Запертые в многоэтажных ульях-офисах, мы нередко включаем лампы даже днём, потому что свет из окон с трудом добирается внутрь большого строения. Между тем над нашими головами сияет самый что ни на есть бесплатный источник лучей. Использовать его "по-умному" вполне реально. Надо только придать новое измерение понятию "естественный свет".
В этом уверена канадская компания SunCentral , подготавливающая к выходу на рынок оригинальную систему "искусственного естественного освещения". Фирма была создана в прошлом году для коммерциализации одной любопытной разработки лаборатории физики структурированной поверхности университета Британской Колумбии (Structured Surface Physics Laboratory — SSP).
Последняя специализируется на создании и тестировании новых материалов, способных по-разному отражать, поглощать и преломлять свет. Иначе говоря, конёк лаборатории — световоды и зеркала, экзотические по составу и строению линзы, а также различные технические устройства на базе таких элементов.
Один из самых ярких проектов лаборатории - система "Солнечный тент" (Solar Canopy). В её основе лежит рама с набором небольших лёгких зеркал, которые при помощи крошечных актуаторов (управляемых дешёвой электронной схемой) отклоняются по горизонтали и вертикали, чтобы следить за солнцем.
Эти зеркала направляют свет на две пары параболических зеркал, которые сжимают световой поток и отбрасывают его в жерло светового короба, покрытого изнутри зеркальной плёнкой. Нижняя часть короба оснащена тонким призматическим рассеивателем, который эффективно переправляет свет, бегущий по коробу вниз, в комнату.
В следующем видеоролике представитель компании объясняет принцип работы системы на примере масштабной модели.
Внутри короба также монтируются лампы дневного света для освещения ночью или в пасмурную погоду. Ведь система Solar Canopy занимает на фальшпотолке офиса место традиционных светильников. При этом автоматика оперативно подстраивает число включённых "трубок" в обратной зависимости от естественного светового потока, поддерживая суммарное освещение на одном уровне.
Канадские специалисты полагают, что такое сложное, на первый взгляд, решение, может оказаться выгоднее других методов решения поставленной задачи. А ведь наличие следящих приводов и системы зеркал вроде бы делает конструкцию дороже. Может, есть более привлекательные альтернативы?
При сравнительно коротких расстояниях транспортировки солнечного света может пригодиться простая система вроде "солнечного трубопровода". Но если лучи нужно перебрасывать метров на 10 и больше, следует подумать о других вариантах.
Множество компаний из разных стран уже предлагают на рынке разного рода "транспортировщики лучей", но все они наряду с очевидными достоинствами обладают и недостатками. К одним есть вопросы относительно границ применения, вторые просто дороги, третьи не слишком эффективны.
А ведь, казалось бы, что может быть проще? Даже людям, далёким от техники, ясно, что свет внутрь дома вполне может направлять самая банальная система зеркал. Но почему-то такие установки распространения так и не получили.
SunCentral объясняет, в чём тут дело. Применяющиеся в подобных случаях недорогие материалы обладают не самой лучшей отражающей способностью - 90-95%. Это значит, что при каждом отражении теряется 10% светового потока. После нескольких же поворотов внутри системы пучок весьма заметно слабеет - установка оказывается неэффективной.
Основой же для Solar Canopy послужили исследования канадской лаборатории в области покрытий с отражающей способностью в 99%, причём разработанные SSP материалы оставались совсем недорогими - это важное условие для применения их в довольно протяжённых световых "трубах".
 |
|
Не первый раз учёные придумывают оригинальные способы доставки естественного света в затенённую глубину офисов. Так, стеклянные стены небоскрёба The New York Times Building оснащены мириадами белоснежных керамических трубок. Они, с одной стороны, блокируют прямые солнечные лучи, сокращая затраты на кондиционирование, а с другой, благодаря нескольким отражениям дают мягкий и рассеянный белый свет, проникающий весьма далеко от окон. Таким образом сокращаются расходы на освещение внутренних частей здания. |
Первый рабочий прототип зеркальной ловушки SSP построила на территории так называемого Great Northern Way Campus — объединённого кампуса трёх университетов и одного института, базирующихся в Ванкувере. В том числе - университета Британской Колумбии, родителя Solar Canopy, и технологического института Британской Колумбии (BCIT) - партнёра по данному проекту.
