重慶地區導光管采光系統的有效服務面積估算研究

周書兵

（中機中聯工程有限公司，重慶400039）

重慶地區導光管采光系統的有效服務面積估算研究

周書兵

（中機中聯工程有限公司，重慶400039）

該文基于重慶地區的光氣候條件，用流明法給出了導光管采光系統自然采光有效服務面積的估算公式，有助于指導重慶地區導光管采光系統在地下空間或大進深空間方案階段中的應用。

導光管；自然采光；光氣候環境

0　引言

經濟的快速發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,根據統計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，采用被動式采光技術無疑是降低照明能耗的重要途徑之一。近年來，導光管作為一種新型高效的自然采光裝置正在全國范圍內迅速普及應用。導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。

重慶地區多云天見多，尤其是冬季。通過合理設計,積極采用導光管技術為各類難以直接使用采光的建筑空間提供照明,對于節約能源、保護環境具有重要意義。

重慶市《綠色建筑評價標準》DBJ50/T-066-2014[2]日前已發布實施，其中對于導光筒的應用主要體現在第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，重慶地區多云天見多，室外采光條件較差。本文根據重慶地區室外自然光條件，結合相關標準，得出重慶地區導光管采光系統自然采光應用估算公式，指導重慶地區導光筒的設計應用。

1　導光管采光系統采光計算方法

根據《建筑采光設計標準》GB 50033-2013[3]在頂部均勻布置條件下，室內平均水平照度可按下式進行計算：

式中，Eav為平均水平照度（lx）；n為導光管采光系統的數量；Φu為導光管采光系統漫射器的設計輸出光通量（lm）；Es為室外天然光設計照度值，重慶地區取12000lx；At為導光管的有效采光面積（m2）；ηd為導光管采光系統的總效率；CU為導光管采光系統的利用系數；MF為維護系數；s為房間地面面積（m2）。

根據《導光管采光系統技術規程》JGJ/T374-2015[4]，導光管采光系統的總效率可按下式進行計算：

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

2　導光管采光系統有效服務面積估算

假設導光筒直徑為d，計算單個布置情況下的導光管采光服務面積。導光管系統采光照度計算公式見式（1）。

假設該導光筒用于地下車庫，車庫地面設計照度為En，則導光管采光系統的有效服務面積seff可通過式（1）變換得到，見下式（4）所示。

式中，En為室內照度設計值（lx）；n為擬采用的導光管采光系統數量，這里取1；CU為導光管系統的利用系數。按《建筑采光設計標準》GB 50033-2013表6.0.2，以最不利的工況考慮。分析單個導光筒服務面積時，可以認為導光管與墻壁位置較遠，墻壁反射可以忽略不計，室空間比按0考慮，頂棚反射比按20%考慮，取利用系數1.04；MF為維護系數，按照《導光管采光系統技術規程》JGJ/T374-2015附錄，取一般污染垂直安裝情況下時的維護系數0.8。

Φu為導光管采光系統漫射器的設計輸出光通量，按式（2）計算，這里室外天然光設計照度值取重慶地區的12000lx；導光管采光系統的總效率根據式（3）計算，根據廠家提供數據，集光器的透射比取0.8，導光管的傳輸效率取0.98，漫射器的透射比取0.86（部分產品可達到0.9），總效率為0.674。

帶入已知數值，式（4）便可簡化為下式（5）。

以常用D600導光筒為例，導光管的有效采光面積0.283m2。根據重慶市《綠色建筑評價標準》DBJ50/T-066-2014第8.2.7條第2款，地下空間采光系數平均值不小于0.5%即可計入有效改善采光面積。重慶地區室外設計照度12000lx，則采光系數0.5%對應自然采光照度60lx。將照度值和導光管橫截面積代入式（5）計算可得，單個導光筒有效服務面積為31.72m2。

3　結論與展望

本文根據流明法給出了導光筒自然采光服務面積的估算公式，考慮的是全陰天室外無遮擋、室內不利工況下的最大服務面積理論計算方法，僅用于方案階段的估算。在實際工程中，室外光線強弱（晴天采光效果更好）、周邊的建筑物和構筑物遮擋、導光管布置、導光管產品導光效率、房間尺寸、室內圍護結構內表面可見光反射比都會對自然采光的效果產生影響。因此，在進一步設計時，需根據不同廠家提供的產品性能參數進行更詳細的計算與分析，合理選擇導光管采光系統的型號和設計間距，優化自然采光效果。

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

[2]重慶市城鄉建設委員會.DBJ50/T-066-2014綠色建筑評價標準[S].2014.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50033-2013建筑采光設計標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[4]中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ/T374-2015導光管采光系統技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2015.

責任編輯：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能研究工作。