采集太阳光的光导管绿色照明技术在建筑中的应用[2]

3 光导管技术的国内外研究现状

　　光导管自出现以来，人们一直没有停止对它的研究和改进，最初人们研究光导管主要是为了传输灯光，到了上个世纪80年代以后才开始研究采集太阳光的光导管系统。

　　国外光导管技术的研究相对比较成熟。俄罗斯和美国在这个领域里都取得了可喜的成绩。1880年，俄国的Chikoleve、Wheeler、Molera和美国的Cebrian分别公开了他们有关光导管的发明。1881年Wheeler 在美国申请了第一个光导管专利。由于材料和工艺水平的限制，早期的光导管效果并不理想，因而导致其发展在一段时间内处于停顿状态。随着光学纤维技术的发展，很多研究者开始意识到光纤可以输送光能并在医学方面得到了应用，但它的缺点是尺寸太小，用于输送大的光通量用于建筑照明是不经济的。1963年前苏联工程师Gennady Bukhman提出用空心圆柱形管道输送光，并沿着光导管连续输出光通量的新思想，并于1965年制成第一个大尺寸的光导管。1981年加拿大的Whitehead公司与美国3M公司合作，利用完全内反射原理开发出棱镜导光管。1999年，英国诺丁汉大学的G..Oakley等考察了已经商业化的光导管的采光性能。美国、瑞典也开展了相应的研究工作。由于采集太阳光的光导管绿色照明系统结构简单，安装方便，成本较低，实际照明效果很好，因此在国外发展十分迅速，应用也比较广泛，许多跨国公司生产这种产品，目前英国Monodraught公司、日本共荣株式会社、美国ODL公司等多家公司都具有一定的光导管生产能力。         

　　我国目前在光导管的研制和应用领域仍然十分落后，还不具备大规模生产光导管的能力。主要原因在于光导管用的高反射率薄膜我国还没有掌握其生产工艺，光导管的传输效率有待于进一步提高，在基础理论研究和产品设计、实践操作等方面的工作还很不够，因此在我国光导管技术还没有大规模进入市场。

4、建筑用光导管技术的应用实例

　　建筑用光导管结构简单、安装拆卸灵活、造价低廉，能够造成舒适的建筑光环境，在欧美等国家得到广泛应用。图2和图3是国外的一所住宅在同一个房间安装光导管前后室内光环境对比。国外的经验证明，安装光导管后的住宅室内的光环境质量显著改善，在晴天的白天完全可以不再使用电光源照明，光导管导入的自然光完全可以满足人们的日常活动的照明和采光需求，而且对人们的身体健康有利，安装采集太阳光的光导管的住宅大大地减少了“季节综合症”的发病率。

   图2 没有安装光导管的住宅                 图3 同一房间安装光导管后的效果

　　图4为北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室旧址安装的侧面采光光导管。图5为新建的北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室（北京工业大学高科技能源楼）安装的顶部采光光导管系统。在晴天的情况下，侧面采光和顶部采光都能满足室内的照度要求。

 图4 侧面采光光导管室外部分                  图5 顶部采光光导管