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文档简介

1、光导照明系统概述作者:刘立远来源:科技资讯2014年第12期刘立远(天津市交通建筑设计院天津300459)摘要:本文介绍了光导管照明技术的发展历史及研究现状,阐述了光导管照明系统的基本 结构和影响照明效率的因素,分析了光导照明系统的优越性和存在的问题,并指出了该技术的 未来发展趋势。关键词:光导管自然采光 绿色照明节能减排中图分类号:TU88文献标识码:A文章编号:1672-3791(2014)04(c)-0000-00引言大自然赐予的自然光是人类最宝贵的财富,它跟其他的能源相比较,其特点是取之不尽, 用之不竭,同时它还存在清洁与安全的特点,人类充分的利用自然光能源,不仅可以节约很大 的用电量

2、,也可以减少有害气体的排放以及自然资源的消耗问题,当前,在更多的现代建筑上 都有利用自然光资源,已经被广泛的应用到各个领域当中。光导管技术则是运用了太阳光资源, 使得光导管照明系统可以通过太阳光传递到室内的房间当中,并且还可以传递到不适合采用电 光源的易燃易爆的场所,而光导管照明技术是利用太阳光的一种有效方式1。自光导管应用以来,研究学者们就没有对它停止过研究与改进,它最初是源于自来水的联 想,最初的研究只是想通过光导管输送人工光,直到20世纪80年代才开始对自然光进行采集。 对于现在比较紧张的能源局势来说,使得自然光成为现在光导管技术的主要支持,让它成为现 在照明领域中的热点之一。国外光导管

3、技术的研究和使用相对比较成熟。由于采集太阳光的光导管照明系统结构简单、 安装方便、成本较低、照明效果好,因此在国外发展十分迅速,应用也比较广泛,目前国外已 经有不少公司具备了生产光导管的能力。目前,我国在光导管的研制和应用领域仍然十分落后, 尚不具备大规模生产的能力。主要原因是我国还没有掌握高反射率薄膜的生产工艺,光导管的 传输效率有待于进一步提高,在基础理论研究、产品设计和实践操作等方面的工作还很不够, 因此在我国光导管技术还没有大规模进入市场3。光导照明系统的基本结构光导照明系统又称自然光照明系统,是通过采光装置聚集室外的自然光并导入系统内部, 再经过导光装置传输后,由系统底部的漫射装置把

4、自然光均匀导入到室内需要照明的地方。用 光导管采集自然光是现代绿色建筑的一种比较普遍的理念2。光导照明系统主要由三部分组成:采光装置、导光装置和漫射装置1,2。采光装置通常是一个透明的玻璃罩,按照采光方式的不同,可分为主动式和被动式。主动式是通过一个能够跟踪太阳的聚光器采集太阳光,由于聚光器上装置了传感器和反馈装置, 可以使聚光器的采光方向总是向着太阳。这种光导管采集太阳光的效果非常好,但是由于聚光 器的工艺要求高、造价昂贵,目前很少在建筑中采用3。目前应用得最多的是被动式采光,聚光罩和光导管本身连接在一起。这种类型的光导管主 要由聚光罩、防雨板、可调光导管、延伸光导管、密封环、支撑环和散光板

5、等组成。(2)导光装置也就是光导管,即把采光装置收集的自然光导入到室内的管道,一般为铝制 结构,质量较轻。管壁为高反射材料,反射率一般在95%以上,确保了光线传输的高效性和稳 定性。光导管可以旋转弯曲来改变导光角度和长度。光导管是光导管可以按形状分为直光导管 和弯管两种,弯管可以有不同的弯曲角度,弯曲角度变化范围为090。(3)漫射装置位于系统底部,是将光导管传输的光线散射到室内,使光线均匀照明的装置, 同时可避免眩光现象的发生。影响因素(1)光导照明系统的照度与光导管内壁材料的反射率高低密切相关,反射率越高,光导管 产生的亮度越大。选用高反射率材料制成的光导管,其传输效率也较高,一般情况下光

6、导管的 反射率在97%以上,光导管的反射率不宜低于95%,否则利用价值不大。直径有250mm、330mm、 450mm、530mm和750mm等几种规格。(2)光导照明系统的效率还与光导管直径的大小和管道的长短有关。光导管直径越大,管 道长度越短,系统发光效率越高。(3)光导管的安装方式和弯转次数对系统的发光效率也有影响,光线在水平光导管内反射 次数增加,光损加大,系统发光效率降低,所以水平管道传输不宜超过3.0m。另外,系统每增 加一个弯头,其光效降低1015%,所以光导管弯头不宜超过2个。光导照明系统的优点(1)节能环保:光导管照明最大的优点就是节能。完全采用自然光照明,可以节约20% 3

7、0%的建筑用电,并且减少自然资源的消耗和有害气体的排放1,3。(2)有益健康:光导管利用太阳光,室内为漫射自然光,自然光的光谱范围广,无频闪, 光线柔和,照度分布均匀,无眩光现象,不会对人眼造成伤害,能够营造舒适的光环境。另外, 在聚光罩上敷设防辐射涂层,还可去除有害辐射,起到杀菌和防治多种皮肤病的功效,对人们 的身体健康有利2。(3)光导管结构简单、重量轻、耐腐蚀、反射率高,材料可回收利用,安装拆卸简便灵活, 无需后期维护,降低了人工维护和设备更新成本。使用寿命长,一般在25年以上。存在问题(1)光导照明系统只能应用于日间照明,不能储存和转化能量,所以在使用光导照明系统 的同时必须采用电力照

8、明措施。电力照明系统宜采用自动控制,在阴雨天照度不足时,自动启 动电力照明系统。只有这样,各个系统才能组合构成最佳的节能方案。(2)光导照明系统的照度直接受室外天气的影响,同时也存在地区性的差异。有的地区日 照时间比较长,适宜采用光导管照明;有的地区常年光照比较少,应用光导管照明的效果就不 是很好。对采光的时段性也有要求:目前应用的光导照明系统几乎全部采用顶部采光,正午时 太阳接近直射,其采光率最高,采光效果最好,而在早晚太阳升降时,采光量则不能保证。因 此,光导照明系统只能用于一般照明,不能用于对于照度要求恒定的场所及应急照明。(4)光 导管的适用问题:在建筑设计的同时需要给光导管预留安装位

9、置,如果建筑已经建好再考虑安 装光导管,就会对原有的建筑结构造成一定程度的破坏。另一方面,光导管在传导光线时,照 度会随着管路的延长而快速衰减,因此低层用户的采光率就会大打折扣,这也限制了光导管的 使用范围。未来发展趋势光导管照明技术是利用太阳能的一种方式,属于绿色照明技术,随着人们生活水平的提高 和节约建筑能耗的紧迫,该技术在现代建筑中得到了越来越多的应用,有着良好的市场前景。 目前,光导管照明技术的研究和应用在国外相对比较成熟,借鉴国外的先进技术和经验,形成 我国具有自主知识产权的光导管技术和产品具有重要意义。未来的发展趋势是将光导管和其他 建筑技术相结合,将进一步拓宽光导管的应用范围,必将得到更大的发展。参考文献丁力行,欧旭峰,卢海峰,等.光导

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