建筑采光新技术的节能应用研究

摘要：研究表明，使用自然光能够提高人体的舒适程度，而且太阳光中的紫外线能够有效地杀灭空气中的细菌。另外，随着可持续发展和低碳生活概念的提出，采用各种采光技术的应用越来越重要。充分利用太阳光能够减少照明所消耗的电能，减少建筑能耗和保护环境，具有重要的现实和理论意义。

关键词：建筑采光 新技术 应用研究

一、导光管原理的介绍

用导光管将太阳集光器收集的光线传送到室内需要采光的地方，如中国建筑科学院已通过鉴定的无窗厂房和地下建筑天然采光研究成果，就是用此法进行天然采光。导光管，自然采光的一种新的健康、节能、环保型照明产品。

该产品无需用电，它的工作原理是将室外的自然光线通过采光罩进入系统风，经特殊制作的光导管道传输和强化后由系统的底部的漫射装置把自然光均匀漫射到室内每一个角落。超级反光的光导管，集中自然光，并可调节弯头，使光导管能够自然弯曲和转动，将自然光准确的导入你所需要的地方，从黎明到黄昏，甚至是阴雨天气，让无法从窗户透进光线的地方明亮起来。传统的天窗、侧窗等采光手段已远远不能满足这种新规格、大型、景深的建筑物内部环境采光的要求，人工照明虽然具有价格低廉、发光效率高、使用方便等诸多优点，但毕竟增加了建筑物的能耗。

二、建筑采光技术发展的必要性

国际照明委员会调查统计显示，全世界照明用电约占总发电量的11%，而建筑室内照明用电约为总发电量的5%，是一次性能源消耗的4~6%。据我国相关部门统计，2009年我国发电总量约为13680亿度，其中总发电量的11.7%为照明用电，即将近1600亿度。2010年，我国的照明用电量已经达到2000亿度。调查显示，如果这些建筑采用合理的采光技术和照明用电措施，节约照明用电的10%不是大问题，那么节电量将是200亿度，若将这些电用到工业生产的发展中，保守估计将会创造出约为100亿元生产产值。

2.1发展建筑采光技术能够创造经济效益

阳光是用之不竭、取之不尽的巨大洁净能源，充分利用自然光是人们节约用电的重要措施之一，具有重大经济和现实意义。

2.2发展建筑采光技术更有利于人们健康

众所周知建筑采用天然光比人工照明具有许多优点，人们更习惯在天然光下面生活、工作和休息。多变的自然光相对于人工光照明更有利于改善室内环境气氛，天然光更容易使建筑艺术造型表现出材料质感和立体感，提高的艺术品的视觉功效。太阳光是全波段光辐射，人们在自然光下活动能够提高自身的生理和心理舒适程度，从而更有利于身心健康。

三、最新建筑采光设计应用

长期以来人们在建筑实践中，也更愿意把天然光作为建筑采光的主要来源之一，并发展了建筑采光技术，同时积累了不少的采光经验。为顺应保护环境、节约能源和以人为本的发展主题，注定会出现一系列新的采光方法和采光技术。

3.1导光管法的应用

导光管照明系统是不同于传统照明设备的新型照明装置，这种装置可以从一个地方把自然光收集，然后传输到另一个地方并对光进行再分配，以达到对某一特定区域的照明效果。一般情况下，导光管照明系统由聚光器、导光管、光扩散元件等三部分组成。

导光管照明系统首先由聚光器采集尽可能多的太阳光，并将太阳光聚集到导光管的一端，新型采光器能够自动跟踪太阳光，这样就能最大限度地采集太阳光，但装置造价也会相应提高。光扩散元件则是通过漫反射等以及扩散附件来调节太阳光在房间释放的形式和方向，通常光扩散元件的直径会大于100mm，从而保证房间获得足够的通光量。由于在夜晚等条件下，太阳光不存在或十分微弱，所以，导光管照明系统往往需要装有后备的人工光源，以便在太阳光不足的时候作为辅助照明。

3.2光导纤维法的应用

光导纤维照明系统是另一种不同于传统采光技术的新型照明系统，该系统与导光管照明系统的最大区别就是光传输元件，本系统采用光导纤维传输光束。光导纤维传输光束能够减少光在传输过程中的能量损失，大大提高提高输出端的辐射光的能量，同时光导纤维更有利安装和维护。

光导纤维照明系统的应用研究开始于上个世纪90年代初，最早的太阳能光导纤维采光照明系统的玻璃纤维传导光束，仅把太阳光传到室内1m处的地方。2008年11月由我国某玻璃研究所研制的全自动跟踪太阳光光导纤维采光照明装置项目顺利通过鉴定验收，该系统能够满足十层高楼下地下室的采光需要，指标达到了国外同类产品先进水平，在性价比方面更是处于世界领先水平。

以某办公大楼使用光导纤维照明系统前后的耗能量对比为例，在这栋大楼中改造前虽然使用了各式各样的设备和各种措施，如使用节能照明灯具、加镇流器、使用反光装置和多次照明等，但照明系统的耗能量仍占总能耗量的37%左右，大约12万度。使用光导纤维照明系统对这栋进行整改后，照明系统的效率得到大大提高，平均每月能够减少7.5%的能源消耗量，特别在夏季能源消耗量能够减少12.5%。这样每年大概能节约用电1万度。

3.3其它采光技术的应用

聚光反射法是利用几何光学原理，通过镜面反射将直射的太阳光直接反射到需要照明的地方，同时利用镜面反射法可以提高房间深处的亮度和均匀度。反光装置通过计算机预先设计的程序，一般带有能自动跟踪太阳光的辅助装置，自动调整反光装置的旋转角度，始终保持反射直射的太阳光，提高太阳光的利用率。

四、结语

当前新型采光方法和采光技术的应用，尤其在工厂、办公建筑、商店以及住宅等大型建筑物中的应用，有效的节约了电能。随着节约能源、保护环境以及可持续发展等生活理念的提出，建筑采光技术会越来越受到建筑行业以及照明行业的关注。相信，随着经济发展和科技进步，崭新的建筑采光设计理念会不断在工业建筑、展览建筑以及商业建筑中得到广泛应用，真正做到新技术与传统技术的有效结合，从而为人们的工作、生活创造出舒适、健康的建筑光环境。

参考文献：

[1]李伟 王爱英 导光管在天然光照明中的应用前景探讨 灯与照明 2005

[2]田蕾 秦佑国 可再生能源在建筑设计中的利用 建筑学报 2006