本發明涉及太陽能應用技術領域，具體涉及一種利用太陽能聚光器及二次偏光器順向導光對建筑照明并通風的裝置。

背景技術：

建筑能耗占到社會總能耗的三分之一，通過太陽能利用技術與建筑相結合對降低建筑能耗具有積極的作用。建筑照明和通風是實現建筑功能的重要組成部分。目前，室內采光是在建筑上開設窗戶或設置天井，通過窗戶或天井將太陽光引入建筑內，而對于密集建筑或封閉建筑(地下車庫、隧道、地下博物館等)不能直接采光，一般采用人工光源照明。但人工光源消耗化石能源，所產生的光線譜帶單一，無法與建筑通風相結合，尤其對于偏遠建筑的照明還需要架設電線，造成浪費。而太陽能分布廣泛，利用太陽光對建筑照明不僅可以節約能源，還對建筑內的人和植物的健康有益，創造良好的視覺環境，避免人工光源的眩光缺陷。現有的太陽能照明技術都是通過光纖移動或固定傳導，但其具有傳輸過程光損失、建造成本高、照明功能單一，需要配置漫散射器等缺點。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種太陽能聚光順向導光建筑照明通風裝置，能夠利用太陽光對建筑內進行照明，無需電力供應，且在照明過程中收集未利用的太陽光進行光伏發電，以及抽吸室內空氣進行換新風，解決密集建筑群或封閉建筑室內采光使用人工照明造成的能耗高、光譜范圍窄、功能單一及無法與建筑通風相結合等缺陷。

一種太陽能聚光順向導光建筑照明通風裝置，該照明通風裝置包括復合多曲面光漏斗、二次偏光器、玻璃照明柱、光電池及產氣泡幕裝置；

所述玻璃照明柱裝在建筑頂面與建筑地面之間，二次偏光器上端連接復合多曲面光漏斗出光口，二次偏光器安裝在玻璃照明柱上端與玻璃照明柱上部形成密閉空間，玻璃照明柱內充水，玻璃照明柱底部設有光電池和產氣泡幕裝置，建筑內空氣通過產氣泡幕裝置進入水中，空氣逸出水體后經復合多曲面光漏斗排出建筑物外，太陽光經復合多曲面光漏斗和二次偏光器形成豎直向下傳播的光束，與產氣泡幕裝置產生的氣泡幕作用，一部分光線經氣泡幕散射后進入建筑內，其余部分光線與光電池作用生成電能。

進一步地，所述產氣泡幕裝置包括導氣管、氣泵及環形氣泡石，環形氣泡石設在玻璃照明柱底部內，導氣管及氣泵設在玻璃照明柱底部外，環形氣泡石通過導氣管和氣泵吸取建筑內空氣在水體中產生氣泡幕。

進一步地，所述二次偏光器下端通過冷凝罩固定在玻璃照明柱上端，玻璃照明柱內水體水面低于冷凝罩下端面。

進一步地，所述復合多曲面光漏斗入光口安裝玻璃蓋板，復合多曲面光漏斗上端設有排風管，底部空氣逸出水體后經復合多曲面光漏斗上的排風管排出建筑物外；復合多曲面光漏斗上端安裝有光敏探頭實現對日實時跟蹤。

進一步地，所述玻璃照明柱上表面安裝有兩個以上新風進氣管，玻璃照明柱上部形成密閉空間的側壁上設有兩個以上進風口，經新風進氣管進入的新鮮空氣經進風口進入建筑內。

進一步地，所述玻璃照明柱上部外表面安裝有反光罩。

進一步地，所述光電池是板式太陽電池或是復合多曲面聚光太陽電池，所述復合多曲面聚光太陽電池包括復合多曲面聚光器和太陽電池，太陽電池安裝在復合多曲面聚光器聚焦的焦斑位置處。

