RU2039183C1

RU2039183C1 - Solar illumination device with protection against direct sun rays

Info

Publication number: RU2039183C1
Application number: RU93002997A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Кулешов; А.И. Моксяков; С.А. Филин; А.Г. Отсечкин
Original assignee: Моксяков Александр Иванович
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1993-01-13
Publication date: 1995-07-09

Abstract

FIELD: construction. SUBSTANCE: solar illumination device has rotary screen with solar collector and energy baffling member, screen rotating mechanism with drive connected with follower detector. Illumination device is further provided with variable transmission radius member disposed in front of solar collector, mechanism for moving variable transmission radius member along optical axis of solar collector and illumination level sensor positioned in illuminated area. First output of illumination level sensor is connected with follower detector and second output is connected with mechanism for moving variable transmission radius member. Screen is mounted on support. Solar collector is made curved. Variable transmission radius member may be formed as rotating multiple arm sprocket, whose leading and tail parts are aligned on two spirals, with one spiral embracing central zone of solar collector and second spiral being circumscribed within its peripheral zone. Mechanism for moving variable transmission radius member along optical axis of solar collector is kinematically connected with sprocket axle. EFFECT: efficient protection against dazzling effect of direct sun rays by regulating radial reflectivity of solar collector. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и оптическому приборостроению, в частности к сиcтемам регулирования светового потока, и может быть использовано в устройствах, способствующих созданию комфортной световой среды в помещениях и защите их от прямых солнечных лучей и использующих солнечное излучение. The invention relates to construction and optical instrumentation, in particular to systems for regulating light flux, and can be used in devices that contribute to creating a comfortable light environment in rooms and protecting them from direct sunlight and using solar radiation.

В настоящее время проблема создания экологически чистых, доступных и дешевых источников энергии встала достаточно остро. Особое место среди таких источников энергии по неисчерпаемости и доступности занимает солнечная энергия. Устройства, используемые в настоящее время для регулирования светового потока помещений, требующих дополнительного освещения, являются недостаточно эффективными, вследствие ряда причин. Так, дополнительное естественное освещение таких помещений требует наличия дополнительных приспособлений типа штор, защитных экранов и т.п. обеспечивающих защиту помещения от попадания прямых солнечных лучей, и не может осуществить освещение помещений, расположенных, например, с северной стороны здания, где солнце никогда не появляется. Такие устройства приводят к нарушению эстетичности интерьера и убранства как помещения, так и здания в целом. Currently, the problem of creating environmentally friendly, affordable and cheap energy sources has become quite acute. A special place among such energy sources in terms of inexhaustibility and accessibility is solar energy. Devices currently used to control the luminous flux of rooms requiring additional lighting are not effective enough for several reasons. So, additional natural lighting in such rooms requires the presence of additional devices such as curtains, protective screens, etc. protecting the premises from direct sunlight, and cannot illuminate rooms located, for example, on the north side of the building, where the sun never appears. Such devices lead to a violation of the aesthetics of the interior and decoration of both the room and the building as a whole.

