21世纪建筑采光与照明技术

明竹照明

1、采光发展的回眸
       回眸20世经采光的发展，人们首先想到1879年爱迪生发明的丝白炽洒，使进入一个新的时代。随后荧光灯、汞灯、高低压钠灯、金属卤化物灯、紧凑型工业区光灯，高频无极荧光洒、微波硫灯等新型电光源的出现；激方光、光纤、发光二极管灯以及品种繁多的玻璃和PC透光材料在建筑采光照明中草药应用，使建筑采光照明技术得到飞速的发展。总结分析20世纪建筑采光照明的发展，概括起来主要有三个因素：
       1 社会政治、经济和文化的发展是影响照明科技进步的一个因素。照明和建筑受社会与文化思潮影响之深，是其他工程科学所没有的。有人说照明界的兴旺是以富裕的经济条件为拉提和后盾。经济是推动采光照明技术进步的械杆。
        2、建筑业的发展，客观的需要和人对光的追求是促进采光照明科学技术发展的第二因素。
        3、相关自然科学和工程技术的进步是采光照明发展的第三因素。和采光照明关系最密切的有建筑学、电工学、能源科学、美学、机械工程学、材料科学、物理学等。特别是电学，如果没有电，那有电灯！所以有人把照明科学视为工程学的一个分支而发展起来的，并起着主导作用。因而人们在思考今后照明科技的发展时正期待工程的进步。
二、采光照明技术的预测
　　通过对社会、城市建筑、企业和人员的变化作出科学的分析按采光照明适应社会发展的原则，方能作出较科学的预测，表1是中国建筑科学院物理所肖辉乾专家在日 本河本闪太郎教授所作的分析预测的基础上编写的表1 。由表1看出，新世纪的社会、城市建筑，企业和人员的变化决定着未来的采光照明技术的发展走向。
三、天然光的利用越来越引起人们的重视
　　20世纪70年代能源危机后，能源和环境问题举世瞩目，建筑物如何充分利用天然光，节能照明用电，引起国际建筑和照明界的高度重视。自1983年以来，国际照明委员会就先后召开了四次国际建筑采光学术会议，说明国际照明委员会对建筑采光十分关注。又如英国建筑设备注册工程师协会（CIBSE）和英国照明学会（ILE）于2000年7月9～11日联合召开的"2000年国际照明学术会议"，大会上发表的26篇论文中，就有9 篇是建筑采光的论文。
　　目前国际建筑采光技术的主要动向有以于二个方面：
（一）天然光资源（光气候）研究不断深入
社会：循环型网络知识经济体系的建立。节能和废弃物再利用法，节能法的修改，COP－3，垃圾的处理和利用。光源的节能技术照明和用光系统的节能技术光源、照明灯具和再利用技术天然光利用技术
城市建筑：城市与建筑的现代化，管理的网络化和智能化。城市与建筑法规和管理法规的制订与实施。城市的建筑、、广场、公园、绿地和公用设施的照明技术。光污染防治技术
企业：环境风险的增大，加强环境管理越来越引起重视。ISO14000（环境管理标准）废弃物处理法，环境影响评价法，有害化学物质去向登记卡制度，环境基本法，大气污染防治法，水质污染防治法的制订与实施。UV（紫外线）环境技术、UV（紫外线）净化技术、光触媒体利用技术、利用光处理有害物质的技术人员
人员：人们生活方式和观念的变化。人群的变化，周平均工作时减少，休闲时间增多。出生率下降，儿童减少的社会，老人增多，高龄化社会，人员（老人、儿童、残疾人、病人等）保险法，终身雇员法的修改。高龄人（老人）的照明技术、光环境设计技术、安全照明技术
　　天然光是取之不尽，用之不竭的能源。为了有效利用它，自1991年国际照明委员会牵头组织进行了全球天然光资源的调查和观测，也就是CIE的IDMY计划（InternationaL DayLight Measurement Programme）全球各地约50个光气候观测站（包括我国北.京、重庆2个观测站），经过长期的观测，积累了大量数据资料，现在正在分析整理，CIE的三个出版物：建筑采光（DayLighting in Architecture）、天然光在建筑中的作用（DayLight Performance of BuiLdings）和建筑物的天然光设计（DayLight Design of BuiLding）将陆续问世。这些成果为天空亮度分布模型的建立、建筑物的采光设计与计算提供了依据。

