重慶地區(qū)導(dǎo)光管采光系統(tǒng)的有效服務(wù)面積估算研究

周書兵

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

重慶地區(qū)導(dǎo)光管采光系統(tǒng)的有效服務(wù)面積估算研究

周書兵

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

該文基于重慶地區(qū)的光氣候條件，用流明法給出了導(dǎo)光管采光系統(tǒng)自然采光有效服務(wù)面積的估算公式，有助于指導(dǎo)重慶地區(qū)導(dǎo)光管采光系統(tǒng)在地下空間或大進(jìn)深空間方案階段中的應(yīng)用。

導(dǎo)光管；自然采光；光氣候環(huán)境

0　引言

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得我國能源消耗速度日益增長，用電緊張問題凸顯，而照明用電又占有很大比重,根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明我國照明用電約占全國總用電量的12%[1]。充分利用天然光資源，采用被動(dòng)式采光技術(shù)無疑是降低照明能耗的重要途徑之一。近年來，導(dǎo)光管作為一種新型高效的自然采光裝置正在全國范圍內(nèi)迅速普及應(yīng)用。導(dǎo)光管能最大限度收集室外光線，并通過管壁高反射材料將光線反射到漫射器，再把自然光均勻投射到房間。

重慶地區(qū)多云天見多，尤其是冬季。通過合理設(shè)計(jì),積極采用導(dǎo)光管技術(shù)為各類難以直接使用采光的建筑空間提供照明,對(duì)于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

重慶市《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ50/T-066-2014[2]日前已發(fā)布實(shí)施，其中對(duì)于導(dǎo)光筒的應(yīng)用主要體現(xiàn)在第8.2.7條，改善地下空間和大空間的自然采光。而不同地區(qū)由于地理位置不同，使得室外自然光條件有所差別，重慶地區(qū)多云天見多，室外采光條件較差。本文根據(jù)重慶地區(qū)室外自然光條件，結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，得出重慶地區(qū)導(dǎo)光管采光系統(tǒng)自然采光應(yīng)用估算公式，指導(dǎo)重慶地區(qū)導(dǎo)光筒的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

1　導(dǎo)光管采光系統(tǒng)采光計(jì)算方法

根據(jù)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50033-2013[3]在頂部均勻布置條件下，室內(nèi)平均水平照度可按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，Eav為平均水平照度（lx）；n為導(dǎo)光管采光系統(tǒng)的數(shù)量；Φu為導(dǎo)光管采光系統(tǒng)漫射器的設(shè)計(jì)輸出光通量（lm）；Es為室外天然光設(shè)計(jì)照度值，重慶地區(qū)取12000lx；At為導(dǎo)光管的有效采光面積（m2）；ηd為導(dǎo)光管采光系統(tǒng)的總效率；CU為導(dǎo)光管采光系統(tǒng)的利用系數(shù)；MF為維護(hù)系數(shù)；s為房間地面面積（m2）。

根據(jù)《導(dǎo)光管采光系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》JGJ/T374-2015[4]，導(dǎo)光管采光系統(tǒng)的總效率可按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：τ1為集光器的透射比；TTE為導(dǎo)光管的傳輸效率；τ2為漫射器的透射比。

2　導(dǎo)光管采光系統(tǒng)有效服務(wù)面積估算

假設(shè)導(dǎo)光筒直徑為d，計(jì)算單個(gè)布置情況下的導(dǎo)光管采光服務(wù)面積。導(dǎo)光管系統(tǒng)采光照度計(jì)算公式見式（1）。

假設(shè)該導(dǎo)光筒用于地下車庫，車庫地面設(shè)計(jì)照度為En，則導(dǎo)光管采光系統(tǒng)的有效服務(wù)面積seff可通過式（1）變換得到，見下式（4）所示。

