光导照明及空气净化装置、系统及方法与流程

本发明涉及一种利用光导照明和净化空气的装置，利用该装置进行光导照明和和净化空气的系统以及方法。

背景技术：

利用空心的光导照明系统进行日光照明是普遍使用的技术。由于阳光结合光触媒化学制剂可以净化空气，所以基于光导照明系统的日光空气净化技术也已经出现。当前利用光的空气净化技术有两种方式，第一种是光通路和空气净化通路使用同一通路，第二种是空气净化发生在光通路末端之后。

美国专利5988843公开了一种利用光的空气净化通路技术，其原理示意图如图1所示。在该专利中，系统使用一个通路6连接内部和外部空间，将室外的阳光和空气通过同一通路送入室内。由于空气和光由同一通路进入室内，而空气中不可避免地混杂有灰尘，日积月累，容易遮蔽光通路，导致通路中的光传导效率大幅下降，甚至因为聚光点的高温效应可能引起灰尘被燃，造成火灾，存在安全隐患。

中国专利cn1680757a公开了一种利用光的空气净化技术，其原理示意图如图2所示。在该技术中，空气净化发生在光通路末端后的系统。特点是，通风管道9套在光导管6外，而用于空气净化的光催化剂层12涂布在光通道末端的散光罩7接触室内空气的外侧面上，以利用导光管6导入的太阳光实现室内空气净化。这种技术分隔了光路与空气通路，所以解决了空气中灰尘影响光传输效率的问题。但是，由于光导管与通风管路同轴，通风管道的走向受采光的限制，而空气也只能从光导管与通风管道之间的环形通道流过，且这样的话，光催化剂层只能布置在散光罩的外侧，有效的光催化净化空气的面积受到散光罩面积的限制，净化效率低下；此外，由于缺乏对室内空气流动的控制，造成净化空气的效率与光照强度无关，造成了对光资源的浪费。

因此，需要一种新的装置，能够解决上述技术问题，进一步改进光导照明和空气净化的装置。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种改进的利用光导进行照明和空气净化的装置、系统和方法，能够更有效、安全地提供光导照明，并且同时提高空气净化的效率。

为了解决上述技术问题，本发明利用光导进行照明和空气净化的装置包括，光通道和空气通道，光从光通道进入室内，空气从所述空气通道进入室内，所述空气通道包括透光的空气通道段，且所述透光的空气通道段内部布置了光化学材料，所述透光的空气通道段位于所述光通道内部。

采用这样的装置，就可以完全区分光通道和空气通道，防止灰尘随空气流动而进入光通道；在光通道的内部，通过对空气通道的透光部分进行光辐射，当空气流经所述透光的空气通道段时，因为光辐射与所述光化学材料发生反应，从而得以净化后进入室内；空气通道的其他部分可以根据需要设置，不必受限于光通道之中，更不必与光通道同轴安装，空气通道的直径不受光通道直径大小的限制。因此，空气通道，特别是透光的空气通道段可以根据需要具有比光通道更大的直径，以便设置透光空气通道段内的光化学材料充分与光进行反应，也允许更大的空气流通量，提高空气净化效率。

上述所述透光的空气通道段，优选由透明材质或半透明材质制成。这样在空气通段中的光化学材料可以在光辐射下与空气发生反应，同时，不影响光通道的采光。

作为对上述透明空气通道段的进一步改进，所述透光的通道段可拆卸，以便被清理、在其中补充、更换光化学材料，和/或更换透光通道段。

优选地，所述透光的空气通道段的横截面积比所述空气通道其余部分大。这样，透光的空气通道段使空气、光以及光化学材料有更大的接触面积，提高空气净化的效率。

优选地，所述光通道包括采光口、光导管和通光面。采光口引入自然光，光导管可以对引入的自然光进行改变，提高效率，通光面与室内接触，为室内提供光源。

优选地，所述透光的空气通道段位于所述光导管内。透光的空气管道段位于光导管内，光在光导管内经过反射和/或折射可以多次经过透光的空气通道段，从而空气通道的空气可以更充分地接受来自采光口和/或来自光导管的光的辐射，并与光化学材料发生反应，提高空气净化效率。

