一种节能建筑导向型自然采光系统及调节方法

摘要

一种节能建筑导向型自然采光系统及调节方法，所述的系统包括太阳能发电单元、智能控制系统和室内自然采光调控系统；太阳能发电单元设于室内并可沿窗体转动，形成太阳能光伏发电与建筑遮阳一体化结构；室内自然采光调控系统用于将室外的自然光、太阳能灯光、紫外线光中的至少一种引导至室内，来调控室内照度；智能控制系统用于控制太阳能发电单元的转动角度，收集自然光，提供太阳能灯光或紫外线光中的至少一种，并储存多余电能。本发明还包括该系统的调节方法。本发明可实现太阳能发电、高效太阳能发电、反射引导光线、建筑保温四种模式的使用，并大幅度增加室内自然采光，用于室内植被光合作用与杀菌；太阳能利用率可提高40%~50%，建筑节能提高20%~35%。

权利要求

1.一种节能建筑导向型自然采光系统，其特征在于，包括太阳能发电单元、智能控制系统和室内自然采光调控系统；

所述太阳能发电单元设于室内侧窗体的下方并沿窗体转动连接，形成太阳能光伏发电与建筑遮阳一体化结构；太阳能发电单元包括一级太阳能发电单元和二级太阳能发电单元；一级太阳能发电单元和二级太阳能发电单元之间转动连接，最大转动角度为360°；使得二级太阳能发电单元的正反两面能够分别与一级太阳能发电单元的正反两面选择性贴合；

一级太阳能发电单元沿窗体的最大转动角度为180°；所述二级太阳能发电单元的正面为二级太阳能发电板，反面为反光板，二者通过绝缘板连接；

所述室内自然采光调控系统用于将室外的自然光、太阳能灯光、紫外线光中的至少一种引导至室内，来调控室内照度，实现室内杀菌、室内照明或室内植被的光合作用；

所述智能控制系统用于控制太阳能发电单元的转动角度，收集自然光，提供太阳能灯光或紫外线光中的至少一种，并储存多余电能。

2.根据权利要求1所述的节能建筑导向型自然采光系统，其特征在于，所述一级太阳能发电单元通过一级转轴沿窗体转动，最大转动角度为180°。

3.根据权利要求1所述的节能建筑导向型自然采光系统，其特征在于，所述一级太阳能发电单元的顶部两侧和二级太阳能发电单元的底部两侧分别通过二级转轴和转瓦适配连接成一体，最大转动角度为360°，使得二级太阳能发电单元的正反两面能够分别与一级太阳能发电单元的正反两面选择性贴合。

4.根据权利要求1所述的节能建筑导向型自然采光系统，其特征在于，所述一级太阳能发电单元的正面为一级太阳能发电板，反面为保温板，二者通过绝缘板连接。

5.根据权利要求1 4任一项所述的节能建筑导向型自然采光系统，其特征在于，所述室~内自然采光调控系统包括：

光导纤维，用于将室外光线反射至导光装置；

导光装置，包括壳体和设于壳体上的导光口，光导纤维反射的光线经导光口导出至室内；

调节机构，用于带动导光装置的壳体转动，进行全方位或特定方位的照射或杀菌；

控制模块，用于接收遥控单元的信息，控制调节机构动作。

6.根据权利要求1 4任一项所述的节能建筑导向型自然采光系统，其特征在于，所述一~级太阳能发电单元上设有第一光敏传感器，第一光敏传感器连接智能控制系统，智能控制系统根据第一光敏传感器的检测信息控制一级太阳能发电单元的转动角度。

7.根据权利要求1 4任一项所述的节能建筑导向型自然采光系统，其特征在于，所述智~能控制系统包括：

室内照明控制模块，用于收集室外自然光；或者提供补光和/或杀菌的太阳能灯具，用于室内照度不足时的补光或杀菌；

控制面板模块，用于控制一级太阳能发电单元的转动角度以及室内照明控制模块的启闭；

太阳能蓄电池，用于储存多余电能，为系统自身或太阳能灯具提供电能。

8.一种根据权利要求1 7任一项所述的节能建筑导向型自然采光系统的调节方法，其~特征在于，包括室内照度调控模式、太阳能发电模式、高效太阳能发电模式、反射引导光线模式和建筑保温模式；

