能源和环境是人类城市和社会可持续发展的关键,近年来在全球范围内引起了极大的关注。与此同时,我国照明耗电量常年占全国总发电量的12%-16%,以2013年为例,全年发电量为52451亿千瓦时,年照明用电量达到了6294亿千瓦时。随着城市化的高速发展,大量场所在白天也需要提供电力照明以满足正常生活生产。主动将阳光导入室内照明的太阳光照明技术在此背景下具有巨大的节能潜力。此外,自然光的引入亦有利于缓解视疲劳,舒畅建筑内人的心情。然而现行的太阳光照明技术,出于保护传输光纤、降低输出可见光的热效应等目的,习惯性的加设红外滤波片,将太阳光占比约为50%的红外线直接滤除,这种做法不但大幅降低了太阳能的整体利用效率还增加了系统的初投资成本。针对上述问题,设计了一种太阳能照明/用热系统,利用纳米流体的光谱选择特性对太阳辐射能量进行分流利用,红外能量被循环的纳米流体吸收用于生活热水,可见光透过由光纤束传输至室内照明。首先,详细阐述了系统的运行原理、系统设计过程、纳米流体的选择与制备。基于系统的设计资料,搭建了太阳能照明/用热系统的实验测试平台,并开展了一系列的系统性能探究实验。系统在本课题测试工况1的运行条件下,可见光传输效率为19.5%,与现行太阳光照明系统的效率相当,并具有额外的25.35%的吸热效率。此外,还通过实验探究了纳米流体浓度与流量对系统可见光传输效率及吸热效率的影响作用。随后,为进一步探究系统特性,基于郎伯-比尔定律建立了适用于本系统的纳米流体吸收/透射数学模型;结合人眼视觉敏感函数,建立了系统可见光传输效率计算模型;以辐射传输方程为基础建立了系统吸热效率计算模型。利用实验测试数据,验证了建立数学模型的准确性。最后,基于模型分别探究了系统对可见光的传输特性,外部参数对系统吸热效率的影响以及系统全年节能特性。结果表明,系统输出可见光的光谱特性与自然光近似,发光效率远高于主流LED灯具;系统用于哈尔滨时每平米收集面积全年产出照明能量为188.15 k W?h,产出生活热水总能量为248.2 k W?h。通过综合能源价格计算,本系统产出能源单价较现行太阳光照明技术的低44%-50%。综上所述,本文提出的太阳能照明/用热系统具有良好的经济效益与应用价值。