Принцип роботи та сфери застосування світловодного освітлення

Нестача світла у приміщеннях компенсується по-різному – додаткові вікна, пристрої, лампи тощо. Одним із інноваційних рішень останнього часу стали світловоди для освітлення. Невеликі пристрої встановлюються на даху або стінах, акумулюючи та доставляючи промені всередину.

Історія виникнення світловодного освітлення

Перші спроби створити світловод для освітлення приміщень проводилися ще 1874 року. Російський електротехнік Чиколєв Володимир виготовив трубу із дзеркальною поверхнею всередині, за допомогою якої проводив освітлення у небезпечні виробничі кімнати порохового заводу.

Сучасний спосіб з'явився над ринком відносно недавно. Перші пристрої, що проводять денне світло, з'явилися у 2005 році. Прилади пройшли кілька стадій удосконалення. Остаточний варіант було представлено споживачам у 2011 році.

Світловод – це механізм закритого типу для спрямованої передачі світлового світла. Інша назва – оптичний хвилевід. Пристрої спроектовані таким чином, що можуть мати будь-яку криву спрямованість, але при цьому доставляють максимум освітлення. Дозволяють заощадити на електриці та стандартних лампочках.

Принцип роботи світлового тунелю

Пристрої монтуються через дах, зверху розташовується сферичне скло (форма наближена до мансардного вікна). Внутрішня поверхня задзеркалена. Завдяки елементам, що відбивають, світло проходить через трубу. Довжина може бути різною. Головне – щоби пройшла крізь перекриття в кімнату.

Знизу (з боку приміщення) встановлено скло з ефектом, що розсіює. Зовні світловий тунель нагадує звичайний світильник.У деяких моделях вбудовано лампочку для роботи в нічний час доби. Монтаж за часом та вартістю залишається в розумних межах. При цьому пристрій дозволяє заощадити на електроенергії та приладах.

Метод бічного світіння

Система являє собою світлоприймальний купол з лінзами, які вловлюють та перенаправляють промені у світловод.

Подібний спосіб не вимагає складних технічних схем, установка займає небагато часу, можна обійтися самотужки без залучення професійних монтажників. Відмінність - установка проектора поза приміщенням, наявність світлодіодних волокон.

Поряд із установкою не повинні розташовуватися джерела тепла. Дифузор встановлюють із бокових стін. Подібне розташування дозволяє висвітлити кімнату так, щоб не знадобилося додаткових джерел протягом дня. Це актуально для приміщень без вікон (гардеробні, ванни, комори, підвал). Світловоди для світлодіодів можна виготовити своїми руками.

Метод торцевого свічення

Такий спосіб дозволяє створити ефект "зоряного неба". Невеликі пристрої встановлюються під стелею, на кшталт точкових світильників. Сонячне оптоволоконне освітлення виходить природним та плавним. Додатковий плюс – виходить незвичайний дизайн.

Тунелі зі світлодіодними кабелями проводять крізь покриття і можуть бути як одиночними, так і такими, що «розповзаються». Останні вимагають точних розрахунків, вартість виходить вищою за стандартні.

З чого складаються світлові ліхтарі

Світловоди працюють за таким принципом: світло акумулюється у верхній сферичній частині, потім по поверхнях, що відбивають, подається всередину. Втрати становлять від 10 до 40% на кожному метрі труби, до 40% на згинах. Класичний варіант світлового тунелю складається з таких частин:

• купол (кругле скло, встановлюється з боку даху);
• покрівельна частина;
• труба, що відбиває (безпосередньо світловод);
• розсіювач;
• додаткові деталі – кутові адаптери, лампи для нічного освітлення та інше.

Зовнішні частини ліхтарів виконують із міцних матеріалів – полікарбонат, оргскло. Очищення не вимагає – достатньо дощу. Збір світлових хвиль найбільше у похмуру погоду, увечері та вранці.

Переваги

Пристрої з кожним роком використовуються все частіше. Додаткове природне освітлення встановлюють у виробничих приміщеннях та приватних будинках. Можна встановити світловод своїми руками в домашніх умовах. Монтаж займає мало часу та сил.

