[发明专利]一种内部自清洁的管道式天窗系统

说明书

技术领域

本发明属于自然光照明技术领域，特别是涉及一种能够对自身内部进行自清洁的管道式天窗系统。

背景技术

利用管道式天窗系统将日光从室外导入室内是一种已经普及的技术。现有技术的管道式天窗系统的核心部件是金属导光管。现有技术的金属导光管由一种材质单一的内壁为反射率（>95%）很高的镜面材质组成，材质一般为厚度<1mm的镜面铝管。导光管的一端被置于室外，另外一端被置于室内。室外的阳光照射进入导光管的室外一端，经过导光管内部的多次反射，进入室内达到照明效果。

如图1所示。导光管1室外的一端罩有集光器3，而室内的一端则罩有漫射器8。导光管1通过建筑结构井11穿越楼板12进入室内，并且其一端被置于室外，另外一端被置于室内。室外的阳光照射进入装置的室外一端，经过导光管内部的多次反射，进入室内达到照明效果。

管道式天窗系统的核心部件是内壁镜面反射率很高的导光管。导光管的内壁镜面反射率高则整体系统的导光效率高，反之，则低。因此，为了保证整体系统在安装完毕后的若干年（25-30年）内的导光效率维持在较高水平上，必须维持内壁镜面的表面保持初始的完好状态。这就要求必须消除那些可能引起初始状态变更的因素，其中最重要的因素是导光管里的空气中所含的无机和有机污染物颗粒对该镜面的腐蚀作用。如何避免镜面在20-30年期间内避免被污染物腐蚀，成了一个行业内的难题。这是因为管道式天窗系统的导光管和室外空气之间并非完全隔绝，而是留有空气对流的缝隙。这个缝隙的存在是很有必要的。如果没有这个缝隙，则导光管管体内空气和外界空气无法对流，则管体内由于室内外温差形成的冷凝水汽无法得到散发，会加剧对导光管镜面内壁的腐蚀，而且会以水珠的形式附着在集光器的内壁上，遮蔽可见光，进一步降低系统效率。因此，存在这样一对矛盾，即：导光管内的空气既必须与外界流通并暴露于室外环境，又必须保持清洁状态。由于外界空气是充满酸碱性污染物的，所以这对矛盾目前无法解决，导致管道式天窗系统的使用寿命降低、导光效率降低。

一个解决上述问题的思路是在导光管内部设置光触媒涂层。然而，光触媒的一个显著特性是对紫外线高度敏感，而对可见光敏感程度低。当位于导光管内部的光触媒涂层接触到阳光中的紫外线后，它可以释放带电粒子群，对导光管内部的空气中的有机和无机悬浮污染物进行分解，从而起到空气净化的作用。可是，在中国行业标准《导光管采光系统技术规程》JGJ/T 374-2015中规定了集光器的材料必须是紫外线透射率小于1%的有机玻璃或玻璃材质。这意味着能够通过集光器进入导光管的紫外线非常有限，无法起到利用光触媒进行充分空气净化的作用。

因此，如何既不影响集光器的采光功能和导光管的光传导功能，又充分利用并控制紫外线，对导光管内部光触媒涂层进行照射并达到净化内部空气的目的，是本发明致力于解决的课题。

现有技术中有对光导照明系统提供更充分阳光摄入量方法的记载。一个典型的现有技术在图2中被给出，即中国专利申请CN200720103522.X，该专利申请提出了一种应用非成像聚光器的太阳光光导管装置，包括透光装置、非成像聚光器、光导管和散光装置。非成像聚光器设置在屋顶外，并且非成像聚光器设计为三维小型聚光器，与光导管本体紧密连接。非成像聚光器设置在屋顶外，不会增加屋顶内安装孔的尺寸而且光导管布置形式可灵活多样。此现有技术仅仅改变了地上部分的光收集装置的形态，将较多阳光汇聚到系统中，却无法解决亟待解决的问题，即：透光装置只能透过可见光，无法控制紫外线的通过，因此无法利用紫外线对管道内部空气进行净化。即使透光装置被设置成能透过紫外线的材质，那么仍然存在两个问题：一是这不符合中国行业标准《导光管采光系统技术规程》JGJ/T 374-2015对紫外线摄入量的控制要求；二是导光管内部没有设置光触媒，所以即使紫外线进入，也无法起到空气净化作用。

另一个类似的最近现有技术如图3中所示。中国专利CN1680757A公开了一种利用光的空气净化技术。在该技术中，空气净化发生在系统光通路的末端，即室内漫射器下表面。该技术的特点是，用于空气净化的光催化剂层涂布在光通道末端的漫射器接触室内空气的外侧面上，以利用导光管导入的太阳光实现室内空气净化。该技术无法解决导光管内部的空气净化问题。

发明内容