（二）新型采光方法和材料不断出现建筑中如何有效地利用天然光
　　近年来国内外建筑采光工作者提出了不少利用天然气光的采光方法和设想，归纳起来主要有两类：直接利用法和间接利用法。直接应用法主要有六种：
1 使用平面反向镜的一次反射法
用反光镜一次将太阳光反射到室内需要采光的地方。这种方法对提高侧窗采光的均匀度具有较明显的效果。
2 导光管法
用导光管将太阳集光器收集的光线传送到室内需要采光的地方，如中国建筑科学院已通过鉴定的无窗厂房和地下建筑天然采光研究成果，就是用此法进行天然采光。
3 棱镜组多次反射法
用一组传光棱镜将集光器收集的太阳光传送到需要采光的部位。如美国加州大学的贝克利试验室提出用于解决一座十层大楼的采光问题的方法；澳大利亚用这种方法把光送到房间10 m进深的部位进行照明：在英国用于解决地下和无窗建筑的采光等，都收到了比较好的采光效果。
4 光导纤维法
此法是采用光率的光导纤维将光线引到需要采光的地方。如日 本阳光大楼的中庭采光，就是用这种方法，通过一组光纤把阳光引入室内，照明中庭的绿色植物，照明效果也很好。
5 卫星反射镜法
用高空卫星反射镜把太阳光反射送到需要光线的地区。如美国计划用一卫星反射镜解决整个纽约地区的夜间照明。这就是不夜城的照明计划，实现此计划有三个问题需要解决：即经费问题，环境影响问题，卫星轨道位置问题。
6 高空聚光法
用反光镜把太阳光聚集在高空，形成的高亮度光源供夜间照明用。
间接应用法主要有三种：
1 光－热－电－光转换法
用太阳光辐射产生的热供照明使用，也就是用太阳光集光器将吸收的光转化为热能产生的蒸汽，用蒸汽驱动汽轮机，作为照明电源。
2 光电效应法
根据光电效应把太阳光直接变成电能供照明使用，太阳能电池就属于这类换能器件。目前常用的硅太阳能电池，它的换能效率可达13－20 %。这种电池在航标灯，照明，尤其是在无电的边远地区、高山、沙漠和偏僻农村使用，优点十分突出。
3 太阳能高空法
　　把太阳能电池安装在卫星上，将光变为电能，而后用微波方式送到地球接收天线上，地面接收站再把微波转换为电能，供照明和其他方面使用。
四、建筑照明的发展趋势
　　随着社会、经济和文化的变化；相关学科，特别是建筑科学的进步和人们的物质与精神生活水平的迅速提高，加上信息时代的前进步伐越来越快，传统的工作经济遭到网络知识经济的强有力的挑战，人们的工作和生活追求灵活、高效和舒适。这样人们对照明的要求越来越高，传统的建筑照明受到了时代的强烈冲击。在世纪之交的今天，思考建筑照明的发展趋势，迎接时代的挑战，把我国建筑照明推向一个新的台阶。
（一）照明节能，保护环境乃是21世纪的主要任务
　　国际照明委员会（CIE）照明发展委员会**、捷克V·Dvoracek先生曾预测，从1990到2000年人的年平均耗电量逐年上升，而照明耗电总能耗的比例将由1990年的12 %下降到2000年的10 %，同时耗电量大的低光效白炽灯用量逐年减少，发光效率高的荧光灯和高强度气体放电灯的用量将不断增多。
　　照明节电，可减少因火力发电所产生的污染环境的物质。当今节能和保护环境已成为世界各地普遍关注的社会问题，并直接关系到社会的持续发展。从20世纪70年代后，人们在照明节能方面已作了很大努力，特别是20世纪90年代美国率先实施绿色照明计划，包括中国在内的许多国家也相继实施了这一计划，所取得的成绩令世人注目。
　　为了珍惜利用地球有限的能源资源，保护环境，造福后人，照明节能工作不能停顿。我国绿色照明工程办公室正在启动第一次"绿色照明"项目，进一步从照明产品、照明设计、照明管理、天然光利用等方面挖掘照明节能潜力，以节约能源，保护人们的生存环境。
（二）防治照明的光污染成为21世纪照明的主要课题
　　随着玻璃幕墙建筑的大量出现和大功率气体放电灯在城市照明中的应用，玻璃幕墙反射刺眼的阳光和城市泛光照明、霓虹灯、广告照明等产生的溢散光和歌舞厅的彩色闪光灯所形成的光污染（也称光干扰、光害），对人、环境和天文观察造成了严重的危害，成为21世纪照明界有待研究解决的重要课题。自20世纪80年代以来，国际照明委员会及各国政府和有关学术团体对光污染问题十分重视，先后公布了一系列技术文件、标准和法令，控制光污染，以求尽快解决这个问题。
　　我国已公布了限制玻璃幕墙建筑的光污染标准，但在解决城市照明产生的光污染方面，只能说提出了问题，也看到了问题的严重性，但是没有专门的研究和采取相应的措施。因此，需要呼吁政府和有关科研部门从速对这一事关环境保护的重大课题开展实质性研究，提出对策，努力把这个问题解决好。
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