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新型光源：太阳能光导管应用 □ 北京科技大学 吴延鹏 ■北科大体育馆 太阳能光导管的概念 太阳能光导管是把太阳光引入室内用于照明的具有高反射率 导光筒的自然采光装置。在国外太阳能光导管对应的英文名称为 Solar Light Pipes ，Solar Light Guides ，Daylighting Systems， Tubular Skylights等。目前太阳能光导管的名称在国内也不统一， 国内的名称有阳光系统、导光管、光导管、太阳光导入器、太阳 光导入系统、自然光光导照明系统等等。由于该项技术在国内尚 处于初步发展阶段，很多人对它的认识还停留在概念阶段，很有 必要对概念进行统一。 太阳能光导管本质上是一种能源利用装置，利用的是太阳能， 从能源的角度来定义比单纯从光学的角度定义更深入一些、更有内 涵一些，因此笔者认为叫太阳能光导管比较贴切。而太阳光导入 器、太阳光导入系统、自然光光导照明系统的概念比较大，如果采 用的是光纤或光棒传光，而不是中空光导管来导光，也可以这么称 呼，概念不是太清晰。至于是叫光导管还是导光管，笔者认为关系 并不大，如国内对于光纤，有叫光导纤维的，也有叫导光纤维的， 含义是一样的，叫光导纤维的更多一些。国内光学领域和照明工程 领域习惯上把传递灯光的管道称为导光管，因此对于采集太阳光的 叫太阳能光导管更合适一些，也可以和传递灯光的相区别。太阳能 光导管的光效目前虽然还不是很高，但具有节能、安全、无碳排放、 维护费用低、使用寿命长和照度分布均匀及低眩光效应的特点，因 此逐渐得到人们的青睐。 太阳能光导管作为一种自然采光装置，将太阳光传输到地下或 无窗建筑中，能够创造与自然和谐的建筑光环境，体现了节能减排 的理念，是一种值得发展的新技术。作为一个新型的节能减排产品， 太阳能光导管直接采集太阳光，利用太阳光的可见光部分，过滤掉 大部分的红外线和紫外线，实现了太阳能的光-光利用。 太阳能光导管的分类 从采光方式上分太阳能光导管分为主动式和被动式两大类。主 动式太阳能光导管能够跟踪太阳，能够最大限度地采集太阳光，但 是造价较高，维护比较困难；被动式太阳能光导管靠采光罩采集太 阳光，采光罩本身并不随着太阳转动，但是由于呈半圆形或多面形 设计，所以能够采集各个方向的太阳光，制造工艺较简单、成本较 低，也能取得较好的采光效果，因此被动式太阳能光导管在市场上 比较常见，在国外发展很快。从太阳能光导管的采光罩安装位置上 分，太阳能光导管分为侧面采光和顶部采光。顶部采光太阳能光导 管适用于建筑的顶层房间或厂房、隧道等的采光。受传输距离的限 太阳能光导管直接采集太阳光，利用太阳光的可见光部分，过滤掉大部分的红外线和紫外线，实 现了太阳能光利用。光导管作为一种自然采光装置，将太阳光传输到地下或无窗建筑中，能够创造与 自然和谐的建筑光环境，体现了节能减排的理念，是一种值得发展的新技术。 Renewable Energy Resources 制，侧面采光太阳能光导管适用于顶部采光不宜穿透的楼层，但是 在建筑物阴面采用侧面采光效果会受到影响。在相同长度下，太阳 高度角比较高时利用顶部采光效果比较好，相反在太阳高度角比较 低时侧面采光效果比较好。 我国近几年制订并颁布了很多建筑节能领域的鼓励政策，但对 太阳能自然采光技术相关的政策非常缺乏。太阳能光导管属于可再 生能源利用技术，《中华人民共和国可再生能源法》第十七条规定： “国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖 和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统”。但对于太阳 能自然采光技术并没有明确提及。在中国发展太阳能光导管技术装 备，如果有国家政策的支持就会如虎填翼，能够健康、快速地发展。 2.加快制订太阳能光导管技术国家标准 目前国际照明学会、美国等国都有相应的太阳能光导管技术标 准，但我国还没有将太阳能光导管列入国家标准编写计划，各个公 司都有自己的一套技术规程，产品规格不统一、技术标准不统一、 设计计算方法也不统一。笔者发现同一个工程三家投标企业存在三 种计算方法的现象，而且个别计算方法缺乏科学性，因此着手制订 太阳能光导管技术国家标准或行业标准成为当务之急，对于科学指 导太阳能光导管技术朝着科学化、规范化发展具有重要意义。 3.不断加大太阳能光导管的研发力度 目前太阳能光导管的传光效率还比较低，一般的效率都不超过 60%，提高太阳能光导管的效率是当务之急。人们对于太阳能光导 管还大多是从宏观上研究其采光性能，对于太阳能光导管的微观机 理还没有搞清楚。对于直径 330mm 和 530mm 的太阳能光导管，最 大有效长度如果超过 10m 以上，采光效果就很差，因此在成本增 加不是很大的情况下提高太阳能光导管的传输距离也是需要研究的 重点问题。关于太阳能光导