所述室内照度调控模式的调控步骤为：

S1:采集室外自然光，并将自然光经室内自然采光调控系统导向室内；

S2:当自然光照度较低时，将室外补光灯具的光线经室内自然采光调控系统导向室内，进行补光；

S3:当需要室内杀菌时，将室外杀菌灯具的光线经室内自然采光调控系统导向室内，进行杀菌消毒；

S4:调节室内自然采光调控系统的转动角度，实现全方位或特定方位照射杀菌；

所述太阳能发电模式包括：收缩二级太阳能发电单元，利用一级太阳能发电单元调节至最佳角度发电；

所述高效太阳能发电模式包括：调节二级太阳能发电单元与一级太阳能发电单元呈直线水平，贴近窗户实现高效太阳能发电，窗户上方少量采光；

所述反射引导光线模式包括：将二级太阳能发电单元的正面与一级太阳能发电单元的正面贴合，使二级太阳能发电单元的反光板那一面朝向窗体，利用反光板的反射引导光线进入室内；

所述建筑保温模式包括：当室内外温差大时，将一级太阳能发电单元紧贴窗户，通过反面的保温板实现建筑保温。

说明书

一种节能建筑导向型自然采光系统及调节方法

技术领域

[0001] 本发明涉及建筑节能领域，特别是一种节能建筑导向型自然采光系统及调节方法。

背景技术

[0002] 经过数千万年的演变，人类最能适应的就是大自然的天然环境。人眼作为视觉器宫，最能适应的是天然光，再完美的人工光源也无法替代天然光。据统计，建筑在运行过程中照明能耗占总能耗的40% 50%。因此在建筑中充分利用自然光，可节省大量人工照明带来~的电能消耗，也能增加人类居住和活动的舒适度。

[0003] （1）太阳能光伏发电板的运用：

[0004] 为减少能源消耗，通常使用太阳能光伏发电板。太阳能光伏发电板也叫太阳能电池组件，由多个太阳能电池片组装而成,是太阳能发电系统中的核心部分。太阳能电池是利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，单体太阳能电池不能直接做电源使用，必须将若干单体太阳能电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能发电有两种方式，一种是“光—热—电转换”方式，另一种是“光—电直接转换”方式。“光—电直接转换”方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，当太阳光照到太阳能电池的光电二极管上时，光电二极管就把光能转变为电能，产生电流。因此，光电转化率是太阳能光伏发电板工作效率的重要指标。

[0005] （2）建筑遮阳的运用：

[0006] 建筑遮阳是为了避免阳光直射，防止建筑物外围护结构被过分加热，而造成局部过热和眩光，及保护室内各物品的必要措施，其合理设计是改善夏季室内热舒适状况和降低建筑物能耗的重要因素。无论是透明的窗户部分，还是其他不透明的建筑围护结构，大部分太阳辐射都可通过而后进入室内，温室效应使房间温度迅速升高，造成夏季室内温度过高。现代建筑由于立面上广泛应用大面积玻璃，加上工业化到来的轻质结构的普遍使用，加剧了室内热物理环境的恶化，因此建筑遮阳在改善室内环境舒适度和建筑节能方面至关重要。

[0007] （3）光导纤维的运用：

[0008] 光导纤维是一种能够传导光波和各种光信号的纤维，直径只有1 100μm左右，由内~芯和外套两层组成。内芯的折射率大于外套的折射率，光由一端进入，在内芯和外套的界面上经多次全反射，从另一端射出。具有频带宽、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高和工作性能可靠等优点，应用范围广泛。

[0009] （4）紫外线的运用：

[0010] 紫外线是指自然光中波长10 400nm的光线，可分为UVA(紫外线A，波长320～400纳~米，长波)、UVB(波长290～320纳米，中波)、UVC(波长100～290纳米，短波)三种。UVB致癌性最强，晒伤作用为UVA的1000倍，UVC可被臭氧层所阻隔。但同时，紫外线带来的杀菌、保健、促进产生维生素D、分解油烟和有机物等正向作用使得我们的生活离不开紫外线。

[0011] 然而，目前太阳能光伏发电板常铺设于建筑外立面或屋顶，使得建筑与太阳能照明系统和建筑遮阳均未一体化，常需要重新考虑和设计。太阳能光伏发电板因被固定而只有特定高度角的太阳光线为最佳角度，大大影响了太阳能电池板的转换效率。窗户作为建筑围护结构中唯一的采光面，室内采光受自然光和窗户面积、玻璃材质等多因素影响，具有很大局限性。同时，室内植被常受限只能种植喜阴类植物，喜阳类植物需要定期搬运到太阳下培植，背光面房间的环境舒适度大打折扣。

