תאורת אור יום

תאורת אור יום היא תאורה של מבנים מלאכותיים באמצעות שימוש באור השמש. זוהי צורת שימוש נפוצה של אנרגיית השמש. הצורה הנפוצה ביותר והוותיקה ביותר להשגת תאורה זו היא באמצעות שימוש בחלונות.

כיום יש מספר שיטות נוספות להשגת תאורה אור שמש, בניסיון לחסוך בחשמל ולספק תאורה בשעות היום באמצעות התקנים מודרניים יותר שמאפשרים שימושי תאורה נוספים או מוגברים לאור השמש.

תכונות

יתרון ברור הוא החיסכון בחשמל, בכסף ובדלק מחצבי. עם זאת, חלק מהפתרונות הם יקרים. בנוסף, ללא ויסות חלק מהטכנולוגיות, במיוחד חלונות, עלולים לחמם את המבנה או לפגוע בבידוד שלו בימים חמים או קרים מידי, ולכן יש טרייד-אוף בין חסכון המושג באמצעות תאורה, ובין תכונות נוספות כמו איוורור, לבין הפגיעה בבידוד המבנה.

בתאורת אור-יום אין אגירה של אנרגיית השמש אלא רק העברה שלה למקומות אחרים, ולכן בשעות שיש פחות אור בחוץ הדבר משפיע גם על התאורה בתוך המבנה, ובימים קצרים יותר יש פחות שעות אור. עם זאת, יש תומכים בתאורה זו הטוענים שעובדה זו מחבר את האנשים לקצבים הטבעיים של עונות השנה ושעות היום.

התאורה המסופקת בתאורת אור יום היא טבעית. בדרך כלל דבר זה יוצר אווירה נעימה יותר מאשר תאורה מלאכותית.

מגבלות

תאורת אור יום טובה יותר ככל שהאקלים ממוזג ונעים יותר. באקלים קיצוני - קר או חם מאוד, פתיחת פתחים במעטפת התרמית של המבנה לצורך חלונות, ארובות סולאריות וכו' גורמת לפגיעה בבידוד המבנה. פגיעה כזו היא משמעותית יותר ככל שהאקלים בחוץ הוא קר או חם יותר. באקלים קר ניתן להשתמש בתאורת אור יום גם כדי לחמם את המבנה, אבל דווקא בתקופות קור כמות האור שמגיעה היא נמוכה יותר בגלל עננות ובגלל זווית שמש גרוע יותר.

תאורה טבעית מועילה יותר לשימור האנרגיה ככל שבידוד החלונות או התאורה הטבעית הוא טוב יותר. דוגמה לשם כך היא זיגוג כפול של חלונות, ושימוש בהצללה בקיץ.

לפי הספר אנרגיה בת קיימא - ללא האוויר החם (ספר) -בריטי ממוצע צורך אנרגיה לתאורה בהיקף של 5 קוט"ש ליום (קוט"ש 1 ליום זו צריכת אנרגיה של נורה בת 40 וואט שדלוקה 24 שעות ביממה). מתוך צריכה ישירה (לא כולל צריכת מוצרים) של 125 קוט"ש ליום לבריטי ממוצע. במקביל, לפי הערכת הספר, בריטי ממוצע צורך 24 קוט"ש ליום בחימום ובקירור של הבית - כך ששימוש לא זהיר בתאורת אור יום יכול להוביל לנזק גדול יותר מאשר התועלת מתאורה זו.

טכנולוגיות

חלונות

חלונות הן הדרך הנפוצה ביותר להכנסת אור יום לתוך מבנה. היות וחלונות בנויים בצורה אנכית הם מכניסים אור-שמש בצורה סלקטיבית בתקופות שונות של השנה ובזמנים שונים של היום. מסיבה זו משתמשים במגוון של חלונות בעלי תפניות שונות כדי לספק תאורה טובה למבנה, במגבלות של אקלים וקו רוחב.