А в 2008 году SSP смонтировала пять своих светоулавливающих установок на третьем этаже одного из зданий BCIT в Бёрнаби (Burnaby). Эксперимент показал, что в ясный полдень освещённость от "солнечной ловушки" в глубине помещения может быть сопоставима со степенью освещения от полностью включённых потолочных люминесцентных ламп.
Сейчас SunCentral занимается доводкой и шлифовкой технологии. В планах на ближайшее время значится монтаж Solar Canopy ещё на шести зданиях. Причём это будут строения разного дизайна. Одна из задач тестов - разработать новые модификации установки, позволяющие встраивать себя не столь заметно, как получилось в случае с BCIT, то есть в толщу стен.
После такой масштабной проверки можно будет подумать и о начале серийного производства модулей-ловушек и их широкой продаже. Но никаких сроков канадцы не называют.
Недостаток света в помещениях компенсируется по-разному – дополнительные окна, устройства, лампы и подобное. Одним из инновационных решений последнего времени стали световоды для освещения. Небольшие устройства устанавливаются на крыше или стенах, аккумулируя и доставляя лучи внутрь.
История возникновения световодного освещения
Первые попытки создать световод для освещения помещений проводились еще в 1874 году. Российский электротехник Чиколев Владимир изготовил трубу с зеркальной поверхностью внутри, с помощью которой проводил освещение в опасные производственные комнаты порохового завода.
Современный способ появился на рынке относительно недавно. Первые устройства, проводящие дневной свет, появились в 2005 году. Приборы прошли несколько стадий усовершенствования. Окончательный вариант был представлен потребителям в 2011 году.
Световод – это механизм закрытого типа для направленной передачи дневного света. Другое название – оптический волновод. Устройства спроектированы таким образом, что могут иметь любую кривую направленность, но при этом доставляют максимум освещения. Позволяют сэкономить на электричестве и стандартных лампочках.
Принцип работы светового туннеля
Принцип работы световода
Устройства монтируются через крышу, сверху располагается сферическое стекло (форма приближена к типу мансардного окна). Внутренняя поверхность зазеркалена. Благодаря отражающим элементам свет проходит через трубу. Длина может быть разной. Главное – чтобы прошла сквозь перекрытия в комнату.
Снизу (со стороны помещения) установлено стекло с рассеивающим эффектом. Внешне световой туннель напоминает обычный светильник. В некоторых моделях встроена лампочка для работы в ночное время суток. Монтаж по времени и стоимости остается в разумных пределах. При этом устройство позволяет сэкономить на электроэнергии и приборах.
Метод бокового свечения
Система представляет собой светоприемный купол с линзами, которые улавливают и перенаправляют лучи в световод
Подобный способ не требует сложных технических схем, установка занимает немного времени, можно обойтись своими силами без привлечения профессиональных монтажников. Отличие – установка проектора вне помещения, наличие светодиодных волокон.
Рядом с установкой не должны располагаться источники тепла. Диффузор устанавливают с боковых стен. Подобное расположение позволяет осветить комнату так, чтобы не потребовалось дополнительных источников в течение дня. Это актуально для помещений без окон (гардеробные, ванны, кладовки, подвал). Световоды для светодиодов можно изготовить своими руками.
Метод торцевого свечения
Такой способ позволяет создать эффект «звездного неба». Небольшие устройства устанавливаются под потолком, по типу точечных светильников. Солнечное оптоволоконное освещение получается естественным и плавным. Дополнительный плюс – получается необычный дизайн.
Туннели со светодиодными кабелями проводят сквозь покрытия и могут быть как одиночными, так и «расползающимися». Последние требуют точных расчетов, стоимость получается выше стандартных.
Из чего состоят световые фонари
Строение светового фонаря
Световоды работают по такому принципу: свет аккумулируется в верхней сферической части, затем по отражающим поверхностям подается внутрь. Потери составляют от 10 до 40% на каждом метре трубы, до 40% на изгибах. Классический вариант светового туннеля состоит из таких частей:
- купол (круглое стекло, устанавливается со стороны крыши);
- кровельная часть;
- отражающая труба (непосредственно световод);
- рассеиватель;
- дополнительные детали – угловые адаптеры, лампы для ночного освещения, другое.
Внешние части фонарей выполняют из прочных материалов – поликарбонат, оргстекло. Очистки не требует – достаточно дождя. Сбор световых волн больше всего в пасмурную погоду, вечером и утром.