发明内容

[0012] 本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种可杀菌消毒，光电转换率高，采光效果好，居住舒适度高，节能保温，成本低，安装简便的节能建筑导向型自然采光系统及调节方法。

[0013] 本发明的技术方案是：

[0014] 本发明之一种节能建筑导向型自然采光系统，包括太阳能发电单元、智能控制系统和室内自然采光调控系统；

[0015] 所述太阳能发电单元设于室内并可沿窗体转动，形成太阳能光伏发电与建筑遮阳一体化结构；

[0016] 所述室内自然采光调控系统用于将室外的自然光、太阳能灯光、紫外线光中的至少一种引导至室内，来调控室内照度，实现室内杀菌、室内照明或室内植被的光合作用；

[0017] 所述智能控制系统用于控制太阳能发电单元的转动角度，收集自然光，提供太阳能灯光或紫外线光中的至少一种，并储存多余电能。

[0018] 上述方案具有以下优点：（1）通过将太阳能发电单元设于室内，而不是安装在建筑外立面，使得建筑遮阳与太阳能照明系统一体化，大大简化结构；（2）通过设置室内自然采光调控系统，能够将自然光引入室内，对室内进行照明或者对植被进行光合作用，就无需对植被进行搬运，省时省力；（3）通过将室外的太阳能灯光引入室内，一方面能够在自然光照度不够的情况下进行补光，增强照度；另一方面，智能控制系统通过储存太阳能发电单元的多余电能，来为太阳能灯供电，就无需耗费市电，既节能又降低成本；（4）通过将室外的紫外线光引入室内，能够对室内起到杀菌消毒作用；（5）通过智能控制系统控制太阳能发电单元的转动角度，能够增加太阳能光伏发电板的光电转换率，并提高遮阳效果；（6）通过将太阳能发电单元、室内自然采光调控系统和智能控制系统相结合，可实现太阳能光伏发电与建筑遮阳、照明系统、消毒杀菌一体化，相比现有分体式而言，大大提高居住舒适度。

[0019] 进一步，所述太阳能发电单元包括一级太阳能发电单元和二级太阳能发电单元；一级太阳能发电单元和二级太阳能发电单元之间转动连接。

[0020] 现有的太阳能发电单元都是一块整板，直接与窗体转动连接，而本发明通过将太阳能发电单元分成两部分，且一级太阳能发电单元和二级太阳能发电单元之间转动连接，根据自然光的光照强弱，不仅可灵活调节一级太阳能发电单元与窗体之间的角度，还可灵活调节级太阳能发电单元和二级太阳能发电单元之间的角度，大幅度增加了太阳能光伏发电板的光电转换率，能适应不同季节和时段的需求，避免眩光的产生，有效维持室内光环境处于较为稳定舒适的状态，同时减少了建筑建设工程量与建筑遮阳的费用。

[0021] 进一步，所述一级太阳能发电单元通过一级转轴沿窗体转动，最大转动角度为180°。优选地，一级转轴连接动力装置，如电机，通过智能控制系统控制动力装置动作，进而带动一级转轴转动，来调节一级太阳能发电单元的转动角度。

[0022] 进一步，所述一级太阳能发电单元的顶部两侧和二级太阳能发电单元的底部两侧分别通过二级转轴和转瓦适配连接成一体，最大转动角度为360°，使得二级太阳能发电单元的正反两面能够分别与一级太阳能发电单元的正反两面选择性贴合。

[0023] 二级转轴包括第一转轴和第二转轴，转瓦包括第一转瓦和第二转瓦，这样，当第一转轴与相对应的第一转瓦连接后，二级太阳能发电单元可绕第一转轴转动；同理，当第二转轴与相对应的第二转瓦连接后，二级太阳能发电单元就可绕第二转轴转动。其中，第一转轴和第二转轴可设在同一个太阳能发电单元板体上，也可设在不同太阳能发电单元板体上（如第一转轴设在一级太阳能发电单元的板体顶部，第二转轴设在二级太阳能发电单元的板体底部），且第一转瓦与第一转轴相对设置，第二转瓦与第二转轴相对设置。

