太陽光輸入システム (ISIS) は 高性能なグリーン技術で直接太陽光が少ない室内空間に自然太陽光を分散させる光学,メカトロニクス,スマートアルゴリズムを組み合わせて 人工照明への依存を削減し エネルギーを節約します人間の快適さを向上させる以下は,その主要な構成要素,動作原理,応用,および特徴の詳細な分解です.
1定義と基本目標
ISISは,技術的な手段で太陽光を暗く閉ざされた場所 (地下室,高層ビル内空間,地下ガレージ) に"輸入"することを目的としています.自然照明その主な目標は以下のとおりです.
人工照明の電気消費を減らすため,再生可能な太陽エネルギーの最大利用
人間の昼夜リズムに合わせて 自然光を提供し 身体と心の健康を促進します
環境の変化 (天気,時間,室内需要など) に動的に適応して,最適な照明効率を保つ.
2作業原理
このシステムは4つの相互接続された段階を経て機能します.
光の収集,送信,配送,知的な制御:
1 ライト コレクション
太陽光集中装置: 高効率の収集装置 (例えば,曲線反射パネル,フレネルのレンズ,または多合同光伏光学ハイブリッド) は太陽光を捕捉します.追跡システム (ソーラー・トラッカー) は,収集器の角度を太陽の位置 (アジムスと高さ) に準拠するようにリアルタイムで調整します光の捕捉効率を最大化します (晴れた空の下では80~90%まで)
環境適応:センサー (光強度計,気象センサーなど) は,屋外環境 (曇り,塵など) を検出し,収集パラメータを調整する (例えば,過剰な熱を避けるため,極端な輝き時の濃度を減らす).
2 光伝播
低負荷伝達媒体は: 捕獲された太陽光は,特殊なチャネルを通じて室内空間へ伝達されます.
光ファイバー: 柔らかい高純度ガラスまたはポリマー繊維で,光衰弱が低い (メートルあたり損失 <5%),長距離伝送 (最大50m以上) に適しています.複雑な建物の構造に最適です.
照明導管: 高度に磨かれた内面 (例えば反射層のアルミニウム) を有する空洞な反射金属またはプラスチック管で,短距離から中距離 (10-30m) に使用する.直線またはわずかに曲がった道路に適しています.
ハイブリッドシステム: 繊維とチューブを組み合わせて 建築の様式に合わせる
3 光の分布
ディフューザー&レンズ: 伝送経路の最後に,光ディフューザー (例えばプリズマパネル,グラスグラス,またはマイクロレンズマレイ) は,集中した太陽光を柔らかく,均質な照明目的地 (オフィス,地下室,植物の成長室など) の照明を均等に保ち,輝きを避けます.
4 インテリジェントな規制
センサー: 室内照明センサー (現在の明るさを検知する), 居住センサー (人間の活動を特定する), 屋外気象センサー (日光強度,雲の覆い,リアルタイムで中央制御器にデータを送信します..
AIアルゴリズム: 機械学習モデルはデータを分析し 太陽光の利用率を予測し システムパラメータを動的に調整します
太陽光追跡装置の角度を調整して 光を捕捉する方法を最適化します
照明の伝送を調整する (例えば,伝送経路の調整可能なシャッターで暗くする) 室内照明のニーズに対応する (例えば,オフィスでは300-500ルックス).
照明が安定しているため,太陽光が少ない時期 (曇り日など) に自動で補助人工照明に切り替える.
IoT統合:スマートフォンやビルディングマネジメントシステム (BMS) によるリモート制御により,ユーザーは照明モード (例えば"作業モード"と"リラックスモード") を調整したり,エネルギー節約を監視したりできます.
3基本構成要素
コンポーネント 機能 キー テクノロジー
光収集モジュール 太陽光を捕捉し集中する 太陽光追跡装置 (高精度のための二軸)
反射防止コーティングレンズ
トランスミッションモジュールは,最小限の損失で光をキャプチャします. 低損失光ファイバー (シリカまたはPMMA),
反射光導管
分配モジュール 対象空間に光を均等に拡散する
輝きを減らすためのホログラフィック・オプティカル・要素 (HOE)
インテリジェント制御モジュール リアルタイムデータでシステムのパフォーマンスを最適化します
IoT対応のコントローラー,AI予測モデル,ジグビー/ブルートゥース通信
4典型的な用途
これは,自然光が少ないシナリオでは広く適用できます.
高層ビル:アパートやオフィス内の内室 (窓から遠く).
地下空間:地下室,地下ガレージ,地下鉄駅,または地下ショッピングモール.
特別施設: 病院 (患者さんの人工光に頼ることを減らすため) 植物工場 (光合成のために太陽光補給のために)博物館 (自然光が放たれ 展示品が破壊されないように).
緑の建物: LEEDやBREEAM認証を満たすために持続可能な建築に統合
エネルギー効率の基準
5利点
エネルギー節約: 対象地域では人工照明によるエネルギー消費量を30~60%削減します.
健康 に 与える 益: 自然 の 日光 は,LED 照明 と 比べ て,昼間 リズム を 調節 し,気分 を 改善 し,目 の 疲労 を 軽減 し ます.
環境に優しい:有害な副産物なしで電気の使用を削減することで炭素排出量を削減します
費用対効果: 長い使用寿命 (20-25年) は,エネルギー節約によって初期設置コストを補正します.
6課題と将来の発展
初期費用が高く
高価な部品 (双軸追跡装置,高純度繊維など) と複雑な構造物への設置
光損失:長距離設定 (例えば,>50m) または塵の多い環境では伝送効率が低下します.
環境制限: 極端な天候 (例えば大雨,霧) や高層都市渓谷で太陽光が遮断されている場合,性能が低下します.
低コストで高伝導性の材料 (例えばグラフェンベースの繊維) の開発
太陽光発電システムとの統合 (電気と光を共産する)
季節や気候の変化に より正確に適応するための AI駆動予測制御です
結論として 賢明な太陽光輸入システムは 持続可能な照明における重要な革新です
自然光不足とエネルギー効率の需要の間のギャップを埋めること
現代の建物における人間中心のデザインです
