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1、光导照明系统的基本结构及工作原理 北京东方风光新能源技术有限公司刘志东 摘要 介绍了光导照明系统的基本结构和工作原理 分析了当前国内光导照明的 发展现状 结合工程实例探讨了光导照明系统的优势 从技术和市场两方面分析 了光导照明的应用前景 关键词 照明 光导照明系统 节能 引言 光导照明始于上世纪8 0年代 1 一 5 目前在国外是普遍流行的一种新型照明 装置 该照明装置将太阳光导入室内提供白天室内照明 其系统无需常规能源比 如电能 因此减小了火力发电带来的环境污染 同时也减小了由于电带来的安全 隐患 光导照明系统的光源取 自室外 自然光线 通过特殊的传输装置导入到室 内 需要光线、自然光带来的特殊照明效果 是一种绿色健康 节能环 保的新型照明产品 光导照明系统的优势 节能 光导照明带来的能源的节约被证明是极其显著的 美国能源部联邦能源管理 计划报道 光导照明可以显著降低建筑内部照明能源消耗 甚至可以达到 7 5到 80 能源部设在科罗拉多州戈登市的美国国家可再生能源实验室的热实验大楼 设计采用日光照明 使得该大楼比同类型没有采用光导照明的大楼节约了7 5 的 能源 整栋大楼除中心服务区外 全部使用日光照明 也使得大楼人工冷却系统 的能源负荷得到降低 能源部的报告说 许多商业建筑可以通过优化使用日光照 明战略降低三分之一的能源成本 健康 研究表明 长期缺乏光导 日光 照明
3、会造成人体生物钟的紊乱 轻微的生 物钟的紊乱 可以导致 时差综合症 更严重的紊乱将导致短期或长期的健康 问题 而这些都已在生产线工人身上得以证实 光 导照 明使人们沐浴在阳光下 能以健康愉快的心情去工作 这会大大提高工人的工作效率 3 光导照明系统的工作原理及结构 3 1 系统工作原理 自然光光导照 明系统通过室外采光装置收集室外的自然光线并导入系统 内 部 再经由特殊制作的光导管传输后 由安装与系统另 一端的漫射装置把 自然光 线均匀发散到室内任何需要光线的地方 利用该系统得到的室内光线从黎明到黄 昏 甚至是阴天都十分充足 同时 为了提高系统的采光及传导效率 必须从系 统结构和材料两个方面加
4、以改进 使采光装置采集的光量尽可能多而在光导管内 的损失尽可能少 3 2 系统结构 光导照明系统主要由采光装置 光导管 漫射装置三部分组成 其系统结构 示意图如图 1 所示 下面分别介绍系统各部分的结构及功能 采光装置 光导管 漫射装置 图 1 光导照 明系统示意图 3 2 1 采光装置 采光装置用来收集室外的太阳光 其根据不同环境的要求可有不同的外形和 结构 采光装置通常包括采光罩和防雨板 这种结构既照顾了外形美观 又可以 根据不同的房顶结构改变防雨板的形状 采光罩一般由 PC 材料注塑而成 外表面经过抛光处理 透光率高 在外边 面可以附一防紫外线的涂层 一方面使进入装置 内的紫外线、 另一方面 也延缓了采光罩的老化过程 使装置经久耐用 装置有良好 的隔热 隔音性能 采光效率高 不易破碎 燃烧时不释放有毒物质 离火 自熄 是一种既安全又环 保的产品 采光罩可以有多种形状 比如 半球形 钻石形和方形等 为了提高采光罩的采光效率 我们对其进行了各种改进 本公司开发了适合 我国国情的亿特威 玫以vlw e 系列产品 并在国内多个项目得到广泛应用 它 们的产品采用在采光装置中加一切光装置 该装置可以有效的提高系统对早晚太 阳光的利用 切光装置的悬挑安装对采光器采集其背面的自然光 基本无影响 图 2 我们正在研究采用主动寻光的方式来提高产品的工作效率 如 图3 所示 在该装置中 通过
6、控制盒旋转悬臂 使悬臂上的反射镜始终迎向太阳的方向 这 样通过镜片的反射提高光导管内的光通量 该装置的核心是有一个定位系统 通 过该系统感应太阳光的位置 并对镜片进行精确定位 图 4 亿特威 ea sV t iw e 采光装置 一 52 图 3 主动寻光系统 3 2 2 光导管 光导管是把由采光装置收集的太阳光导入室内的管道 如图4所示 光导管一般为铝制结构 质量较轻 且在 光导的内壁镀有一层高反射率的薄膜 这样使在管道内传播 的光线经多次反射后 的损失降到最小 光导管形状主要有 2 种 一种为直光导管另一种为弯管 其弯曲角度可以不同 随着科技的进步 光导管材料制作工艺不断提高 材料的反 射率