Тунелі дозволяють заощадити електроенергію - за середніми даними світловоди дозволяють витрачати до 60% менше. При правильному встановленні світловодний ліхтар служить 10 років і більше – гарантія виробника не менше 5 років. Пристрої теплоізольовані – влітку не пропускає тепло, взимку холод (важливо для житлових приміщень, квітництва та інших).

Світлові тунелі прості в обслуговуванні. Є можливість регулювання освітлення. Із додаткових функцій – провітрювання, класичний світильник (залежить від моделі).

Недоліки

За всіх очевидних переваг подібні механізми мають кілька мінусів, з якими слід ознайомитися перед установкою. Світловод - це пристрій, що акумулює природне світло. Тому для нормальної роботи потрібно достатньо часу – тунелі не підходять для використання в місцях з коротким світловим днем.

Взимку також можуть виникнути складнощі. Якщо купол буде покритий снігом, працездатність та світлопроникність знизяться, іноді до нуля.Тому потрібно або встановлювати інше джерело або своєчасно очищати скло.

Початкова установка має високу ціну. Хоча цей недолік тимчасовий – звичайний термін окупності 2-3 роки, а час експлуатації – понад 10 років.

Застосування світловодів під час освітлення приватного будинку

Заміські будинки часто оснащують незалежними джерелами живлення, освітлення. Світлові тунелі підходять для використання в різних кімнатах та приміщеннях, дозволяють економити кошти, тому з кожним роком стають популярнішими.

Освітлення кухні

Кухня є місцем, де готують їжу та збирається сім'я. Деякі проводять тут більшу частину часу. Зазвичай центральним джерелом світла стає стельова лампа чи люстра. Назвати подібне джерело ідеальним не можна – відсутня рівномірність освітлення, мерехтливе штучне світло шкодить очам.

Світловоди створюють розсіяне природне світло, яке не дратує очі і звичніше оку. Можна встановити один тунель або кілька маленьких стелі.

Освітлення ванної кімнати

Головна відмінність світильників у ванній – вимоги до безпеки. Висока вологість створює умови, в яких можна використовувати не будь-яке джерело. У світловодах не використовується електроенергія, немає нагрівальних або інших елементів. Тому тунелі вважаються найбільш відповідними освітлювальними пристроями.

Оптимальний варіант – проведення кількох світлових ліхтарів. Яскраве освітлення потрібно у дзеркала, де проводяться багато процедур: нанесення макіяжу, гоління та інші.

Освітлення кімнати

Якщо в кімнаті немає вікна, грамотно підібрати світильники практично неможливо. Жодна лампа не замінить природне денне світло. Рішенням стануть світлові тунелі.Кілька ліхтарів дозволять достатньо освітити кімнату, при цьому не перенавантажуючи очі.

Освітлення вітальні

Це приміщення є найбільш багатофункціональним в будинку. Хороше освітлення вкрай необхідне.

Економічна ефективність застосування світловодів

Головна перевага світлових тунелів - економія фінансових засобів за рахунок моментального зниження витрат і окупності. Це помітно в приміщеннях виробничого призначення. скорочується до 600-700 руб. року (середній показник).

Вибір джерел світла залежить від типу приміщення, можливостей та переваг власників.

Тунельний ліхтар - освітлюємо темні місця будинку за допомогою світловодів

Світлові ліхтарі будівельні елементи будівлі, яка призначена для освітлення приміщень сонячними променями та зниження залежності від штучного освітлення.

Особливо світлові ліхтарі застосовують у тих приміщеннях, де природне освітлення через вікна мінімальне (або відсутнє), і є можливість прокладання через нежитлове горище світлового тунелю. наприклад, ванна, туалет, вбиральня, комора, коридор, фото 1).

Фото 1. Світловоди тунельного типу

Світловий ліхтар: де застосовують принцип роботи, з чого складається, маркування

Світлові ліхтарі називають по-різному - "світловоди", "світлові колодязі", "світлові тунелі", система SDS (Solatube Daylighting System).

