田海濤 楊文婷

摘? ?要：本文介紹了基于光纖導光技術(shù)實現(xiàn)在照明中太陽能直接利用的兩種方式，即主動采光技術(shù)和被動采光技術(shù)。同時介紹了兩種技術(shù)的特點以及應用價值。最后對上述技術(shù)未來的發(fā)展進行了展望。

關(guān)鍵詞：太陽能? 光纖導光? 主動采光技術(shù)? 被動采光技術(shù)

太陽能作為可再生的綠色能源已被廣泛利用，目前太陽能利用技術(shù)主要分為太陽能光熱技術(shù)和光伏發(fā)電技術(shù)。前者靠太陽能產(chǎn)生熱量并加以利用，如太陽能熱水器;后者利用太陽能發(fā)電，然后將電能直接使用或由蓄電池儲存起來。這兩種技術(shù)都需要將太陽能進行轉(zhuǎn)化，存在轉(zhuǎn)化效率低下問題。如果將太陽能的照明價值直接利用，必將發(fā)揮它的最高效率，而光纖導光技術(shù)的出現(xiàn)為太陽能直接用于照明提供了新的途徑。光纖導光是利用全反射原理將太陽光傳送至某指定位置，使用靈活多變、局限性小。

1? 技術(shù)介紹

1.1 基于光纖導光的主動采光技術(shù)

太陽能光纖導光裝置屬于主動采光技術(shù)，它是將太陽光收集后導入光纖中，再通過光纖傳導至末端的出光裝置，為人們提供光源。該系統(tǒng)由太陽光聚光裝置、導光光纖、出光裝置組成，太陽光聚光組件主要有菲涅爾透鏡和異形凹面鏡兩種，自動跟蹤收集太陽光的方式主要有根據(jù)不同地域太陽軌跡預先設定控制程序和實時探測太陽位置進行控制兩種，出光裝置可以將光線散開，提高照射范圍和改變照射方式[1]。如果在系統(tǒng)中增加光伏發(fā)電、蓄電功能，可以利用光轉(zhuǎn)換的電能為系統(tǒng)運行提供動力，也可以在夜晚、陰雨太陽光缺乏時為系統(tǒng)提供光源。

1.2 基于光纖導光的被動采光技術(shù)

被動采光技術(shù)是通過建筑自身被動的接收太陽光，如設置采光窗。光纖導光混凝土屬于被動采光技術(shù)，它通過將光纖植入混凝土中，使混凝土具有導光功能，就可以利用該混凝土砌筑墻體、屋面等產(chǎn)生被動采光效果。

2? 特點及應用

2.1 基于光纖導光的主動采光技術(shù)

（1）節(jié)能獨立。

該系統(tǒng)將太陽光通過光纖導入室內(nèi)實現(xiàn)照明，其自動追蹤太陽光裝置的運行和夜晚、陰雨天氣備用照明也可采用光伏發(fā)電所儲存的電能，因此是完全利用太陽能的系統(tǒng)，具有綠色環(huán)保的特點。同時，該系統(tǒng)照明過程中產(chǎn)生的熱量僅為電燈照明的40%[2]，減小了空調(diào)系統(tǒng)降低室內(nèi)氣溫所需能耗。另外，由于該系統(tǒng)是利用太陽能的獨立系統(tǒng)，不需要供電線路，因此用于偏遠孤立供電困難又需要照明的場所，可以節(jié)省電力運輸成本。

該系統(tǒng)已廣泛應用于各類建筑室內(nèi)照明，尤其是完全沒有太陽光照明的地下空間、太陽光匱乏的北面房間以及對照明要求較高的圖書館、體育館等場所。由于該系統(tǒng)具有獨立的特點，因此也被用于偏遠孤立的交通隧道內(nèi)的照明，且研究表明光環(huán)境明亮度瞬間突變值小于35倍且基本亮度最小值不小于20Lux時，不會引起不舒服的視覺震蕩[3]，而該系統(tǒng)隧道內(nèi)照明強度變化與隧道外太陽光強度的變化保持自然實時一致，因此可以從根本上解決隧道“黑洞效應”導致的視覺不適應問題[4]。

（2）健康清潔。

該系統(tǒng)利用的為太陽光，相較電燈燈光其光色、頻率都更適合人眼長期使用，相較自然太陽光，該系統(tǒng)可以過濾掉紫外線、紅外線及有害射線，具有更加健康清潔的特點[5]。

該系統(tǒng)應用于辦公室、教室、閱覽室等長時間用眼的場所可以起到護眼的效果，也可以在滿足紫外線殺菌的前提下過濾掉多余紫外線、紅外線及有害射線應用于養(yǎng)老院、療養(yǎng)院、醫(yī)院等場所讓人們享受健康陽光，該系統(tǒng)還可以為室內(nèi)種植植物提供充足的光能。同時，去除紫外線、紅外線可以減少對紙制品、紡織品、木制品等物品的損壞，因此可以應用于博物館、展覽館、資料館等場所。

（3）防火防爆防觸電。

該系統(tǒng)依靠光纖導光，本身不帶電不需要敷設電線，因此不會短路、打火、漏電，可以起到防火防爆防觸電的作用，并且相較防爆燈故障率低、維修方便[6]。

該系統(tǒng)應用于易燃易爆需要防火防爆照明系統(tǒng)的場所，如石油、化工、廠房、倉庫等。由于該系統(tǒng)不帶電，所以還可以應用于水下場所，如游泳池、水族館等。

2.2 基于光纖導光的被動采光技術(shù)

光纖導光混凝土實現(xiàn)了在不改變建筑外觀設計的基礎上增加采光功能，太陽光照射在外墻或屋面上通過混凝土中的光纖組分將部分光導入室內(nèi)，增加室內(nèi)亮度和產(chǎn)生藝術(shù)效果。該技術(shù)常被用于博物館、紀念館等藝術(shù)性較高的建筑，如上海世博會意大利館，還被用于住宅、商場等室內(nèi)裝飾領(lǐng)域。

3? 展望

太陽能作為綠色能源已被廣泛應用于眾多領(lǐng)域當中，而將它應用于照明領(lǐng)域則是發(fā)揮了它最原始的價值，且相較電燈照明具有很多獨特的優(yōu)點。隨著光纖導光裝置、光纖導光混凝土等新技術(shù)的發(fā)展，太陽能照明領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)更多創(chuàng)新性開發(fā)，太陽能照明必將有更廣泛的應用。

參考文獻

[1] 郝中騏，劉莉.太陽能光纖照明系統(tǒng)在節(jié)能型城市建設中的應用[J].宜春學院學報，2011，33（8）：61-63.

[2] 甘源.上海世博園地下空間陽光導入技術(shù)分析[J].四川建筑，2016，36（5）：30-32.

[3] 馮守中.績黃高速玉臺隧道光纖照明應用技術(shù)研究[J].地下空間與工程學報，2012，8（增刊）：1426-1430.

[4] 盧世杰，史玲娜，涂耘，等.短隧道采用太陽光光纖照明技術(shù)的優(yōu)勢分析[J].照明工程學報，2017，28（3）：62-65.

[5] 劉柯，鮑家聲.光纖采光照明系統(tǒng)在建筑中的應用[J].南方建筑，2006（9）：91-94.

[6] 司文躍，智勇軍，呂杰，等.基于光纖燈技術(shù)的防火防爆防觸電照明系統(tǒng)[J].機電信息，2018（30）：26-29.