Известно солнцезащитное устройство, включающее поворотный экран, закрепленный на внешней стороне обрамления проема, механизм поворота экрана с приводом и защитное покрытие [1]
Однако известное устройство не обеспечивает защиту освещаемого помещения от попадания прямых солнечных лучей, так как отражение от поворотного экрана солнечного излучения производит ослепляющее действие в освещаемом помещении, и поэтому требуется создание дополнительных солнцезащитных устройств, например шторных регуляторов. Не обеспечивается дополнительное освещение дальней от светопроема зоны помещения и эффективное использование солнечного излучения, а также нарушается эстетический интерьер и убранство как помещения, так и здания в целом. Известное солнцезащитное устройство функционирует только при наличии оптического покрытия на экране.Known sunscreen device comprising a rotary screen mounted on the outer side of the frame of the opening, the mechanism of rotation of the screen with the drive and a protective coating [1]
However, the known device does not protect the illuminated room from direct sunlight, since reflection from the rotary screen of solar radiation produces a dazzling effect in the illuminated room, and therefore requires the creation of additional sun protection devices, such as curtain regulators. Additional lighting is not provided far from the light source of the area of the room and the effective use of solar radiation, and the aesthetic interior and decoration of both the room and the building as a whole are violated. The known sun protection device only functions if there is an optical coating on the screen.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является солнечное осветительное устройство с защитой от прямых солнечных лучей, включающее поворотный экран, закрепленный на нижней горизонтальной стороне обрамления проема и выполненный из двух шарнирно соединенных и последовательно установленных от проема секций, каждая из которых снабжена гелиоприемниками с отводящими энергию элементами с защитным покрытием, размещенным на дальней от проема секции экрана и выполненным в виде оболочки, имеющей форму усеченного сегмента круглого тора из материала с высокоотражающей в видимой области спектра и высокопропускающей в инфракрасной области солнечного спектра способностью, и механизм поворота экрана с приводом, выполненным в виде телескопических консолей, закрепленных на обрамлении ниже узла крепления экрана, а свободный конец каждой консоли соединен с дальней от проема секцией экрана, при этом отводящие энергию элементы пропущены через телескопические консоли [2]
Однако известное устройство не регулирует дополнительно подаваемое в помещение солнечное излучение с экрана, которое может превышать в значительной мере нормальное рабочее освещение (300 лк), особенно в летнее время, и может приводить к ослепляющему действию, что требует наличия защитных устройств (наличия выше расположенного экрана аналогичного устройства и шторного регулятора в светопроеме); нарушает эстетичность интерьера и убранства как помещения, так и здания в целом. Известное устройство функционирует только при наличии оптического защитного покрытия специальной формы.The closest in technical essence (prototype) is a solar lighting device with protection from direct sunlight, including a rotary screen mounted on the lower horizontal side of the frame of the opening and made of two sections articulated and sequentially installed from the opening, each of which is equipped with solar receivers with outlet energy by elements with a protective coating located on the section of the screen farthest from the opening and made in the form of a shell having the shape of a truncated round segment a torus of material with a highly reflective ability in the visible region of the spectrum and a high transmittance in the infrared region of the solar spectrum, and a screen rotation mechanism with a drive made in the form of telescopic consoles mounted on a frame below the screen mount, and the free end of each console is connected to the farthest from the opening section of the screen, while the energy-removing elements are passed through telescopic consoles [2]
However, the known device does not regulate the additional solar radiation supplied to the room from the screen, which can significantly exceed normal working light (300 lux), especially in the summer, and can lead to a dazzling action, which requires the presence of protective devices (having a higher screen a similar device and a curtain regulator in a light beam); violates the aesthetics of the interior and decoration of both the room and the building as a whole. The known device operates only in the presence of an optical protective coating of a special form.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является исключение ослепляющего воздействия отраженных от гелиоприемника прямых солнечных лучей путем регулирования отражающей способности по радиусу гелиоприемника. The achieved technical result of the invention is the elimination of the blinding effect of direct sunlight reflected from the solar receiver by adjusting the reflectivity along the radius of the solar receiver.

Технический результат достигается тем, что известное солнечное осветительное устройство с защитой от прямых солнечных лучей, включающее поворотный экран с гелиоприемником и отводящим энергию элементом, механизм поворота экрана с приводом, соединенным с датчиком слежения, в отличие от прототипа, снабжено элементом переменного по радиусу пропускания, размещенным перед гелиоприемником, механизмом перемещения элемента переменного по радиусу пропускания вдоль оптической оси гелиоприемника и датчиком уровня освещенности, установленным на освещаемом участке, первый выход датчика уровня освещенности соединен с датчиком слежения, а второй выход с механизмом перемещения элемента переменного по радиусу пропускания, при этом экран установлен на опоре и выполнен с криволинейной формой гелиоприемника. The technical result is achieved by the fact that the known solar lighting device with protection from direct sunlight, comprising a rotary screen with a solar receiver and an energy-removing element, a screen rotation mechanism with a drive connected to a tracking sensor, in contrast to the prototype, is equipped with a variable transmission radius element, placed in front of the solar receiver, a mechanism for moving the variable element along the transmission radius along the optical axis of the solar receiver and a light level sensor installed and the illuminated portion, the first illumination level of the sensor output is connected to the tracking sensor, and the second output element with the mechanism for moving radially variable transmission, wherein the screen is mounted on a support and formed with a curved shape of the solar collector.

