黑科技：导光管采光系统

谁设计了宇宙和这个世界？

光导管，即导光管采光系统（Tubular Daylighting System）是一套采集天然光，并经管道传输到室内，进行天然光照明的采光系统。

工作系统分为三个子系统：采光系统、导光系统和漫射系统组成。子系统中含有的主要部件包括：采光罩、防雨帽、固定环、直筒、弯管、延长管、漫射器、装饰片及其他辅材。

该系统的采光设计应符合现行国家标准《建筑采光设计标准》GB50033。

三大方式

1、太阳能光热利用。 通过收集和利用太阳的光能来进行的日常供热等，比如： 太阳能热水器； 2、太阳能光电利用。 利用光生伏特效应将太阳能转化为电能，比如： 太阳能电池； 3、太阳光反射利用。 或者称太阳光直接利用，将太阳光直接引入室内达到照明效果，比如： 导光管采光系统。

工作原理

光导管作为一种无电照明系统，采用这种系统的建筑物白天可以利用太阳光进行室内照明。 其基本原理是，通过采光罩高效采集室外自然光线并导入系统内重新分配，再经过特殊制作的导光管传输后由底部的漫射装置把自然光均匀高效的照射到任何需要光线的地方，从黎明到黄昏，甚至阴天，导光管日光照明系统导入室内的光线仍然很充足。 该装置主要由三部分组成： 采光装置、导光装置、漫射装置。
采光装置： 又称采光罩，是导光管采光系统暴露在室外的部件，收集阳光。 气密性能、水密性能、抗风压性能和抗冲击性能是其重要的性能指标。 目前采光罩多为半球形，其收集光线的效果比传统天窗和采光天窗强，主要材质多为PMMA（亚克力）材质或PC注塑制成，pc材质抗冲击能力优于亚克力材质，但亚克力材质透光率好于pc材质； 二者各有优劣。

导光装置： 又称导光管，是传输光线的关键部件，其内表面反射比对于系统效率有很大影响。 为了保证系统整体具有较高的传输效率，应采用反射比较高的管壁材料。
漫射器： 主要作用是将采集的室外天然光尽量多且均匀地分布到室内，除保证合理的光分布外，还应具有较高的透射比，提高整个系统的效率。
调光器： 是导光管采光系统的附加装置，用于调节光输出的部件。

安装场所

导光管采光系统可为以下场所提供日间照明： 公共建筑： 商场、超市、体育场馆、展览馆、动物园、博物馆； 工业建筑： 大型厂房、库房、地铁维修厂； 军事设施： 飞机库、维修库、器材库等； 民用建筑： 地下车库、候机大厅、地下通道、地铁、轻轨等候车厅、学校、医院、政府办公楼、监狱、高级会所、酒店、旅馆、流动房间、家庭住宅、别墅等。

优势

节能： 无需电力，利用自然光照明，同时系统中空密封，具有良好的隔热保温性能，不会给室内带来热负荷效应。
环保： 组成光导照明系统的各部分材料均属于绿色产品。
健康： 室内为漫射自然光，无频闪，不会对人眼造成伤害（普通日光灯的供电频率为 50 赫兹，表示发光时每秒亮暗 100 次，属于低频率的频闪光，会导致人眼视觉疲劳，从而加速眼睛近视），同时表面带有 UV 涂层的采光装置会隔绝大部分的紫外线，使少量的紫外线进入室内，可以清除室内霉气，抑制微生物生长，促进体内营养物质的合成和吸收，改善居住环境。
安全： 不存在电力隐患
光效好： 光导照明系统所传输的光为自然光，其波长范围为 392nm ～ 780nm ，显色性Ra为 100（白炽灯所发出的光最接近自然光，其显色性Ra为 95～ 97），且经过系统底部的漫射装置，进入室内的为光为漫射光，光线柔和，照度分布均匀。 使用年限： 光导照明系统使用年限≥ 25 年（电力照明灯具的使用年限 最大10 年左右，LED照明）。