Преимущества
При правильной эксплуатации такие фонари имеют длительный срок службы
Устройства с каждым годом применяются все чаще. Дополнительное естественное освещение устанавливают в производственных помещениях и частных домах. Можно установить световод своими руками в домашних условиях. Монтаж занимает мало времени и сил.
Туннели позволяют сэкономить электроэнергию – по средним данным световоды позволяют тратить до 60% меньше. При правильной установке световодный фонарь служит 10 лет и более – гарантия производителя не менее 5 лет. Устройства теплоизолированы – летом не пропускает тепло, зимой холод (важно для жилых помещений, цветоводства и других).
Световые туннели просты в обслуживании. Есть возможность регуляции освещения. Из дополнительных функций – проветривание, классический светильник (зависит от модели).
Недостатки
При покрытии световода снегом его работоспособность может снизиться до нуля
При всех очевидных достоинствах подобные механизмы имеют несколько минусов, с которыми следует ознакомиться перед установкой. Световод – это устройство, аккумулирующее естественный свет. Поэтому для нормальной работы требуется достаточное количество времени – туннели не подходят для использования в местах с коротким световым днем.
Зимой также могут возникнуть сложности. Если купол будет покрыт снегом, работоспособность и светопропускаемость снизятся, иногда до нуля. Поэтому нужно либо устанавливать другой источник, либо своевременно очищать стекло.
Первоначальная установка имеет высокую цену. Хотя этот недостаток временный – обычный срок окупаемости 2-3 года, а время эксплуатации – более 10 лет.
Применение световодов при освещении частного дома
Использование светового фонаря для освещения коридора
Загородные дома часто оснащают независимыми источниками питания, освещения. Световые тоннели подходят для использования в разных комнатах и помещениях, позволяют экономить денежные средства, поэтому с каждым годом становятся популярнее.
Освещение кухни
Кухня является местом, где готовят еду и собирается семья. Некоторые проводят здесь большую часть времени. Обычно центральным источником света становится потолочная лампа или люстра. Назвать подобный источник идеальным нельзя – отсутствует равномерность освещения, мерцающий искусственный свет вредит глазам.
Световоды создают рассеянный естественный свет, который не раздражает глаза и более привычен глазу. Можно установить один тоннель или несколько маленьких по потолку.
Освещение ванной комнаты
Световод в ванной
Главное отличие светильников в ванной – требования к безопасности. Высокая влажность создает условия, в которых можно использовать не любой источник. В световодах не используется электричество, нет нагревательных или других элементов. Поэтому туннели считаются наиболее подходящими осветительными устройствами.
Оптимальный вариант – проведение нескольких световых фонарей. Яркое освещение требуется у зеркала, где проводятся многие процедуры: нанесение макияжа, бритье и другие.
Освещение комнаты
Если в комнате отсутствует окно, грамотно подобрать светильники практически невозможно. Ни одна лампа не заменит естественный дневной свет. Решением станут световые туннели. Несколько фонарей позволят в достаточной степени осветить комнату, при этом не перенагружая глаза.
Освещение гостиной
Освещение гостиной световодом
Это помещение считается самым многофункциональным в доме. Хорошее освещение крайне необходимо. Общие источники важны не менее локальных. Если нет возможности прорубить большие окна, можно воспользоваться световодами. Правильный диапазон волн привычного глазу освещения поможет создать уютную атмосферу и сэкономить.
Экономическая эффективность внедрения световодов
Главное преимущество световых тоннелей – экономия финансовых средств за счет моментального снижения затрат и окупаемости. Это заметно в помещениях производственного назначения. Например, в зданиях площадью свыше 100 кв.м. средний расход на 1 кв.м составляет 1500 руб. После установки световодов – сумма сокращается до 600-700 руб. Склады, производства окупают установку системы за 2-3 года (средний показатель).
Выбор источников света зависит от типа помещения, возможностей и предпочтений владельцев. Световоды – это альтернативный способ освещения, который подходит любой комнате.
Способны превратить мрачный темный чердак в хорошо освещенное помещение. Использование мансардных окон — это отличное решение для того, чтобы уменьшить издержки на электрическое освещение мансарды. Однако в доме имеются помещения, где невозможно установить какие-либо окна. В этом случае проблему решают трубчатые световоды .
Система трубчатых световодов была изобретена в Австралии в 1991 году. Она состоит из трех частей: прозрачный купол-концентратор солнечного света, световод, диффузор. Солнечный свет проходит через прозрачный купол из ударопрочного поликарбоната, установленного на крыше здания, и направляется в помещение по трубе, являющейся световодом. С помощью диффузора, установленного на потолке, помещение освещается удивительно мягким рассеянным естественным светом . Доказано, что дневное освещение оказывает положительное воздействие на здоровье человека и повышает производительность труда.
