摘要：本文首先介绍自然光导照明系统的工作原理与结构，其中包括采光装置、导光装置、漫射装置的工作原理、外形设计、材料性能要求、特性曲线等，论述了国内外将自然光光导照明在建筑采光中的应用领域。然后在探究和分别对比自然光光导照明与侧窗采光、天窗以及电力照明的不同之处，突出强调自然光光导照明在照明效果中的优势，展望自然光光导照明在建筑采光中的应用与发展前景。
关键词：自然光光导照明、建筑采光
引言
步入现代社会之后，环境保护意识深得人心，人们越来越重视对生态环境的保护，致力于从我做起，从现在做起。人们不仅在衣食住行等方面渗透了环保理念，现在逐渐将环保意识拓展到了日常照明设备的节能方面，从白炽灯到节能灯再到当前在新型的无电照明，都是人们环保意识日益提高的生动体现。
面对全球人口激增、土地资源锐减、温室气体的大量排放、淡水资源的日益枯竭等威胁到人类生存环境的严峻现象，人类被迫明白“只有一个地球”的客观事实、在1992年召开的联合国环境与发展大会上，各国一致同意人类走可持续发展的道路，保护人类赖以生存的自然环境，与自然和谐共处。自此，可持续发展的理念开始在全球得到了日益的推广，得到了越来越多的人的认可和尊崇，同时带动了人类各个领域越来越朝着可持续的方向发展。而建筑作为一个存在已久、与人类生活息息相关的行业，也必将在可持续发展的舞台上大展拳脚，而将自然光光导照明应用到建筑采光中便是在这一大背景下应用而生的。
一、自然光光导照明系统的原理结构
1.系统工作原理
自然光光导照明系统，又称为导光管日光照明系统，在建筑物内借助这种系统在白天可以利用太阳光进行室内照明，可以广泛应用于地下空间、工业产房、物流中心、办公场所、地下隧道、医院、学校、地铁、展览馆等各个地方。导光管是该系统的核心部件，主要是用来传输光线。该系统的基本工作原理是通过安装的采光装置（采光罩）来高效聚集室外的自然光线然后导入到系统内部之后，再经过特殊制作的导光装置（导光管）强化与高效传输后，借助系统底部的漫射装置将自然光线均匀高效地导入到室内所有需要光线的地方。无论是黎明还是黄昏，无论是雨天还是阴天，自然光光导照明系统均可以导入充足的室内光线。
2.系统结构
自然光光导照明系统主要包括采光装置、导光装置以及漫射装置三个重要组成部分，以下是对这三个方面的具体分析。
2.1采光装置
采光装置类型和规格较多，外形较为美观，外光样式多为半球形、方形和钻石形，是由PC工程塑料特殊加工而制成的，它的外表面是利用UV涂料紫外线上光工艺进行处理的，采光效率较高，质量良好且重量较轻，厚度均匀，表面光滑光亮，透光性强，装置耐用、耐摩擦、耐老化，具有优质的隔音和隔热功能，抗冲击性能良好，经得住紫外线的强烈照射，防火性能较好，在燃烧时不会释放有毒有害的气体且没有任何的异味，隔离火种之后它会自行熄灭，因此，它是一种安全环保的优质绿色产品。
2.2导光装置
导光装置包括光导管和弯管两个重要组成部分。小尺寸的光导管的最大传输距离是8米左右，而大尺寸的光导管的最大传输距离可达到20米之远。弯管有30°、45°、60°以及90°，每增加一个弯管，光强就会减小6%左右，并设有反光镜。光导管是由特殊材质加工制作而成的，主要发挥着超强反射和聚集日光线的重要作用。近年来，随着科学技术的日益发展和进步，制作光导管材料的工艺也随之迎来了巨大的发展空间，得到了很大的提高，与此同时，材料的反射率也随之不断增大，目前国内外使用较为普遍的光导材料的反射率是在0.92-0.99之间。但是，实践证明，在由反射率不同的材料制作的光导管内传输光线，其传输效果也是极为不同的，在经过n次反射之后，反射率较高的光强剩余量较大。因此，采用反射率较高的材料制作而成的光导管和弯管，与反射率较低的相比，传输效率会比较高。
此外，光导管对材料的全反射率的稳定性同样也有着很高的要求。在光导管中进行日光传输时，光线被分为反射光线和透射光线两个主要部分。选择制作光导管的材料必须具备较高的全反射率和较强的稳定性，如下图一所示。自然光线的波长范围一般是在400-800mm之间，经长期调查发现，与其他材料相比较而言，由MIRO-SILVER材料制作而成的光导管的全反射率较高而且稳定性较强，是用来制作传输自然光的光导管的较优之选。将光导管和弯管相连接之后能够随意地进行弯曲和转动，有利于将室外的自然光最大程度地导向室内任何需要光线的地方，它的重量较轻，而且进行固定和安装的操作较为简单和方便。
图一 不同材料对应于不同波长的全反射率曲线
2.3漫射装置
漫射装置是由国外最新的高透光率高扩散性的PC工程塑料特殊加工制作而成的，外形较为美观，样式和规格较多，主要有：颗粒型、钻石形、磨砂形、半圆形以及方形等多个样式。它具备较好的透光性和漫射均匀性，光线柔和，不会产生眩光，不会轻易自燃而且隔离火种之后它会自行熄灭，同时还具有良好的隔音和隔热性能，其封闭结构还会防止灰尘和飞虫进入。漫射器透过率一般在0.8-0.95的范围之间波动，它可以根据不同用户的不同需求来进行制定。