7、也不断增大 现在普遍使用的光导管内壁材料反射率都 在9 0 以上 由于光在光导管内传输时要经过多次反射 反射率高的光导管其光强剩余量也大 所以选择高反射率的 材料制作光导管 其传输效率也比较高 图 4 光导管 3 2 3 漫射装置 漫射装置由 PC 材料或 PMM A 材料制成 具有良好的透光性 漫射性 不 易着火且离火 自熄 具有非常好的隔热和隔音效果 从光导管传过来的光线不是 完全均匀的 因此为使室内的光线均匀分散 就要通过漫射装置的光散射特性来 实现 透镜具有汇聚或发散光的特性 把透镜做的很薄 就能够用于漫射器的制 备 另外 菲涅尔透镜也同样具有改变光传播方向的作用 而且菲涅尔透镜本身
8、可以作的非常薄 无论是在透光性还是散射光特性方面都有很高的性能 因此也 被用于漫射装置的制备 其它 比如晶体颗粒及棱镜等形状也都可 以起到发散光 53 的效果 漫射装置外形美观 石型 圆型 规格多样 可制成各种类型 如 磨砂型 颗粒型 钻 方型等多种样式 图 5 所示为本公司的部分产品 3 2 4 其它附属装置 一个完整的光导照明系统还包括其它一些附属装置 电控等 附属装置的作用是光导系统的功能更完善 比如 防雨板 调光阀 外表更美观 如图 6 所示 图 6 附属装置图 4 光导照明的使用现状及应用前景 吞曹少 被广泛用于大型厂房的照明 但是天窗且易产生局部聚光现象 而自 然尤尤导照明不会因光
9、线入射角的变化而改变 且照射面积大 出射光线 无眩光 不会产生局部聚光现象 采光天窗受室内吊顶结构及传输距离的限制 采光面积相对比较大 导致安装和防水不易处理 而自然光光导照明根据不 同的 屋面有不同的安装方法及防水措施 不受室内吊顶结构等的影响 在光线传输方 面 小孔径自然光光导照明传输距离可达 1 0m 左右 大孔径的自然光光导照明传 输距离可达2 0 m以上 并且还可以使用弯管 这样使系统的安装更加灵活 适 应性更强 光导照明系统已经在国外得到广泛的应用 今年由于环境保护及能源紧张等 原因 在国内外都广受关注 目前 国外很多公司生产这种产品 如蒙诺加特 M on o d a r
10、 u h g t 公司 索乐 图s o l川泊b e 司 欧德 o D L Fo x iL e t 公司等 其产品 广泛应用于各种场合的采光 如大型体育场馆和 公共建筑以及办公楼 住宅 商 店 旅馆 白天阴暗的房间或地下室 地下车库等建筑的采光照明中 光导照明系统在国内起步比较晚 但发展很快 以东方风光新能源技术有限 公司为代表的民族工业 积极吸收国外的先进技术和理念 勇于创新 开发出具 有自主知识产权的光导照明产品 E 昭钾iew 光导照 明系统 并已经在国内得到 广 翩 应用 图7 s 图 8 东方风光 E saVt i we 产品工程实例 日照纺织企业厂房 近几年 国务院连续出台了一系列
11、关于建筑节能的标准和法规 kb体育官方网站 kb体育登录如 200 5 年 的 公共建筑节能设计标准 和 中华人民共和国可再生能源法 2006 年月 国 务院印发国家发改委等部门制定 的 节能减排综合性工作方案 提出政府将强 化新建建筑执行能耗限额标准全过程监督管理 实施建筑能效专项测评 对达不 到标准的建筑不得办理开工和竣工验收备案手续 不准销售使用 这同时也给光 导照明行业的发展提供新的契机 经过大量的实验检测和数据对比 光导照明技术在应用于大型体育场馆和 公 共建筑以及地下室 地下车库等建筑的采光照明中可以取得良好的视觉照明效果 和经济效益 应用此技术可以充分利用太阳能 有效地减少 白天的照明 电耗 另 外 自然通风
12、和自然光照明结合越来越多地运用到现代建筑中 与自然通风相结 合的光导管系统将进一步拓宽光导管的应用范围 同时可以满足建筑物对自然采 光和自然通风的要求 使自然光照明效果更加完善 在给室 内照明的同时使室内 保持良好的自然通风 既利于建筑节能又改善室 内空气质量其必将得到更好的发 展 5 结论 光导照明系统由于其在节约能源方面的优势 同时还可以提供良好的采光效 果 因此在建筑采光中可以取得良好的经济效益和社会效益 可以充分利用太阳 能 有效地减少白天的照明电耗 同时缓解能源供应紧张的局面 光导照明技术 还可以与自然通风系统相结合 在满足采光的同时使室内保持良好的 自然通风 56 参考文献 1 王
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