Элемент переменного по радиусу пропускания может быть выполнен в виде вращающейся многолучевой звездочки, начала и концы лучей которой совмещены на двух спиралях, первая из которых охватывает центральную зону гелиоприемника, а вторая вписана в его периферийную зону, при этом механизм перемещения элемента переменного по радиусу пропускания вдоль оптической оси гелиоприемника кинематически связан с осью звездочки. The variable-radius element of transmission can be made in the form of a rotating multi-ray sprocket, the beginnings and ends of which are aligned on two spirals, the first of which covers the central zone of the solar receiver, and the second is inscribed in its peripheral zone, while the mechanism of moving the variable element along the transmission radius along the optical axis of the solar receiver is kinematically connected with the axis of the sprocket.

На фиг.1 представлена принципиальная схема солнечного осветительного устройства с защитой от прямых солнечных лучей; на фиг.2 то же, вид спереди; на фиг.3 то же, вид слева; на фиг.4 принципиальная схема устройства в условиях эксплуатации; на фиг.5 кривые зависимости коэффициента пропускания Т от угла охвата гелиоприемника α при различных положениях вращающейся звездочки (А положение звездочки вблизи отражающей поверхности; Б среднее положение звездочки; В приближение звездочки к фокусу). Figure 1 presents a schematic diagram of a solar lighting device with protection from direct sunlight; figure 2 is the same front view; figure 3 the same, left view; figure 4 is a schematic diagram of a device under operating conditions; figure 5 curves of the transmission coefficient T from the angle of coverage of the solar receiver α at different positions of the rotating sprocket (A position of the sprocket near the reflective surface; B average position of the sprocket; In the approximation of the sprocket to the focus).

Солнечное осветительное устройство с защитой от прямых солнечных лучей состоит из поворотного экрана 1 с гелиоприемником 2 криволинейной формы и отводящим энергию элементом 3, экран установлен на опоре 4; механизма поворота 5 экрана 1 с приводом, соединенным с датчиком слежения 6; элемента переменного по радиусу пропускания, выполненного в виде вращающейся многолучевой звездочки 7, начала и концы лучей которой совмещены на двух спиралях 8 и 9, первая из которых охватывает центральную зону гелиоприемника 2, а вторая вписана в его периферийную зону; механизма перемещения 11 элемента переменного по радиусу пропускания вдоль оптической оси гелиоприемника 2, кинематически связанного с осью звездочки 7; датчика уровня освещенности 10, установленного на освещаемом участке 12, первый выход датчика уровня освещенности 10 соединен с датчиком слежения 6, а второй выход с механизмом перемещения 11 элемента переменного по радиусу пропускания. A solar lighting device with protection against direct sunlight consists of a rotary screen 1 with a solar receiver 2 of a curved shape and an energy-removing element 3, the screen is mounted on a support 4; the rotation mechanism 5 of the screen 1 with a drive connected to the tracking sensor 6; an element of variable in transmission radius, made in the form of a rotating multi-beam sprocket 7, the beginning and ends of the beams of which are aligned on two spirals 8 and 9, the first of which covers the central zone of the solar receiver 2, and the second is inscribed in its peripheral zone; a movement mechanism 11 of an element of variable along the transmission radius along the optical axis of the solar receiver 2, kinematically connected with the axis of the sprocket 7; the light level sensor 10 installed on the illuminated area 12, the first output of the light level sensor 10 is connected to a tracking sensor 6, and the second output with a movement mechanism 11 of the variable element along the transmission radius.

В качестве гелиоприемника 2 поворотного экрана 1 применяют, например, элемент с равномерно отражающей поверхностью, коэффициент отражения которого в видимой области спектра 82-84% выполненный из сплава алюминия АМГ-6 и обработанный до необходимого радиуса кривизны, например, R 5 м, методом алмазного точения по стандартной технологии с последующим формообразованием пуансоном в матрицу с оптически обработанными рабочими поверхностями. As a solar collector 2 of the rotary screen 1, for example, an element with a uniformly reflecting surface is used, the reflection coefficient of which in the visible spectrum is 82-84% made of aluminum alloy AMG-6 and processed to the required radius of curvature, for example, R 5 m, using the diamond method turning according to standard technology with subsequent shaping by a punch into a matrix with optically processed work surfaces.