优选地，所述光导管内壁包括反射光或吸收光的材料，使得光可以根据需要送达所需要送达的位置。

优选地，所述光导管内壁为镜面，提高反射效率。

优选地，在所述光导管内设置了人工光源或蓄光材料，这样在自然光不足或者没有自然光的时候，也可以使用本装置进行空气净化以及室内采光。

优选地，所述通光面为含透气孔的透光材料制成，这样空气通道或其分支可以与透气孔相连并通过它将洁净空气送入室内。

优选地，所述采光口为采光窗。采光窗可以更好的围合光通道，隔绝灰尘进入。

优选地，在所述光导管内设置横向隔离板，以进一步密封或隔绝部分频段的光。例如当不希望存在红外光时，通过所述隔离板在光通道的光导管部分进行光的隔离。

优选地，所述透明的空气通道段为多个。通过在光通道内设置数个串联或并联的透光的空气通道段，可以进一步提高光净化的效率。当串联时，透光空气通道段之间用透明通道依次相连。并联时，多个透光空气通道段各自通过透光通道与其他空气通道段相连。

优选地，所述空气通道包括室内进气口和室内净气出口，空气从室内进气口经过所述透光的空气通道段净化后通过室内净气出口排出。

优选地，所述空气通道还包括室外进气口，与所述室内进气口和/或室内净气出口相通。空气可以在室外进气口与室内进气口之间流通，也可以在室外进气口与室内净气出口之间流通，还可以在室内进气口与室内净气出口之间流通。

优选地，所述空气通道中设置空气阀，用以开启或闭合空气通道。这样，空气阀可以改变空气通道中空气的流动路线和流动速度。

优选地，所述空气通道中设置空气泵，用以推动空气气流在空气通道中流动。这样，空气泵可以改变空气通道中空气流动的方向和速度。

优选地，所述空气通道中布置有网状或膜状结构，用以阻挡和/或吸附微粒污染物。这样，可以过滤和/或净化空气通道中的空气。

优选地，光通道的壁上设置有至少一个通过孔，以使空气通道穿过所述通过孔从光通道内部延伸到所述光通道的外部。

优选地，所述采光口可以设置在室内或室外，以便适应各种内部和外部环境。

优选地，所述光导管可以全部或部分设置在室内，以便使用各种内部和外部环境。

优选地，所述光是自然光、人工光源与蓄光材料中的一个或多个的组合。光源可以组合或单独应用，适应各种光环境，使得在各种环境下，本发明的装置都可以工作。

优选地，所述通光面有多个。设置多个通光面可以提高进光量，改善照明。

优选地，通光面朝向室内。

优选地，所述光在所述光导管内经过多次反射，多次照射到所述透光的空气通道段。

优选地，本发明所述的光导照明及空气净化装置，还包括控制单元，用于控制所述空气泵和/或空气阀，改变空气的流动速度、方向和/或路线。

在光通道中设置光传感器，可以采用惯用的光传感器(例如avago公司的apds9309型号)。控制单元可以根据从光传感器感知的光强度来实现其控制。例如当光强度比较高时(比如晴天)，控制系统从光传感器获得信号，控制空气阀和空气泵，使得进入空气通道中，特别是透光的空气通道段中，的空气流速和/或进气通道增加；当感知到光强度较低时，令进入到透光的空气通道段中的空气流速降低、进气通道减少，这样可以将透明空气通道段中的空气污染物的浓度控制至最佳水平以实现最高的空气净化率。

本发明还涉及一种包括多个根据本发明的上述光导照明及空气净化装置组成的光导照明及空气净化系统。

在根据本发明的光导照明及空气净化系统中，可以根据实际环境或需要选择具有不同配置的光导照明及空气净化装置组成适应性强的系统，满足多样化的使用要求。

本发明还涉及一种利用光导照明装置净化室内空气的方法，包括：将空气通过空气通道引入室内，光从光通道引入室内，空气还通过透光的空气通道段，所述透光的空气通道段设置于所述光通道内部，在所述透光的空气通道段内部布置了光化学材料，所述空气通道中的空气流经所述透光的空气通道段时，被光通道中的光辐射，与所述光化学材料发生反应，从而得以净化后进入室内。

优选地，所述方法中，光在光通道内依次经过采光口、光导管和通光面，所述光导管内壁为镜面，光通过采光口，经过光导管反射，照射到所述透光的空气通道段，并经由所述通光面到达室内。这样的方法一方面使光通过光通道中的光导管反射到达通光面实现按需采光，另一方面光经过光导管的反射多次通过透光的空气通道段，提高了光接触透光的空气通道段的次数和时间，使得反应更充分，净化更彻底。

优选地，所述方法中的透光的空气通道段为透明或半透明，与所述空气通道的其余部分相比具有较大的横截面积，位于所述光导管内部，并且可以拆卸。这样，可以使该透光的空气管道段内部包含更多的空气、光以及光化学材料的接触面积，提高空气净化的效率。

