(9)自然光在建筑中的应用

光导照明技术在建筑中的应用华北电力大学谭占鳌目录1.天然光的优点2.传统的建筑采光形式3.建筑采光新技术－光导照明4.案例分析5.各种采光对比6.工程实例7.其它采光形式8.结束语天然采光的优点1.节约能源2.经济3.光效好4.健康5.提高工作效率传统的建筑采光形式四种:1.侧窗采光2.天窗采光3.采光带采光4.采光罩采光注:1.工作原理：直接采光.2.使用简便,应用广泛.传统的采光形式建筑采光新技术--光导照明--工作原理:通过采光装置聚集室外的自然光线并将其导入系统的内部，再经过导光装置强化和高效传输后，由系统底部的漫射装置把自然光均匀地照射到室内任何需要光线的地方.系统主要组成1.采光器2.防雨装置3.标准管4.弯管5.延长管6.固定环7.漫射器8.装饰环系统部件介绍---采光罩1.材料：进口PC材料、拱挤UV涂层。2.成型形式：注塑。3.外型设计a.光学性能：光的折射与反射。b.造型优美：直线与弧线的结合。3.采光器性能厚度均匀、抗紫外线、抗老化、表面平滑、硬度高、抗冲击性好、耐摩擦、透光率高。（以下为直径530的参数表）系统部件介绍---防雨板1.材料：优质铝材2.制作工艺：冲压、氧化、喷塑或喷砂。3.特点a.重量轻。b.强度高。c.耐腐蚀。d.易与建筑结合。系统部件介绍---光导管1.材料：进口优质镜面板材，基材为铝板。2.光导管外型：圆型、方型。3.特点a.重量轻b.耐腐蚀c.反射率高d.光衰：每米约6%光导管材料分析1.材料厚度：0.4mm2.五层特殊膜确保了光线的高效传输和稳定性。3.材料全反射率为95%以上。光在不同材质中的传输性能对比结论：光导管材料的反射率越高，剩余光通量越大。不同频段光的传输特性结论：覆有特殊膜的光导管材料反射率高，其光线传输稳定性好。注：可见光波长范围380nm-780nm系统部件介绍---固定环、装饰环铝制装饰环高雅大方、防腐耐用，防火性能好。系统部件介绍---漫射器1.材料：进口PC材料、纳米扩散添加剂。2.成型形式：注塑。3.特点a.高透光b.高扩散漫射器光学性能参数光导照明系统连接工艺系统施工保温工艺光导照明系统参考重量系统辅助功能－增光装置1.增加对早晚太阳光的利用。2.增光装置悬挑安装对采光器采集其背面的自然光，基本无影响。光导照明主动采光形式太阳自动跟踪器1.24小时太阳自动跟踪系统。2.由被动式采光变为主动性采光，增加对太阳光的利用。系统辅助功能---调光装置1.根据对光线的要求启动调光百叶，全开全关或半开半关，自由调节。2.控制方式：遥控、普通开关。系统辅助功能---智能调节设定一定照度值或时间，自动启动电力照明系统或调光装置。系统辅助功能---电力照明可将电力照明系统安于光导照明系统内部,节省天花板使用空间,同时晚上还可以做室外景观灯使用.注:适合小空间场所使用。系统辅助功能---光导光伏一体化系统附加光伏系统可以避免安装电力照明系统，白天使用光导照明系统采光照明，晚上利用光伏系统照明。预留孔形式1.新建土建工程（地上建筑）2.新建土建工程（地下建筑）3.改建土建工程4.钢结构工程（彩钢瓦）光导照明系统安装形式系统特点1.节能2.环保3.健康4.顶罩自清洁5.防水易处理6.保温隔热7.减少制冷消耗8.安装简便9.无需维护10.使用寿命长照度计算公式近似的计算公式tgDHnSTRSPncos''RR'TS'PTP00出※点光源计算方法（平方反比法）。一般设计规律1.布置系统时，远离建筑采光门窗。2.布置与坡屋顶阴面的系统，其采光器距屋脊的距离不应小于2m。3.采光器距女儿墙的距离不应小于1.5m。设计依据案例分析•工程名称：日照海星针织服装有限公司厂房采光设计一期工程•项目类别：工业项目•结构：钢结构•性质：新建建筑•地址：山东日照•项目介绍：厂房一期建设，总建筑面积为23436，坡屋顶，层高4m，室内吊顶，屋脊到吊顶3m，吊顶到地面的距离为3.6m，一期采光设计场所为仓库和裁片车间，建筑面积为2097㎡。一.设计原则健康：提供良好的辨色环境，创造轻松、舒适、美丽的光环境。节能：充分利用自然光，节省日间电力照明费用。二.设计方案本厂房一期工程设计光导照明采光场所为辅料库、光坯库和裁片车间。辅料库：建筑面积为270㎡，长27m，宽10m，有一直通室外的侧门窗；光坯库：建筑面积为1260㎡，长126m，宽10m，为黑房间；裁片车间：建筑面积为567㎡，长31.5m，宽18m，为黑房间。平面示意图注：阴影区域为设计区域。•光导照明系统是采光和照明的结合体。•仓库以照明为主；•车间以采光为主。•根据GB50034—2004《建筑照明设计标准》和GB/T50033—2001《建筑采光设计标准》相关规定，•仓库照度要求为50lx-100lx，•车间采光面积为75%的面积，其采光率不得低于2%。以此标准进行光导照明设计。仓库：辅料库结合侧门窗采光设计，光导照明系统离门窗较远，光坯库均匀布点，两个仓库共布置17套。