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[摘 要]本文研究了一种建筑高楼层楼道太阳能照明装置。利用太阳光照明与传统声光控照明相结合，把室外的自然光通过光线采集器导入到照明系统中，并进行合理地分配，经过传输井传输和强化后由系统底部的放射装置（室内末端的投射装置）把自然光均匀高效地照射到各楼层楼道，实现高楼层楼道自然光照明的效果；在太阳光不够强时，自动感应系统启动辅助声光控制灯具照明。若能大面积推广应用，可以大幅度节约电能，延长辅助照明灯具使用寿命。
[关键词]采集器 传输井 太阳能
中图分类号：TM923；TU88 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0003-01
1. 绪论
1.1 研究背景及意义
我国人口基数大，高楼层建筑已经成为居民楼建设的趋势，楼道的照明系统即便是白天也会消耗大量的电能[1]。即使采用声光控的照明灯，虽然可以节约部分电能，但会导致灯具的寿命减少，增加维护的成本。
高楼层楼道太阳能照明系统是直接利用采集到的太阳光，提供各个楼层的楼道照明的方式，并在阳光不足的时候使用声光控照明作为辅助的系统。太阳能照明方式相比较灯光照明更有利于人类的身体健康，系统可节约大量电能，延长辅助照明灯具的使用寿命[2]。
1.2 国内外研究现状
把太阳光引入室内直接进行照明最早由欧美等国开始实验，近年来我国对这方面的研究也有很大提升[3]。直接利用太阳光照明大体结构分为采光，传输和散射。由于采光器价格昂贵，能源利用率不足等问题的存在，总体来说至今还没有出现一种性价比高，可以大力推广的方案。现有的一些装置主要存在以下问题：
从经济角度来看，目前能够投入使用的国际采光装置，价格昂贵，效率偏低，而国内的采光装置，如蓝煦公司的阳光导入器等虽然效率有所提高，但成本偏高，不适合大范围推广[4]。
从用途来看，太阳光直接照明主要推广的方向为医院、工厂等公共场所和用于矿区等地的安全照明，还未应用于民用的居民住宅小区等地，而用于民用才能创造更高的经济效益，节省更多的电力资源[5]。
高楼层太阳能照明系统的研究是通过太阳光的采集、传输将太阳光引到楼道中照明的过程，该项技术的研究可以在日照条件充足的情况下减少电能的使用，节约电能[6]。与此同时，太阳光直接照明对人体健康也是有很大好处的。采光设备成本低廉，基本上无需维护，节省的电力资源能够带来经济上的巨大收益，实现了低投入和高产出。太阳光清洁的可再生能源，也是未来发展的主要方向之一[7]。
2.系统整体设计
2.1 总体设计
本文所提出的是一种实用新型建筑太阳能照明系统，包括光线采集器、传导井道、出射镜等结构[8]。其中光线采集器设置于建筑物的外部，用于汇聚太阳光；传导井道连通设置于建筑物内，用于传输由光线采集器汇聚的太阳光，传导井道的侧壁上设置用于向外发射太阳光的出射孔；出射镜的镜面向上倾斜设置，将上方传下的太阳光从出射孔中向外反射，进入室内。整体设计图如下图1。
2.2 各部分說明
本装置是一种建筑太阳能照明系统，各部分组成如下：光线采集器（1），设置于建筑物的外部，材料为菲涅尔透镜，底部设置随日光自动转动的支架，使其能够最大限度地汇聚太阳光，跟随装置是由低功耗的单片机做控制模块，运用光敏电阻的光伏特性，由步进电机控制支架转动；传导井道（2），设置于建筑物内部，用于自顶向下地传输上述光线采集器汇聚的太阳光；出射镜（3），镜面向上倾斜设置于传导井道内，将上方传下的太阳光从出射孔中向外反射进室内。出射镜的倾斜角度根据楼层高度来确定，传输井内壁上设置反射膜，使传输井道内太阳光的损失尽量减少，每一层都能接收到尽量多的太阳光。反光镜支架（31），用于传输井内部反光镜的支撑，每层支架大小由上到下依次递增；出射孔及灯罩（4），安装在传输井道的侧壁上，正对每一层的出射镜，用于将传输过来的太阳光散射到高楼层的楼道中。
3.功能说明
本装置是对建筑照明系统的新型探索，目的在于在高楼层楼道采光不足的情况下将室外充足的太阳光引入楼道内部，利用太阳光直对高楼层楼道进行照明。在白天光照充足的情况下，阳光透过透镜聚集直接进入传输井，经过传输和反射进入楼道进行照明，模型如下图2。在光照不足时，通过安装光敏电阻，仍然采用传统的声光照明系统[9]。
4、结语
本项目的创新之处在于把高楼层传统的声光控照明方式与太阳光照明方式相结合，直接利用自然光的采集和传输进行高楼层楼道的照明，不需要将太阳能转换为电能，减少设备成本，是建筑照明系统的一种革新。相比现有的照明模式，该装置提高了灯具的使用寿命，减少了维护成本。采用更清洁的可再生能源代替不可再生能源，节省了大量电能，达到经济环保，提高人们的生活质量的目的。
参考文献
[1] 张耀明.采集太阳光的照明系统[J].中国工程科学，2002， 4（9）：63-68.
