隨著全球能源價格上漲，各地節(jié)能減排政策出臺，以及人們環(huán)保意識的加強(qiáng)，如何有效的減少能源消耗，提高能源利用率，降低二氧化碳排放，越來越成為我們關(guān)注的問題。以下，我就新型的完全依靠自然光來照亮房間的技術(shù)——智能日光照明系統(tǒng)，做一個簡單的系統(tǒng)概要。
智能日光照明系統(tǒng)是一種將陽光通過前端捕捉，中間傳輸及后端慢射原理，將外部自然光引入室內(nèi)的一項技術(shù)。系統(tǒng)的前端采集捕捉技術(shù)的主要有兩種方式，主動式和被動式，主動式則是主動的定位太陽位置，然后采集陽光，這種定位一般通過GPS衛(wèi)星定位、光敏傳感器或依靠各地區(qū)年平均的太陽軌跡路徑來定義太陽的行走路徑，GPS及光敏傳感器雖然相對比較準(zhǔn)確，但卻增加了運行及設(shè)備成本，依靠將平均行走路徑預(yù)先設(shè)置的方法，雖然可能會與實際太陽運行的軌跡有一定的出入，但卻減少了設(shè)備及運行開支；而被動式，則是被動的將陽光通過固定的路徑引入，即當(dāng)有光線照射到采光罩部分時，采光部分即開始將光線進(jìn)行反射及折射到傳輸部分。被動式的采集部分，如何采光，如何將低角度非太陽直射的光采集捕捉到是一個相對的難題，各個日光照明的企業(yè)都在尋找解決方法，比較來講，通過在迎光面裝載一些較強(qiáng)的折光面將光線進(jìn)行折彎的技術(shù)是一種行之有效的方法，這樣很容易的將造成及傍晚的光線引入室內(nèi)。
那么主動式與被動式的區(qū)別在哪里？哪種方式對應(yīng)具體的項目更合適呢？以下就兩個方面對主動式與被動式進(jìn)行區(qū)別和對比：
首先，成本方面。主動式造價及后期維護(hù)成本相對被動較大，后期維護(hù)成本為什么會大呢？因為主動式的采集部分增加了更多的跟隨太陽轉(zhuǎn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)的引入，無形中增加了成本，也造成了日后可能出現(xiàn)故障及維護(hù)的幾率，這樣，后期維護(hù)成本自然會增大；而被動式則因采集裝置中無機(jī)械部分，后期幾乎不需要維護(hù)成本投入，也減少了損壞的可能性。
其次，低角度光線引入方面。當(dāng)光照度不強(qiáng)時，主動式的采集部分不能夠準(zhǔn)確搜索太陽位置，在早晨、傍晚、多云或陰天時，可能無法正常使用；而被動式則可通過引入如光線折彎技術(shù)或者其他捕捉低角度陽光的技術(shù)即可在照度不大的早上或者傍晚等陽光不充足情況下使用。中國照明網(wǎng)技術(shù)論文·智能照明系統(tǒng)
日光照明系統(tǒng)的第二個主要的組成部分是光線的傳輸，就傳輸方式來講，根據(jù)光線采集的主動式及被動式也將傳輸分為兩種不同的方式：光纖傳輸與管道傳輸，光纖就是以光學(xué)纖維為材料的傳輸介質(zhì)，管道是通過將金屬等介質(zhì)上增加一些反射膜等增強(qiáng)反射的介質(zhì)，而后折成圓形的空心管道。主動式的采光一般采用的是光線傳輸方式，被動式則是通過管道進(jìn)行傳輸，兩者最大的區(qū)別也有以下幾個方面：
第一，成本方面。光纖傳輸所采用的光纖造價幾倍于管道，因此，采用光纖傳輸時，工程材料成本相對管道明顯增加。
第二，傳輸?shù)墓庠捶矫?。光纖傳輸為點光源，到達(dá)室內(nèi)的點光源類似一個個燈泡或LED燈，比較刺眼且覆蓋面較窄，與管道傳輸?shù)拿婀庠聪啾葧r，光線傳輸點光源效果顯得不夠理想。
第三，占用空間方面。光纖因體積小，普通單芯光纖的直徑只有3mm，而管道直徑則至少要幾十甚至上百倍于光纖，因此對建筑結(jié)構(gòu)要求十分嚴(yán)格的情況下，光纖傳輸相對管道則有特天獨厚的優(yōu)勢。同時，因為光纖直徑小，也十分容易安裝固定，管道則無法與之相比。
另外，光損耗相對管道傳輸也低一些，但是綜合來講，絕大多數(shù)情況下，管道傳輸因為其成本等因素，成為目前比較流行的傳輸方式選擇。
至于日光照明系統(tǒng)的第三個主要組成部分，漫射器方面，則因為是客戶直接面對看的到的部分，各個制造商都在挖空心思，為客戶提供較多的可選擇產(chǎn)品類型，諸如您需要晶瑩剔透的陽光時可以選擇fresnel（菲涅爾）透鏡漫射器，而當(dāng)您需要得到傳統(tǒng)的燈具效果，則可以選擇棱鏡或者磨砂型漫射器等，多種的變化及外觀效果滿足了不同建筑及裝修風(fēng)格需要。
