استفاده از سیستم های لوله نوری برای استفاده از روشنایی روز در محیط های صنعتی

استفاده از سیستم های لوله نوری برای استفاده از روشنایی روز در محیط های صنعتی

فرمت: WORD   تعداد صفحات: 16

مزایای اقتصادی و بهداشتی نور روز انکار ناپذیر است. در ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی و اقلیمی، تابش خورشید در طول ساعت روز در پهنه وسیعی از کشور امکان استفاده از نور طبیعی را فراهم نموده است. شیوه های مختلفی برای استفاده از روشنایی روز وجود دارد. پنجره ها، نورگیرهای سقفی و قفسه های نوری بطور گسترده ای در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرند. هر کدام از این سیستم ها دارای مزایا و معایبی است. اخیراً استفاده از لوله های نوری جهت استفاده بهینه از روشنایی روز رایج شده است.

در این مطالعه بر اساس مطالعات صورت گرفته در این زمینه، انواع سیستم های لوله نوری معرفی شده، اجزای مختلف آنها شرح داده شده و همچنین شیوه های موجود جهت طراحی و ارزیابی کارایی این تجهیزات بیان شده است.

1- مقدمه

مزایای اقتصادی و بهداشتی استفاده از روشنایی روز بر کسی پوشیده نبوده و مطالعات زیادی در این زمینه انجام شده است. مسئله مهم چگونگی استفاده بهینه از این موهبت خدادادی است. شیوه های مرسوم استفاده از روشنایی روز استفاده از پنجره ها، نورگیرهای سقفی و در برخی شرایط قفسه های نوری می باشد. این وسایل ارزان قیمت بوده و نصب و نگهداری راحتی دارند. ولی استفاده از آنها مشکلات و محدودیت هایی دارد. برای مثال در پنجره ها عمق نفوذ کم بوده، امکان استفاده از آن برای نواحی شهری متراکم و زیرزمین ها نبوده، مشکلات گرمایی، دیداری و آکوستیکی در محیط داخلی ایجاد می کند و در بهترین حالت تنها نور را از نیمی از نیم کره آسمان دریافت می کند. قفسه های نوری دیگر تجهیزات مورد استفاده در این زمینه می باشد، این وسایل برای حل مشکلات دیداری و خیرگی بیماران در بیمارستان ها طراحی شدند و توانستند این مشکل را تا حدودی حل کنند، عمق نفوذ این تجهیزات از پنجره ها بیشتر بوده ولی راضی کننده نیست. مطالعات نشان می دهند که قفسه های نوری فقط در برخی از ساعات روز و ماه هایی از سال کارا بوده و همچنین در آسمان ابری کارایی چندانی ندارد. به علاوه برای محیط هایی مثل زیر زمین ها قابل استفاده نمی باشد.

سیستم های لوله نوری از نظر تکنولوژی پیشرفته ترین و کارآمد ترین تجهیزات در زمینه استفاده از نور روز می باشند، این مطلب در مطالعات مختلف به اثبات رسیده است[3–5]. مطالعه بر روی لوله های نوری از دهه 80 میلادی آغاز و استفاده واقعی از آن از دهه 90 ابتدا در استرالیا و سپس در ایالات متحده، کانادا و اروپا آغاز شده است. استفاده از این تجهیزات در سال های اخیر افزایش چشم گیری داشته است. تاکنون از این سیستم ها در محیط های مختلفی از قبیل اداری، کتاب خانه ها، صنایع، بیمارستان ها، موزه ها، فرودگاه ها و پارکینگ های زیر زمینی استفاده شده است[6].

با توجه به اینکه این تجهیزات تاکنون در ایران مورد استفاده قرار نگرفته و تا حدودی ناشناخته مانده است، در این مطالعه سعی شده تا این سیستم ها معرفی، اجزای مختلف آن تشریح و در نهایت در صورت وجود شیوه هایی برای طراحی و ارزیابی این سیستم ها ارائه گردد.

2- سیستم های لوله نوری

سیستم های لوله های نوری فارغ از هر گونه دسته بندی، بطور کلی از سه قسمت اصلی تشکیل شده ­اند:

1. جمع کننده نور
2. سیستم های انتقال دهنده نور (لوله نوری) و
3. دیفیوزر.

2-1- جمع کننده نور

سیستم های لوله نوری بر اساس نوع جمع کننده آنها به دو دسته فعال و غیر فعال تقسیم بندی می شوند. معمولترین نوع جمع کننده غیر فعال گنبدی شفاف است که بر روی پشت بام قرار می گیرد. این گنبد معمولاً از پلی کربنات شفاف ساخته شده است که اشعه فرابنفش را حذف و مانع ورود ذرات و باران به داخل لوله نوری می گردد. این گنبد معمولاً دارای مقاومت در برابر حریق بوده و همچنین به علت شکل خاص خود، توانایی تمیز نگه داشتن خود را داراست [7]. جمع کننده های فعال از حسگرها برای ردیابی و جمع آوری نور و از آینه ها و عدسی های فرسنل برای هدایت و متمرکز سازی آن استفاده می کنند. عدسی های فرسنل وزن کمتر و قابلیت متمرکزسازی بالاتری نسبت به عدسی های معمولی دارند. صفحات خورشیدی[2] و سیستم های جمع کننده هیماواری[8] در این دسته قرار می گیرند. سیستم های فعال هزینه بالایی داشته، نیازمند کنترل و نگهداری پیچیده بوده و اندازه آنها بزرگ می باشد[2].بنابراین استفاده از آنها همواره با مشکلات و محدودیت هایی همراه می باشد.

1-1- لوله نوری
عبارت لوله نوری برای دسته ای از تجهیزات بکار می رود که توانایی انتقال نور از یک منبع نور طبیعی یا مصنوعی به یک نقطه خاص از ساختمان به منظور روشنایی را دارند. توانایی لوله نوری برای انتقال نور به ویژگی های هندسی مثل طول و قطر آن همچنین به ویژگی های اپتیکی لوله بستگی دارد. لوله های نوری یا از طریق بازتاب نور یا از طریق بازتابش کامل درونی[1] نور را انتقال می دهند. زمانی که نور به لایه مرزی بین دو محیط با ضریب انکسار متفاوت برخورد می کند، قسمتی از آن عبور و قسمتی بازتابش می شود. اگر زاویه ای که نور به ناحیه مرزی می رسد، زاویه ورودی نامیده می­ شود و زاویه ای که نور از ناحیه مرزی عبور می کند زاویه انکسار  نامیده می شود. با توجه به ضریب انکسار هر کدام از محیط رابطه زیر بر قرار است (قانون اسنل)؛

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

• انواع سیستم های لوله نوری
• سیستم ­های عمودی غیرفعال
• مدل سازی عملکرد لوله های نوری عمودی (روش HOLIGILM، روش ارائه شده توسط CIE، مدل Jenkins، مدل Zhang)
• لوله­ های عمودی فعال
• لوله ­های افقی
• بحث و نتیجه گیری
• منابع

حتما بخوانید:

⇐ مروری بر برخی کاربردها و ابزارهای نانوتکنولوژی در حیطه روشنایی و بینایی

⇐ الزامات ایمنی لامپ های فلورسنت