הגדלת כמות האור

קיימת 3 דרכים שונות להגדיל את כמות האור שנכנסת דרך חלון בגודל נתון (ללא שימוש בטכנולוגיות נוספות).

• למקם את החלון בקרבה של קיר הצבוע בצבע לבן (האור מוחזר מהקיר וחודר דרך החלון לתוך המבנה).
• להטות את צידי החלון כך שהמפתח הפנימי הוא גדול יותר מאשר המפתח החיצוני.
• להשתמש במסגרת בעלת צבע בהיר כדי לשקף עוד אור פנימה.

צורות שונות של זכוכית וזיגוג ישפיעו גם על כמות האור שנכנסת.

הקטנת כמות האור וכמות החום

במקומות חמים כמו ישראל, הבעיה אינה דווקא להגדיל את כמות האור אלא היכולת להקטין את כמות האור והחום שנכנסים בתקופות חמות של השנה והיום. ניתן להשיג זאת במספר דרכים:

• הצללה -התקנת סוככים קטנים מעל לחלון. השמש נמצאת בזווית נמוכה בחורף ובזווית גבוהה (מעל לראש) בקיץ - לכן הסוככים יתנו צל בעיקר בקיץ ובחורף יאפשרו כניסה של אור וחום לתוך החדר.
• תריסים - מאפשרים הצללה סלקטיבית בשעות החמות, אך דבר זה פוגע בחדירה של אור.
• סוכך נפתח מאפשר להצל על חלונות בצורה סלקטיבית לפי שעות היום והעונה - שימושי במיוחד לחלונות הפונים למזרח ולמערב.
• זיגוג כפול - מגדיל מאוד את הבידוד התרמי של החלון. חסונה של השיטה הוא במחיר היקר יותר של חלונות, אם כי הדבר יכול להחזיר את עצמו תוך מספר שנים (כתלות בהוצאות האנרגטיות.
• ציפוי בשכבת רפלקטור - זול בהרבה מזיגוג כפול - יריעה דקה של חומר דמוי מראה. הציפוי מונע כניסת אור אינפרה אדום חלק גדול מקרינת השמש החוצה ומכניס רק חלק ממנה - דבר זה מאפשר הכנסה של אור רב, אבל מונע חימום של החדר. פתרון זה מסייע בקיץ ומפריע בחורף.

היעילות של השיטות גדולה יותר על ידי שילוב של כמה מהן. לדוגמה שילוב של חלונות גדולים עם זיגוג כפול יחד עם הצללה בסוכך נפתח תאפשר בידוד תרמי טוב, יחד עם הכנסה של אור בשעות הנוחות.

מדף אור

מדף אור, light shelf היא טכנולוגיה ותיקה למדי שבה משתמשים במדף חיצוני לבניין כדי להחדיר אור לתוך חדרים פנימיים יותר. טכנולוגיה זו משמשת בעיקר במדינות קרות בהן יש מעט שמש, היא בעייתית במדינות חמות יותר כמו ישראל בגלל שהיא נוטה לחמם מבנים.

בקבוקי מים

ערך מורחב – טכנולוגיה נאותה

פרוייקט בקבוקי אור, שבוצע בפיליפינים, מאפשר הכנסת תאורת אור יום על ידי בקבוקי מים פשוטים בגג צריפי פח ובקתות פשוטות דומות. הצריפים הרגילים חשוכים מאוד ודורשים תאורה חשמלית, דבר שמהווה הוצאה ניכרת לתושביהם. הבקבוקים ממלואים במים עם חומר חיטוי, ומחוברים לחתיכת פח או משטח דומה. את החתיכה מתקינים על גג הבניין במקום חתיכה אחרת שנוסרה החוצה, בצורה שתמנע חדירת גשמים. השמש החזקה בפיליפינים פוגעת בראש הבקבוק, והמים בבקבוק גורמים לשבירת האור, הסעתו אל תוך המבנה ופיזורו בצורה נעימה. שיטה זו היא דוגמה לטכנולוגיה נאותה שבה משלבים חסכון במשאבים מתכלים והגנה על הסביבה עם סיוע לעניים והעצמה באמצעות טכנולוגיה זמינה ופשוטה שקל להעתיק אותה ולהשתמש לשם ייצורה בכוח עבודה מקומי ובמשאבים מקומיים.