Купол является концентратором света и позволяет собрать свет даже в случае низкого расположения солнца в утренние или вечерние часы. Световоды, длина которых составляет от 1,5 до 3 м, устанавливаются в промежутках стропильных конструкций и потолочных балок. Разработаны два вида световодов: гибкий световод и жесткая труба с отражательной способностью до 98%. Через диффузный рассеиватель естественный свет направляется в проблемные зоны: прихожую, ванную комнату, кухню, шкафы. Система Solatube задерживает до 99% ультрафиолетового излучения, которое неблагоприятно влияет на здоровье человека.
Производитель рекомендует использовать гибкие световоды длиной до 3 м, а жесткие световоды – до 6 м. Однако следует знать, что с увеличением длины трубы уменьшается коэффициент пропускания света, независимо от используемых материалов.
Рассеиватель диаметром 25 см, установленный в помещении 14 кв.м., дает освещение, эквивалентное трем 100 — ваттным лампам накаливания, модель диаметром 36 см может обеспечить достаточным освещением помещение в два раза большего размера. Рассеиватель выглядит как обычный потолочный светильник.
Модели с пультом дистанционного управления позволяют изменять освещенность, например, в таких помещених, как спальня. Есть системы, оснащенные дополнительно электрической лампой, которая включается в темное время суток.
Некоторые модели оснащены вентилятором, установленным в ответвление световода.
Эффективность работы системы Solatube зависит от времени года, времени суток, диаметра и длины световода, от ориентации расположения купола-концентратора на крыше.
Система легко монтируется буквально за 2 часа на любой кровле. Стоимость монтажа одного сведовода порядка 15 тыс. рублей.
В парилке очень сложно спроектировать и оформить освещение. Ведь повышенная влажность, изобилие пара и высокой температуры не совсем благоприятны для использования электричества. Несмотря на это, все большей популярностью стала пользоваться подсветка оптоволокном. Ее применение актуально не только для бани, оптический жгут применяется даже в квартире и доме. Это объясняется тем, что такой свет гораздо экономичнее и безопаснее стандартных источников света, к тому же позволяет сделать декоративную подсветку комнаты. В этой статье мы расскажем вам, как сделать оптоволоконное освещение своими руками, предоставив схему подключения системы, а также инструкцию по монтажу.
Из чего состоит система?
Как правило, такие системы продаются набором, в которое все необходимое уже входит. Но помимо основных компонентов можно добавить дополнительные элементы, которые помогут создать индивидуальный интерьер. Это, например, специальная подсветка с помощью светодиодной ленты или специальными линзами или кристаллами.
Оптоволоконное освещение включает следующие компоненты:
- Проектор. Из всей системы только он подключается к электричеству. От того какая мощность устройства зависит количество выделяемого света.
- Волокна. Благодаря этим элементам можно также регулировать количество света, что выделяется и распределять его по всему периметру бани на свое усмотрение. При выборе жгута предпочтение лучше отдать стеклянной модели, так как она больше выдерживает перепады температуры. Жгуты бывают двух видов: бокового свечения (создание световых рисунков с помощью переплетений волокон) и торцевого свечения (создается звездное небо).
- Линзы и светильники. Оптоволоконное освещение с помощью таких элементов приобретает направленное свечение. Ведь именно такие линзы и кристаллы регулируют рассеивание и направление светового потока.
При выборе комплектации оптоволоконной системы следует обратить внимание не только на длину и количество волокон, но и на то, какая лампа применяется. Для галогенной и газоразрядной лампы требуется охлаждение, а так как некоторые системы охлаждения обладают шумными вентиляторами, то это может испортить отдых.
Метод бокового свечения
Такое освещение можно сделать своими руками, так как оно не требует сложных составлений электронных схем. Установка проста: достаточно установить проектор вне сауны. Делается это следующим образом:
- В комнате перед баней устанавливается проектор. Место, где он монтируется, должно быть рядом с парилкой (иметь общую стену). Если проектор устанавливается в одном помещении, то должен находиться на расстоянии от источника тепла.
- Если есть желание, то на устройство можно установить дополнительные аксессуары, например, цветовые диски.
- Согласно схеме, пометить места, где будет размещаться оптоволокно.
- Устанавливаем оптоволоконное освещение.