Світловоди останнім часом набирають популярність, тому що мають не складну конструкцію і досить високу ефективність. Так, світловий тунель VELUX (Lovegrove) у похмуру погоду пропускає через себе до 440 люмен (430 люмен – 40Вт лампа розжарювання), а у сонячну погоду – 2800 люмен, фото 2. Один світловий ліхтар тунельного типу може висвітлювати приміщення площею 9 м2.

Фото 2. Світловий тунель виробництва VELUX

В наш час світловоди видаються такими виробниками: ALLUX, VELUX, Fakro, Solarspot та ін.

Світловоди можуть встановлюватися як у вертикальному, нахиле положення (покрівля з кутом від 15° до 60°), так і в горизонтальному положенні (стіни).

на фото 3 представлені варіанти встановлення світлових тунельних ліхтарів.

Фото 3. Варіанти встановлення світлового тунелю

Тунельні світлові ліхтарі різних виробників можуть відрізнятися в деяких елементах конструкції, але в цілому складаються з:

• зовнішній елемент - Розташовується на поверхні даху (зазвичай похилої) і збирає промені денного світла. Зовнішній елемент є напівсферою або сферичним куполом, що збирає промені світла за допомогою встановлених лінз Фрінеля. Габарити верхнього елемента круглої форми діаметром 0,25 м, 0,35 м і 0,53 м (бувають інші розміри), вся зовнішня частина зазвичай має розмір 0,47×0,47 м і більше. Вище наведені круглі зовнішні елементи здатні висвітлити площу приміщення 14, 24 і 40 м 2 відповідно (при висоті приміщення 2,4 м);
• внутрішній елемент - Розсіює і рівномірно розподіляє сонячні промені в приміщенні.

Зовнішні та внутрішні елементи з'єднуються тунельними трубами, Які бувають жорсткими або еластичними (зазвичай діаметр 0,35 м, довжиною до 2 м, при використанні додаткових сполучних елементів можна подовжити до 6 м).

Принцип роботи світлового тунелю

Принцип роботи світлового ліхтаря тунельного типу дуже простий: зовнішній елемент збирає сонячні промені і по внутрішнім поверхням, що відбивають, тунельної труби передає їх на внутрішній елемент, який і розсіює в кімнаті промені світла. Внутрішня поверхня труб покрита шаром алюмінію і додатково складається з 400 шарів спеціальної плівки, що відбиває (відбивна здатність – 99,7%). Така поверхня здатна збирати величезну кількість променів не лише в похмуру погоду, а й навіть уночі від випромінювання Місяця та міського освітлення.

При прокладанні ліхтаря слід пам'ятати, що чим довша тунельна труба і чим більше вигинів, тим більше світловтрат:

• кожному згині втрати становлять 10…40%;
• на кожному метрі труби втрати становлять 20...40%.

Для отримання максимального ефекту освітлення за допомогою тунельного ліхтаря необхідно встановлювати тунельну трубу наступної довжини:

• тверда труба не більше 0,9…6,0 м;
• гофрована труба 0,4-2,0 м (гофровану трубу неможливо подовжити).

З чого складаються світлові ліхтарі?

Більш детальну структуру світловодів розглянемо з прикладу системи світловодів ALLUX і VELUX. Світловод системи ALLUX складається з (фото 4 та 5):

• бані (приймача світлового випромінювання);
• покрівельного блоку;
• дзеркальної труби або світловода (світлопровідний канал, який передає світлові промені за рахунок їхнього відображення від поверхні труби;
• розсіювача (світлорозподільний пристрій).
• додаткових компонентів (фото 6).

Фото 4Влаштування світловоду тунельного типу виробництва ALLUX: а) загальна схема;

Фото 5. Конструкція світловода ALLUX: а) покрівельний блок; в) жорстка тунельна труба;

Фото 6. Додаткові компоненти тунельного світловоду: а) склопакет, з підвищеними теплоізоляційними властивостями; б) коліно світлової труби; д) захисна хрестовина «Антивор»

Купол виконаний з полікарбонату або загартованого скла, яке має незмінні світлопровідні властивості і високу ударну міцність, фото 4б.