חלונות ומשטחי ארוג'ל

ארוג'ל או Aerogel הוא חומר המכונה גם עשן מוצק [1]. זהו חומר במצב מוצק, שנוצר מג'ל שבו הנוזל הוחלף בגז. ניתן להפיק אותו מחומרים שונים כמו סיליקון אלומיניום ועוד. הוא מאופיין בצפיפות חומר נמוכה מאוד, שקיפות חלקית ובידוד תרמי מעולה. לארוג'ל יש תכונות מוזרות רבות - לדוגמה לאונקייה אחת שלו יש שטח פנים דומה לזה של מגרש כדורגל. המחקר על ארוג'ל קיים משנות ה-30 של המאה ה-20. לארוג'ל עצמו אין חוזק מבני חזק ולכן בבניה משתמשים בו בין שני משטחים אחרים כמו פלסטיק לדוגמה.

ניתן להשתמש בארוג'ל כדרך לתאורה פנימית של מבנים, יחד עם שמירה על הבידוד שלהם. ניתן לשלב אותו כחלק מחלונות, פנל חיצוני או כחלק מדלת. הוא מעביר אור יום, אבל אינו שקוף וצבעו כחלחל. הבידוד התרמי המתקבל טוב יותר מאשר בידוד של קיר מודרני טיפוסי.

החיסרון של הארוג'ל הוא מחירו הגבוה שאינו מאפשר כיום להשתמש בו בקנה מידה רחב.

ראו [2], [3], [4]

צינור תאורה

צינור תאורה

צינור תאורה (Light tube) הוא התקן שמעביר תאורה מהגג אל תוך המבנה לשם חסכון בתאורה בשעות היום. הצינור מכיל כיפה בקצה העליון שלו אשר מרכזת את אור השמש לתוך הצינור. לאחר מכן האור מועבר בתוך הצינור (בקו ישר בדרך כלל) אל תוך מבנה או אפילו לתוך מבנה תת קרקעי. בקצהו התחתון של הצינור יש מנסרות או אלמנט אופטי אחר שמפזר את האור בחלל המבנה בהתאם לדרישה.

התקן זה אפשרי בעיקר בקומות העליונות של מבנים.

הולכה בסיבים אופטיים

טכנולוגיה אחרת היא שימוש בכבלים של סיבים אופטיים שמעבירים את אור שמש מקירות הפונים לשמש או מהגג לחדרים פנימיים יותר שאליהם אור השמש אינו מגיע באופן טבעי - כמו חדרים צפוניים במדינות בחצי הדור הצפוני או חדרים פנימיים במבנה.

נכון לשנת 2008, זוהי טכנולוגיה חדשה למדי והיא נמכרת על ידי החברה השוודית Parans. כמו בצינור אור, יש סינון של קרינת UV למניעת נזקי אור שמש.

קישורים חיצוניים

• תאורת אור יום בוויקיפדיה האנגלית
• צינור תאורה בוויקיפדיה האנגלית
• פרוייקט בקבוקי אור - שימוש בבקבוקי מים לתאורה בבקתות בפיליפינים.
• האור שבקצה הצינור על צינור שמש, פולה קויש באתר מט"ח
• מערכת הולכת אור טבעי מאמר אודות צינורות תאורה באתר "בנה ביתך"
• www.parans.com חברה המוכרת ציוד תאורה בהולכת סיבים אופטיים
• תאורה טבעית עם כבלים אופטיים באתר ערוץ 4 הבריטי, 6.2.2007