本發(fā)明涉及一種利用光導(dǎo)照明和凈化空氣的裝置，利用該裝置進(jìn)行光導(dǎo)照明和和凈化空氣的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

利用空心的光導(dǎo)照明系統(tǒng)進(jìn)行日光照明是普遍使用的技術(shù)。由于陽光結(jié)合光觸媒化學(xué)制劑可以凈化空氣，所以基于光導(dǎo)照明系統(tǒng)的日光空氣凈化技術(shù)也已經(jīng)出現(xiàn)。當(dāng)前利用光的空氣凈化技術(shù)有兩種方式，第一種是光通路和空氣凈化通路使用同一通路，第二種是空氣凈化發(fā)生在光通路末端之后。

美國專利5988843公開了一種利用光的空氣凈化通路技術(shù)，其原理示意圖如圖1所示。在該專利中，系統(tǒng)使用一個通路6連接內(nèi)部和外部空間，將室外的陽光和空氣通過同一通路送入室內(nèi)。由于空氣和光由同一通路進(jìn)入室內(nèi)，而空氣中不可避免地混雜有灰塵，日積月累，容易遮蔽光通路，導(dǎo)致通路中的光傳導(dǎo)效率大幅下降，甚至因為聚光點的高溫效應(yīng)可能引起灰塵被燃，造成火災(zāi)，存在安全隱患。

中國專利CN1680757A公開了一種利用光的空氣凈化技術(shù)，其原理示意圖如圖2所示。在該技術(shù)中，空氣凈化發(fā)生在光通路末端后的系統(tǒng)。特點是，通風(fēng)管道9套在光導(dǎo)管6外，而用于空氣凈化的光催化劑層12涂布在光通道末端的散光罩7接觸室內(nèi)空氣的外側(cè)面上，以利用導(dǎo)光管6導(dǎo)入的太陽光實現(xiàn)室內(nèi)空氣凈化。這種技術(shù)分隔了光路與空氣通路，所以解決了空氣中灰塵影響光傳輸效率的問題。但是，由于光導(dǎo)管與通風(fēng)管路同軸，通風(fēng)管道的走向受采光的限制，而空氣也只能從光導(dǎo)管與通風(fēng)管道之間的環(huán)形通道流過，且這樣的話，光催化劑層只能布置在散光罩的外側(cè)，有效的光催化凈化空氣的面積受到散光罩面積的限制，凈化效率低下；此外，由于缺乏對室內(nèi)空氣流動的控制，造成凈化空氣的效率與光照強(qiáng)度無關(guān)，造成了對光資源的浪費。

因此，需要一種新的裝置，能夠解決上述技術(shù)問題，進(jìn)一步改進(jìn)光導(dǎo)照明和空氣凈化的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種改進(jìn)的利用光導(dǎo)進(jìn)行照明和空氣凈化的裝置、系統(tǒng)和方法，能夠更有效、安全地提供光導(dǎo)照明，并且同時提高空氣凈化的效率。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明利用光導(dǎo)進(jìn)行照明和空氣凈化的裝置包括，光通道和空氣通道，光從光通道進(jìn)入室內(nèi)，空氣從所述空氣通道進(jìn)入室內(nèi)，所述空氣通道包括透光的空氣通道段，且所述透光的空氣通道段內(nèi)部布置了光化學(xué)材料，所述透光的空氣通道段位于所述光通道內(nèi)部。

采用這樣的裝置，就可以完全區(qū)分光通道和空氣通道，防止灰塵隨空氣流動而進(jìn)入光通道；在光通道的內(nèi)部，通過對空氣通道的透光部分進(jìn)行光輻射，當(dāng)空氣流經(jīng)所述透光的空氣通道段時，因為光輻射與所述光化學(xué)材料發(fā)生反應(yīng)，從而得以凈化后進(jìn)入室內(nèi)；空氣通道的其他部分可以根據(jù)需要設(shè)置，不必受限于光通道之中，更不必與光通道同軸安裝，空氣通道的直徑不受光通道直徑大小的限制。因此，空氣通道，特別是透光的空氣通道段可以根據(jù)需要具有比光通道更大的直徑，以便設(shè)置透光空氣通道段內(nèi)的光化學(xué)材料充分與光進(jìn)行反應(yīng)，也允許更大的空氣流通量，提高空氣凈化效率。

上述所述透光的空氣通道段，優(yōu)選由透明材質(zhì)或半透明材質(zhì)制成。這樣在空氣通段中的光化學(xué)材料可以在光輻射下與空氣發(fā)生反應(yīng)，同時，不影響光通道的采光。

作為對上述透明空氣通道段的進(jìn)一步改進(jìn)，所述透光的通道段可拆卸，以便被清理、在其中補充、更換光化學(xué)材料，和/或更換透光通道段。

優(yōu)選地，所述透光的空氣通道段的橫截面積比所述空氣通道其余部分大。這樣，透光的空氣通道段使空氣、光以及光化學(xué)材料有更大的接觸面積，提高空氣凈化的效率。