進一步地，所述光電池外連接有蓄電池。

進一步地，所述玻璃照明柱底部外安裝有排水管。

進一步地，所述玻璃照明柱外設有同軸套管式玻璃保護罩。

有益效果：

1、本發明能夠利用太陽光對建筑內進行照明，無需化石能源所產電力供應，解決了密集建筑群和封閉建筑只能采用人工光源照明的問題，本發明既可以節省電能，又改善了室內視覺環境。以及抽吸建筑內空氣進行換新風，解決密集建筑群或封閉建筑室內采光使用人工照明造成的能耗高、光譜范圍窄、功能單一及無法與建筑通風相結合等缺陷。

2、本發明收集在照明過程中未利用的太陽光進行光伏發電，能量傳輸距離短，光損失小，太陽能利用效率高，尤其適合于電力缺乏的地區。

3、本發明通過復合多曲面聚光器與太陽電池的配合，提高了太陽電池的輸出功率，加之太陽電池浸沒于水中，緩減了運行時電池溫度高對輸出功率和轉換效率的影響，利于輸出功率的進一步提升。

4、本發明用于對入射光散射的氣泡幕的氣體來自于建筑內，通過氣泵抽吸及裝置頂部的新風進氣管形成的空氣更新，實現了對建筑進行換新風的功能。

5、本發明玻璃照明柱內水體蒸發的水蒸氣上升到冷凝罩處與經新風進氣管進入的新鮮空氣換熱冷凝，生成淡水回流到玻璃照明柱內，所用水實現循環利用，節省資源。

附圖說明

圖1為本發明采用復合多曲面聚光太陽電池的整體結構示意圖；

圖2為復合多曲面光漏斗聚光及二次偏光器光路運行原理圖；

圖3為復合多曲面聚光太陽電池光路運行原理圖；

圖4為兩層建筑實施例圖；

圖5為本發明采用板式太陽電池的整體結構示意圖。

其中，1-太陽，2-入射光線，3-光敏探頭，4-排風管，5-復合多曲面光漏斗，6-玻璃蓋板，7-冷凝罩，8-二次偏光器，9-新風進氣管，10-進風口，11-建筑頂面，12-反光罩，13-玻璃照明柱，14-水體，15-氣泡幕，16-復合多曲面聚光器，17-太陽電池，18-環形氣泡石，19-氣泵，20-蓄電池，21-排水管，22-進氣口，23-導氣管，24-建筑地面，25-玻璃保護罩，26-板式太陽電池。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

本發明提供了一種太陽能聚光順向導光建筑照明通風裝置，如圖1所示，該照明通風裝置包括復合多曲面光漏斗5、二次偏光器8、玻璃照明柱13、復合多曲面聚光器16、太陽電池17、冷凝罩7、玻璃蓋板6、排風管4、光敏探頭3、新風進氣管9、反光罩12、蓄電池20、排水管21、導氣管23、氣泵19及環形氣泡石18。

玻璃照明柱13裝在建筑頂面11與建筑地面24之間，二次偏光器8上端連接復合多曲面光漏斗5出光口，復合多曲面光漏斗5入光口安裝玻璃蓋板6，上端安裝有光敏探頭3實現對日實時跟蹤，二次偏光器8下端通過過盈方式固定在冷凝罩7安裝槽中，冷凝罩7與玻璃照明柱13上部形成密閉空間，在形成密閉空間的玻璃照明柱13側壁上設有兩個以上進風口10，玻璃照明柱13上表面安裝有兩個以上個新風進氣管9。玻璃照明柱13內充水，水面低于冷凝罩7下端面，玻璃照明柱13底部設有復合多曲面聚光器16、太陽電池17和環形氣泡石18，太陽電池17位于環形氣泡石18內環中，安裝在復合多曲面聚光器16聚焦的焦斑位置處，導氣管23及氣泵19設在玻璃照明柱13底部外，建筑內空氣被氣泵19吸入經進氣口22和導氣管23進入環形氣泡石18生成氣泡幕15，氣泡內空氣逸出水體14后經復合多曲面光漏斗5上的排風管4排出建筑物外，太陽光經復合多曲面光漏斗5和二次偏光器8形成豎直向下傳播的光束，與氣泡幕15作用，一部分光線經氣泡散射后進入建筑內，其余部分光線與太陽電池17作用生成電能，儲存在太陽電池17外連接的蓄電池20中，可驅動氣泵19和光敏探頭3。玻璃照明柱13上部外表面安裝有反光罩12，底部外安裝有排水管21。

