Солнечный навес научился сжимать даровое освещение
Леонид Попов, 8 декабря 2009
Новая система, по оценке её создателей, способна сократить затраты энергии на освещение коммерческих зданий на четверть, полностью заменяя собою электрические светильники, по меньшей мере, на 6 часов в течение солнечного дня (фото с сайта treehugger.com).
Запертые в многоэтажных ульях-офисах, мы нередко включаем лампы даже днём, потому что свет из окон с трудом добирается внутрь большого строения. Между тем над нашими головами сияет самый что ни на есть бесплатный источник лучей. Использовать его «по-умному» вполне реально. Надо только придать новое измерение понятию «естественный свет».
В этом уверена канадская компания SunCentral, подготавливающая к выходу на рынок оригинальную систему «искусственного естественного освещения». Фирма была создана в прошлом году для коммерциализации одной любопытной разработки лаборатории физики структурированной поверхности университета Британской Колумбии (Structured Surface Physics Laboratory — SSP).
Последняя специализируется на создании и тестировании новых материалов, способных по-разному отражать, поглощать и преломлять свет. Иначе говоря, конёк лаборатории — световоды и зеркала, экзотические по составу и строению линзы, а также различные технические устройства на базе таких элементов.
Иногда мы делаем то же самое, что и загорающий в «солярии на солнечной энергии» человечек, – считают в SunCentral, – ставим на крыши солнечные батареи, они вырабатывают ток, который идёт на освещение внутри зданий, работающее и днём. КПД такого двойного преобразования ужасающе низок (иллюстрация с сайта suncentralinc.com).
Один из самых ярких проектов лаборатории – система «Солнечный тент» (Solar Canopy). В её основе лежит рама с набором небольших лёгких зеркал, которые при помощи крошечных актуаторов (управляемых дешёвой электронной схемой) отклоняются по горизонтали и вертикали, чтобы следить за солнцем.
Собирающая свет решётка. Подвижные зеркала в наборе соединены между собой струнами, так что синхронно смещаются силой всего нескольких небольших приводов. Слева вверху показано одно из дополнительных собирающих зеркал (фотографии SSP, SunCentral).
Эти зеркала направляют свет на две пары параболических зеркал, которые сжимают световой поток и отбрасывают его в жерло светового короба, покрытого изнутри зеркальной плёнкой. Нижняя часть короба оснащена тонким призматическим рассеивателем, который эффективно переправляет свет, бегущий по коробу вниз, в комнату.
Схема системы и масштабный макет «ловушки» (фото и иллюстрация SSP, SunCentral).
В следующем видеоролике представитель компании объясняет принцип работы системы на примере масштабной модели.
Внутри короба также монтируются лампы дневного света для освещения ночью или в пасмурную погоду. Ведь система Solar Canopy занимает на фальшпотолке офиса место традиционных светильников. При этом автоматика оперативно подстраивает число включённых «трубок» в обратной зависимости от естественного светового потока, поддерживая суммарное освещение на одном уровне.
По информации компании, система способна доставлять солнечный свет на расстояние более 20 метров от внешней стены здания без существенных потерь (иллюстрации SSP, SunCentral).
Канадские специалисты полагают, что такое сложное, на первый взгляд, решение, может оказаться выгоднее других методов решения поставленной задачи. А ведь наличие следящих приводов и системы зеркал вроде бы делает конструкцию дороже. Может, есть более привлекательные альтернативы?
При сравнительно коротких расстояниях транспортировки солнечного света может пригодиться простая система вроде "солнечного трубопровода". Но если лучи нужно перебрасывать метров на 10 и больше, следует подумать о других вариантах.
Множество компаний из разных стран уже предлагают на рынке разного рода «транспортировщики лучей», но все они наряду с очевидными достоинствами обладают и недостатками. К одним есть вопросы относительно границ применения, вторые просто дороги, третьи не слишком эффективны.
Набор улавливающих свет линз на крыше и пучки оптоволокна – ещё один возможный способ транспортировки «солнца» во внутренние помещения. Главный недостаток – высокая цена (фотографии с сайта treehugger.com).
А ведь, казалось бы, что может быть проще? Даже людям, далёким от техники, ясно, что свет внутрь дома вполне может направлять самая банальная система зеркал. Но почему-то такие установки распространения так и не получили.
SunCentral объясняет, в чём тут дело. Применяющиеся в подобных случаях недорогие материалы обладают не самой лучшей отражающей способностью – 90-95%. Это значит, что при каждом отражении теряется 10% светового потока. После нескольких же поворотов внутри системы пучок весьма заметно слабеет – установка оказывается неэффективной.
Основой же для Solar Canopy послужили исследования канадской лаборатории в области покрытий с отражающей способностью в 99%, причём разработанные SSP материалы оставались совсем недорогими – это важное условие для применения их в довольно протяжённых световых «трубах».
Не первый раз учёные придумывают оригинальные способы доставки естественного света в затенённую глубину офисов. Так, стеклянные стены небоскрёба The New York Times Building оснащены мириадами белоснежных керамических трубок.
Они, с одной стороны, блокируют прямые солнечные лучи, сокращая затраты на кондиционирование, а с другой, благодаря нескольким отражениям дают мягкий и рассеянный белый свет, проникающий весьма далеко от окон. Таким образом сокращаются расходы на освещение внутренних частей здания. Об этой системе мы рассказывали, ещё когда она была лишь проектом (фотографии wikipedia.org, Vorapat Inkarojrit/LBNL, Vincent Laforet, Nic Lehoux, David Allee, Michael Denance).
Первый рабочий прототип зеркальной ловушки SSP построила на территории так называемого Great Northern Way Campus — объединённого кампуса трёх университетов и одного института, базирующихся в Ванкувере. В том числе – университета Британской Колумбии, родителя Solar Canopy, и технологического института Британской Колумбии (BCIT) – партнёра по данному проекту.
Первый образец Solar Canopy смонтировали на контейнере, внутри которого воспроизвели офисную обстановку, раздвинув её при помощи зеркал на стенах (фотографии SSP, SunCentral).
А в 2008 году SSP смонтировала пять своих светоулавливающих установок на третьем этаже одного из зданий BCIT в Бёрнаби (Burnaby). Эксперимент показал, что в ясный полдень освещённость от «солнечной ловушки» в глубине помещения может быть сопоставима со степенью освещения от полностью включённых потолочных люминесцентных ламп.
Первая проба «Солнечного тента» на реальном здании, корпусе BCIT. Внизу: было – стало (фотографии SSP, SunCentral).
Сейчас SunCentral занимается доводкой и шлифовкой технологии. В планах на ближайшее время значится монтаж Solar Canopy ещё на шести зданиях. Причём это будут строения разного дизайна. Одна из задач тестов – разработать новые модификации установки, позволяющие встраивать себя не столь заметно, как получилось в случае с BCIT, то есть в толщу стен.
После такой масштабной проверки можно будет подумать и о начале серийного производства модулей-ловушек и их широкой продаже. Но никаких сроков канадцы не называют.