優(yōu)選地，所述光通道包括采光口、光導(dǎo)管和通光面。采光口引入自然光，光導(dǎo)管可以對引入的自然光進(jìn)行改變，提高效率，通光面與室內(nèi)接觸，為室內(nèi)提供光源。

優(yōu)選地，所述透光的空氣通道段位于所述光導(dǎo)管內(nèi)。透光的空氣管道段位于光導(dǎo)管內(nèi)，光在光導(dǎo)管內(nèi)經(jīng)過反射和/或折射可以多次經(jīng)過透光的空氣通道段，從而空氣通道的空氣可以更充分地接受來自采光口和/或來自光導(dǎo)管的光的輻射，并與光化學(xué)材料發(fā)生反應(yīng)，提高空氣凈化效率。

優(yōu)選地，所述光導(dǎo)管內(nèi)壁包括反射光或吸收光的材料，使得光可以根據(jù)需要送達(dá)所需要送達(dá)的位置。

優(yōu)選地，所述光導(dǎo)管內(nèi)壁為鏡面，提高反射效率。

優(yōu)選地，在所述光導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置了人工光源或蓄光材料，這樣在自然光不足或者沒有自然光的時候，也可以使用本裝置進(jìn)行空氣凈化以及室內(nèi)采光。

優(yōu)選地，所述通光面為含透氣孔的透光材料制成，這樣空氣通道或其分支可以與透氣孔相連并通過它將潔凈空氣送入室內(nèi)。

優(yōu)選地，所述采光口為采光窗。采光窗可以更好的圍合光通道，隔絕灰塵進(jìn)入。

優(yōu)選地，在所述光導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置橫向隔離板，以進(jìn)一步密封或隔絕部分頻段的光。例如當(dāng)不希望存在紅外光時，通過所述隔離板在光通道的光導(dǎo)管部分進(jìn)行光的隔離。

優(yōu)選地，所述透明的空氣通道段為多個。通過在光通道內(nèi)設(shè)置數(shù)個串聯(lián)或并聯(lián)的透光的空氣通道段，可以進(jìn)一步提高光凈化的效率。當(dāng)串聯(lián)時，透光空氣通道段之間用透明通道依次相連。并聯(lián)時，多個透光空氣通道段各自通過透光通道與其他空氣通道段相連。

優(yōu)選地，所述空氣通道包括室內(nèi)進(jìn)氣口和室內(nèi)凈氣出口，空氣從室內(nèi)進(jìn)氣口經(jīng)過所述透光的空氣通道段凈化后通過室內(nèi)凈氣出口排出。

優(yōu)選地，所述空氣通道還包括室外進(jìn)氣口，與所述室內(nèi)進(jìn)氣口和/或室內(nèi)凈氣出口相通?？諝饪梢栽谑彝膺M(jìn)氣口與室內(nèi)進(jìn)氣口之間流通，也可以在室外進(jìn)氣口與室內(nèi)凈氣出口之間流通，還可以在室內(nèi)進(jìn)氣口與室內(nèi)凈氣出口之間流通。

優(yōu)選地，所述空氣通道中設(shè)置空氣閥，用以開啟或閉合空氣通道。這樣，空氣閥可以改變空氣通道中空氣的流動路線和流動速度。

優(yōu)選地，所述空氣通道中設(shè)置空氣泵，用以推動空氣氣流在空氣通道中流動。這樣，空氣泵可以改變空氣通道中空氣流動的方向和速度。

優(yōu)選地，所述空氣通道中布置有網(wǎng)狀或膜狀結(jié)構(gòu)，用以阻擋和/或吸附微粒污染物。這樣，可以過濾和/或凈化空氣通道中的空氣。

優(yōu)選地，光通道的壁上設(shè)置有至少一個通過孔，以使空氣通道穿過所述通過孔從光通道內(nèi)部延伸到所述光通道的外部。

優(yōu)選地，所述采光口可以設(shè)置在室內(nèi)或室外，以便適應(yīng)各種內(nèi)部和外部環(huán)境。

優(yōu)選地，所述光導(dǎo)管可以全部或部分設(shè)置在室內(nèi)，以便使用各種內(nèi)部和外部環(huán)境。

優(yōu)選地，所述光是自然光、人工光源與蓄光材料中的一個或多個的組合。光源可以組合或單獨應(yīng)用，適應(yīng)各種光環(huán)境，使得在各種環(huán)境下，本發(fā)明的裝置都可以工作。