[0024] 需要说明的是，本发明不对二级转轴和转瓦的位置作具体限定，只要二级太阳能发电单元能够绕一级太阳能发电单元转动，以及二级太阳能发电单元的正反两面能够分别与一级太阳能发电单元的正反两面贴合即可。

[0025] 通过将二级太阳能发电单元的正反两面分别与一级太阳能发电单元的正反两面选择性贴合，一方面可调节窗体采光的范围，如将全窗采光变为高侧窗采光；另一方面，通过贴合，可将二级太阳能发电单元收回，只采用一级太阳能发电单元进行发电，也可将二级太阳能发电单元的反面朝向窗体，不进行发电。

[0026] 本发明上述的贴合可以是一级太阳能发电单元和二级太阳能发电单元之间完全贴合，也可以是二者之间设有间隙，本发明对此不作具体限定。

[0027] 进一步，所述一级太阳能发电单元的正面为一级太阳能发电板，反面为保温板，二者通过绝缘板连接；这样，有利于减少建筑室内热量散失，实现建筑保温；或者所述二级太阳能发电单元的正面为二级太阳能发电板，反面为反光板，二者通过绝缘板连接。当自然光强烈时，可将二级太阳能发电单元板至正面，与一级太阳能发电板一起发电；当光线较为柔和时，调节至反面，将光线反射进室内，使自然光照射进室内的进深增大，提供室内环境舒适度，降低建筑能耗。

[0028] 本发明中，只要能够起反光作用的材质都可以制成本申请的反光板，本申请对反光板的材质不作限定，本发明的反光板优选为铝制反光板，发射效果好，且成本较低。

[0029] 进一步，所述室内自然采光调控系统包括：

[0030] 光导纤维，用于将室外光线反射至导光装置；

[0031] 导光装置，包括壳体和设于壳体上的导光口，光导纤维反射的光线经导光口导出至室内；

[0032] 调节机构，用于带动导光装置的壳体转动，进行全方位或特定方位的照射或杀菌；

[0033] 控制模块，用于接收遥控单元的信息，控制调节机构动作。

[0034] 上述方案中，光导纤维连接于导光装置和智能控制系统之间，智能控制系统设于室外，室内自然采光调控系统设于室内，从而使得光导纤维将室外光线发射至室内。导光装置的壳体优选采用光透率高的材质制成，或者壳体的一部分结构采用光透率高的材质制成。调节机构与导光装置的壳体连接，能够带动壳体转动。本发明壳体的形状可以是任意形状，本发明不作具体限定。

[0035] 进一步，所述一级太阳能发电单元上设有第一光敏传感器，第一光敏传感器连接智能控制系统，智能控制系统根据第一光敏传感器的检测信息控制一级太阳能发电单元的转动角度。

[0036] 可以理解的是，除了采用第一光敏传感器检测光照强度外，本发明还可以通过设置按钮或遥控器来控制一级太阳能发电单元的转动角度，本发明对此不作具体限定。

[0037] 进一步，所述智能控制系统包括：

[0038] 室内照明控制模块，用于收集室外自然光；或者提供补光和/或杀菌的太阳能灯具，用于室内照度不足时的补光或杀菌；

[0039] 控制面板模块，用于控制一级太阳能发电单元的转动角度以及室内照明控制模块的启闭；

[0040] 太阳能蓄电池，用于储存多余电能，为系统自身或太阳能灯具提供电能。

[0041] 本发明之另一种节能建筑导向型自然采光系统的调节方法，包括室内照度调控模式，调控步骤为：

[0042] S1:采集室外自然光，并将自然光经室内自然采光调控系统导向室内；

[0043] S2:当自然光照度较低时，将室外补光灯具的光线经室内自然采光调控系统导向室内，进行补光；

[0044] S3:当需要室内杀菌时，将室外杀菌灯具的光线经室内自然采光调控系统导向室内，进行杀菌消毒；

[0045] S4:调节室内自然采光调控系统的转动角度，实现全方位或特定方位照射杀菌。

[0046] 进一步，还包括发电遮阳模式，调节步骤为：

[0047] 当自然光较强时，收缩二级太阳能发电单元，利用一级太阳能发电单元调节至最佳角度发电；

[0048] 当自然光很强时，调节二级太阳能发电单元与一级太阳能发电单元呈直线水平，贴近窗户实现高效太阳能发电，窗户上方少量采光；

[0049] 当自然光的光照弱时，将二级太阳能发电单元的正面与一级太阳能发电单元的正面贴合，使二级太阳能发电单元的反光板那一面朝向窗体，利用反光板的反射引导光线进入室内。

