16730

16730

طراحي و ساخت سامانه نورپردازي خورشيدي

كارشناسي ارشد

فوتونيك

بهمن 1395

دكتر محمد واحدي

فيزيك

نور الكتريكي بيشترين مصرف‌كننده برق در ساختمان‌ها مي‌باشد. توليد اين ميزان برق باعث انتشار زياد گاز‌هاي گلخانه‌اي نيز مي‌شود. نور خورشيد يكي از منابع مهم جهت كاهش مصرف برق مي‌باشد. در چند سال اخير سامانه‌هاي متفاوتي درزمينه انتقال نور خورشيد به داخل ساختمان طراحي‌شده است كه هركدام مزايا و معايب خاص خودش را دارد. سامانه‌هاي روشنايي نسبت به سلول‌هاي خورشيدي بازده بيشتري دارند چون نور را مسقيماً وارد ساختمان مي‌كنند. در اين پايان نامه، چندين سامانه‌ي روشنايي كه تشكيل شده از لوله‌هاي نوري، خورتاب‌ها، آينه‌ها، فيبرهاي‌نوري و غيره مورد مطالعه قرار گرفته است. در پايان چهار سامانه روشنايي بر اساس آينه ثانويه كروي، آينه ثانويه سهموي، بدون آينه موازي‌ساز و عدسي فرنل موردبررسي قرارداده‌شده‌اند. در سه سامانه اول نور خورشيد به‌وسيله آينه‌ سهموي متمركزشده و به‌وسيله آينه دوم نور موازي شده توسط فيبر نوري به داخل ساختمان انتقال داده مي‌شود. همچنين در سامانه چهارم عدسي فرنل نور را به روي فيبرنوري متمركز مي‌كند و فيبرنوري نور را به داخل ساختمان منتقل مي‌كند. در انتهاي فيبر نوري، شدت و توزيع روشنايي اندازه‌گيري مي‌شود. شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهند تركيب آينه‌هاي سهموي توزيع بهتر و شدت بيشتري نسبت به سامانه متشكل از آينه سهموي و كروي مي‌دهد. با حذف آينه دوم و يا استفاده از عدسي فرنل، به بهاي از دست دادن يكنواختي در توزيع نور، شدت بيشتري در خروجي به دست مي‌آيد. پس از شبيه سازي سامانه عدسي فرنل و آينه‌ي سهموي با فيبر نوري را در آزمايشگاه پياده سازي كرديم كه در نهايت سامانه عدسي فرنل شدت بيشتري نسبت به ديگري داشت. در پياده سازي سامانه روشنايي، حرارت توليد شده (توسط طيف مادون قرمز خورشيد) باعث صدمه ديدن فيبرهاي نوري مي‌شد كه اين مشكل بوسيله‌ي قرار دادن لوله‌ي پيركس در ابتداي فيبرنوري و بوسيله‌ي جريان دادن آب حل شد. در نهايت بازده سامانه با عدسي فرنل با استفاده از جريان آب 37 درصد و با استفاده از شيشه‌ي پيركس 16 درصد بدست آمد. واژه‌هاي كليدي: آينه سهموي، فيبر نوري، عدسي فرنل، نورپردازي خورشيدي

1395/12/03

1/1/1900 12:00:00 AM

Electric lighting is the greatest consumer of electricity in commercial buildings an​d a main source for generation of greenhouse gases. Sunlight is an important source for reducing power consumption. Recently different systems for delivery of sunlight into the building are designed. Rather than using solar panels, which collect solar energy as electricity, store that electric¬ity, an​d use it to power lights throughout a building, hybrid solar lighting instead transmits the solar energy directly into the structure using opti¬cal fibers. By bypassing this intermediary step, hybrid solar lighting has a much higher efficiency. In this research, four systems are examined: a system with spherical secondary mirror, with parabolic secondary mirror, with no secondary mirror, an​d with Fresnel lens. Sunlight is captured, guided, an​d distributed through the concentrator an​d optical fibers, respectively. It was found through simulation that the first approach gains a high intensity an​d uniform distribution, the second approach has low intensity an​d non-uniform distribution an​d the third with fourth approach obtains very high intensity an​d non-uniform distribution. Overall, in terms of price an​d efficiency, the systems with no secondary mirror an​d Fresnel lens have more advantages. We decided to product Solar Lighting System with Fresnel lens an​d parabolic mirror. Fresnel lens system demonstrated higher efficiency than parabolic mirror system. The obtained efficiencies for Fresnel lens system with flowing water an​d the same system with pyrex glass were 37 percent 16 percent respectively. Keywords: Concentrator, Daylighting, Optical Fiber, Parabolic Mirror, TracePro Software