不用电照明装置---导光管照明与光纤照明

 

节能照明 的 太阳光照明，不用电照明装置，导光管照明 节能灯

 

 

摘要：随着社会环境的恶化和能源的日益紧缺，促使人们更深一层的认识到环境和能源的重要性，伴随着各种能源的开发与利用，太阳能的利用越来越受到人们的关注，而对自然光照明的研究则是其中的一个主要课题，本文介绍了自然光导照明系统的原理与结构及其在建筑中的应用。

 

关键词：自然光；光导照明；光导管；建筑采光

 

1、 引言 全球能源日益紧张，物价飞速上涨，企业如何控制成本已迫在眉睫，在控制各项成本的同时，如何减少不必要的浪费也是企业研究的一个重要课题。日间照明问题是其中最重要一项。同时，在现在高节奏的生活中，人们越来越关注工作和生活的环境舒适度，人们逐渐从物质追求转移到了精神追求，舒适的光环境是人们重要追求之一。

 

2、 人?建筑?自然光 阳光是万物之源，是构成宇宙的基本要素，人类生活时时刻刻离不开光，人从外界获得的信息约有80％都来自光和光辐射引起的人的视觉。自然光是界定空间的要素，通过对光与建筑空间关系的研究，可以对建筑的本质获得更为深刻的认识。光赋予建筑之色彩，给予人类之生命。

 

3、 建筑采光 建筑采光的发展大概分为三个过程： （1） 传统建筑采光，如门、窗； （2） 近代建筑采光，如采光天窗、采光的带、采光罩等； （3） 现代建筑采光，如光导照明、光纤照明等。 每个采光过程的衍变都是为了解决以前采光而不能解决的问题，使建筑更合理的运用自然光。 3.1传统建筑采光 （1） 不能解决大进深房间采光； （2） 无法控制光强和光线角度； （3） 采光面积大，热损大。 3.2近代建筑采光 （1） 解决大进深建筑采光问题； （2） 受建筑层数限制，仅能解决单层或顶层建筑采光； （3） 受室内吊顶限制； （4） 仍无法控制光强和光线角度； （5） 增加建筑热损。 3.3现代建筑采光 光导照明 光纤照明 （1） 解决大进深建筑和地下建筑采光问题。 （2） 打破建筑层数的限制； （3） 打破吊顶的限制； （4） 可控制光强和光线方向； （5） 热损大幅度降低。

 

4、光导照明系统介绍 4、1什么是光导照明 光导照明即利用室外自然光为室内提供照明，又称自然光照明。 4、2光导照明工作原理 光导照明系统通过采光装置聚集室外的自然光线并导入系统内部，再经过特殊制作的导光装置强化与高效传输后，由系统底部的漫射装置把自然光线均匀导入到室内任何需要光线的地方，如图4-1所示。图4-1 4.3光导照明系统的组成 光导照明系统主要有三部分组成：采光罩、光导管和漫射器，如图4-2所示。 ① 采光器 ② 防雨装置 ③ 光导管 ④ 弯管 ⑤ 延长管 ⑥ 固定环 ⑦ 漫射器 ⑧ 装饰环 图4-2 4.4光导照明系统的安装方式，图4-3。 图4-3 光导照明系统安装示意图 4.5光导照明的应用场所 光导照明系统可以应用于各种建筑场所，但现在国内主要应用于大跨度的厂房、场馆、办公、地下空间等采光不好及白天需要照明的场所，都用于单层及顶层建筑。5、光导照明系统说明     光导照明系统的光线传输原理是光线的反射与漫射，其光线的反射（传输）介质是系统内部的光导管（高反射材料），所以对光导管的反射率要求很高（图5-1）。  图5-1 材料反射率与系统总反射率的关系曲线图（10次反射） 说明：由上图可以看出，系统的效率与反射材料反射率的n次方成正比。所以光导管的反射率不宜低于95%。否则利用光导管导光价值不大。光导照明系统的发光效率还与光导管的直径大小和管道的长短有关，如图5-2和图5-3所示。 说明：上图所示，导光管长度为3米，采光罩透光率为88%，室内漫射器透光率为86%，光导管反射率为95%。说明：上图所示，导光管直径为0.53米，采光罩透光率为88%，室内漫射器透光率为86%，光导管反射率为95%。