优选地，所述方法中的光导管内部设置了人工光源或蓄光材料。这样在自然光不足或者没有自然光的时候，也可以使用进行空气净化以及室内采光。

优选地，在所述方法中的导光管内设置横向隔离板来密封或隔绝部分频段的光。例如当不希望紫外光进入室内时，通过所述隔离板在光通道的光导管部分进行光的隔离。

优选地，所述方法中的透明的空气通道段为多个，和/或所述空气通道为多个。通过在光通道内设置数个串联或并联的透光的空气通道段，可以进一步提高光净化的效率。当串联时，透光空气通道段之间用透明通道依次相连。并联时，多个透光空气通道段各自通过透光通道与其他空气通道段相连。

优选地，所述方法中，在空气通道中包括室内进气口和室内净气出口，空气从室内进气口经过所述透光的空气通道段净化后通过室内净气出口排出。

优选地，在所述方法中，所述空气通道还包括室外进气口，与所述室内进气口和/或室内净气出口相通，并且在空气通道内还设置有空气阀，开启或关闭空气阀可以使所述室外进气口与所述室内进气口和/或所述室内净气出口相通或封闭。空气阀可以改变空气通道中空气的流动路线和流动速度。空气可以在室外进气口与室内进气口之间流通，也可以在室外进气口与室内净气出口之间流通，还可以在室内进气口与室内净气出口之间流通。

优选地，在所述空气通道中设置空气泵。这样，空气泵可以改变空气通道中空气流动的方向和速度。

优选地，在所述空气通道中布置网状或膜状结构，以阻挡和/或吸附微粒污染物。这样，可以过滤和/或净化空气通道中的空气。

优选地，根据本发明的光导照明及空气净化的方法还包括使用控制单元控制所述空气通道中空气的流动速度、路线和/或方向。

优选的，在光通道中设置光传感器，可以采用惯用的光传感器(例如avago公司的apds9309型号)。优选地，控制单元可以根据从光传感器感知的信息，例如光强度来实现其控制。例如，当光强度比较高时(比如晴天)，控制系统从光传感器获得信号，控制空气阀和空气泵，使得进入空气通道中，特别是透光的空气通道段中，的空气流速和/或进气通道增加；当感知到光强度较低时，令进入到透光的空气通道段中的空气流速降低、进气通道减少，这样可以将透明空气通道段中的空气污染物的浓度控制至最佳水平以实现最高的空气净化率。

附图说明

下面结合附图和本发明的实施方式对本发明作进一步的详细的说明。

图1示出根据现有技术的光导照明及空气净化装置的工作原理图；

图2示出根据另一现有技术的光导照明及空气净化装置的工作原理图；

图3示出根据本发明的光导照明及空气净化装置的一种实施方式的示意图；

图4示出根据本发明的光导照明及空气净化装置的另一种实施方式的示意图；

图5示出根据本发明的光导照明及空气净化装置的另一种实施方式的示意图；

图6示出根据本发明的光导照明及空气净化装置的另一种实施方式的示意图；

图7示出根据本发明的光导照明及空气净化装置的另一种实施方式的示意图；

图8示出根据本发明的光导照明及空气净化装置的另一种实施方式的示意图；

图9示出根据本发明的由多个光导照明及空气净化装置组成的光导照明及空气净化系统。

具体实施方式

图3示出本发明的光导照明和空气净化装置的一种实施方式的示意图。这种光导管照明和空气净化装置包括光通道2和空气通道5，光从光通道进入到室内，空气从空气通道进入到室内，空气通道5中包括透光的空气通道段4，透光的空气通道段4中布置了光化学材料，光化学材料例如可以是光催化剂，透光的空气通道段横跨在光通道内部，空气通道的其他部分可以设置在光通道外部。当空气从空气通道5流入，通过透明的空气通道段时，被光通道中的光，例如自然光15所辐射，空气与布置在透明空气段中的光化学材料发生反应，空气得以净化。而同时，光通道引入的光线提供了照明。

为了提高光通道的采光效率，并且使净化空气的光化学反应能够更好地进行，透光的空气通道段4由透明材质或半透明材质制成。优选地，透光的空气通道段4的横截面积大于空气通道8的其他部分。这样，该透光的空气通道段4使得空气、光以及光化学材料有更大的接触面积，净化空气的效率得以提高。例如该透光的空气通道段4的横截面积为空气通道8的其余部分的横截面积的两倍。

