Научно обосноваване на нови технологии за слънчево осветление в сгради

А.В. Саломатин; д.т.с. Ю.Н. Казаков, професор в Санкт Петербургския държавен архитектурен университет по архитектура, международен строителен експерт, съветник на RAASN, зам. Началник на отдела за недържавна експертиза на проектната документация и резултатите от инженерните проучвания на Министерството на регионалното развитие на Руската федерация, Северозападен регионален клон на RAASN, Санкт Петербург

Слънчевите осветителни системи намират все по-широко приложение както в чужбина, така и в местната практика за проектиране, изграждане и експлоатация на осветителни инсталации за естествено осветление. Те ви позволяват да увеличите максимално количеството слънчева светлина във вътрешността на жилищни и обществени сгради, като същевременно значително намалявате консумираната електроенергия за осветление.

Композитни конструктивни елементи на соларни водачи и техните видове

Нашият анализ на соларната осветителна система Solatube® [1 - 8] показа, че тя улавя светлина през купол, разположен на покрива, и я насочва надолу по светловодната система. Такова оптично влакно е многократно по-ефективно от конвенционален напълно сглобен светлинен вал, в който може да се загуби повече от половината от уловената светлина. Оптичните тръби се монтират между гредите на подпокривното пространство и се монтират лесно, без да се променя конструкцията на сградата. На нивото на тавана дифузьор-разсейвател, наподобяващ осветително тяло, вградено в тавана, разпределя светлината равномерно в цялата стая.

Устройствата са енергийно ефективни и разчитат на най-съвременна технология за максимизиране на количеството слънчева светлина, която попада на покрива на къщата и на закрито, за да се увеличи яркостта на естествената светлина от изгрев до залез.

По отношение на светлинния поток, тръбните световоди могат да изпълняват функцията на осветлениепо-добри резултати от капандури с форма на кутия (или капандури) със същия размер, тъй като те използват светлинен вал (при който светлината се губи чрез абсорбиране в сглобяем кладенец). Такива устройства по-ефективно улавят светлината от покрива и рационално предават повече от нея по отразяващата светлинна тръба в жилищното пространство.

Ако обмислим начини за подобряване на светлинния поток, конвенционалните устройства за капандури нямат никакви оптични усилващи устройства, които да увеличат тяхната производителност. Без такива устройства светлинната мощност на обикновен капандур е значително намалена, ако е поставена от северната страна на скатен покрив.

Характеристика на Solatube® Daylighting System е например наличието на няколко патентовани усилващи устройства, които работят съвместно, за да улавят повече слънчева светлина от всички ъгли, както и да я отразяват надолу по светлинния кабел, за да увеличат излъчването на светлина през ранните утринни часове, късните дневни часове и през зимните месеци, когато слънцето не се издига високо над хоризонта.

Системата Solatube® пропуска максималното количество околна слънчева светлина във вътрешността с минимални загуби и работи перфектно дори в облачни или дъждовни дни, призори или преди залез слънце. Всъщност той улавя слънчевата светлина толкова добре, че може да се види приятно сияние в нощ на пълнолуние. Освен това тръбният световод разпръсква слънчевата светлина по-добре. Такова устройство използва оптична система за разпространение на светлината и осветява цялата стая, а не само пространството директно под лампата.

Принцип на работа: светлина отна слънцето, където и да се намира в небето, през светлата част на деня се удря в купола и с помощта на система от лещи се предава надолу в световода с концентриран лъч и, многократно отразявайки се в него, прониква през дифузора в помещението, осветявайки го с равномерен поток (фиг. 1).

Конвенционалните покривни прозорци нямат никакви оптични усилващи устройства, които да увеличат тяхната производителност. Без такива устройства светлинната мощност на обикновен капандур е значително намалена, ако е поставена от северната страна на скатен покрив.