- Если есть желание, то можно установить цветовые насадки (линзы или кристаллы). Подключение этого эффекта может быть как автоматическим, так и в ручном режиме.
Важно! При установке оптоволокна необходимо учитывать допустимый перегиб каждого светопровода. Он зависит от диаметра. Поэтому фокусное расстояние изделий должно составлять больше 85%. Все это продумывается, когда составляется схема системы.
Метод торцевого свечения
Осуществлять монтаж такого света лучше до проведения внутренней отделки. Предварительно следует составить точную схему расположения точечных элементов.
Монтаж оптоволоконной подсветки следует делать в следующем порядке:
- Нарезать жгуты необходимой длины. А для того чтобы узнать длину, следует замерить дистанцию от проектора до всех пунктов свечения.
- Уложить волокна на места, закрепить сначала их скотчем.
- Для того чтобы сохранить узор и вертикально зафиксировать жгуты, нужно в определенных местах установить дюбеля к которым с содействием проволоки прикрепляются волокна. Чтобы прикреплять было удобно дюбеля должны выступать на три сантиметра наружу.
- Поверхность обшивается и удаляется весь ненужный скотч и дюбеля.
- Затем необходимо обрезать оптоволоконный жгут. Делается это по уровню обшивки. Далее следует зашлифовать концы жгута с помощью мелкозернистой бумагой для шлифовки.
- Другие концы волокна соединяются в коннектор и подключаются к проектору.
В ходе установки надобно хорошо следить за изгибами светопроводов. По завершении монтажа, по желанию, можно добавить в систему различные линзы и кристаллы.
Такая схема подключения оптоволоконного освещения подойдет и для моечного отделения. Особенно, если там есть бассейн, то такая подсветка будет очень хорошо смотреться на его дне. В комнате для отдыха, в гостиной или спальной комнате светильники с оптоволокном можно совмещать со стандартными осветительными приборами. Созданная таким образом атмосфера поможет расслабиться.
Шведская компания Parans разработала в тесном сотрудничестве с учёными Технологического Университета систему естественного освещения любых зданий с помощью солнечного света, поступающего по оптическому волокну.
Прибор, функционирующий по принципу подсолнуха, представляет собой светоприёмник, который состоит из 36 линз Френеля, равномерно вращающихся вокруг своей оси внутри блока, следующего в течение дня за солнцем. Динамическое отслеживание световой активности осуществляется благодаря встроенному фотосенсору, микропроцессору и моторам, суммарная потребляемая мощность которых не превышает 10 Вт.
Собираемый в течение дня солнечный свет поступает по волоконно-оптическим световодам в здание, где они распределяются в разные помещения. Светоприёмник способен собрать до 6000 люмен, однако количество поступающего в здание светового потока зависит от длины кабелей — так через 10 м из-за светопотерь световой поток составит 3700 люмен. Одного прибора достаточно для освещения помещения площадью 30-40 м², внешний блок весит 30 кг и крепится на крыше, фасаде или на мачту. Внутренние осветительные приборы передают солнечный свет со всеми его утренними, дневными и вечерними вариациями цвета и интенсивности, однако невидимый спектр, включая инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, фильтруется, таким образом, исключено как выцветание вещей, так и возможность человека загореть.
Сфера применения естественного освещения по оптическому волокну шире, чем при использовании солнечных колодцев, ограниченного малоэтажностью, траекторией и наличием внутреннего свободного пространства для трубы, более громоздкой, чем тонкие и незаметные кабели оптического волокна. Кроме того, солнечное освещение по оптическому волокну можно включать или выключать с помощью простого переключателя, который позволяет повернуть линзы в сторону от попадания солнечных лучей. Солнечный свет по оптическому волокну создаёт лучшую освещённость, позволяет эффективнее использовать затемнённые помещения, доказано, что оно улучшает самочувствие людей, нормализует их биологические часы, повышает работоспособность.
Кроме того, 20% всей потребляемой в мире электроэнергии расходуется на искусственное освещение, в том числе в дневное время суток. Благодаря системе солнечного света по оптическому волокну использование искусственного освещения можно сократить в два раза, что на региональном и международном уровне означает сокращение выбросов СО2 и борьбу с глобальным потеплением климата. В этом году шведская компания Parans выпустила новую комплексную систему освещения, сочетающую в одном приборе дневной солнечный свет по оптическому волокну с энергосберегающим светодиодным освещением в тёмное время суток.