区别

采光面积： 光导照明系统采光面积仅为普通天窗的 1/6 、但照射面积却更广（普通天窗采光面积大，照明面积有限）。 采光效果： 光导照明系统采光，室内为漫射光，照度均匀，无眩光、直射光（普通天窗采光进入室内的光为直线光、有眩光，且照度不均匀）。 自洁性： 光导照明系统采光装置设计为半球形，且表面特殊处理，具有良好的自洁性，不需要定时清洁（普通天窗自身维护性差，需要定时清洁和维护）。 调光性： 光导照明系统可装光量调节器，根据自己的需要进行光量调节（普通天窗调光困难）。 灵活性： 光导照明系统可为建筑更里面的房间提供采光照明、穿层采光、钢结构建筑采光等等，无限制（普通天窗有限制）。 隔热保温性： 光导照明系统是中空密封的，具有良好的隔热保温性能，热传导系数约为4.2w/m2k （普通天窗隔热保温性极差）。 隔音性： 光导照明系统可达到 RW37db 的隔音效果。 防火性： 光导照明系统防火性能为B级。 安全性： 光导照明系统骤冷骤热不炸裂，适应温度为零下40摄氏度到零上100摄氏度 ，且燃烧时无融滴，离火自熄（普通天窗玻璃易炸裂）。 防盗性： 光导照明系统内置防盗安全棒提高系统安全性能。 使用年限： 光导照明系统使用年限≥25年（普通天窗玻璃需更换），理论上可以与建筑同寿命。

安装过程

安装前准备： 1、勘察现场。 2、工具准备。

安装过程： 1、预留孔洞。 2、检查洞口及洞壁是否规则 , 然后对其进行整理使其规整。 3、天花板孔洞定位（也可预留）。 4、清理天花板孔洞 。 5、安装防水帽。 6、安装采光罩。 7、安装导光管。 8、安装漫射器。

施工完毕： 1、检查系统安装是否合格，如不合格重新安装。 2、清理施工现场。

发展历程

在光导照明出现前，天窗采光的方式被广泛用于大型厂房，但天窗采光有容易产生局部聚光现象等缺陷 ； 而自然光光导照明的照明效果不会因光线入射角的变化而改变，且照射面积大、出射光线均匀、无眩光、不会产生局部聚光现象。 采光天窗受室内吊顶结构及传输距离的限制，采光面积相对较大，导致安装难度较大、防水不易处理，而自然光光导照明针对不同的屋面有不同的安装方法及防水措施，不受室内吊顶结构等的影响。 在光线传输方面，250mm小孔径自然光光导照明传输距离可达 6m 左右，530mm、740mm的大孔径自然光光导照明传输距离可达 15m 以上，并且还可以使用弯管，这使得系统的安装更加灵活，适应性更强。
就导光管日光照明系统而言，并不是孔径越大越好，还要评估其屋顶开孔面积占比，光通量、传输效率等多方面因素考虑。
近年来，由于能源供应日趋紧张、环境问题日益为人们所重视。 上世纪八十年代末，美国首先发明了光导系统，在九十年代应用于民用住宅，因为光照效果明显，使用成本低，故被广泛宣传。
光导照明系统近年引入中国，经过本土化的改进，在国内越来越多地受到关注，并且得到广泛的应用。 其产品广泛应用于各种场合，如大型体育场馆和公共建筑以及办公楼、住宅、商店、旅馆、白天阴暗的房间或地下室、地下车库等建筑的采光照明中。

应用范围

主要应用于单层建筑，多层建筑的顶层或者是地下室，建筑的阴面等等。 其中包括大型的体育场馆和公共建筑，厂房，车间，别墅，地下车库，隧道，油站，易燃易爆场所以及无电力供应场所。
在 9 月 20 日刚刚宣布重新开放的苹果旗舰店 Apple Fifth Avenue，就使用了光导系统实现室内照明。
在Apple Fifth Avenue的外面，那个由 15 块玻璃组成 、悬挂着 A ppl e LOG O 的标志性「立方体」依旧矗立在公共广场上 ，游客和 消费者可以通过这个立方体或者旁边的两个辅助入口进入位于地下的 Apple Store。

公共广场上，九个依次排列在「立方体」两侧的「Skylenses」雕塑，曲面的线条和镜面的设计使其能够同时兼顾装饰性和实用性，游客可以舒适地坐在上面，而且雕塑下方内置的循环冷却系统还能确保这些雕塑不会在冬季出现霜冻，实现全年可用。

在这些雕塑的周围，有62 盏嵌在地上的圆形灯。 晚上，这些灯会发出光线照亮整个广场，而在早上，它们能够将自然光引入位于地底的 Apple Store 商店，使得室内能够充满自然光。
从立方体进入地底的 Apple Store 首先要经过的新的圆形圆形升降梯的不锈钢楼梯，这些楼梯和每一个悬臂式脚踏板均由镜面不锈钢制成，和苹果一直以来追求的简约风格相呼应。

「Skylenses」雕塑和 62 盏圆形灯在地底下成为了「天窗」，它们负责将自然光引流到位于地底的 Apple Store室内，配合上由弯曲织物制成的「云状」背光天花板，室内的采光能够全天将人造光和自然光线融合在一起，以适应不同时间段的日光色调。 即使在弱光条件下，天窗周围的光线强度能够自动调节，营造出自然光充斥室内的感觉。