В качестве датчика уровня освещенности 10 используют, например, люксметр, представляющий собой микроамперметр, подключенный, например, к селеновому фотоэлементу, или фотосопротивление (Кухлинг К. Справочник по физике под ред. Лейкина Е.М. М. Мир, 1985, с. 309). As a light level sensor 10, for example, a light meter is used, which is a microammeter connected, for example, to a selenium photocell, or photo resistance (Kuhling K. Physics Handbook, edited by E. M. Leikin, Mir, 1985, p. 309 )

В качестве механизма поворота 5 экрана 1 с приводом по направлению к солнцу в азимутальной и зенитной плоскостях применяют широко известные в гелиотехнике механизмы слежения за солнцем, например устройство, описанное в а. с. СССР N 1196621, кл. F 24 J 2/38, 1984. As the rotation mechanism 5 of the screen 1 with the drive towards the sun in the azimuthal and zenithal planes, the solar tracking mechanisms widely known in solar engineering are used, for example, the device described in a. from. USSR N 1196621, class F 24 J 2/38, 1984.

В качестве датчика слежения 6 используют, например, светочувствительный датчик, состоящий из непрозрачного основания, в котором размещены фоточувствительные элементы, например, инфракрасные фототранзисторы ФГТ-3-02-0582. Электронная схема, передающая электрический сигнал от светочувствительных элементов (фототранзисторов) при перемещении солнца на исполнительный механизм поворота 5 экрана 1 с приводом, описана в книге Байера Т. 20 конструкций с солнечными элементами. М. Мир, 1987: c. 162-172. As the tracking sensor 6, for example, a photosensitive sensor is used, consisting of an opaque base, in which photosensitive elements are placed, for example, FGT-3-02-0582 infrared phototransistors. An electronic circuit that transmits an electrical signal from photosensitive elements (phototransistors) when the sun moves to the actuator 5 of the screen 1 with a drive is described in Bayer T. Book of 20 designs with solar cells. M. Mir, 1987: c. 162-172.

Через отверстие в центре гелиоприемника 2 проходит ось вращения многолучевой звездочки 7 (фиг. 1). Последняя задерживает часть светового потока, попадающего на гелиоприемник 2, и, чем ближе к центру, тем меньше энергии проходит через звездочку 7 от отражающей поверхности гелиоприемника 2. Центральная часть звездочки 7 вообще не пропускает света. Поэтому коэффициент отражения в таком устройстве изменяется от максимума на периферии до минимума в центре. Максимальный коэффициент отражения определяется качеством оптической обработки отражающей поверхности (или качеством нанесенного отражающего покрытия) гелиоприемника 2, а минимальный составляющей зеркального отражения от рассеивающего покрытия, которое может быть нанесено на поверхность звездочки 7. За счет изменения конфигурации элемента переменного по радиусу пропускания можно корректировать закон изменения коэффициента отражения. Вращение элемента переменного по радиусу пропускания (многолучевой звездочки 7) с необходимой скоростью дает стабильную картину пропускания через элемент переменного по радиусу пропускания от гелиоприемника 2. Through the hole in the center of the solar receiver 2 passes the axis of rotation of the multi-beam sprocket 7 (Fig. 1). The latter delays the part of the light flux incident on the solar receiver 2, and the closer to the center, the less energy passes through the sprocket 7 from the reflective surface of the solar receiver 2. The central part of the sprocket 7 does not transmit light at all. Therefore, the reflection coefficient in such a device varies from a maximum at the periphery to a minimum at the center. The maximum reflection coefficient is determined by the quality of the optical processing of the reflecting surface (or the quality of the applied reflective coating) of the solar receiver 2, and the minimum component of specular reflection from the scattering coating, which can be applied to the surface of the sprocket 7. By changing the configuration of the variable element with respect to the transmission radius, the law of change can be adjusted reflection coefficient. Rotation of an element of variable in transmission radius (multi-beam sprocket 7) with the necessary speed gives a stable picture of transmission through an element of variable in transmission radius from solar collector 2.

Начала и концы многолучевой звездочки 7 совмещены с точками, лежащими на двух спиралях 8 и 9 (фиг.2), первая из которых охватывает центральную зону, а вторая лежит в периферийной зоне. Такая конструкция позволяет более плавно изменять коэффициент пропускания от отражающей поверхности гелиоприемника 2 от центра к периферии. На фиг. 1 показано выполнение звездочки 7 в виде плоской фигуры. Звездочка 7 может быть выполнена также таким образом, что в плоскости, проходящей через ось вращения, сечения лучей расширяются к периферии, образуя форму лопастей, обеспечивающих при вращении захват воздуха для охлаждения солнечного осветительного устройства с защитой от прямых солнечных лучей. The beginning and ends of the multi-beam sprocket 7 are aligned with points lying on two spirals 8 and 9 (Fig. 2), the first of which covers the central zone, and the second lies in the peripheral zone. This design allows you to more smoothly change the transmittance from the reflecting surface of the solar receiver 2 from the center to the periphery. In FIG. 1 shows the design of sprocket 7 in the form of a flat figure. The sprocket 7 can also be made in such a way that in the plane passing through the axis of rotation, the sections of the rays expand to the periphery, forming the shape of the blades, providing rotation of the air capture for cooling the solar lighting device with protection from direct sunlight.