[0050] 当室内外温差大时，将一级太阳能发电单元紧贴窗户，通过反面的保温板实现建筑保温。

[0051] 本发明的有益效果：

[0052] （1）通过将太阳能发电单元、室内自然采光调控系统和智能控制系统相结合，可实现太阳能光伏发电与建筑遮阳、照明系统、消毒杀菌一体化，相比现有分体式而言，大大提高居住舒适度。

[0053] （2）本发明通过两级转轴调整两级太阳能发电单元，大幅度增加了太阳能发电板的光电转换率；除为系统自身供电外，太阳能蓄电池中的储存电能也为部分照明系统夜间供电，建筑节能提高10% 15%。~

[0054] （3）本发明利用两级太阳能发电单元代替百叶等建筑遮阳，并能适应不同季节和时段的需求，避免眩光的产生，有效维持室内光环境处于较为稳定舒适的状态，同时减少了建筑建设工程量与建筑遮阳的费用，可节省建筑总费用的3% 5%。~

[0055] （4）通过设置室内自然采光调控系统，能够将自然光引入室内，对室内进行照明或者对植被进行光合作用，就无需对植被进行搬运，省时省力；通过将室外的紫外线光引入室内，能够对室内起到杀菌消毒作用；智能控制系统通过储存太阳能发电单元的多余电能，来为太阳能灯供电，就无需耗费市电，既节能又降低成本。

[0056] （5）自然光通过二级太阳能发电单元的反光板的反射，由天花板照射进室内，增大了自然光进入室内的进深；同时室内自然采光调控系统中的光导纤维引入了更多自然光，智能控制系统中可提供不同颜色和波长光源的太阳能灯具作为辅助光源，增加了引入光线的使用功能，明确了不同光源的使用目的，提高了室内环境的舒适性，使室内居住和活动更健康、卫生、便捷。且由太阳能蓄电池主要供电，室内照明在同等照度需求下，建筑节能提高8% 12%，灯具寿命延长2 3倍。
~ ~

[0057] （6）在紧贴窗户时，一级太阳能发电单元的反面保温板能以最大有效面积减慢室内外能量交换，减少室内能量散失，建筑节能提高12% 18%。~

[0058] 因此，本发明将太阳能光伏发电与建筑遮阳、照明系统、消毒杀菌一体化，使用集引入光线、反射光线、转光能为电能提供夜间照明、有利建筑保温于一体的太阳能发电单元与遮阳采光协同控制，并利用收集自然光和提供特定波长的紫外线太阳能灯具和/或其他太阳能灯具，通过光导纤维向室内反射自然光或紫外线光，为室内环境进行杀菌，并通过遥控定向照明，室内植被在不需搬动的情况下，进行光合作用。使得室内环境更加舒适健康，具有低成本、易安装，应用领域广等诸多优点。

附图说明

[0059] 图1是本发明实施例的结构示意图；

[0060] 图2是本发明实施例太阳能发电单元的结构示意图；

[0061] 图3是图2所示实施例的正面结构示意图；

[0062] 图4是图2所示实施例的反面结构示意图；

[0063] 图5是图3所示实施例的侧视图；

[0064] 图6是本发明实施例太阳能发电单元的工作演示图；

[0065] 图7是本发明实施例室内自然采光调控系统的结构示意图；

[0066] 图8是本发明实施例室内自然采光调控系统的剖视图；

[0067] 图9是本发明实施例智能控制系统的原理图。

[0068] 附图标号：1. 一级太阳能发电单元；2. 二级太阳能发电单元；3. 一级转轴；4. 第一光敏传感器；5. 智能控制系统；6. 室外照明太阳能灯具；7. 室内自然采光调控系统；

[0069] 11. 一级太阳能发电板；12. 保温板；13. 一级绝缘粘接板；14. 第一转轴；15. 第二转轴；21. 二级太阳能发电板；22. 反光板；23. 二级绝缘粘接板；24. 第一转瓦；25. 第二转瓦；51. 控制面板模块；52. 太阳能蓄电池；53. 采光器；54. 白光太阳能灯具；55. 紫外线太阳能灯具；56. 第二光敏传感器；57. 调光控制模块；58. 转换器；71. 光导纤维；72. 控制模块；73. 壳体；74. 导光口；75. 水平转台；76. 垂直转台；

