بازتابنده نور عمودی  suncatcher 

بازتابنده نور عمودی، به نام suncatcher، می تواند به طور قابل توجهی عملکرد نورگیر های سقفی را بهبود بخشد. به جز دریچه های رو به جنوب (که در حال حاضر حداکثر نور را دریافت می کنند)، مدت و شدت نور را می توان با بازتابنده های عمودی بهبود بخشید. در دهانه های رو به شمال، می توان از آفتابگیرها برای افزایش میزان روشنایی و بهبود تعادل با دهانه رو به جنوب استفاده کرد.

در دهانه های رو به شرق و غرب، آفتابگیرها می توانند میزان روشنایی را در طول روز کاهش دهند. بدون آفتابگیر، ساختمانی با دهانه های رو به شرق و غرب در صبح نور بیشتری از شرق نسبت به غرب دریافت می کند. با اضافه شدن آفتابگیرها، نور تقریباً در تمام روز یکنواخت است. این را می توان با سایه زدن همزمان سمت آفتابی و هدایت مجدد نور خورشید به سمت سایه مانند شکل زیر به دست آورد. آفتابگیرها باید طوری طراحی شوند که توسط سطوح داخلی و منبع نور بیرونی دیده شوند.

دستگاه های نور روز لوله ای Light pipes

حوزه ای از نور روز که در چند سال اخیر شاهد افزایش تحقیقات بوده است، دستگاه های نور روز لوله ای (TDDs) یا لوله های خورشیدی است TDD ها را می توان به عنوان سیستم های روشنایی روز تعریف کرد که نور را از طریق یک لوله یا لوله هایی به فضای ساختمان انتقال می دهند. 

3-1. اجزا دستگاه های نور روز لوله ای شامل: 

1) جمع کننده نور (وسیله ای برای جذب نور خورشید)

2) انتقال دهنده نور (مواد هدایت کننده)،

3) توزیع کننده نور (استخراج و توزیع در داخل فضا) 

اجزای اضافی یک TDD یک شفت یا ستون است که با یک ماده بازتابنده و یک لنز و قاب پخش کننده برای نصب در سقف پوشانده شده است. مجرا نور را در طول شفت به فضای زیر منعکس می کند.

اکثر TDD ها به طول 91- 182 سانتی متر محدود می شوند زیرا بازتاب کمتر به معنای از دست دادن نور کمتر است، اما برخی از آنها طول شفت تا 270 سانتی متر را ارائه می دهند . طول این شفت ها شامل هر پیچ یا زاویه ای در مسیر آنها می شود. حداقل طول TDD ها تقریباً 30 سانتی متر است. چرخش ها یا زوایای درون شفت اجازه می دهد تا نور منتقل شده در اطراف موانع داخلی مانند مهاربندها و قاب ها بدون از دست دادن نور به فضاهای خالی یا سقف هدایت شود. مواد بازتابنده موجود در این شفت ها ادعا می کنند که بیش از 95٪ بازتاب نور را ارائه می دهند و برخی ادعا می کنند مقادیر بالای 99٪ دارند. 

گنبدهای TDD دارای قطرها و اشکال مختلفی هستند و هر چه مساحت بزرگتری را بپوشانند، لومن بیشتری را ارائه می دهند. یک مطالعه بر روی سیستم‌های TDD برای CEC بیان کرد که این دستگاه‌ها، زمانی که با کنترل‌های روشنایی الکتریکی جفت شوند، می‌توانند 20 درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنند. تنها با نفوذ 1 درصدی به بازار، صرفه جویی در اوج تقاضا می تواند تا 8 مگاوات با صرفه جویی در مصرف برق کل 66 گیگاوات ساعت باشد.