Механизм перемещения 11 элемента переменного по радиусу пропускания представляет собой следующее. Звездочка 7 укреплена на оси 12, расположенной в центре симметрии гелиоприемника 2. Ось 12 имеет круглый прилив 14 и канал 15, в который входит ведущий хвостовик электродвигателя 16. С приливом 14 функционально связан привод перемещения звездочки 7, состоящий из вилки 17 и ходового регулирующего винта 18. The movement mechanism 11 of the variable element along the transmission radius is as follows. The sprocket 7 is mounted on an axis 12 located in the center of symmetry of the solar receiver 2. The axis 12 has a round tide 14 and a channel 15, which includes the leading shank of the electric motor 16. The tide 14 is operatively connected to the drive movement of the sprocket 7, consisting of a plug 17 and a control screw eighteen.

При перемещении многолучевой звездочки 7 под действием механизма перемещения 1 в сторону отражающей поверхности гелиоприемника 2 посредством вращения ходового регулирующего винта 18 повышается коэффициент пропускания к его центральной зоне (фиг. 5,А). Среднее положение звездочки 7 (фиг.5, Б) соответствует наиболее равномерной освещенности. When moving a multi-beam sprocket 7 under the action of the movement mechanism 1 towards the reflective surface of the solar receiver 2 by rotating the adjusting screw 18, the transmittance to its central zone increases (Fig. 5, A). The average position of the sprocket 7 (figure 5, B) corresponds to the most uniform illumination.

При приближении звездочки 7 к фокусу (фиг.5, В) расширяется диаметр центральной зоны с малым коэффициентом пропускания и резко увеличивается пропус- кающая способность через звездочку 7 с периферии гелиоприемника 2. При увеличении мощности солнечного излучения это дает возможность в наилучшей степени выравнивать освещенность освещаемого участка 13. As the asterisk 7 approaches the focus (Fig. 5, B), the diameter of the central zone with a low transmittance expands and the transmittance through the asterisk 7 sharply increases from the periphery of the solar receiver 2. With an increase in the power of solar radiation, this makes it possible to better equalize the illumination of the illuminated section 13.

Вращение многолучевой звездочки 7 в процессе всего времени освещения освещаемого участка 12 достигается с помощью электродвигателя. The rotation of the multi-beam sprocket 7 during the entire time of illumination of the illuminated section 12 is achieved using an electric motor.

Солнечное осветительное устройство с защитой от прямых солнечных лучей работает следующим образом. Solar lighting device with protection from direct sunlight is as follows.

Устанавливают датчик уровня освещенности 10, например, в дальней от светопроема зоне участка 13 (помещения), дополнительное освещение которого производят. На датчике 10 устанавливают необходимый уровень освещенности, например, для школьного помещения 300 лк (Кухлинг К. Справочник по физике под ред. Лейкина Е.М. М. Мир, 1985, с. 307). A light level sensor 10 is installed, for example, in the area 13 (premises) farthest from the light opening, which additional lighting is produced. The sensor 10 sets the required level of illumination, for example, for a school building of 300 lux (Kuhling K. Handbook of Physics under the editorship of EM Leikin M.M. Mir, 1985, p. 307).

Устанавливают экран 1 на опоре 4 в месте, обеспечивающем беспрепятственное освещение гелиоприемника 2 солнечным светом в течение всего светового дня, например, на крыше соседнего от освещаемого участка 13 дома или на открытой площадке. Install the screen 1 on the support 4 in a place providing unhindered illumination of the solar receiver 2 with sunlight throughout the daylight hours, for example, on the roof of a house adjacent to the illuminated section 13 or in an open area.