2 光导照明在建筑中的应用

 综上所述，光导管直径越大，管道长度越短，系统发光效率越高。此外，光导管的放置方式和弯转次数也对系统的发光效率有影响，上述光导管为竖直放置。 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。 另根据实验，系统每增加一个弯头，其光效降低10-15%，所以光导管弯头不宜超过2个。光导照明设计光导照明系统即自然采光系统，该系统只能应用于日间照明，它不存在与能量的储存与转化，所以在使用光导照明系统的同时必须采用电力照明措施，电力照明的设计和安装应遵循国家及行业相关标准和规范。光导照明系统的照度值随室外照度（天气）情况变化而变化（图6-1），所以该系统只能用于一般照明，不能用于对于照度要求恒定的及应急照明。图6-1  照度变化曲线 说明：上图为型号EV-gc450a的光导照明系统在8月某天和11月某天全天的照度变化情况，以及与电力照明照度的对比。同时，应用光导照明系统时，电力照明系统宜采用智能自动控制，在阴雨天照度不足时，自动启动电力照明系统，反之亦然。各系统组合构成最佳的节能方案。6.1光导照明设计一般规律（图6-2） （1） 当地室外平均照度确定 参考GB/T 50033—2001《建筑采光设计标准》确定当地的室外平均照度。（2） 设计场所照度确定  照明设计应根据国家照明标准，达到规定的照度。各种场所的照度标准可参见GB 50034—2004《建筑照明设计标准》和CECS 45：92《地下建筑照明设计标准》。（3） 确定照明方式及照明种类 根据建筑物的功能及使用要求确定合适的照明方式，配置完善的照明种类。 （4） 选择系统型号  根据使用场所对照度要求、照明方式、照明种类等因素选择合适的系统型号。 （5） 确定灯具布置方案  结合建筑物平面布置及柱、梁的位置并考虑与建筑物及其他公用设施的协调，进行有规则的布置。 （6） 计算照度 （7） 检验照明质量的各项指标  由上述（1）～（6），对最后确定的灯具布置方案，需对照度水平、照度均匀度、亮度分布、眩光、阴影等照明质量指标进行检验。根据检验结果，如需对布灯方案进行修改时，则上述（3）～（6）应重新进行设计。这往往需反复多次，才能获得最佳方案。说明： ① 布置系统时，远离建筑采光门窗； ② 布置于坡屋顶阴面的系统，其采光器宜高于屋脊； ③ 采光器距女儿墙的距离不应小于1.5m。 6.2设计注意问题     建筑类型、建筑结构、使用场所、室外采光位置、采光层数、地下建筑采光要注意地面规划情况、其他。6.3光导照明设计依据 GB/T 50033—2001《建筑采光设计标准》； GB 50034—2004《建筑照明设计标准》； CECS 45：92《地下建筑照明设计标准》； GB/50189-2005《公共建筑节能设计标准》； GB/50345-2005《屋面工程技术规范》； DBJ 01-93-2004《屋面防水施工技术规程》； CECS 56:94《室内灯具光分布分类和照明设计参数标准》；其他有关国家及地方的现行规程和规范。 7、光导照明系统优点 （1）节能：无电照明，节省日间电力照明费用； （2）环保：材料可回收利用； （3）健康：自然光照明； （4）顶罩自清洁：球面设计； （5）防水易处理 （6）保温隔热

说明：上图为型号EV-GC330A的光导照明系统保温隔热性能图。 （7）减少制冷消耗 （8）安装简便：1-2小时安装一套系统； （9）无需维护 （10）使用寿命长：使用寿命为25年以上。 8、光纤照明系统简介 8.1光纤照明工作原理 通过室外的集光器采集光线，然后由光导纤维传送到室内，最后由室内的发光体将光线均匀的照射在室内各个角落。光纤照明的工作原理与光导照明的工作原理相同，二者的区别是： 光纤照明系统与光导照明系统相辅相成，互相补充，光导照明系统无法解决的采光问题，利用光纤照明系统均可解决，如多层、高层建筑内的黑房间等等。8.2光纤照明系统的组成   目前在国内还没有生产光纤照明的厂家，国内现有的两种光纤照明系统分别为瑞典的“百浪斯”光纤照明和日本的“向日葵”光纤照明，由于均为进口产品，造价不扉。有待国内人士开发，产品市场空间巨大。

 

《太阳能光纤照明灯在武汉问世 相当于100W的灯泡》
     近日，一种全新的太阳能光纤照明灯在武汉光纤网络实验中心问世。据悉，这种光纤灯是在室外安装一个聚光镜，先集中所有照射在镜子上的光线，再通过连接聚光镜的光纤束把光传递递到室内，利用该光束的光能进行照明，最高可达100W灯泡的亮度。

 

    据专家介绍，目前我国所运用的太阳能等发电设备要通过多次能量转换，这个过程大大降低了使用效率，而通过直接把太阳光引入室内，可大大提高太阳能的使用率。

 

 

太阳能光纤自贮能照明系统      太阳能光纤自贮能照明系统是一种绿色照明系统，利用太阳能作为能源；利用光导玻璃纤维传光束作为传光线路；把太阳能直接引入阴暗、潮湿处进行照明；不仅节省了大量的常规电能，而且由于引入的是太阳光，属于自然光照明，人眼睛的适应能力强，可起到保护视力和阳光浴的作用，可使"北屋变南屋"、"地下变地上"，可以广泛地应用于阴暗房间、地下商场、人防工事、矿井、隧道、弹药库等处的照明，安全可靠，防火，无瓦斯爆炸等危险，因而具有显著的环境效益。 太阳能是一种巨大的、无污染的廉价的能源，随着常规能源的日益短缺和环境污染的日趋严重，世界各国越来越重视太阳能的开发与利用。 光导纤维七十年代开始应用于通信系统，八十年代开始应用于传光系统，显示出纤维光学的强大生命力。 & y: a' Y- |7 t- @, P- c      本项目围绕国内、外的重点研究领域，在国内、外首先研制出《太阳能光纤自贮能照明系统》。 该系统是一种绿色照明系统，利用太阳能作为能源；利用光导玻璃纤维传光束作为传光线路；把太阳能直接引入阴暗、潮湿处进行照明；不仅节省了大量的常规电能，而且由于引入的是太阳能，属于自然光照明，人眼睛的适应能力强，可起到保护视力和阳光浴的作用，可使"北屋变南屋"、"地下变地上"，可以广泛地应用于阴暗房间、地下商场、人防工事、矿井、隧道、弹药库等处的照明，安全可靠，防火，无瓦斯爆炸等危险，因而具有显著的环境效益。 该系统利用太阳能作为能源，不消耗常规电能，据测算在沈阳市商业建筑和民用建筑中应用，全年可节省1.5亿度电能，因而具有显著的经济效益。 该系统利用贮光薄膜进行太阳能的贮存。在有阳光照射时，贮光材料可以吸收太阳能，处于低能态的电子吸收了太阳能后便跃迁到高能态，起到贮存太阳能的目的。当无日照时，贮能材料中处于高能态的电子就会释放出光子而返回到低能态。从宏观上看就有光从贮光材料中发出，这种发光时间可达8-12小时，从而达到连续照明的目的。