• особлива форма та матеріал купола дозволяє не проводити додаткового очищення поверхні.
• максимальний збір сонячних променів відбувається вранці та ввечері, а також у похмуру погоду.
• купол є захистом від УФ-променів.

Покрівельний блок - це алюмінієва деталь світловода, призначений для з'єднання купола до покрівлі та забезпечення надійної гідроізоляції, фото 5а.

Розсіювач, ще називають світловий дифузор – призначений для рівномірного розподілу та м'якого розсіювання сонячних променів по всьому приміщенню. фото 5б.

Світловод ALLUX (дзеркальна труба) призначений перенаправляти промені, що потрапляють на купол до розсіювача, а потім і в приміщення, фото 5, в, гТака розсіювальна здатність світловода забезпечується за рахунок дзеркальної внутрішньої поверхні.

• світловод ALLUX Plus (матеріал алюмінієвий, жорсткий, всередині срібне напилення), фото 5в;
• світловод ALLUX Flexi (у вигляді гофри, м'який), фото 5г.

Переваги застосування різного типу світловоду:

ALLUX Plus

ALLUX Flexi

Максимальна світловіддача (віддзеркалення) – до 98,2 %

Відносно дешеві за вартістю

Гнучкі, допомагають легко обгинати перешкоди при монтажі

Довжина світловоду до 20 м.

Рекомендується монтувати світловоди завдовжки не більше 3 м.

Маркування світлового тунелю

Світловий тунель VELUX має кілька різновидів, що маркуються так, фото 7:

• TWF – світловий тунель з гофрованою трубою, має також вбудований гідроізоляційний оклад для монтажу у профільоване покрівельне покриття (металочерепиця, композитна черепиця);
• TLF - Світловий тунель з гофрованою трубою, має також вбудований гідроізоляційний оклад для монтажу в плоске покрівельне покриття (бітумна черепиця, фальцева покрівля);
• TWR - Світловий тунель з жорсткою тунельною трубою, для профільованих покрівельних покриттів (металочерепиця, композитна черепиця);
• TLR - Світловий тунель з жорсткою тунельною трубою, для плоских покрівельних покриттів (бітумна черепиця, фальцева покрівля).

Фото 7. Різновиди світловодів тунельного типу: для профільованих покрівельних покриттів (ліворуч) та для плоских покрівельних покриттів (праворуч)

Переваги застосування світлових тунельних ліхтарів

1. Простота встановлення та невеликий обсяг робіт з монтажу.
2. Економія електроенергії, яка витрачається на додаткове висвітлення приміщення (до 60% на висвітлення приміщень будинку).
3. Можливість забезпечення добовим освітленням приміщення без вікон.
4. Висока довговічність (гарантія виробника 5 років).
5. Світлові вікна ліхтаря не пропускають тепло у приміщення влітку та холод узимку.
6. Не споживає електроенергії під час експлуатації (при прямому призначенні, без додаткових функцій),
7. Простота обслуговування.
8. Можливість регулювання освітлення.
9. За допомогою фірмових аксесуарів доукомплектації світловий тунель може мати функцію провітрювання, а також використовуватися як світильник у нічний час.

Недоліки застосування світлових тунелів

1. Не дуже висока ефективність у районах із коротким світловим днем.
2. У зимових умовах можлива ймовірність покриття сніговим покривом, що на якийсь час призводить до припинення подачі світлових променів у приміщення.

На фото 8 представлені приклади світлових тунелів, які успішно експлуатуються.

Фото 8. Приклади використання світлових тунелів

Публікацію підготував – експерт GIDproekt

Конєв Олександр Анатолійович

Якщо у вас немає часу почитати наші публікації прямо зараз, підпишіться на оновлення, і ми надсилатимемо повідомлення про нові нотатки вам на пошту