При уменьшении уровня освещенности ниже уровня, установленного на датчике 10, он посылает электрический сигнал с первого выхода на датчик слежения 6, который через электронную схему посылает электрический сигнал на механизм поворота 5, перемещающий экран 1 в азимутальной и зенитальной плоскостях по направлению к солнцу. Как только датчик слежения 6 займет положение, при котором гелиоприемник 2 экрана 1 осуществляет отражение солнечного излучения на светопроем освещаемого участка 13 (помещения), сигнал с датчика слежения 6 перестает поступать на механизм поворота 5 с приводом экрана 1, который прекращает перемещение. When the illumination level decreases below the level set on the sensor 10, it sends an electric signal from the first output to the tracking sensor 6, which sends an electric signal through the electronic circuit to the rotation mechanism 5, which moves the screen 1 in the azimuthal and zenithal planes towards the sun. As soon as the tracking sensor 6 occupies a position in which the solar receiver 2 of the screen 1 reflects solar radiation on the light-opening of the illuminated portion 13 (the room), the signal from the tracking sensor 6 ceases to be transmitted to the rotation mechanism 5 with the drive of the screen 1, which stops moving.

Со второго выхода датчик уровня освещенности 10 посылает электрический сигнал на механизм перемещения 11 многолучевой звездочки 7 (на ходовой регулирующий винт) с одновременным включением электродвигателя 16. При этом многолучевая звездочка 7 занимает такое положение перед гелиоприемником 2, чтобы световой поток сфокусированного солнечного излучения от гелиоприемника 2, падающий на светопроем освещаемого участка 13 (помещения) при добавлении к естественной освещенности последнего, повышал уровень освещенности в нем до заданного (300 лк) датчиком 10. После этого электрические сигналы с датчика уровня освещенности 10 перестают поступать на датчик слежения 6 и механизм перемещения 11 многолучевой звездочки 7. При очередном уменьшении уровня освещенности на участке 13 (помещении) в результате изменения положения солнца при уменьшении естественного уровня освещенности электрические сигналы с датчика уровня освещенности 10 вновь поступают на датчик слежения 6 и на механизм перемещения 11 многолучевой звездочки 7, вызывая вновь, описанные выше, изменения положения гелиоприемника 2 по направлению к солнцу, обеспечивающее освещение отраженным солнечным излучением светопроема, и положения звездочки 7, при котором уровень освещенности на участке 13 (помещении) достигает 300 лк, заданного датчиком 10 уровня нормальной освещенности и т. д. From the second output, the light level sensor 10 sends an electric signal to the movement mechanism 11 of the multi-beam sprocket 7 (to the control screw) while turning on the electric motor 16. In this case, the multi-beam star 7 occupies such a position in front of the solar receiver 2 so that the luminous flux of focused solar radiation from the solar receiver 2 incident on the light penetration of the illuminated section 13 (premises) when the latter was added to the natural illumination, it increased the level of illumination in it to a predetermined (300 lux) dates 10. After that, the electrical signals from the light level sensor 10 cease to flow to the tracking sensor 6 and the movement mechanism 11 of the multi-beam sprocket 7. When the light level in the area 13 (room) decreases again as a result of a change in the position of the sun with a decrease in the natural level of light, the electrical signals the light level sensor 10 again comes to the tracking sensor 6 and to the movement mechanism 11 of the multi-beam sprocket 7, causing again, as described above, the position of the solar receiver 2 to change direction to the sun, providing illumination by reflected solar radiation of the light beam, and the position of the sprocket 7, in which the level of illumination in section 13 (room) reaches 300 lux, set by the sensor 10 of the level of normal illumination, etc.

При эксплуатации солнечного осветительного устройства с защитной от прямых солнечных лучей преимущественно в летний период освещенность, создаваемая солнечным излучением, составляет 100000 лк, а при облачном небе 5000-20000 лк, что часто является недостаточным для обеспечения нормативной рабочей освещенности участка 13 (помещения) (300 лк), расположенного с северной стороны здания, куда не попадают прямые солнечные лучи. Однако в летний период довольно высок уровень естественной освещенности, и при использовании солнечного осветительного устройства с защитой от прямых солнечных лучей для поддержания заданного уровня освещенности затемненных участков 13 (помещений) положение многолучевой звездочки 7 вблизи фокуса гелиоприемника 2 определяется с помощью механизма перемещения 11 по сигналу с датчика 10. При этом спектральная характеристика пропускания солнечного излучения через звездочку 7 соответствует спектру, представленному на фиг.5, В. В этом случае пропускаемое через звездочку 7 излучение является минимальным и представляет собой отраженное от периферийных участков гелиоприемника 2 солнечное излучение, обеспечивающее дополнительное освещение участку 13 до заданного датчиком уровня освещенности 10 нормального значения (300 лк). When using a solar lighting device that is protected from direct sunlight mainly in the summer, the illumination created by solar radiation is 100,000 lux, and with a cloudy sky 5000-20000 lux, which is often insufficient to provide standard working illumination of section 13 (premises) (300 lx), located on the north side of the building, where direct sunlight does not fall. However, in the summer period the level of natural illumination is rather high, and when using a solar lighting device protected from direct sunlight to maintain a given level of illumination of darkened areas 13 (rooms), the position of the multi-beam sprocket 7 near the focus of the solar receiver 2 is determined using the movement mechanism 11 according to the signal sensor 10. In this case, the spectral characteristic of transmission of solar radiation through an asterisk 7 corresponds to the spectrum presented in figure 5, B. In this case, pr the radiation transmitted through the asterisk 7 is minimal and represents solar radiation reflected from the peripheral sections of the solar receiver 2, providing additional illumination to section 13 to a normal value (300 lux) set by the light level sensor 10.