空气通道包括室内进气口9和室内净气出口18，空气从室内进气口9经过所述透光的空气通道段4净化，然后通过室内净气口18排出。空气通道8还可以设置室外进气口23，如图4中所示。

光化学材料可以是任何与空气发生反应可以净化空气的材料，例如是光催化剂，具体可以例如是纳米二氧化钛。

在图3中，空气阀19和空气泵6设置在空气通道中，并与控制装置11相连，在控制装置的控制下，空气泵推动空气气流在空气通道中流动，可以改变空气通道中空气流动的方向和速度，空气阀开启或闭合可以改变空气通道中空气的流动路线和流动速度。例如，当空气泵6开启，可以使空气从室内进气口17流动至室内净气口18排出，如图3中箭头所示。也可以相反方向。还可以使空气从室外进气口23(图5)向室内净气出口方向流动。空气泵配合空气阀，可以使空气的流动可以有多种路线、速度和方向。在光通道中设置光传感器，可以采用惯用的光传感器(例如avago公司的apds9309型号)。控制单元可以根据从光传感器感知的光强度来实现其控制。例如当光强度比较高时(比如晴天)，控制系统从光传感器获得信号，控制空气阀和空气泵，使得进入空气通道中，特别是透光的空气通道段中，的空气流速和/或进气通道增加；当感知到光强度较低时，令进入到透光的空气通道段中的空气流速降低、进气通道减少，这样可以将透明空气通道段中的空气污染物的浓度控制至最佳水平以实现最高的空气净化率。

为了提高采光效率，和空气净化效率，在图3中，光通道包括采光口1、光导管2和通光面3组成，三者围合形成一个光通道。自然光15从采光口1进入到光通道内，到达光导管2中，然后到达通光面16，为室内提供光源。采光口1例如可以是采光窗。光导管2内壁优选地包括反射光或吸收光的材料。在一个实施例中，光导管2的内壁为镜面。自然光15从采光口1进入到光导管2之后，由光导管2内壁镜面反射，可以到达通光口16，也可以被反射多次经过透明的空气通道段4。在阴雨等天气条件下，自然采光存在不足的问题，可以在光导管2内部设置人工光源或蓄光材料。装置中的光是自然光、人工光源与蓄光材料中的一个或多个的组合。通光面16也可以由含透气孔的透光材料制成。这样，在光通道内也可以存在空气流通。还可以设置多个通光面(如图8中的通光面16)。此外，为满足实际需要，可以在光导管2中设置横向隔离板21，以进一步密封或隔绝部分频段的光，如图5所示。

图4所示为根据本发明的装置的另一个实施例。主体与图3相同的部分不再赘述。主要区别在于，图4的实施例中，在光导管2内容纳了两个透光的空气通道段4，且通过透光管道19相同。这样，在增大透光的空气通道段4总体容量的同时，保证每个透光的空气通道段4大小不变，可以方便地通过拆卸通光面3，将他们取出，进行周期性维护，保证系统正常与转。在图4的实施例中，还在空气通道5靠近空气入口9的一端增加了网状物/膜状物，来过滤/吸附空气中的灰尘。

图5所示为根据本发明的装置的另一个实施例。主体与图3相同的部分不再赘述。主要区别在于，图5的实施例中，在光导管2内放置了一块横向隔离板，起到隔绝红外线辐射的作用。在空气通道5上安装有三通装置22，并通过安装于三通装置22上的室外进气口23连接到室外并开口。三通装置22可以内置空气阀，空气阀与控制系统相连。在控制系统控制下，通过控制三通装置22内置空气阀的开闭方向，可以做到令空气泵抽取室内的空气并进入室外进气口23，形成空气流24而排出室外。

图6中为本发明的又一个实施例，在实施例中，空气通道5穿越了采光口1和通光面16。在图7中，采光口1被设置在室外，而导光管2的一部分在室内，一部分在室外。在图8中，光导管2呈水平方式，在光导管上设置两个通光面。并且在光导管2中设置了人工光源25，以便在日光不够充分时(例如夜间)开启，从而给透光的空气通道段提供足够强的光辐射，起到净化空气的作用。

图9为包含多个光导照明及空气净化装置的系统。每个装置可以根据不同的需要选配不同的部件，以便适应系统所处的不同环境。

上面结合附图和具体实施方式对本发明的光导照明及空气净化装置、系统及方法进行了详细说明。需要说明的是，本发明的光导照明及空气净化装置不限于上述实施方式中附图所示的具体结构，本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。总之，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本发明构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围内。