: солнечный свет, попадая на прозрачный оптически активный купол, в частности на верхнюю плосковыпуклую рассеивающую линзу, плоская часть которой обращена вовнутрь прозрачного оптически активного купола, направляет параллельные лучи солнца на внутреннюю круговую рассеивающую линзу, и центральную внутреннюю плосковыпуклую линзу, нижние плоскости которых обращены вовнутрь, а плоская часть внутренней круговой рассеивающей линзы составляет с образующей обратного конуса угол 90°, тем самым направляя параллельные пучки солнечного света по центру и кругу вовнутрь световодной трубы. Одновременно солнечный свет, проходя через систему усеченных секторных линз, составляющих боковую криволинейную поверхность оптически активного купола, отклоняется и попадает на центральную и круговую плосковыпуклые рассеивающие линзы, далее попадают в световодную трубу. Световодная труба имеет конусность 2-3°, поэтому ее внутренняя зеркальная поверхность отклоняет солнечные лучи только вниз и исключается отражение назад, что способствует повышению КПД гелиолампы до 92%. Солнечный свет на выходе из световодной трубы попадает в нижний прямой конус, на основании которого в центре размещен рассеивающий плафон, а вокруг него располагается кольцевая светодиодная электролампа с внутренней зеркальной поверхностью. Большая часть солнечных лучей, проходя через рассеивающий плафон, освещает помещение объекта, меньшая часть солнечных лучей, отражаясь от внутренней зеркальной поверхности кольцевой светодиодной электролампы, попадает на расположенные на внутренней боковой поверхности нижнего прямого конуса солнечные батареи, которые вырабатывают электроэнергию для ее накопления в аккумуляторной батарее, затем накопленная электроэнергия используется кольцевой светодиодной электролампой, освещая помещения объекта в пасмурное и темное время суток. Внутри световодной трубы вертикально по оси расположена плоская круглая заслонка с зеркальной поверхностью, которая закреплена на валу электрического микродвигателя, нажатием на пульте управления клавиши управления включается электрический микродвигатель, с помощью которого эта заслонка располагается перпендикулярно оси световодной трубы, в этом случае гелиолампа будет выключена. Зеркальная поверхность плоской круглой заслонки в вертикальном положении способствует прохождению солнечных лучей по световодной трубе. Пульт управления снабжен клавишей для включения светодиодной лампы. Гелиолампа размещается в защитном конусе, который крепится на крыше с помощью крепежных болтов. Угол наклона оси гелиолампы должен соответствовать углу северной широты местности при монтаже на территории Российской Федерации, чем достигаются лучшие условия освещения прозрачного оптически активного купола без применения системы слежения за солнцем. Использование солнечной батареи (как вариант), расположенной на наружной поверхности защитного усеченного конуса, позволяет увеличить КПД и выработку электроэнергии. Площадь сбора солнечного света оптически активным куполом не менее чем в два раза больше площади входа в световодную трубу, чем обеспечивается направление всего собранного солнечного света на освещение объекта, что в свою очередь увеличивает освещенность объекта.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №953132, Кл. Е04В 7/18, 23.08.1982.

2. Патент РФ на изобретение №2031308, Кл. F21V 33/00, 20.03.1995.

3. Патент США №5896713, 27.04.1999.

4. Патент США №6936593, 14.03.2000.

5. Заявка на изобретение RU №2009137155, 27.03.2010.

6. Патент РФ на изобретение №2396397, Кл. Е04В 7/18, 10.08.2010.

7. Патент РФ на изобретение №2403495, Кл. F21S 9/03, 10.11.2010.

8. Патент РФ на изобретение №2182287, Кл. F24J 2/42, F24J 2/00, 10.05.2002.

Устройство для солнечного освещения «Гелиолампа» содержит: прозрачный купол, выполненный в виде верхней плосковыпуклой рассеивающей линзы, плоская поверхность которой параллельна плоскости входа в световодную трубу, боковая криволинейная поверхность купола представляет сопряженные между собой рассеивающие плосковыпуклые секторные линзы, расположенные внутри прозрачного купола; круговую плосковыпуклую рассеивающую линзу и сопряженную с ней центральную плосковыпуклую рассеивающую линзу; прямой защитный конус с расположенной на его поверхности внешней солнечной батареей; обратный усеченный конус с внутренней зеркальной поверхностью, причем плоская поверхность центральной плосковыпуклой рассеивающей линзы составляет с образующей обратного усеченного конуса угол 90° и параллельна плоскости входа в световодную трубу, в нижней части световодной трубы расположена плоская круглая заслонка с зеркальной поверхностью, закрепленная на валу электрического микродвигателя; аккумуляторную батарею; нижний прямой конус, расположенный относительно световодной трубы так, что солнечные лучи при выходе из световодной трубы попадают в нижний прямой конус, причем на внутренней боковой поверхности указанного нижнего прямого конуса расположена круговая солнечная батарея, предназначенная для преобразования солнечной энергии в электрическую и накопления ее в аккумуляторной батарее, а на его основании размещен рассеивающий плафон, вокруг которого расположена светодиодная лампа с внутренней зеркальной поверхностью; пульт управления с электронным реле, предназначенный для управления электрическим микродвигателем и светодиодной лампой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматизированным системам управления наружным освещением, в частности к управлению освещением пассажирских железнодорожных платформ. .

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в качестве осветительного устройства, установленного на столбах (или других устройствах крепления) вдоль автомобильных и железных дорог, в пешеходных зонах, парковых зонах и на других объектах или закрепленного в различных помещениях к потолку, к стене и т.д.

