光導照明在建筑采光中的應用

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摘要：隨著社會環(huán)境的惡化和能源的日益緊缺，促使人們更深一層的認識到環(huán)境和能源的重要性，伴隨著各種能源的開發(fā)與利用，太陽能的利用越來越受到人們的關注，而對自然光照明的研究則是其中的一個主要課題，本文介紹了光導照明系統的原理與結構，與傳統采光相比的優(yōu)勢，及其在建筑中的應用。

關鍵詞：自然光照明；光導照明；建筑采光；節(jié)能環(huán)保 1. 引言  全球能源日益緊張，物價飛速上漲，企業(yè)如何控制成本已迫在眉睫，在控制各項成本的同時，如何減少不必要的浪費也是企業(yè)研究的一個重要課題。光導照明是上世紀80年代末在國外普遍流行的一種新型照明裝置，該照明裝置無需常規(guī)能源就能提供白天室內照明，減小了由常規(guī)能源帶來的環(huán)境污染，光源取自室外自然光線，通過特殊的傳輸與分配后，導入到室內需要光線的地方，從而得到由自然光帶來的特殊照明效果，是一種綠色健康、節(jié)能環(huán)保的新型照明產品。2008年，中國節(jié)能環(huán)保集團公司與美國索樂圖國際公司共同投資成立-蘇州中節(jié)能索樂圖日光科技有限公司，集生產、市場、銷售、產品開發(fā)為一體，致力于把國際領先的管道式日光照明技術帶入中國市場，并為中國提供本地化的解決方案，讓更多的人們能享受自然、健康、節(jié)能、環(huán)保的日光照明。 2．光導照明系統的原理與結構 2.1 系統工作原理 光導照明是一種無電照明系統，采用這種系統的建筑物白天可以利用太陽光進行室內照明。其基本原理是，通過采光罩高效采集室外自然光線并導入系統內重新分配，再經過特殊制作的導光管進行傳輸，最后強化后由系統底部的漫射裝置把自然光均勻高效的照射到任何需要光線的地方。從黎明到黃昏，甚至陰天、雨天，光導照明導入室內的光線仍然很充足。幾乎所有的空間，例如，學校、圖書館、零售商店、餐廳、辦公室、工業(yè)場所（倉庫和生產車間）、醫(yī)療中心及機構設施，通過應用索樂圖日光照明系統，都可以獲得自然光照明。該裝置主要由三部分組成：采光裝置、導光裝置、漫射裝置。 2.2 系統結構 光導照明系統主要由三部分組成：采光裝置、導光裝置、漫射裝置。 2.2.1 采光裝置 索樂圖采光罩中所使用的專利技術Raybender3000 和LightTracker ，使其有效日光采集表面面積(EDCS)比普通透明采光罩增加了近一倍。當太陽直射時， 索樂圖日光照明系統減少了傳統的頂部照明方案中常見的視覺不適感。通過在管道內調和閃爍，混合光線，確保了產品持續(xù)明亮，以及最重要的—舒適的采光。索樂圖日光照明系統自上而下采用了光線折彎技術，從而可以在冬天捕捉到更多的低角度陽光，通過收集早晨和傍晚陽光，延長了光導照明系統春秋兩季的白天時間。對于光線過于充足的正午陽光，尤其在夏季各月，索樂圖日光照明系統消除了眩光和聚熱點，光線折彎技術同時還可以減少日光熱獲得系數，從而大大提升了能源利用效率，原因在于不必在一天中最熱的時候增加暖通空調系統的負擔。索樂圖日光照明系統內含紫外線阻止劑，能阻止100%的UVB（戶外紫外線）與95%以上的UVA（生活紫外線）進入室內，從而有效的保護人體皮膚，有效地防止紫外線對室內物品的破壞。 2.2.2 導光裝置 獨有的光線導光管道，使用了七彩無極限導光管，這種由革命性的多層聚合材料所制的反射材料能反射更多的光線，是目前世界上最高效的反射材料。七彩無極限光導管以“冷管”為顯著特色，該項專利使得管道所吸收的熱量可以通過管道外壁得到釋放。即使管道折彎至90度，索樂圖日光照明系統仍可為任何空間提供清潔、均衡的自然光照明。即便通過閣樓的拐角處，繞過障礙物，深入至難以接觸到的地方時也不受影響。有些日光照明產品會產生奇怪而沉悶的藍、綠色光線，而七彩無極限管道只反射可見光譜，從而使純凈的色彩演繹成為可能。使用索樂圖日光照明系統保證了室內光線顏色艷麗，并準確如常。 光導照明的核心部件：導光管，主要用來傳輸光線。