運行原理如下：帶有光敏探頭3的復合多曲面光漏斗5實施跟蹤太陽1，入射光線2經復合多曲面光漏斗5聚焦形成高密度光束，經二次偏光器8的反射，光束豎直向下傳播進入玻璃照明柱13內的水體14中，與氣泵19抽吸的經進氣口22及導氣管23進入環形氣泡石18生成的氣泡幕15作用，一部分光線經氣泡幕15散射穿過玻璃照明柱13壁面進入建筑內，反光罩12將斜向上傳播的光線反射回建筑，其余部分光線入射到位于玻璃照明柱13底部水中的復合多曲面聚光器16內，經過聚光匯聚到位于復合多曲面聚光器16焦斑位置的太陽電池17上，生成電能儲存在裝置外的蓄電池20中，可用于驅動氣泵19和光敏探頭3。

氣泵19抽吸的建筑內空氣進入玻璃照明柱13中的水體14中，逸出后通過復合多曲面光漏斗5上方的排風管4排出建筑，建筑外新鮮空氣經新風進氣管9進入到玻璃照明柱13上方的冷凝罩7上表面，與玻璃照明柱13內水體蒸發的水蒸氣進行換熱，水蒸氣冷凝后回流到玻璃照明柱13內，換熱后的新鮮空氣經進風口10進入建筑內，補充被氣泵19抽吸的建筑內空氣，完成建筑換新風功能。

如圖2所示，入射的太陽光線a、b、c，其中b和c是入射到復合多曲面光漏斗5下反射面的上、下兩條邊緣光線，經復合多曲面光漏斗5豎直反射面反射后進入二次偏光器8中，經反射后均生成豎直向下傳播的光線，光線a同理，則位于這兩條光線之間的其他光線也會由斜入射變為豎直向下傳播的光線。

如圖3所示，光線d、e為沒有被氣泡幕15散射的光線，分別入射到復合多曲面聚光器16上邊緣點A和下邊緣點B上，經反射后到達豎直反射面DE上，反射后分別到達太陽電池17的幾何中心0和左邊緣點G，則位于d和e之間的入射光線經復合多曲面聚光器16匯聚后均勻分布于0G之間。

本裝置可應用于多層建筑中，如圖4所示，太陽能聚光順向導光建筑照明通風裝置位于兩層建筑中，玻璃照明柱13位于二樓建筑頂面與一樓建筑地面之間，玻璃照明柱13在一樓和二樓均裝有反光罩12，入射光線2經復合多曲面光漏斗5反射后進入二次偏光器8中，生成豎直光束進入玻璃照明柱13中的水體14，玻璃照明柱13外裝有同軸套管式玻璃保護罩25，光束與水體14中氣泡幕15作用，一部分散射到一樓和二樓建筑內，其余光束入射到復合多曲面聚光器16中，經反射匯聚于位于復合多曲面聚光器16焦斑位置的太陽電池17上，生成電能儲存與裝置下方空間內的蓄電池20中，二樓底部空氣被氣泵19經進氣口22抽吸到環形氣泡石18中，生成氣泡幕15，新鮮空氣經新風進氣管9和進風口10進入一樓，補充二樓的空氣缺失，實現建筑通風的功能。

如圖5所示，用板式太陽電池26代替復合多曲面聚光太陽電池中的太陽電池17，用與玻璃照明柱13底面積相同的板式太陽電池26以及夾在其中部的環形氣泡石27代替復合多曲面聚光器16、太陽電池17和夾在兩者之間的環形氣泡石18，用以改善建筑底部的光照環境，板式太陽電池26適應性廣。

為了滿足建筑內照明的需求，可以根據所需照明照度的要求調節氣泡幕豐度或增加本裝置的數量。

綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。