日光照明系統(tǒng)的另外一個最重要的部分，就是智能控制方式，我們將陽光引入室內(nèi)時，如何有效控制，如何在不同的場合提供不同的光照度，如何在無光線時啟動電燈照明，以及如何控制平衡自然光與電燈滿足室內(nèi)恒定的照度等問題，這個都是智能日光照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)日光照明系統(tǒng)的區(qū)別。智能化的日光照明系統(tǒng)，可以理解為通過采光罩的工藝改造，例如，上文提到的光線折彎技術(shù)，以及通過對正午強(qiáng)光、高熱、紫外線反射過濾，只引入適量的光等，或者通過管道內(nèi)的遮光板來進(jìn)行簡單的光線照度控制。不過我要講的智能日光照明系統(tǒng)，則更多的是自然光與電燈的綜合控制。我們知道，在很多對光線要求嚴(yán)格的場合，例如實驗室，診療室及需要恒定光照度等的場所，如何有效的保證在自然光不足時，電燈能夠逐漸提供特定的照度補(bǔ)充，讓室內(nèi)維持恒定的光照度環(huán)境，這是智能系統(tǒng)所要解決的問題。試驗證明，人們在一個照度恒定的場合工作，效率及舒適度都比光線更替明顯的場合高很多，因此，智能化的日光照明系統(tǒng)將是最終的發(fā)展需要。
講到這里，可能會有人說，為什么要采用日光照明系統(tǒng)，多開幾個天窗或者側(cè)窗不是一樣可以陽光引入室內(nèi)？那么我就給大家分析下為什么要采用日光照明。
首先，從建筑能耗來分析，數(shù)據(jù)顯示電耗占到建筑年度能耗的40%，我們不得不通過各種方式來減少電能消耗，最先考慮的節(jié)能燈，于是，出現(xiàn)了室外陽光明媚，室內(nèi)照樣燈火輝煌的景象，我們可能會覺得我們已經(jīng)比原來的普通照明省電了，而沒有去想如何將免費充足的陽光引入室內(nèi)。這時，有人便建議在建筑外立面及穹頂開更多的窗來解決照明問題，于是設(shè)立了廣泛的玻璃窗，這樣，我們當(dāng)然可以獲得更多的陽光，但是，同時引入室內(nèi)的便是中午時分冗余的熱、灰塵、有害的紫外線和眩目刺眼的光，這時，便又有人通過加裝外遮陽系統(tǒng)進(jìn)行屏蔽過量陽光，這樣做當(dāng)然起到一定的作用，也有效的解決的光與熱的矛盾，但是這時那些建筑內(nèi)部的區(qū)域和特殊的建筑便映入我們的視線，開窗所能引入陽光的區(qū)域僅限于開窗的房間，而建筑內(nèi)部的走廊，洗手間，儲藏室等沒有與外界直接連接的部分光線則不同通過建筑外立面的窗戶引入，這時，我們需要通過例如日光照明系統(tǒng)來滿足對光的需求。
其次，對于如工廠、倉庫等水平占地大的區(qū)域，在屋頂開天窗及架設(shè)遮陽系統(tǒng)從成本及可行性都實難通過，但是工廠照明的耗電又是極其巨大的，因此，日光照明系統(tǒng)便是不錯的選擇。
另外，比如體育場館，比賽時對燈光要求極其嚴(yán)格，開天窗或者側(cè)窗時，站在迎光面的運動員則在太陽直射時會明顯感到刺眼，因此有損比賽的公平，同時，如果通過射燈來照亮賽場，也會對運動員的視覺有一定的影響，所以，通過日光照明系統(tǒng)，在屋頂或者側(cè)面將室外的自然光引入室內(nèi)，除讓運動員感覺舒服外，也避免了熱量和眩光的引入，同時，很大程度上也減少了電能的消耗，進(jìn)而減少了二氧化碳的排放，達(dá)到了即提高室內(nèi)人員舒適度的同時，也建筑節(jié)能的雙重優(yōu)點。
通過以上關(guān)于日光照明優(yōu)點的分析對比，我們可以知道日光照明系統(tǒng)是一種建筑節(jié)能減排的不錯的新技術(shù)之一。從系統(tǒng)架構(gòu)上，我們也有了一定的了解，那么究竟日光照明系統(tǒng)的原理是什么？如何實現(xiàn)將陽光引入室內(nèi)呢？下面我們就大多數(shù)日光照明采用的架構(gòu)，即光導(dǎo)管技術(shù)進(jìn)行簡要的介紹。日光照明系統(tǒng)光導(dǎo)管采光結(jié)構(gòu)為通過屋頂?shù)牟杉b置捕獲陽光，然后通過反射管道向下改道，透過安裝于天花板上不同的反射面（漫射器），將自然光均勻分布到建筑內(nèi)部的區(qū)域，同時，通過智能控制，可以與日常照明系統(tǒng)結(jié)合使用，在晚上或陰天可由日常照明系統(tǒng)提供光源。
日光照明系統(tǒng)基本不涉及能耗，極盡建筑節(jié)能之概念。就管道架構(gòu)來講也是通過可調(diào)的管道設(shè)計，以最小的建筑結(jié)構(gòu)改變，便可滿足安裝需要。該系統(tǒng)可廣泛引用于工廠、辦公樓、學(xué)校、大型商場及家居等所有白天需要照明的室內(nèi)區(qū)域。同時，也是我們實現(xiàn)建筑節(jié)能減排，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的一項非常值得關(guān)注并值得發(fā)展的新興應(yīng)用技術(shù)。