当室外照度为25klx时，室内平均照度为85lx。仓库光导照明布置平面图车间：工作区域设计，共13套，采光率为3%，同时，当室外照度为45klx时，可以达到照明的要求，室内平均照度为240lx。车间光导照明布置平面图•注：•室外照度以GB/T50033—2001《建筑采光设计标准》为依据，山东日照属于光气候分区Ⅲ，天然光年平均总照度为24klx≤Eq＜26klx。•根据光导照明的工作原理可知，室外照度越高，室内亦随之增大，反之亦然。三.效果展示车间效果仓库效果四.节能分析（一）电力照明1、根据GB50034—2004《建筑照明设计标准》可知，仓库照度要求为100lx时，单位面积用电量为5w/㎡（荧光灯），生产车间照度要求为300lx时，单位面积用电量为12w/㎡（荧光灯）。2、白天照明时间以10小时计算。3、由图纸可知，仓库照明面积为1530㎡，生产车间照明面积为567㎡综合1、2、3，仓库一天照明用电费用为（电费以商业用电1kw/元计算）：1530㎡×0.005kw/㎡×1kw/元×10小时×1天=76.50元生产车间一天照明用电费用为（电费以商业用电1kw/元计算）：567㎡×0.012kw/㎡×1kw/元×10小时×1天=68.04元本厂房仓库和生产车间一天照明用电费用共为：76.50元+68.04元=144.54元一年照明用电费用为：144.54元×365天=52757.10元即约为5.28万元4、荧光灯镇流器耗电量约占照明用电的20%-30%，以20%计算，其镇流器年耗电费用为：5.28万元×20%=1.06万元所以，本厂房仓库和生产车间一年用于白天照明的总用电费用约为：5.28万元+1.06万元=6.34万元5、电力照明设备维护费和更换费维护费约为：0.2万元/年更换费约为：0.1万元/年综上所述，电力照明系统一年的运行费用约为：6.34万元+0.2万元/年+0.1万元/年=6.64万元/年（二）光导照明1、本工程设备投入费用165000.00，即约为：16.50万元。2、安装费：1.5万元3、年平均白天照明时间为10小时。4、产品使用寿命≥25年5、维护费：1万元（25年）安装光导照明总投资为：16.50万元+1.5万元+1万元=19.00万元（三）回收期19.00万元÷6.64万元/年=2.86年安装光导照明系统回收期为约为3年，同时安装光导照明系统还可以节省部分室内制冷费用，所以回收期为2.5年左右。所以，安装光导照明系统不仅能够享受到自然光带来的舒适的照明效果,避免了日间电力照明固有的能源浪费和安全隐患,延长了灯具的使用寿命,同时还降低了人工维护和设备更新成本,带来了可观的经济效益。五、施工方案对于钢结构建筑而言，我们采用屋面直接开孔形式，防水采用双层屋面形式。本工程使用光导照明型号为EVGC530-Ⅰ，屋面开孔尺寸550±5mm，同时光导管与屋面做保温处理。五.屋面效果各种采光对比侧窗采光※不能解决大进深房间采光问题。采光带、采光天窗及采光罩※眩光。※受光线入射角影响大。光导照明※光线柔和。※不受光线入射角影响。对比表格1、光导照明在满足室内采光要求的同时，还能达到完美的照明效果。2、在达到相同采光条件下，光导照明屋面开孔面积是传统采光天窗、采光带和采光罩采光的1/6左右。3、光导照明参考造价a.办公室：150-250元/㎡b.地下车库：80-120元/㎡c.厂房：100-200元/㎡注：根据具体工程而定（由光导管长度确定）。工程实例北京师范大学附属实验中学山东日照厂房北京百强集团北京丰台青少年宫清华大学节能楼山东青岛港务局清华池荷兰大使馆官邸厦门太古可口可乐饮料有限公司北京奥林匹克森林公园北京三星绿色奥运宣传馆深圳设计之都国内工程1.北京奥林匹克森林公园14.广东深圳坂田万科城2.北京荷兰大使馆官邸15.广东深圳设计之都3.北京三星绿色奥运宣传馆16.广东深圳建科大厦4.北京Thehouse国际花园17.福建厦门太古可口可乐饮料有限公司5.北京师范大学附属实验中学18.福建厦门太古飞机工程有限公司6.北京动物园19.山东日照海星针织服装有限公司7.北京植物园20.山东青岛渤海农业发展有限公司8.北京丰台少年宫21.上海节能监察中心9.北京清华池休闲中心22.湖北武汉梦湖香郡别墅10.北京中交水运规划设计院23.浙江台州东培轴承工业有限公司11.北京百环房地产实业有限公司24.四川成都双龙湾小区12.北京百强新能源科技有限公司25.江苏东南大学13.广东广州全球通大厦………………其它采光形式1.光纤照明工作原理：通过室外的集光器采集光线，然后由光导纤维传送到室内，最后有室内的发光体将光线均匀的照射在室内各个角落。系统组成1.光采集板：64个螺纹透镜组成。2.光缆：截面直径为3cm。3.发光体：形式多样。光采集板光缆发光体安装方式屋顶安装侧墙安装工程图片2.平面镜阵列采光照明工作原理：光的反射原理。