[0070] 731. 内层玻璃芯；732. 外层石英玻璃。

具体实施方式

[0071] 以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

[0072] 如图1所示：一种节能建筑导向型自然采光系统，包括太阳能发电单元、智能控制系统5和室内自然采光调控系统7三部分。

[0073] 其中，太阳能发电单元设于室内并沿窗体转动连接，形成太阳能光伏发电与建筑遮阳一体化结构。通过调节角度，能完成太阳能发电、高效太阳能发电、反射引导光线、建筑保温四种模式。

[0074] 室内自然采光调控系统7主要将光线通过光导纤维反射至导光装置，定位后由导光口导出。

[0075] 智能控制系统5是整体系统的控制中心，主要用于控制、反馈信息、采光、提供光源和蓄电等。

[0076] 其中，智能控制系统5设于室外顶棚上，室外顶棚上还设有室外照明太阳能灯具6，用于夜间照明。室外照明太阳能灯具6由智能控制系统5的太阳能蓄电池供电。室内自然采光调控系统7安装于室内的天花板上。系统相对独立，安装方便快捷。

[0077] 如图2 图5所示：本实施例的太阳能发电单元具体包括一级太阳能发电单元1和二~级太阳能发电单元2。一级太阳能发电单元1的正面为一级太阳能发电板11，反面为保温板
12，一级太阳能发电板11通过一级绝缘粘接板13接板连接保温板12。保温板12优选为挤塑保温板。

[0078] 二级太阳能发电单元2的正面为二级太阳能发电板21，反面为反光板22，二级太阳能发电板21通过二级绝缘粘接板23连接反光板22。反光板22优选为铝制反光板。当自然光强烈时，可调节至正面，与一级太阳能发电板一起发电；当光线较为柔和时，调节至反面，将光线反射进室内，使自然光照射进室内的进深增大，提供室内环境舒适度，降低建筑能耗。

[0079] 一级太阳能发电单元1的底部设有一级转轴3，一级转轴3固定在靠近窗体的墙面上，外接电机，电机连接控制系统，根据需求将一级太阳能发电单元调节至不同角度，实现太阳能光伏发电板的最大光电转化率。

[0080] 一级太阳能发电单元1的顶部设有两个二级转轴，即分别设于顶部两侧的第一转轴14和第二转轴15，例如第一转轴13设于靠近正面的那一侧，第二转轴14设于靠近反面的那一侧。二级太阳能发电单元2的底部设有两个分别与第一转轴和第二转轴位置相对的第一转瓦24和第二转瓦25。通过将第一转瓦24与第一转轴14适配连接（如卡合），二级太阳能发电单元可绕第一转轴转动，使得二级太阳能发电单元的正面能够与一级太阳能发电单元的正面贴合，使二级太阳能发电单元得反光板其作用。通过将第二转瓦15与第二转轴15适配连接，此时第一转瓦脱离第一转轴，二级太阳能发电单元可绕第二转轴转动，使得二级太阳能发电单元的反面能够与一级太阳能发电单元的反面贴合，只有一级太阳能发电单元的太阳能发电板起作用。

[0081] 本实施例中，一级转轴的最大旋转角为180°，二级转轴的最大旋转角为360°。

[0082] 本实施例中，一级太阳能发电单元1上设有第一光敏传感器4，用于检测自然光照的强弱。

[0083] 如图6所示：在不同自然光环境下，针对不同功能和需求，两级太阳能发电单元的使用方式不尽相同。

[0084] 高效太阳能发电模式：天气晴朗的夏季，光线较强，太阳高度角较大。中午时，光线1进入室内，由于自然光强烈，旋转一级太阳能发电单元150°，使一级太阳能发电单元靠近窗户。同时手动调节二级转轴，使二级太阳能发电单元与一级太阳能发电单元成直线水平，进入高效太阳能发电模式，一、二级太阳能发电单元同时工作，进行发电，多余电量储存于智能控制盒中的太阳能蓄电池中。窗户上方采光，由全窗采光变为高侧窗采光，减弱自然光，避免眩光。