Когато изучавахме тръбните капандури, забелязахме, че те могат да бъдат многофункционални. Тръбните устройства като устройството Solatube могат да бъдат оборудвани с опции като интегрирано електрическо осветление -

за нощна употреба и димер за дневна светлина за изключване както на дневната светлина, така и на вентилатора, превръщайки единично таванно осветление в осветително тяло две или три в едно. И отново, конвенционалните капандури не могат да предложат такива възможности.

Препоръчителна рационална инсталация на соларни водачи

Тръбните световоди могат да бъдат инсталирани на места, където конвенционалните капандури не са опция. Например в помещения, които нямат директен достъп до покрива, или в помещения с малка площ, като бани, килери и коридори. Компактният дизайн на устройствата (до 250 мм в диаметър) и регулируемата тръбопроводна система с въртящи се фитинги ви позволяват да избегнете препятствия при инсталиране на устройствата на тавана.

Компактна отразяваща система, монтирана на покрива, събира светлината и я насочва надолусилно отразяващ цилиндър към дифузьор на таванна светлина, наподобяващ стандартно осветително тяло. Тръбата може да бъде наклонена около препятствия в тавана и не изисква рамка. Благодарение на оптималния монтаж, тръбните световоди позволяват максималното количество налично външно осветление да бъде предадено към интериора, без да бъде погълнато от сглобяемия тунел. Всъщност технологията, използвана в светлинния водач Solatube, е толкова напреднала, че позволява на устройство от 250 mm да осигури повече осветеност от капандура с размер от два квадратни фута (почти 13 sqm).

Освен това, за разлика от предшествениците с форма на кутия, тръбните световоди улавят околната светлина, както и директните лъчи, което им позволява да осигурят изключително осветление дори в облачни дни, рано сутрин и в края на деня, когато слънцето не се издига високо над хоризонта [9].

Монтажът не отнема много време и не е особено труден – обикновено на професионален монтажник са необходими около два часа, за да монтира устройството. Поради това няма нужда да плащате за скъпо преработване, боядисване и монтаж на кутията, т.е. цената на тръбен световод се намалява няколко пъти в сравнение с цената на капандура с форма на кутия. Освен това, благодарение на компактния дизайн на тръбния световод, няма зейнала дупка в тавана. Обикновено, в зависимост от производителя, тръбните световоди имат диаметър от 250 до 500 mm,

Solatube предлага, например, допълнителен комплект за осветление, който позволява на едно устройство да осигурява осветление през деня и през нощта, както ивентилационен комплект, който включва осветителна система три в едно, за която ви трябва само една малка дупка в тавана.

Помислете за инсталиране на Solatube® Daylighting System SolaMaster® 330 DS & 750 DS, които ще използваме в обектите, които разглеждаме [10 - 11].

Има модели без таван (фиг. 2) и таван.

Ориз. 2. Модел без таван. Компоненти: (изгледи на главния купол) 1a - купол 750 DS с технология Raybender® 3000, 1b - купол 330 DS с рефлектор LightTracker TM; (куполни монтажи) 1d - куполни болтове, 40 mm (4 бр.), 1sp - втулки (4 бр.), 1dii-уплътнителна лента (1 бр.), 1dv - свредло, 2,5 mm (1 бр.); 2a,C - вътрешен купол за модел 750 DS (енергоспестяващ ENERGY STAR); 3 - удължителен пръстен, 3а - уплътнителна лента на пръстена; 4 - мигащи, 4а - мигащи болтове, 50 mm (21 бр.); 5a - удължител, 5ai - болтове, 10 mm (95 бр.), 5aii - фолио лента, 50 mm (чиле); 6 - дифузор, 6а - уплътнение на дифузора

Горният купол е изработен от удароустойчив материал, UV-защитен, практически неразрушим, осигуряващ висока устойчивост на външни влияния.