Изобретение относится к автономным электроосветительным установкам. .

Изобретение относится к приборостроению, в частности к осветительным приборам. .

Изобретение относится к устройствам наружного освещения в темное время суток. .

Изобретение относится к осветительным устройствам с встроенным источником энергии. .

Изобретение относится к приборостроению, в частности к осветительным приборам. .

Изобретение относится к области энергетики, а именно к возобновляемым источникам энергии. Техническим результатом является освещение объектов или участков поверхностей в условиях отсутствия энергоснабжения с возможностью длительной и круглогодичной эксплуатации. В качестве альтернативных источников энергии используются солнечная радиация и вихревой ветровой поток, организованный внутри полой конусной многогранной опоры. Преобразователем солнечной радиации в электрическую энергию служит неподвижный конусный оптически активный купол и конусная солнечная батарея, установленная с возможностью вращения. Выработка электроэнергии происходит также за счет энергии вихревого воздушного потока, организованного внутри полой части многогранной опоры (МО), действующего на лопасти аэродинамической формы двух трехлопастных электроветрогенераторов (ЭВГ). Трехлопастные ЭВГ жестко закреплены на одном общем валу в цилиндрической части полой МО и вращаются в двух параллельных плоскостях, причем расстояние между плоскостями вращения должно быть не менее диаметра лопастей трехлопастного электроветрогенератора (ЭВГ). Лопасти трехлопастного ЭВГ, находящегося в первой параллельной плоскости, смещены на 60° относительно лопастей трехлопастного ЭВГ, находящегося во второй параллельной плоскости. Все лопасти трехлопастных ЭВГ имеют аэродинамический профиль. Лопасти двух трехлопастных ЭВГ закреплены в алюминиевых ободах, на внешней поверхности которых расположены магниты с чередованием полюсов, напротив которых в цилиндрической части полой МО размещены обмотки катушек, причем число магнитов не должно совпадать с числом обмоток катушек. Вихревой воздушный поток внутри полой конусной части МО организован за счет винтовой формы граней этой опоры и разности температуры на входе конусной (конфузорной) и выходе (диффузорной) частей полой многогранной опоры. Входные окна, предназначенные для приема поступающего воздуха, расположены в основании полой многогранной опоры. Входные боковые стенки обеспечивают первоначальную закрутку входящего воздушного потока внутри полой многогранной опоры. Выход воздушного потока из полой многогранной опоры происходит через прямоугольные окна, расположенные в верхней части диффузора. Непосредственная выработка электроэнергии происходит при пересечении магнитными силовыми линиями витков обмотки, что обеспечивается вращением лопастей трехлопастных ЭВГ совместно с алюминиевыми ободами и магнитами относительно витков обмоток под действием вихревого воздушного потока. Электроэнергия, вырабатываемая тандемными фотоэлектронными модулями, накапливается в аккумуляторных батареях. С помощью электронного пульта управления по команде датчика освещенности подается сигнал на включение и выключение светодиодных ламп для освещения окружающего пространства. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к возобновляемым источникам энергии. Техническим результатом является освещение объектов или участков поверхностей в условиях отсутствия энергоснабжения, при этом использование МГАЭС значительно снизит нагрузку на традиционные электростанции и улучшит экологическую обстановку окружающей среды. В качестве альтернативных источников энергии используются энергии солнечной радиации и ветра. МГАЭС содержит полую опору, корпус ветродвигателя, выполненный в виде полого шара, в центральную часть которого встроены конфузор и диффузор, и поворотный механизм корпуса ветродвигателя. На выходе конфузора с наружной стороны установлено кольцо, создающее дополнительное разряжение за полым шаром, что усиливает скорость потока воздуха, проходящего через конфузор и диффузор. Кроме того, МГАЭС включает в себя цилиндрический штырь поворотного механизма, подшипники скольжения, цилиндрическую опорную шайбу, крепежные болты, опорный шарик, сетку, установленную на входе в конфузор для защиты от птиц, ветродвигатели с лопастями аэродинамического профиля, вращающиеся в трех параллельных плоскостях, которые расположены в средней части между конфузором и диффузором, вал ветродвигателей, который с помощью шариковых подшипников закреплен в стойках полого шара, средний подвижный фигурный обод для трехлопастного ветродвигателя, расположенный в средней параллельной плоскости, два крайних обода для двухлопастных ветролопастей установлены со смещением 90° друг относительно друга, магниты, размещенные с чередованием полюсов на внешней стороне двух крайних подвижных ободов для двухлопастных ветролопастей, обмотки катушек, расположенные на внутренней стороне фигурного обода напротив магнитов, размещенных с чередованием полюсов на внешней стороне крайних подвижных ободов двухлопастных ветролопастей, три магнита продольной намагниченности размещены со смещением в 120° на внешней стороне среднего подвижного фигурного обода напротив концов лопастей аэродинамического профиля трехлопастного ветродвигателя, неподвижный обод с магнитным кольцом радиальной намагниченности, которое расположено напротив трех магнитов продольной намагниченности, две пары параллельных кольцевых канавок под подшипниковые шарики, расположенные друг напротив друга на внешней стороне фигурного обода и на внутренней поверхности неподвижного обода, тандемные солнечные батареи, расположенные на наружной поверхности полого шара и на полой опоре МГАЭС, аккумуляторные батареи, реле-регулятор зарядки аккумуляторных батарей, электронный пульт управления, датчик света и две светодиодные лампы, размещенные на полой опоре. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх