时间：2010-12-07 12:00:00 点击：47
随着全球能源价格上涨，各地节能减排政策出台，以及人们环保意识的加强，如何有效的减少能源消耗，提高能源利用率，降低二氧化碳排放，越来越成为我们关注的问题。以下就新型的完全依靠自然光来照亮房间的技术——日光照明系统，做一个简单的系统概要。 日光照明系统是一种将阳光通过前端捕捉，中间传输及终端漫射射原理，将外部自然光引入室内的一项技术。系统的前端采集捕捉技术的主要有两种方式，主动式和被动式，主动式则是主动的定位太阳位置，然后采集阳光，这种定位一般通过GPS卫星定位、光敏传感器或依靠各地区年平均的太阳轨迹路径来定义太阳的行走路径，GPS及光敏传感器虽然相对比较准确，但却增加了运行及设备成本，依靠将平均行走路径预先设置的方法，虽然可能会与实际太阳运行的轨迹有一定的出入，但却减少了设备及运行开支；而被动式，则是被动的将阳光通过固定的路径引入，即当有光线照射到采光罩部分时，采光部分即开始将光线进行反射及折射到传输部分。被动式的采集部分，如何采光，如何将低角度非太阳直射的光采集捕捉到是一个相对的难题，各个日光照明的企业都在寻找解决方法，比较来讲，通过在迎光面装载一些较强的折光面将光线进行折弯的技术是一种行之有效的方法，这样很容易地把早晨和傍晚的光线导入室内。 那么主动式与被动式的区别在哪里？哪种方式对应具体的项目更合适呢？以下就两个方面对主动式与被动式进行区别和对比： 首先，成本方面。主动式造价及后期维护成本相对被动较大，后期维护成本为什么会大呢？因为主动式的采集部分增加了更多的跟随太阳转动的机械结构，机械结构的引入，无形中增加了成本，也造成了日后可能出现故障及维护的几率，这样，后期维护成本自然会增大；而被动式则可通过引入如光线折弯技术（Raybender3000）或者其他捕捉低角度阳光的技术（LightTracker）即可在照度不大的早上或者傍晚等阳光不充足情况下使用。 日光照明系统的第二个主要的组成部分是光线的传输，就传输方式来讲，根据光线采集的主动式及被动式也将传输分为两种不同的方式：光纤传输与管道传输，光纤就是以光学纤维为材料的传输介质，管道是通过七彩无极限(Spectralight?Infinity)等全反射面的介质，而后折成圆形的空心管道。主动式的采光一般采用的是光纤传输方式，被动式则是通过管道进行传输，两者最大的区别也有以下几个方面： 第一，成本方面。光纤传输所采用的光纤造价几倍于管道，因此，采用光纤传输时，工程材料成本相对管道明显增加。 第二，传输的光源方面。光纤传输为点光源，到达室内的点光源类似一个个灯泡或LED灯，比较刺眼且覆盖面较窄，与管道传输的面光源相比时，光线传输点光源效果显得不够理想。 第三，占用空间方面。光纤因体积小，普通单芯光纤的直径只有3mm，而管道直径则至少要几十甚至上百倍于光纤，因此对建筑结构要求十分严格的情况下，光纤传输相对管道则有特天独厚的优势。同时，因为光纤直径小，也十分容易安装固定，管道则无法与之相比。 另外，光损耗相对管道传输也低一些，但是综合来讲，绝大多数情况下，管道传输因为其成本等因素，成为目前比较流行的传输方式选择。 至于日光照明系统的第三个主要组成部分，漫射器方面，则因为是客户直接面对看的到的部分，各个制造商都在挖空心思，为客户提供较多的可选择产品类型，诸如您需要晶莹剔透的阳光时可以选择索乐图（SOLATUBE）国际的梦幻型透镜漫射器，而当您需要得到传统的灯具效果，则可以选择棱镜或者磨砂型漫射器等，多种的变化及外观效果满足了不同建筑及装修风格需要。 日光照明系统的另外一个最重要的部分，就是智能控制方式，我们将阳光引入室内时，如何有效控制，如何在不同的场合提供不同的光照度，如何在无光线时启动电灯照明，以及如何控制平衡自然光与电灯满足室内恒定的照度等问题，这个都是智能日光照明系统与传统日光照明系统的区别。智能化的日光照明系统，可以理解为通过采光罩的工艺改造，例如，上文提到的光线折弯技术，以及通过对正午强光、高热、紫外线反射过滤，只引入适量的光等，或者通过管道内的遮光板来进行简单的光线照度控制。不过我要讲的智能日光照明系统，则更多的是自然光与电灯的综合控制。我们知道，在很多对光线要求严格的场合，例如实验室，诊疗室及需要恒定光照度等的场所，如何有效的保证在自然光不足时，电灯能够逐渐提供特定的照度补充，让室内维持恒定的光照度环境，这是智能系统所要解决的问题。试验证明，人们在一个照度恒定的场合工作，效率及舒适度都比光线更替明显的场合高很多，因此，智能化的日光照明系统将是最终的发展需要。 讲到这里，可能会有人说，为什么要采用日光照明系统，多开几个天窗或者侧窗不是一样可以阳光引入室内？那么我就给大家分析下为什么要采用日光照明。 首先，从建筑能耗来分析，数据显示电耗占到建筑年度能耗的40%，我们不得不通过各种方式来减少电能消耗，最先考虑的节能灯，于是，出现了室外阳光明媚，室内照样灯火辉煌的景象，我们可能会觉得我们已经比原来的普通照明省电了，而没有去想如何将免费充足的阳光引入室内。这时，有人便建议在建筑外立面及穹顶开更多的窗来解决照明问题，于是设立了广泛的玻璃窗，这样，我们当然可以获得更多的阳光，但是，同时引入室内的便是中午时分冗余的热、灰尘、有害的紫外线和眩目刺眼的光，这时，便又有人通过加装外遮阳系统进行屏蔽过量阳光，这样做当然起到一定的作用，也有效的解决的光与热的矛盾，但是这时那些建筑内部的区域和特殊的建筑便映入我们的视线，开窗所能引入阳光的区域仅限于开窗的房间，而建筑内部的走廊，洗手间，储藏室等没有与外界直接连接的部分光线则不同通过建筑外立面的窗户引入，这时，我们需要通过例如日光照明系统来满足对光的需求。 其次，对于如工厂、仓库等水平占地大的区域，在屋顶开天窗及架设遮阳系统从成本及可行性都实难通过，但是工厂照明的耗电又是极其巨大的，因此，日光照明系统便是不错的选择。 另外，比如体育场馆，比赛时对灯光要求极其严格，开天窗或者侧窗时，站在迎光面的运动员则在太阳直射时会明显感到刺眼，因此有损比赛的公平，同时，如果通过射灯来照亮赛场，也会对运动员的视觉有一定的影响，所以，通过日光照明系统，在屋顶或者侧面将室外的自然光引入室内，除让运动员感觉舒服外，也避免了热量和眩光的引入，同时，很大程度上也减少了电能的消耗，进而减少了二氧化碳的排放，达到了即提高室内人员舒适度的同时，也建筑节能的双重优点。 通过以上关于日光照明优点的分析对比，我们可以知道日光照明系统是一种建筑节能减排的不错的新技术之一。从系统架构上，我们也有了一定的了解，那么究竟日光照明系统的原理是什么？如何实现将阳光引入室内呢？下面我们就大多数日光照明采用的架构，即光导管技术进行简要的介绍。日光照明系统光导管采光结构为通过屋顶的采集装置捕获阳光，然后通过反射管道向下改道，透过安装于天花板上不同的反射面（漫射器），将自然光均匀分布到建筑内部的区域，同时，通过智能控制，可以与日常照明系统结合使用，在晚上或阴天可由日常照明系统提供光源。 管道式日光照明系统基本不涉及能耗，极尽建筑节能之概念。就管道架构来讲也是通过可调的管道设计，以最小的建筑结构改变，便可满足安装需要。该系统可广泛引用于工厂、办公楼、学校、大型商场及家居等所有白天需要照明的室内区域。同时，也是我们实现建筑节能减排，促进可持续发展的一项非常值得关注并值得发展的新兴应用技术。