[0085] 太阳能发电模式：上、下午时，光线2较光线1弱，太阳高度角稍小。旋转一级太阳能发电单元105°，使一级太阳能发电单元至最佳光电转换角度。将二级转轴的第二转轴和第二转瓦连接，断开第一转轴和第一转瓦，收缩二级太阳能发电单元，使二级太阳能发电单元的反面与一级太阳能发电单元的反面贴合，以在一级太阳能发电单元工作的同时，为室内引入大量自然光，进入太阳能发电模式。

[0086] 春、秋季节，光线强度与光线2相差不多，太阳高度角较小。中午时，光线3会造成轻微眩光，旋转一级太阳能发电单元120°，进入太阳能发电模式。收缩二级太阳能发电单元，减少系统对室内采光的影响。

[0087] 反射引导光线模式：上、下午时，光线4相对柔和，考虑引入更多自然光进入室内，增大自然光照射面积。手动调整二级转轴，使得二级转轴的第一转轴和第一转瓦连接，断开第二转轴和第二转瓦，向上收缩二级太阳能发电单元，使二级太阳能发电单元的正面与一级太阳能发电单元的正面贴合，二级太阳能发电单元反面的反光板工作。随后调整一级太阳能发电单元120°，使一级太阳能发电单元与墙面和窗户垂直。光线透过窗户，由反光板反射至天花板进行二级反射，进入反射引导光线模式。

[0088] 冬季光线的太阳高度角较小。中午时，为引进更多自然光，使用反射引导光线模式。收缩二级太阳能发电单元，使二级太阳能发电单元反面的反光板朝上，旋转一级太阳能发电单元至90°，使光线5二次反射进入室内。

[0089] 高效太阳能发电＋建筑保温模式：上、下午时，因考虑到气温较低，选用建筑保温与高效太阳能发电两种模式。旋转一级太阳能发电单元180°，使一级太阳能发电单元紧贴窗户。而后调节二级太阳能发电单元，往回旋转30°，两级太阳能发电单元共同工作。因二级太阳能发电单元与窗户成角度，窗户上方光线6进入室内。同时，一级太阳能发电单元由于紧贴窗户，反面的保温板使窗户增加了一个保温层，能实现建筑保温。

[0090] 不工作模式：阴雨天时，自然光线弱，收缩两级太阳能发电单元，使之自然下垂，与墙面水平贴合。启动智能控制盒中的太阳能蓄电池，开启室外太阳能照明系统，为其供电。

[0091] 如图7和图8所示：室内自然采光调控系统7包括光导纤维71、导光装置、调节机构和控制模块72。

[0092] 本实施例的导光装置包括壳体73和设于壳体73上的导光口74。其中，壳体73为球体结构，壳体73由内层玻璃芯731和外层石英玻璃732构成。光导纤维的一端连接智能控制系统5，智能控制系统5设于控制盒内，光导纤维的一端穿入控制盒内；光导纤维的另一端设于壳体73内，且朝向导光口74。

[0093] 本实施例的调节机构包括水平转台75和垂直转台76，水平转台75的转轴连接转台电机，水平转台75的上端连接天花板。转台电机连接控制模块72。垂直转台76呈槽型，壳体73连接于垂直转台的凹槽内，且壳体可绕垂直转台转动连接。垂直转台的上端与水平转台固定连接。控制模块72通过接收遥控单元的信息，来控制调节机构动作。如控制模块控制转台电机带动水平转台转动，使得水平转台带动垂直转台和壳体同时进行360°范围内转动；
垂直转台通过与水平转台连接的水平轴实现180°绕轴旋转，与水平转体共同实现任意角度与方位的光照。又或者是通过两个转台电机分别控制水平转台和垂直转台各自动作。

[0094] 如图9所示：智能控制系统5包括控制面板模块51、太阳能蓄电池52、室外照明控制模块和室内照明控制模块。

[0095] 室内照明控制模块包括：

[0096] 采光器53，用于收集室外自然光；

[0097] 白光太阳能灯具54，用于补光；

[0098] 紫外线太阳能灯具55，用于杀菌消毒。

[0099] 室外照明控制模块包括：

[0100] 第二光敏传感器56，用于检测室外光照强弱，判断是否夜幕降临；

[0101] 调光控制模块57，用于根据第二光敏传感器56的检测信息，控制室外照明太阳能灯具6的启闭。

[0102] 太阳能蓄电池52用于储存多余电能，为控制系统自身和/或太阳能灯具提供电能。控制面板模块51用于控制一级太阳能发电单元1的转动角度；或者用于控制采光器53的启闭；或者对室内自然采光调控系统进行调控。第一光敏传感器和第二光敏传感器检测的模拟信号经转换器58转换为控制面板模块51能够读取的数字信号。

