基本介紹
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背景
很長一段時間，國內對自然光和人工光混合照明的情況沒有給予足夠的重視，大部分的辦公建築仍然採用傳統的照明方式。同時，自然光能夠提供人工光源無法實現的光照環境，具有豐富的表現力，有利於提高人們的工作效率。事實上，使用自然光進行照明並不能節約能源，而是在使用了自然光之後，可以減少人工光的用電量。因此，應儘可能多的採用自然光進行室內的照明，同時還應滿足室內良好的光照環境。
雖然目前已經能夠通過技術手段使得辦公建築獲得充分的採光，但由於自然光自身的特性，決定了其具有多變性。在不同的天氣條件下，可分為全晴天和全陰天等多種天空模型。而室內的照度也會隨之變得不均勻，因此，需要採用人工光源的方式來進行補償照明。
現階段，辦公建築對於自然光的採光，多是通過百葉窗調節進光量的方式來實現。而對百葉窗的控制中，多是採用感測器採集相關的數據，經過分析處理後得出相應的控制策略。目前，控制策略主要是採用的神經網路或是模糊控制。其中，控制方法的選擇決定了整個系統控制效果的好壞。 早在上個世紀中期，建築採光照明學家霍普金森提出了一種叫做室內恆定輔助人工照明的理論，能夠把自然光和人工光進行合理的結合，進而形成良好的室內照明環境。
混合照明技術
長期以來，照明設計師和建築師們都將精力投放在與各種尖端日光燈方案相關的問題中去。比如眩光，可變性，熱獲取和維持率。一次由田納西州國家實驗室所做的研究將很有可能在短期內使所有的問題變得簡單一點。類似於混合電動車所使用的設備，即用電池和內燃機來驅動汽車，混合照明採用頂部貼裝控制器把太陽光收集到靈活的光纖中，並把它安裝進大樓內部“混合”燈具和電熱燈。當兩個光源一前一後工作時，控制系統在陽光充沛時通過對電熱燈進行調光以保持照明光度持續不減，且能在天黑時隨著天氣狀況或黃昏降臨自動把燈打開。
重要意義
在電力照明占主導地位的今天，採用自然光照明已成為現代商業建築越來越關注的問題。自然光照明不僅可降低能源消耗，同時還能提高室內照明環境的品質。現如今，傳統玻璃和特定的門庭設計已成為建築引入日光慣用的方法，但存在引入區域局限的問題。隨著新型高效的光學材料的開發和使用，光導技術應運而生，在一定程度上彌補了區域限制問題。管式天然光導入系統作為目前普遍使用的光導產品，被用作傳輸日光的照明設備因此，為了在同一空間內實現日光照明和電力照明的高效率套用，對混合照明系統的開發和研究已成為必然趨勢。
照度平衡型照明
在晝間，自然光通過窗戶進入到辦公室里，靠近窗戶的位置照度值較大，離窗戶遠的位置照度值較小，為了滿足室內照度均一性的要求，應平衡照度值。故靠近窗戶的位置應減少人工光的照明，距離窗戶較遠的位置應增加人工光的照明。
亮度平衡型照明
同樣在晝間，靠近窗戶位置的亮度會很高，而室內人員會覺得窗戶的周圍很暗，除此之外，室內會出現工作人員和設施的陰影，同樣會對室內光環境造成影響。為了避免這種情況的發生，就需要使室內亮度比例達到一定的平衡，即“亮度平衡型照明”。這種情況下，當靠近窗戶位置的亮度降低時，應該相應的降低人工照明，以保持亮度的平衡性。事實上，窗戶的亮度是由天空的亮度來決定的，而天氣條件又是多變的。因此，很難採用這種方式來實現室內的智慧型照明控制。
混合照明系統
混合照明系統，旨在將自然光與電力照明同時配送至建築物內部，以滿足室內對照度的需求。簡而言之，混合照明系統就是利用聚光器追蹤太陽，收集日光，經光纖或高反射管道傳輸日光至室內燈具。該燈具上配置了能夠最大限度利用自然光的控制器，從而實現自然光和電力照明結合分配的混合照明過程。目前，混合照明技術主要建立在管式天然光導入系統的基礎上目前市場上的混合照明系統主要仍為以下三種形式:混合太陽能照明(HSL)、光纖太陽照明系統(Parans)、太陽傘照明系統(SCIS)。
HSL
HSL系統的工作原理是將採集到的陽光通過光纖束傳遞到建築物中，為室內提供照明光源。根據負責HSL研發和測試工作的美國橡樹嶺國家實驗室的資料，HSL系統由陽光聚集器傳遞光纖和照明棒等部分組成，如圖2所示。其中，安裝在屋頂的聚光器是由1.22m直徑的定日追蹤鏡面和橢圓二級鏡面組成，具有自動追蹤太陽的功能，並將可見光聚焦到用於傳輸與混合光裝置相連的直徑為1.273mm的光纖中。混合光裝置安裝有光線擴散棒(照明棒)，同時配備有可調光的螢光燈管。照明棒將光纖傳遞過來的陽光射向室內的各個方向，達到照明的效果屋頂上每個聚光器可以為8-12個照明棒提供光能，照明面積約為100平方米該系統可替代1kW的電氣照明負載。當室外陽光不足或沒有時，該系統上的感測器可自動控制人工照明，維持室內的照明亮度要求。
Parans
該系統的追蹤功能是由微處理器控制操作的，處理器內的信息來自一個可以觀測天空探測太陽運動軌跡的光電感測器。系統的自動記錄功能會記錄下太陽的移動軌跡，並使其始終保持日光跟蹤蒐集狀態。伴隨著擁有的五種類型的終端照明設備，實現太陽光和電光源之間的光源轉換。
SCIS
SCIS的陽光蒐集器使用的是一種自適應電池陣列。一系列16 cm薄的方形反光鏡格線，其位於配有透明保護板的防風雨外殼內 其表面的每個單元約3 m × 1.2m，與之相連的是高0.25 m 長約10 m長的導管(延伸至建築內)。該系統利用滑輪和線性制動器使反光鏡追蹤太陽的位置，根據太陽位置的改變而改變，同時通過一組柔性焦距透鏡及反光鏡將光線收集，並牽引至交叉的矩形部分。雙重功能的稜鏡光導系統的電光源來自於導管內的T5螢光燈。
導管內表面鑲有各角度高反射率的多層光學薄膜以及優先反射光線的光照薄膜，因此光線在導管內部的整個反射過程不受角度的影響。該系統採用了DALI控制整流器和光感測器來維持室內所需的照度水平。
混合照明節電器
這是一種基於電磁迭加耦合技術的智慧型調控式節電器，廣泛使用於各類三相用電場所。突破傳統電磁節電技術，率先採用先進的磁迭加耦合技術。對供電系統進行最佳化，使照明等用電系統始終處於最佳的工作狀態，節電效果顯著。主迴路中採用特製的節能電抗器，沒有可控矽元件，對電網沒有諧波污染，耐浪涌電壓衝擊，耐瞬時大負載衝擊能力強：主迴路沒有觸點，不發生打火現象。質量可靠，節電效果顯著。