Устройството за събиране и предаване на светлина увеличава повърхността, способна да улови слънчевите лъчи (които не падат директно върху отворения канал на устройството за събиране на светлина), и след това предава светлината надолу по канала. Резултатът е увеличаване на количеството светлина на входа и изхода на устройството.Водоустойчивата интерфейсна система е безпроблемен дизайн за осигуряване на плътно уплътнение. Регулируема докинг система осигурява оптималното положение на тръбата за събиране на дневна светлина на скатен покрив. Супер отразяващтръбният световод има най-високите в света отразяващи характеристики по отношение на яркост и чистота на светлината; осигурява почти перфектно възпроизвеждане на цветовете.

Технологията за събиране на светлина може да улавя светлина, която не навлиза директно в светлинния канал, и да я предава надолу по канала със стръмен ъгъл, минимизирайки загубата на отражение.Регулируем ъглов адаптер се монтира между гредите на покрива за лесен монтаж около тавански конструкции. Всеки комплект ъглови адаптери ви позволява да ги поставите почти навсякъде.

Монтажът се извършва бързо и лесно без структурни промени, без да се внася объркване и да се създават неудобства. Предварително сглобеният комплект прави монтажа още по-бърз и лесен. Необходими инструменти и материали за монтаж : 3 туби (305 мл) лепило за покриви, електрическа бормашина, електрически трион, винтоверт, нож или фреза, ролетка, ножица за метал, шпакловка, тежест на канап.

Предимства и ползи от използването на соларни осветителни системи:

подобрява настроението и се бори с депресията,
повишава активността и повишава нивото на производство,
визуално увеличава вътрешното пространство,
изобразява цветовете правилно
намалява напрежението на очите
пести енергия
внася външния свят в стаята.

Десетгодишната гаранция засилва увереността, че качеството на всички системни компоненти е високо и устойчиво на външна среда.

Изводи

От 1950 г. населението на Земята се е удвоило, а до 2050 г. ще се увеличи с още 40% спрямо днешното. Нарастването на населението и повишаващите се нива на просперитет водят доувеличаването на потреблението на енергия и стабилният глобален ръст на потреблението на енергия на фона на нарастващия недостиг на енергийни мощности обективно принуждава човек да предприеме енергоспестяващи мерки в ежедневието си.

Намаляването на природните запаси от въглища, нефт и газ принуждава да се предприемат мерки за намаляване на потреблението на горива и други енергийни ресурси. Такова развитие на събитията ще доведе до временна икономическа рецесия, която може да бъде преодоляна чрез успешното въвеждане на съвременни технологии за използване на алтернативни енергийни ресурси. Алтернативните енергийни ресурси осигуряват по-голяма екологична сигурност и принудителната нужда от големи инвестиции не е ограничение за тях. Такива енергийни ресурси включват (по реда на тяхното значение): енергоспестяване, водни ресурси на малки реки, геотермална енергия, вятърна енергия, слънчева енергия.

Убедени сме, че в България популяризирането и внедряването на нови, прогресивни енергоспестяващи технологии и оборудване, в частност на соларните производители, ще помогне на всеки човек в 21 век да намали настоящите разходи за осветление, да повиши слънчевата светлина и да осигури достойно и комфортно съществуване.

Литература

1. Burman A.P. "Основи на съвременната енергетика". - М.: Изд. MPEI, 2003

2. Голицин М. В. "Алтернативни енергийни носители". - М.: "Наука", 2004 г

3. SP 23-102-2003 "Естествено осветление на жилищни и обществени сгради".

4. SNiP 23-05-95* "Естествено и изкуствено осветление".

9. Казаците Ю. Н. "Ние строим вила за 1 година сами." Наръчник на строителя. - Санкт Петербург: BHV, 2008

10. Казаците Ю. Н. "Как сами да подобрите сайта." Наръчник на строителя. - Санкт Петербург: BHV, 2008

11. Казаков Ю. Н., Кондратенко В. В.„Архитектурата на мегаполиса. България, Европа, САЩ. Феноменът на интеграцията и глобализацията”. - Санкт Петербург: DEAN, 2007