[0103] 本实施例的各器件之间可通过导线或无线模块进行电连接。例如：智能控制系统的各器件通过导线连接，智能控制系统与室外照明太阳能灯具6之间采用导线连接；智能控制系统与室内自然采光调控系统之间采用导线或无线模块进行连接；智能控制系统与控制一级转轴的电机、第一光敏传感器之间采用无线连接，如WIFI。

[0104] 本实施例智能控制系统的工作原理为：根据第一光敏传感器4检测自然光，通过转换器56向控制面板模块51反馈结果，发送旋转指令。控制面板模块51接收到指令后，控制电机带动一级转轴3旋转，实现一级太阳能发电单元上的角度调节。第二光敏传感器53检测到夜幕降临后，启动调光控制模块51，自动开启室外太阳能照明系统。其内部的太阳能蓄电池55将多余电能储存其中，为控制系统自身以及各太阳能灯具供电。

[0105] 此外，室内自然采光调控系统受智能控制系统5的控制。具体控制方法为：由控制面板模块51开启采光器53。光导纤维71优先反射采光器53的自然光至导光装置，控制模块72接受遥控定位信息，控制水平转台和/或垂直转台至特定位置，光线由导光口导出，实现导向型室内照明或用于植被照明。当自然光照度过低时，智能控制系统中提供白光太阳能灯具54开启，加强照度。其中判断自然光照度是否过低可通过设置室内光敏传感器检测，也可通过人为判断，通过遥控器发送指令。当进行室内杀菌消毒时，开启智能控制系统中的紫外线太阳能灯具55，提供波长为280 320nm的紫外线，通过控制模块控制水平转台和/或垂~
直转台转动，进行全方位照射杀菌，旋转模式及照射方位可自行选择。当太阳能蓄电池电量不足时，自动连接外部电路保持正常使用。

[0106] 综上所述，本发明可针对不同季节不同时段，太阳方位和太阳高度角的不同，使太阳能发电单元能通过两级转轴旋转调节到最佳位置，尽可能提高太阳能发电板的光电转换效率，充分利用太阳能，降低建筑能耗。该设计通过一级转轴将一级太阳能发电单元旋转调节至最佳角度，再利用二级转轴调整连接的二级太阳能发电单元，实现太阳能发电、高效太阳能发电、反射引导光线、建筑保温四种模式。当自然光较为强烈时，二级太阳能发电单元收缩，第一光敏传感器通过转换器传输信息至智能控制盒中的面板控制模块，反馈结果至一级转轴，将一级太阳能发电单元调节至最佳角度发电；当自然光非常强烈时，手动调节二级转轴使两级板呈一条直线水平，紧贴窗户实现高效太阳能发电，起到建筑遮阳的作用，并通过系统反面的保温板降低室内受建筑围护结构热传导的影响，窗户上方仍进行少量采光；当自然光柔和时，为增大光线照射入室内的进深，尽可能增大自然光照射面，调整二级转轴，将二级太阳能发电单元的正面与一级太阳能发电单元的正面贴合，利用二级太阳能发电单元反面的反光板反射自然光，再由天花板反射光线进入室内；当室内外温差较大时，将一级太阳能发电单元紧贴窗户，其反面的保温板有利于减少建筑室内能量散失，实现建筑保温。同时正面一级太阳能发电单元进行发电，二级板可收缩以引入部分自然光，或调整角度，同时进行发电。智能控制盒中的太阳能蓄电池储存多余电能，除为系统自身供电外，也为太阳能灯具照明供电。同时室内自然采光调控系统中的光导纤维引入了更多自然光，智能控制系统中提供不同颜色和波长光源的太阳能灯具作为辅助光源，增加了引入光线的使用功能，明确了不同光源的使用目的，提高了室内环境的舒适性，使室内居住和活动更健康、卫生、便捷。且由太阳能蓄电池主要供电，大大节约电能，降低成本。

[0107] 综合来看，本发明使太阳能利用率提高40% 50%，建筑节能提高30% 45%，室内环境~ ~质量提高25%左右。