Světlovody Solatube – sofistikovaný přenos denního světla

-- Radomír Kučera ml. --

Světlovod, pomineme-li jeho dávnou historii ještě v dobách dávného Egypta, není tak starým vynálezem. V novodobé historii 20. Století jej studovali např. v Rusku. Komerčně jej však – jako revoluční výrobek v oboru denního osvětlení – nechal v roce 1988 patentovat až australský vynálezce Steve Sutton. Následně s několika podnikateli založil mateřskou firmu Solatube^® Limited, která se dodnes pyšní zásadními patenty, které naprosto změnily náhled uživatelů na to, jaké množství světla je ze světlovodu možné získat.

Na českém trhu lze nalézt mnoho systémů, které využívají různé materiály k příjmu i přenosu světla. Účinnost světlovodného systému je charakterizována jeho schopností světlo přijímat a následně je převádět dál. Rozdíly v použitých jednotlivých funkčních částech rozhodují o tom, jaké množství světla je světlovod schopen zachovat a následně přenést do interiéru místnosti. Světlovod lze rozdělit na jednotlivé funkční zóny, a lépe tak pochopit, co je v jeho dané části důležité pro zajištění maximálního světelného toku (obr. 1).

Obr. 1. Schéma světlovou

Zóna zachycení světla

To, kolik světla se do světlovodu dostane, je do značné míry ovlivněno rozměry plochy nástřešního prvku, avšak stejně důležité pro tento prvek je jeho výška a použitá technika, kterou systém disponuje. Sluneční paprsky dopadající pod ostrým úhlem na světlovod zaústěný např. oknem se do značné míry odrážejí, a proto je jeho funkce pro zachycení světla při tomto dopadu slunečních paprsků minimální. Podobně je tomu u čirých kopulí, kdy dopadající přímé paprs ky vstupují do světlovodu pod úhlem dopadu a následně se v daném úhlu světlovodem šíří dále, v důsledku čehož vznikají světelné ztráty. Z toho důvodu je vnitřní strana akrylátová kopule (což není nic prostšího než prostorová Fresnelova čočka) světlovodů Solatube^® opatřena plošnými výbrusy. Díky této technice, která se nazývá Raybender ^® 3000, je aktivní sběrná plocha (EDCS) kopule světlovodu o hodně větší než u běžných prvků.

Dalším sběrným prvkem, který je využíván, je kopulové zrcátko Light Tracker, které lomí sluneční paprsky ze sluneční strany. Charakteristické pro uvedené prvky je také to, že se paprsky lomí přímo do světlovodu, díky čemuž jsou minimalizovány světelné ztráty a je zvýšen výsledný světelný tok světlovodu. Výhodou zmíněných systémů je také skutečnost, že distribuce světla je v průběhu dne konstantní a nevznikají náhlé výkonnostní přechody. Kopulový systém Raybender^® 3000 tak může významně ovlivnit to, jak bude světlo do světlovodu vstupovat a dále se šířit a a kolikrát se v tubusu odrazí.
V tab. 1 je uvedeno, jak velkou aktivní plochu sběru (zachycení světla) mají různé prvky, jimiž jsou světlovody zaúsťovány. Kopulový systém Raybender^® 3000 je ukázán na obr. 2.

Obr. 2. Aktivní kopulový systém světlovodu Raybender^® 3000

Převodová zóna

Převodová světlovodná zóna je nejdůležitější částí světlovodných tubusových systémů, jelikož vymezuje množství světelných ztrát převáděného denního světla. Charakteristika přenosu denního světla světlovodem je dána vícenásobnými odrazy přímých slunečních paprsků a přirozenými ztrátami difuzního světla v dané délce trubice. Výrobci světlovodů uvádějí činitele odrazu vnitřních materiálů jako údaj důležitý pro jeho účinnost. Správným údajem by však měly být hodnoty vyplývající z údajů při vícenásobných odrazech. Pro světlovody jsou jako odrazné materiály používány buďto kovy, nebo polymery. Přestože jsou metalické materiály ve světlovodech užívány, je jejich schopnost zachovat světlo při větším počtu odrazů násobně horší než u materiálů na bázi plastů. Rozdíly v činitelích odrazu těchto druhů materiálů se ukázaly jako klíčové, jelikož násobky uvedených ztrát v konečném důsledku vytvoří výrazný rozdíl v konečném svě telném toku světlovodu.

Obr. 3. Odrazné materiály: 1 – polymerický odrazný materiál Spectralight® Infinity, 2 – postříbřený kov, 3 – upravovaný hliník, 4 – chrom

Vzhled výstupu světla pro světlovody z různých odrazných materiálů je ukázán na obr. 3. Zmíněné materiály se také liší svou schopností převádět viditelné světelné spektrum bez barevného zkreslení. Je známo, že každý kov odráží světlo různých vlnových délek odlišně, a způsobuje tak ve větší nebo menší míře změny jeho barvy (chromatičnosti). V roce 2002 společnost Solatube® Inc. uvedla na trh převratný odrazný materiál Spectralight® Infinity na bázi polymerů, který se stal pro přenos denního světla světlovodnou trubicí klíčový. Nejenže má největší činitel odrazu ze všech známých materiálů na trhu, ale dokonce odráží denní světlo v celém rozsahu vlnových délek 400 až 760 nm neselektivně s větší než 99% účinností. Důsledkem těchto schopností je nejvěrnější přenos spektrálního složení denního světla světlovodem na světovém trhu. Na základě údajů tab. 2 lze důležité, protože výrazně snižuje ztrátu světla při vedení na velké vzdálenosti, což je hlavním úkolem světlovodu.

Tab. 1. Charakteristiky sběrné plochy (kolektoru) s tubusem o průměru 350 mm

Tab. 2. Pokles světelného toku po odrazech od různých odrazných materiálů

Zóna distribuce světla

Stropní difuzor není pouhým ukončujícím a designovým prvkem v interiéru, ale měl by plnit i různé úkoly. Světlovody Solatube^® proto využívají ve všech transparentních prvcích UVA/UVB inhibitory, které zabraňují jak degradaci samotných akrylátových materiálů, tak i např. blednutí barev předmětů v interiéru místnosti. Třeba používání rovinné Fresnelovy čočky může taktéž posunout dané rozptylové vlastnosti stropních difuzorů tedy konstatovat, že použití materiálu Spectralight^® Infinity je pro výsledný difuzorů na vyšší úroveň, proto je sortiment firmy rovněž zahrnuje.

Originální světlovody Solatube^® využívají nejvhodnější řešení všech funkčních částí světlovodu, které se podílejí na redistribuci denního světla. Proto je s popisovaným světlovodem možné dosáhnout maximálního světelného toku při daném průměru trubice. Příklady použití světlovodů Solatube^® jsou na obr. 4 a obr. 5.

Obr. 4. Světlovody Solatube^® na velkoplošném počítačovém pracovišti

Obr. 5. Světlovody Solatube^® v prodejním skladu nábytku

WT-Windows Tomorrow s. r. o.
Originální světlovody Solatube^®
tel.: 608 918 484
e-mail: info@solatube.cz
www.solatube.cz