[2] 朱維军，严伟，赵霞，刘礼华，徐红.光纤传导太阳光照明系统[J].太阳能学报，2009，9（4）：370-383.
[3] 袁兵，王一平.采集太阳光照明系统[J].太阳能学报， 2005， 26（6）：878-881.
[4] 杜芳，李勇，吴枫.地下建筑的节能采光设计[J].建筑节能专题，2011，01（25）：68-70.
[5] 蒋绍全，施锋，解福瑶.自然科学[J].云南大学学报，2003，23（4）：34-37
[6] 王红鑫.高层建筑的太阳能智能照明系统的设计[P].陕西科技大学，2012.
[7] 姜文宁，李长治，李晓，陈建平.一种太阳光照明系统[J].应用能源技术，2007，（12）：23-25.
[8] 冯震，魏秀珍，杨双收，岳叶.一种新型太阳光健康照明系统[P].海峡两岸第二十二届照明科技与营销研讨会讨论专题报告暨论文集，2015.11-19.
[9] 李建鹏.太阳光室内照明系统的设计[D].山东大学出版社，2011，05-10.
[关键词]采集器 传输井 太阳能
中图分类号：TM923；TU88 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0003-01
1. 绪论
1.1 研究背景及意义
我国人口基数大，高楼层建筑已经成为居民楼建设的趋势，楼道的照明系统即便是白天也会消耗大量的电能[1]。即使采用声光控的照明灯，虽然可以节约部分电能，但会导致灯具的寿命减少，增加维护的成本。
高楼层楼道太阳能照明系统是直接利用采集到的太阳光，提供各个楼层的楼道照明的方式，并在阳光不足的时候使用声光控照明作为辅助的系统。太阳能照明方式相比较灯光照明更有利于人类的身体健康，系统可节约大量电能，延长辅助照明灯具的使用寿命[2]。
1.2 国内外研究现状
把太阳光引入室内直接进行照明最早由欧美等国开始实验，近年来我国对这方面的研究也有很大提升[3]。直接利用太阳光照明大体结构分为采光，传输和散射。由于采光器价格昂贵，能源利用率不足等问题的存在，总体来说至今还没有出现一种性价比高，可以大力推广的方案。现有的一些装置主要存在以下问题：
从经济角度来看，目前能够投入使用的国际采光装置，价格昂贵，效率偏低，而国内的采光装置，如蓝煦公司的阳光导入器等虽然效率有所提高，但成本偏高，不适合大范围推广[4]。
从用途来看，太阳光直接照明主要推广的方向为医院、工厂等公共场所和用于矿区等地的安全照明，还未应用于民用的居民住宅小区等地，而用于民用才能创造更高的经济效益，节省更多的电力资源[5]。
高楼层太阳能照明系统的研究是通过太阳光的采集、传输将太阳光引到楼道中照明的过程，该项技术的研究可以在日照条件充足的情况下减少电能的使用，节约电能[6]。与此同时，太阳光直接照明对人体健康也是有很大好处的。采光设备成本低廉，基本上无需维护，节省的电力资源能够带来经济上的巨大收益，实现了低投入和高产出。太阳光清洁的可再生能源，也是未来发展的主要方向之一[7]。
2.系统整体设计
2.1 总体设计