優(yōu)選地，所述通光面有多個。設(shè)置多個通光面可以提高進(jìn)光量，改善照明。

優(yōu)選地，通光面朝向室內(nèi)。

優(yōu)選地，所述光在所述光導(dǎo)管內(nèi)經(jīng)過多次反射，多次照射到所述透光的空氣通道段。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置，還包括控制單元，用于控制所述空氣泵和/或空氣閥，改變空氣的流動速度、方向和/或路線。

在光通道中設(shè)置光傳感器，可以采用慣用的光傳感器(例如AVAGO公司的APDS9309型號)?？刂茊卧梢愿鶕?jù)從光傳感器的信號來實現(xiàn)其控制，例如感知的光強(qiáng)度。例如當(dāng)光強(qiáng)度比較高時(比如晴天)，控制系統(tǒng)從光傳感器獲得信號，控制空氣閥和空氣泵，使得進(jìn)入空氣通道中，特別是透光的空氣通道段中，的空氣流速和/或進(jìn)氣通道增加；當(dāng)感知到光強(qiáng)度較低時，令進(jìn)入到透光的空氣通道段中的空氣流速降低、進(jìn)氣通道減少，這樣可以將透明空氣通道段中的空氣污染物的濃度控制至最佳水平以實現(xiàn)最高的空氣凈化率。

本發(fā)明還涉及一種包括多個根據(jù)本發(fā)明的上述光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置組成的光導(dǎo)照明及空氣凈化系統(tǒng)。

在根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化系統(tǒng)中，可以根據(jù)實際環(huán)境或需要選擇具有不同配置的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置組成適應(yīng)性強(qiáng)的系統(tǒng)，滿足多樣化的使用要求。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)的說明。

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置的工作原理圖；

圖2示出根據(jù)另一現(xiàn)有技術(shù)的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置的工作原理圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置的一種實施方式的示意圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置的另一種實施方式的示意圖；

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置的另一種實施方式的示意圖；

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置的另一種實施方式的示意圖；

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置的另一種實施方式的示意圖；

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置的另一種實施方式的示意圖；

圖9示出由多個根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置組成的光導(dǎo)照明及空氣凈化系統(tǒng)。

具體實施方式

圖3示出本發(fā)明的光導(dǎo)照明和空氣凈化裝置的一種實施方式的示意圖。這種光導(dǎo)管照明和空氣凈化裝置包括光通道2和空氣通道5，光從光通道進(jìn)入到室內(nèi)，空氣從空氣通道進(jìn)入到室內(nèi)，空氣通道5中包括透光的空氣通道段4，透光的空氣通道段4中布置了光化學(xué)材料，光化學(xué)材料例如可以是光催化劑，透光的空氣通道段橫跨在光通道內(nèi)部，空氣通道的其他部分可以設(shè)置在光通道外部。當(dāng)空氣從空氣通道5流入，通過透明的空氣通道段時，被光通道中的光，例如自然光15所輻射，空氣與布置在透明空氣段中的光化學(xué)材料發(fā)生反應(yīng)，空氣得以凈化。而同時，光通道引入的光線提供了照明。

為了提高光通道的采光效率，并且使凈化空氣的光化學(xué)反應(yīng)能夠更好地進(jìn)行，透光的空氣通道段4由透明材質(zhì)或半透明材質(zhì)制成。優(yōu)選地，透光的空氣通道段4的橫截面積大于空氣通道8的其他部分。這樣，該透光的空氣通道段4使得空氣、光以及光化學(xué)材料有更大的接觸面積，凈化空氣的效率得以提高。例如該透光的空氣通道段4的橫截面積為空氣通道8的其余部分的橫截面積的兩倍。

空氣通道包括室內(nèi)進(jìn)氣口9和室內(nèi)凈氣出口18，空氣從室內(nèi)進(jìn)氣口9經(jīng)過所述透光的空氣通道段4凈化，然后通過室內(nèi)凈氣口18排出?？諝馔ǖ?還可以設(shè)置室外進(jìn)氣口23，如圖4中所示。