式中，En為室內(nèi)照度設(shè)計(jì)值（lx）；n為擬采用的導(dǎo)光管采光系統(tǒng)數(shù)量，這里取1；CU為導(dǎo)光管系統(tǒng)的利用系數(shù)。按《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50033-2013表6.0.2，以最不利的工況考慮。分析單個(gè)導(dǎo)光筒服務(wù)面積時(shí)，可以認(rèn)為導(dǎo)光管與墻壁位置較遠(yuǎn)，墻壁反射可以忽略不計(jì)，室空間比按0考慮，頂棚反射比按20%考慮，取利用系數(shù)1.04；MF為維護(hù)系數(shù)，按照《導(dǎo)光管采光系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》JGJ/T374-2015附錄，取一般污染垂直安裝情況下時(shí)的維護(hù)系數(shù)0.8。

Φu為導(dǎo)光管采光系統(tǒng)漫射器的設(shè)計(jì)輸出光通量，按式（2）計(jì)算，這里室外天然光設(shè)計(jì)照度值取重慶地區(qū)的12000lx；導(dǎo)光管采光系統(tǒng)的總效率根據(jù)式（3）計(jì)算，根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)，集光器的透射比取0.8，導(dǎo)光管的傳輸效率取0.98，漫射器的透射比取0.86（部分產(chǎn)品可達(dá)到0.9），總效率為0.674。

帶入已知數(shù)值，式（4）便可簡化為下式（5）。

以常用D600導(dǎo)光筒為例，導(dǎo)光管的有效采光面積0.283m2。根據(jù)重慶市《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ50/T-066-2014第8.2.7條第2款，地下空間采光系數(shù)平均值不小于0.5%即可計(jì)入有效改善采光面積。重慶地區(qū)室外設(shè)計(jì)照度12000lx，則采光系數(shù)0.5%對(duì)應(yīng)自然采光照度60lx。將照度值和導(dǎo)光管橫截面積代入式（5）計(jì)算可得，單個(gè)導(dǎo)光筒有效服務(wù)面積為31.72m2。

3　結(jié)論與展望

本文根據(jù)流明法給出了導(dǎo)光筒自然采光服務(wù)面積的估算公式，考慮的是全陰天室外無遮擋、室內(nèi)不利工況下的最大服務(wù)面積理論計(jì)算方法，僅用于方案階段的估算。在實(shí)際工程中，室外光線強(qiáng)弱（晴天采光效果更好）、周邊的建筑物和構(gòu)筑物遮擋、導(dǎo)光管布置、導(dǎo)光管產(chǎn)品導(dǎo)光效率、房間尺寸、室內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面可見光反射比都會(huì)對(duì)自然采光的效果產(chǎn)生影響。因此，在進(jìn)一步設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)不同廠家提供的產(chǎn)品性能參數(shù)進(jìn)行更詳細(xì)的計(jì)算與分析，合理選擇導(dǎo)光管采光系統(tǒng)的型號(hào)和設(shè)計(jì)間距，優(yōu)化自然采光效果。

[1]利嵐，張濱，王書曉.導(dǎo)光管節(jié)能分析研究[J].建筑科學(xué)，2013，29（8）.

[2]重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì).DBJ50/T-066-2014綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S].2014.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50033-2013建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ/T374-2015導(dǎo)光管采光系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

責(zé)任編輯：孫蘇

Study on Estimation of Effective Service Area of Tubular Daylight Device in Chongqing

Based on the light climate condition in Chongqing,the estimation formula for the effective service area by natural lighting is presented with lumen method,helpful of guiding the application of lighting system by tubular daylight device in underground space or larger and deeper space at planning stage in Chongqing.

tubular daylight device;natural lighting;light and climate environment

TU113.5+41

A

1671-9107（2015）12-0075-02

10.3969／j.issn.1671-9107.2015.12.075

2015-10-16

周書兵（1987-），男，湖北仙桃人，研究生，主要從事綠色建筑和建筑節(jié)能研究工作。