В режиме работы солнечного осветительного устройства с защитой прямых солнечных лучей преимущественно в зимний период освещенность, создаваемая солнечным светом, составляет 10000 лк, а при облачном небе 1000-2000 лк. Такой низкий уровень естественного освещения в зимний период при использовании солнечного осветительного устройства с защитой от прямых солнечных лучей требует поддержания расположения звездочки 7 с помощью регулирующего винта 16 механизма перемещения 11 при подаче сигнала от датчика уровня освещенности 10 вблизи отражающей поверхности гелиоприемника 2 (фиг.5, А). Такое расположение звездочки 7 обеспечивает значительное пропускание спектра отраженного от гелиоприемника 2 солнечного излучения, представленное на спектральной характеристике (фиг. 5, А) и, как следствие, лишь незначительная часть отраженного от гелиоприемника 2 солнечного излучения не проходит звездочку 7, тем самым, обеспечивается дополнительное к естественному освещению, освещение заданное датчиком 10 уровня освещенности (300 лк) преимущественно в зимний период. In the operating mode of a solar lighting device with direct sunlight protection, mainly in winter, the illumination created by sunlight is 10,000 lux, and with a cloudy sky 1000-2000 lux. Such a low level of natural light in winter when using a solar lighting device with protection from direct sunlight requires maintaining the location of the sprocket 7 using the adjusting screw 16 of the movement mechanism 11 when a signal is supplied from the light level sensor 10 near the reflecting surface of the solar receiver 2 (Fig. 5, AND). This arrangement of the sprocket 7 provides a significant transmission of the spectrum of the solar radiation reflected from the solar receiver 2, presented on the spectral characteristic (Fig. 5, A) and, as a result, only a small part of the solar radiation reflected from the solar receiver 2 does not pass the asterisk 7, thereby providing additional to natural light, the lighting set by the sensor 10 levels of illumination (300 lux) mainly in the winter.

Среднее положение звездочки 7 (фиг.5, Б) используется при среднем уровне естественной освещенности, имеющем место преимущественно в осенне-весенний периоды. The average position of the sprocket 7 (Fig. 5, B) is used with an average level of natural light, which occurs mainly in the autumn-spring periods.

Расстояние от освещаемого участка 13 (помещения) до солнечного осветительного устройства с защитой от прямых солнечных лучей составляет не более 230 м и обусловлено как факторами пространственного порядка (высота здания, возможность присутствия других затрудняющих освещение объектов), так и рассеиванием отраженного солнечного излучения, например, под действием интерференции и т.п. резко возрастающим на больших расстояниях и затрудняющим передачу контролируемого потока солнечного излучения на большие расстояния. The distance from the illuminated section 13 (room) to a solar lighting device with protection from direct sunlight is not more than 230 m and is due to both spatial factors (building height, the possibility of the presence of other objects that impede lighting), and diffusion of reflected solar radiation, for example, under the influence of interference, etc. sharply increasing at large distances and making it difficult to transmit a controlled flow of solar radiation over long distances.

Объем и размеры участка 13 (помещения) соответствуют габаритам среднего школьного помещения 10 м (длина) х 5 м (ширина) х 5 м (высота) и необходимому уровню освещенности в нем (300 лк) (величина светопроема). The volume and dimensions of section 13 (premises) correspond to the dimensions of the secondary school premises 10 m (length) x 5 m (width) x 5 m (height) and the required level of illumination in it (300 lux) (the amount of light transmission).