光化學(xué)材料可以是任何與空氣發(fā)生反應(yīng)可以凈化空氣的材料，例如是光催化劑，具體可以例如是納米二氧化鈦。

在圖3中，空氣閥19和空氣泵6設(shè)置在空氣通道中，并與控制裝置11相連，在控制裝置的控制下，空氣泵推動空氣氣流在空氣通道中流動，可以改變空氣通道中空氣流動的方向和速度，空氣閥開啟或閉合可以改變空氣通道中空氣的流動路線和流動速度。例如，當(dāng)空氣泵6開啟，可以使空氣從室內(nèi)進(jìn)氣口17流動至室內(nèi)凈氣口18排出，如圖3中箭頭所示。也可以相反方向。還可以使空氣從室外進(jìn)氣口23(圖5)向室內(nèi)凈氣出口方向流動。空氣泵配合空氣閥，可以使空氣的流動可以有多種路線、速度和方向。在光通道中設(shè)置光傳感器，可以采用慣用的光傳感器(例如AVAGO公司的APDS9309型號)?？刂茊卧梢愿鶕?jù)從光傳感器的信號來實現(xiàn)其控制，例如傳感器所感知的光強(qiáng)度，或其它光信號。例如當(dāng)光強(qiáng)度比較高時(比如晴天)，控制系統(tǒng)從光傳感器獲得信號，控制空氣閥和空氣泵，使得進(jìn)入空氣通道中，特別是透光的空氣通道段中，的空氣流速和/或進(jìn)氣通道增加；當(dāng)感知到光強(qiáng)度較低時，令進(jìn)入到透光的空氣通道段中的空氣流速降低、進(jìn)氣通道減少，這樣可以將透明空氣通道段中的空氣污染物的濃度控制至最佳水平以實現(xiàn)最高的空氣凈化率。

為了提高采光效率，和空氣凈化效率，在圖3中，光通道包括采光口1、光導(dǎo)管2和通光面3組成，三者圍合形成一個光通道。自然光15從采光口1進(jìn)入到光通道內(nèi)，到達(dá)光導(dǎo)管2中，然后到達(dá)通光面16，為室內(nèi)提供光源。采光口1例如可以是采光窗。光導(dǎo)管2內(nèi)壁優(yōu)選地包括反射光或吸收光的材料。在一個實施例中，光導(dǎo)管2的內(nèi)壁為鏡面。自然光15從采光口1進(jìn)入到光導(dǎo)管2之后，由光導(dǎo)管2內(nèi)壁鏡面反射，可以到達(dá)通光口16，也可以被反射多次經(jīng)過透明的空氣通道段4。在陰雨等天氣條件下，自然采光存在不足的問題，可以在光導(dǎo)管2內(nèi)部設(shè)置人工光源或蓄光材料。裝置中的光是自然光、人工光源與蓄光材料中的一個或多個的組合。通光面16也可以由含透氣孔的透光材料制成。這樣，在光通道內(nèi)也可以存在空氣流通。還可以設(shè)置多個通光面(如圖8中的通光面16)。此外，為滿足實際需要，可以在光導(dǎo)管2中設(shè)置橫向隔離板21，以進(jìn)一步密封或隔絕部分頻段的光，如圖5所示。

圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個實施例。主體與圖3相同的部分不再贅述。主要區(qū)別在于，圖4的實施例中，在光導(dǎo)管2內(nèi)容納了兩個透光的空氣通道段4，且通過透光管道19相同。這樣，在增大透光的空氣通道段4總體容量的同時，保證每個透光的空氣通道段4大小不變，可以方便地通過拆卸通光面3，將他們?nèi)〕觯M(jìn)行周期性維護(hù)，保證系統(tǒng)正常與轉(zhuǎn)。在圖4的實施例中，還在空氣通道5靠近空氣入口9的一端增加了網(wǎng)狀物/膜狀物，來過濾/吸附空氣中的灰塵。

圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個實施例。主體與圖3相同的部分不再贅述。主要區(qū)別在于，圖5的實施例中，在光導(dǎo)管2內(nèi)放置了一塊橫向隔離板，起到隔絕紅外線輻射的作用。在空氣通道5上安裝有三通裝置22，并通過安裝于三通裝置22上的室外進(jìn)氣口23連接到室外并開口。三通裝置22可以內(nèi)置空氣閥，空氣閥與控制系統(tǒng)相連。在控制系統(tǒng)控制下，通過控制三通裝置22內(nèi)置空氣閥的開閉方向，可以做到令空氣泵抽取室內(nèi)的空氣并進(jìn)入室外進(jìn)氣口23，形成空氣流24而排出室外。

圖6中為本發(fā)明的又一個實施例，在實施例中，空氣通道5穿越了采光口1和通光面16。在圖7中，采光口1被設(shè)置在室外，而導(dǎo)光管2的一部分在室內(nèi)，一部分在室外。在圖8中，光導(dǎo)管2呈水平方式，在光導(dǎo)管上設(shè)置兩個通光面。并且在光導(dǎo)管2中設(shè)置了人工光源25，以便在日光不夠充分時(例如夜間)開啟，從而給透光的空氣通道段提供足夠強(qiáng)的光輻射，起到凈化空氣的作用。

圖九為由多個根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置組成的光導(dǎo)照明及空氣凈化系統(tǒng)。每個裝置可以根據(jù)不同的需要選配不同的部件，以便適應(yīng)系統(tǒng)所處的不同環(huán)境。

上面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置、系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)說明。需要說明的是，本發(fā)明的光導(dǎo)照明及空氣凈化裝置不限于上述實施方式中附圖所示的具體結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以對其作出種種變化?？傊诒绢I(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，不脫離本發(fā)明構(gòu)思作出的各種變化，仍落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。