二、自然光光导照明在建筑采光中的应用
近年来，自然光光导照明在国内外均受到了广泛的应用，得到了诸多人士的青睐，尤其是应用于建筑采光中的白天照明产品更是引起了很多人的关注和使用，好评如潮，目前很多的国内外企业和科研院所都在对自然光光导照明进行深入的探测和研究。事实证明，与其他的侧窗采光、天窗以及电力照明相比较而言，自然光光导照明有着较为明显的优势，在建筑采光中的应用和发展前景较为广阔。下面主要从照明效果上对自然光照明和侧窗采光、电力照明以及天窗采光进行对比。
1.自然光光导照明与侧窗采光对比分析
人们在现实生活中不难发现，侧窗采光受周围建筑物的影响较大，采用侧窗采光时，随着与窗户之间距离的增加，室内的光照度会明显地感觉到在逐渐地下降，且如果采光面积太大的话就会对室内的温度产生一定程度上的影响，而且还不容易对光进行调节，用户友好性能较差。但就自然光光导照明而言，就不存在上述情况的发生，因为在自然光光导照明系统之中，分别地，采光装置能够聚集室外大量的自然光线然后导入到系统内部之后，经由特殊制作的导光装置强化并高效传输光线，借助系统底部的漫射装置将自然光线均匀高效地导入到室内所有需要光线的地方，三种装置合力而为，在使用过程中不会有眩光而且亮度还会很大。此外，自然光光导照明的另一个显著的优势就是它配置有调光装置，它可以在8秒之内将从室外射入的光线从最初的100%调节到1.5%，用户在使用过程中可以依据自己的个人实际需求来进行调节室内照明强度，操作简单且方便，主观能动性较强。
2.自然光光导照明与电力照明对比分析
经调查实践显示，使用电力照明会在一定程度上给建筑物室内带来热负荷指数，大大提高了对能源的消耗和对环境的破坏。但是，自然光光导照明却是不管在阴天还是雨天，不管是在黎明还是黄昏，从室外导入到室内的光线都十分的充分且亮度很大，能够给用户提供至少8个小时的白天室内照明，这样有助于极大地减少建筑物白天的室内耗电量，能够最大程度上缓解原先电力照明模式下国家的用电紧张状况，减少对宝贵能源的消耗。与此同时，众所周知，长时间处于电力照明的环境下，人很容易产生视觉疲劳，还有可能眼睛酸痛、流泪等现象。但是，与电力照明不同的是，自然光光导照明照射出来的光线为全色光，光线不仅分布均匀且光线极为柔和，显色性较好且它是属于低频率的频闪光，其光谱连续分布在人的肉眼的可见范围之内，因此，在自然光光导照明条件下，用户不仅会有较好的视觉效果，而且很长时间处于这种环境下也不会感觉到任何的视觉疲劳或眼睛酸痛等不良症状，能够在一定程度上保护人的视力不受损害。
3.自然光光导照明与采光天窗对比分析
采光天窗在使用过程中很容易受到光线入射角的影响，随着光线入射角的不断变化，照射到室内的面积大小和照射位置都会随之发生变化，而且很容易出现局部聚光现象，照射不均匀且强度大。但是，自然光光导照明就不会出现上述现象，它不会受射入的光线的入射角度的变化的影响，也不会出现局部聚光的现象，而且它的照射面积比采光天窗大，照射均匀，亮度大，没有眩光。此外，采光天窗还会在很大程度上受到室内吊顶结构和传输距离的限制和影响，其采光面积与其他采光装置相比较大，这会给装置安装和防水工作增加一定的难度。但是，自然光光导照明会根据不同建筑物的屋面来设计装置安装方法和制定防水举措，同时它也不会收到建筑物室内吊顶结构的影响。还有，一般而言，在进行光线传输时，自然光光导照明的小孔径传输距离大约是10m，大孔径传输距离则可达到20m以上。
三、结束语
综上所述，在建筑采光中，与侧窗采光、天窗采光以及电力照明这三种传统的采光装置相比较而言，自然光光导照明有着很显著和卓越的优势，因为它能够最大程度地减少建筑物在白天的照明耗电量，极大地减少资源的消耗，将太阳能的用处发挥到极致，在推广使用后到目前为止已经获得了前所未有的效果，取得了巨大的社会效益和经济效益，极大地造福了人类，使得人们不管是在早晚还是中午还是在任何天气状况下都可以舒服地沐浴在柔和的自然光之中。在各项能源供应紧缺，生态环境问题日益恶化的国际大背景之下，自然光光导照明作为一项清洁环保的可持续能源技术，在近年来日益革新的科学技术的支持和帮助之下，必定会在国内外市场上迎来广阔的发展前景，越来越多的引起人们的关注和重视，成为建筑采光发展的必然趋势。
参考文献
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论文作者:齐善文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第28期
论文发表时间:2018/3/1
标签：采光论文; 自然论文; 光线论文; 装置论文; 导管论文; 反射率论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2017年第28期论文;