本項目采用具有國際專利技術的七彩無極限@導光管，其光的一次反射率為99.7%已超過物理極限的反射率98%，可最有效地傳輸太陽光,并可吸收100%紅外線,不會將太陽熱輻射傳到室內, 減少室內空調負荷，真正做到建筑節(jié)能。 注：采用反射率99.7%的導光管與98%的導光管相比，當管道長為1米時，采光效率相差13%；當管道長為3米，相差1.51倍；導光管最大可達15米，差距可想而知。 2.2.3 漫射裝置 使用了光學透鏡的漫射器以前所未有的方式傳遞日光，使光線更加柔和、均勻，不會產生眩光。索樂圖日光照明系統的漫射器，配備了吸引眼球的新型裝飾環(huán)和造型設計，可為任何房間提供風格獨特的設計元素。 漫射器：采用菲尼爾透鏡技術，將光線均勻地漫射到室內，使房間內無論早晚、中午都可沐浴在柔和的自然光中。 3. 光導照明在建筑采光中的應用 目前，光導照明在國內外很受歡迎，應用于建筑采光中的白天照明產品更是倍受關注。作為日光照明行業(yè)的創(chuàng)始者，索樂圖目前擁有絕對領先的技術水平和項目業(yè)績。其產品具有十幾項國際專利技術，每年全球銷售數量在十五萬套以上，從1991年第一套產品上市至今已逾18年，在國外已廣泛應用于各種建筑設施上。其產品種類繁多，型號齊全，可很好地滿足不同的客戶需求。 光導照明相對于側窗采光、天窗以及電力照明，都有很大優(yōu)勢。下面主要從與電力照明、側窗采光和采光天窗的照明效果對比上，來說明光導照明在建筑采光中的應用與前景。 3.1 光導照明與電力照明  經實踐證明，從黎明到黃昏，甚至是陰天或雨天，光導照明系統導入室內的光線仍然十分充足，可以提供8小時以上的白天室內照明，減少白天室內電耗，有效緩解電力照明用電的緊張局面。而電力照明卻會給室內帶來一定的熱負荷效應，提高能源消耗。另外，光導照明出射光為全色光，光線柔和，照度分布均勻，顯色性好且屬于低頻率的頻閃光，光譜連續(xù)分布在人眼可見范圍內，所以不僅視覺效果好，而且長時間觀察不易疲勞。大量的實驗證明：自然光照明條件下的視覺對比靈敏度高于電力照明5％一20％以上。 3.2 光導照明與側窗采光  側窗采光受周圍建筑的影響很大，且過大的采光面積會對室內溫度造成一定的影響，還不易調光。而光導照明就不會出現上述情況，采光裝置大量采集自然光線，經導光裝置強化并高效傳輸光線，漫射裝置均勻漫射光線。使照明系統出射光線均勻無眩光且亮度大。另外光導照明系統配置了光線調解器，可根據用戶需求很方便地進行光線強度的調節(jié)。 3.3 光導照明與采光天窗比較  采光天窗受光線入射角的影響很大，隨著光線入射角的變化，照射面大小及位置相應改變，且易產生局部聚光現象；而光導照明不會因光線入射角的變化而改變，且照射面積大，出射光線均勻，無眩光，不會產生局部聚光現象。采光天窗受室內吊頂結構及傳輸距離的限制，采光面積相對比較大，導致安裝和防水不易處理；而光導照明根據不同的屋面有不同的安裝方法及防水措施，不受室內吊頂結構等的影響。在光線傳輸方面，小孔徑光導照明傳輸距離可達lOm左右，大孔徑的自然光光導照明傳輸距離可達15m以上。 4. 節(jié)能環(huán)保、改善工作環(huán)境 日光照明取代電力照明，減少了二氧化碳等有害物質的排放，節(jié)約能耗，減少對空氣的污染。構建了一個和諧健康節(jié)能環(huán)保的光照方式。 研究結果建議，不變的電力光照將引起低水平的感官剝奪，進而可以導致對有組織思維的傷害、沮喪、迷惑或一般性煩躁。相反的，光線的變幻對員工績效有著正面的影響。對換班工人在天窗模擬日光照明的環(huán)境中的表現進行的研究表明，這樣試驗環(huán)境中的換班工人腦力喚起水平高，對認知能力具有挑戰(zhàn)性的工作具有更好的表現，因此，人在日光照射下，可提高員工生產積極性，并且人在自然光的照射下，可以調節(jié)人體生物鐘，在有日光的環(huán)境中工作，使人感覺更加舒適。改善了工作環(huán)境，使人心情愉悅。 綜上所述，日光照明在建筑中使用，不但達成了節(jié)能的目的，減少了CO2，更提升了員工的工作環(huán)境。光導照明具有廣闊的運用前景，符合國家節(jié)能減排的基本政策。