Площадь S_г отражающей поверхности гелиоприемника 2 ориентировочно рассчитывается согласно формуле
Е_норм. ˙ S_п О₃ ˙ S_г ˙ R + Е_ест., где Е_норм. 300 лк заданная освещенность на датчике освещенности 6;
S_п 25 м² площадь дальней от светопроема стены помещения 13;
О₃ 10000 лк и Е_ест. 1000 лк освещенность от солнца и уровень естественной освещенности светопроема с северной стороны здания в зимний период, соответственно;
R коэффициент отражения гелиоприемника 2.The area S _{g of the} reflecting surface of the solar receiver 2 is tentatively calculated according to the formula
E _norms. ˙ S _n About ₃ ˙ S _g ˙ R + E _eats. where E is the _norm. 300 lux preset illumination on the light sensor 6;
S _p 25 m ^{2 the} area farthest from the light transmission wall of the room 13;
About ₃ 10,000 lux and E _eats. 1000 lux illumination from the sun and the level of natural illumination of the light beam from the north side of the building in the winter, respectively;
R reflector of the solar receiver 2.

В начальный период эксплуатации R может достигать значений, получаемых при оптической обработке для используемого материала (медь до 85% алюминий до 90%), однако такие величины нецелесообразно использовать из-за их быстрого снижения под воздействием неблагоприятных климатических факторов. Более экономически целесообразен коэффициент отражения близкий к 84% При значениях параметров максимальная площадь отражающей поверхности S_r гелиоприемника составляет ≈ 0,77 м².In the initial period of operation, R can reach the values obtained during optical processing for the material used (copper up to 85% aluminum up to 90%), however, such values are inappropriate to use because of their rapid decrease under the influence of adverse climatic factors. A reflection coefficient close to 84% is more economically feasible. For parameter values, the maximum area of the reflecting surface S _{r of the} solar collector is ≈ 0.77 m ² .

Оптимальный радиус кривизны гелиоприемника 2 составляет ориентировочно 4-35 м и соответствует созданию необходимого фокального пятна в освещаемом светопроеме помещения 13 при рабочем расстоянии от солнечного осветительного устройства с защитой от прямых солнечных лучей до освещаемого участка 12 230 м и площади светопроема 2х2 м².The optimal radius of curvature of the solar receiver 2 is approximately 4-35 m and corresponds to the creation of the necessary focal spot in the illuminated light opening of room 13 at a working distance from the solar lighting device with protection from direct sunlight to the illuminated area 12 230 m and the light opening area of 2x2 m ² .

На основании вышеизложенного достигаемым новым техническим результатом предлагаемого изобретения является:
защита от ослепляющего воздействия отраженных от гелиоприемника прямых солнечных лучей освещаемого участка путем регулирования отражающей способности гелиоприемника по радиусу;
поддержка заданного уровня освещенности на освещаемом участке (помещении);
обеспечение высокой плавности и регулирования отражающей способности гелиоприемника путем осуществления перемещения относительно гелиоприемника многолучевой звездочки специальной конструкции.Based on the foregoing achievable new technical result of the invention is:
protection from the blinding effects of direct sunlight reflected from the solar receiver of the illuminated area by adjusting the reflectivity of the solar receiver along the radius;
support for a given level of illumination in the illuminated area (room);
ensuring high smoothness and regulating the reflectivity of the solar receiver by moving relative to the solar receiver of a multi-beam sprocket of a special design.

Claims

1. SUNNY LIGHTING DEVICE PROTECTED FROM DIRECT SOLAR RAYS, including a rotary screen with a solar receiver and an energy-removing element, a screen rotation mechanism with a drive connected to a tracking sensor, characterized in that it is equipped with a variable-radius-transmitting element placed in front of the solar receiver movement of the variable element along the transmission radius along the optical axis of the solar collector and the light level sensor, which is installed on the illuminated area and the first output of which connected to a tracking sensor, and the second output with a mechanism for moving the variable element along the transmission radius, while the screen is mounted on a support and is made with a curved shape of the solar receiver.

2. The device according to claim 1, characterized in that the element of variable transmission radius is made in the form of a rotating multi-ray sprocket, the beginning and ends of the rays of which are aligned on two spirals, the first of which covers the central zone of the solar receiver, and the second is inscribed in its peripheral zone, the mechanism of moving the variable element along the transmission radius along the optical axis of the solar receiver is kinematically connected with the axis of the sprocket.