مزایای سیستم های انتقال نور عبارتند از:

1)  پتانسیل ادغام نور مصنوعی و طبیعی در یک سیستم

2)  ارائه یک سیستم روشنایی متمرکز در ساختمان که نور را توزیع می کند و در نتیجه جایگزین بسیاری از وسایل برقی و کابل کشی می شود

3) از بین بردن مادون قرمز و ماوراء بنفش تابش نور خورشید

4)  کنترل گرما 

3-3. روشنایی از لوله های نور دارای چهار چالش است:

1) جمع آوری نور

2) وابستگی انتقال نور به ارتفاع خورشیدی

3) استخراج مقدار مشابه نور در طول لوله در صورت لزوم 

4) تولید توزیع یکنواخت نور در فضا از یک خروجی متمرکز کوچک

طبقه بندی کلی سیستم های انتقال نور به مواد مورد استفاده برای انتقال نور بستگی دارد. فناوری های فعلی انتقال نور شامل موارد زیر است :

1- فیبر نوری سیستم های بسیار کارآمدی هستند که نور را با انعکاس کلی داخلی منتقل می کنند. آنها معمولاً از شیشه سیلیکات یا پلاستیک ساخته می شوند. استفاده از آن به دلیل هزینه به کاربردهای تزئینی و نور مصنوعی محدود شده است. نور باید قبل از ورود به فیبر بسیار متمرکز شود، زیرا دیافراگم پذیرش فیبر بسیار کوچک است. بنابراین، هنگامی که برای کاربردهای روشنایی روز استفاده می شود، سیستم های فیبر نوری برای تمرکز نور روز به هلیواستات های پیچیده نیاز دارند. 

کارایی سیستم به طول فیبر بستگی دارد نه عرض. الیاف فقط 6 میلی متر عرض دارند و می توانند 40 متر طول داشته باشند مطالعات اخیر در حال بررسی استفاده از متمرکز کننده های خورشیدی شب تاب برای جذب نور طبیعی ساطع شده به عنوان نور فلورسنت و سپس انتقال نور فلورسنت از طریق راهنماهای نور منعطف ساخته شده از مواد ارزان قیمت به عنوان یک جایگزین اقتصادی تر برای فیبر نوری است. 

2- PMMA: پلی متیل متاکریلات یا PMMA یک ماده اکریلیک شفاف است که به دلیل خاصیت عبوری و هزینه نسبتاً کم از آن استفاده شده است. نور با بازتاب کلی داخلی منتقل می شود. این سیستم ها می توانند میله های سبک یا لوله های استوانه ای توخالی باشند. به عنوان یک میله سبک، این سیستم می تواند برای یک لوله با نسبت ابعاد (طول: 1200 میلی متر به عرض: 50 میلی متر) راندمان 50٪ داشته باشد، اما فقط برای ساختمان های مقیاس کوچک آزمایش شده است.

3- از چینش عدسی ها و آینه ها نیز برای انتقال نور استفاده می شود. لنزها ویژگی های انتقال خوبی دارند و قادر به حفظ پرتو متمرکز نور هستند. این سیستم نیازی به راهنما ندارد. با این حال، هزینه بالای سیستم‌های لنز، علاوه بر عوارض در نصب لنز به دلیل دقت مورد نیاز در سیستم، یک مشکل است. لنزها 92% ضریب عبور دارند و فاصله بین لنزها به فاصله کانونی لنز بستگی دارد. مطالعات کارایی سیستم را پس از عبور از 13 لنز 28٪ نشان داده است. 

4- لوله های منشوری سازه های توخالی با دیواره های اکریلیک شفاف حاوی زوایای قائمه دقیق هستند که نور را با بازتاب کلی داخلی منتقل می کنند. در حال حاضر، لوله‌های منشوری از یک فیلم شفاف نازک جدید از 3M ساخته شده‌اند که سیستم را کارآمدتر می‌کند. برعکس، این دستگاه به دلیل گستره زوایای ورودی (~28°/30°) مورد نیاز برای هدایت نور از طریق لوله، به سیستم های پیچیده جمع آوری نور روز نیاز دارد. تحقیقات نشان داده است که بازدهی حدود 30 درصد برای لوله های با نسبت ابعاد 30 است. 

5- لوله های آینه ای توخالی که نور را با انعکاس های چندگانه اسپکولار انتقال می دهند، نسبتاً ارزان تر از سایر سیستم های انتقال نور هستند و به طور بالقوه کاربرد گسترده ای در طراحی ساختمان دارند. کارایی بستگی به این دارد: مساحت و شکل هندسی لوله، بازتاب مواد (85٪، 95٪، 98٪)، و ویژگی های جهت منبع نور. نور خورشید که به خوبی هماهنگ شده است می تواند بازدهی 50% ایجاد کند. لوله های آینه ای با مجموعه های مختلف سیستم نور همراه شده اند.