本文所提出的是一种实用新型建筑太阳能照明系统，包括光线采集器、传导井道、出射镜等结构[8]。其中光线采集器设置于建筑物的外部，用于汇聚太阳光；传导井道连通设置于建筑物内，用于传输由光线采集器汇聚的太阳光，传导井道的侧壁上设置用于向外发射太阳光的出射孔；出射镜的镜面向上倾斜设置，将上方传下的太阳光从出射孔中向外反射，进入室内。整体设计图如下图1。
2.2 各部分說明
本装置是一种建筑太阳能照明系统，各部分组成如下：光线采集器（1），设置于建筑物的外部，材料为菲涅尔透镜，底部设置随日光自动转动的支架，使其能够最大限度地汇聚太阳光，跟随装置是由低功耗的单片机做控制模块，运用光敏电阻的光伏特性，由步进电机控制支架转动；传导井道（2），设置于建筑物内部，用于自顶向下地传输上述光线采集器汇聚的太阳光；出射镜（3），镜面向上倾斜设置于传导井道内，将上方传下的太阳光从出射孔中向外反射进室内。出射镜的倾斜角度根据楼层高度来确定，传输井内壁上设置反射膜，使传输井道内太阳光的损失尽量减少，每一层都能接收到尽量多的太阳光。反光镜支架（31），用于传输井内部反光镜的支撑，每层支架大小由上到下依次递增；出射孔及灯罩（4），安装在传输井道的侧壁上，正对每一层的出射镜，用于将传输过来的太阳光散射到高楼层的楼道中。
3.功能说明
本装置是对建筑照明系统的新型探索，目的在于在高楼层楼道采光不足的情况下将室外充足的太阳光引入楼道内部，利用太阳光直对高楼层楼道进行照明。在白天光照充足的情况下，阳光透过透镜聚集直接进入传输井，经过传输和反射进入楼道进行照明，模型如下图2。在光照不足时，通过安装光敏电阻，仍然采用传统的声光照明系统[9]。
4、结语
本项目的创新之处在于把高楼层传统的声光控照明方式与太阳光照明方式相结合，直接利用自然光的采集和传输进行高楼层楼道的照明，不需要将太阳能转换为电能，减少设备成本，是建筑照明系统的一种革新。相比现有的照明模式，该装置提高了灯具的使用寿命，减少了维护成本。采用更清洁的可再生能源代替不可再生能源，节省了大量电能，达到经济环保，提高人们的生活质量的目的。
参考文献
[1] 张耀明.采集太阳光的照明系统[J].中国工程科学，2002， 4（9）：63-68.
[2] 朱維军，严伟，赵霞，刘礼华，徐红.光纤传导太阳光照明系统[J].太阳能学报，2009，9（4）：370-383.
[3] 袁兵，王一平.采集太阳光照明系统[J].太阳能学报， 2005， 26（6）：878-881.
[4] 杜芳，李勇，吴枫.地下建筑的节能采光设计[J].建筑节能专题，2011，01（25）：68-70.
[5] 蒋绍全，施锋，解福瑶.自然科学[J].云南大学学报，2003，23（4）：34-37
[6] 王红鑫.高层建筑的太阳能智能照明系统的设计[P].陕西科技大学，2012.
[7] 姜文宁，李长治，李晓，陈建平.一种太阳光照明系统[J].应用能源技术，2007，（12）：23-25.
[8] 冯震，魏秀珍，杨双收，岳叶.一种新型太阳光健康照明系统[P].海峡两岸第二十二届照明科技与营销研讨会讨论专题报告暨论文集，2015.11-19.
[9] 李建鹏.太阳光室内照明系统的设计[D].山东大学出版社，2011，05-10.