重庆地区导光管采光系统的有效服务面积估算研究

周书兵

（中机中联工程有限公司，重庆400039）

重庆地区导光管采光系统的有效服务面积估算研究

周书兵

（中机中联工程有限公司，重庆400039）

该文基于重庆地区的光气候条件，用流明法给出了导光管采光系统自然采光有效服务面积的估算公式，有助于指导重庆地区导光管采光系统在地下空间或大进深空间方案阶段中的应用。

导光管；自然采光；光气候环境

0　引言

经济的快速发展使得我国能源消耗速度日益增长，用电紧张问题凸显，而照明用电又占有很大比重,根据统计表明我国照明用电约占全国总用电量的12%[1]。充分利用天然光资源，采用被动式采光技术无疑是降低照明能耗的重要途径之一。近年来，导光管作为一种新型高效的自然采光装置正在全国范围内迅速普及应用。导光管能最大限度收集室外光线，并通过管壁高反射材料将光线反射到漫射器，再把自然光均匀投射到房间。

重庆地区多云天见多，尤其是冬季。通过合理设计,积极采用导光管技术为各类难以直接使用采光的建筑空间提供照明,对于节约能源、保护环境具有重要意义。

重庆市《绿色建筑评价标准》DBJ50/T-066-2014[2]日前已发布实施，其中对于导光筒的应用主要体现在第8.2.7条，改善地下空间和大空间的自然采光。而不同地区由于地理位置不同，使得室外自然光条件有所差别，重庆地区多云天见多，室外采光条件较差。本文根据重庆地区室外自然光条件，结合相关标准，得出重庆地区导光管采光系统自然采光应用估算公式，指导重庆地区导光筒的设计应用。

1　导光管采光系统采光计算方法

根据《建筑采光设计标准》GB 50033-2013[3]在顶部均匀布置条件下，室内平均水平照度可按下式进行计算：

式中，Eav为平均水平照度（lx）；n为导光管采光系统的数量；Φu为导光管采光系统漫射器的设计输出光通量（lm）；Es为室外天然光设计照度值，重庆地区取12000lx；At为导光管的有效采光面积（m2）；ηd为导光管采光系统的总效率；CU为导光管采光系统的利用系数；MF为维护系数；s为房间地面面积（m2）。

根据《导光管采光系统技术规程》JGJ/T374-2015[4]，导光管采光系统的总效率可按下式进行计算：

式中：τ1为集光器的透射比；TTE为导光管的传输效率；τ2为漫射器的透射比。

2　导光管采光系统有效服务面积估算

假设导光筒直径为d，计算单个布置情况下的导光管采光服务面积。导光管系统采光照度计算公式见式（1）。

假设该导光筒用于地下车库，车库地面设计照度为En，则导光管采光系统的有效服务面积seff可通过式（1）变换得到，见下式（4）所示。

式中，En为室内照度设计值（lx）；n为拟采用的导光管采光系统数量，这里取1；CU为导光管系统的利用系数。按《建筑采光设计标准》GB 50033-2013表6.0.2，以最不利的工况考虑。分析单个导光筒服务面积时，可以认为导光管与墙壁位置较远，墙壁反射可以忽略不计，室空间比按0考虑，顶棚反射比按20%考虑，取利用系数1.04；MF为维护系数，按照《导光管采光系统技术规程》JGJ/T374-2015附录，取一般污染垂直安装情况下时的维护系数0.8。

Φu为导光管采光系统漫射器的设计输出光通量，按式（2）计算，这里室外天然光设计照度值取重庆地区的12000lx；导光管采光系统的总效率根据式（3）计算，根据厂家提供数据，集光器的透射比取0.8，导光管的传输效率取0.98，漫射器的透射比取0.86（部分产品可达到0.9），总效率为0.674。

带入已知数值，式（4）便可简化为下式（5）。

以常用D600导光筒为例，导光管的有效采光面积0.283m2。根据重庆市《绿色建筑评价标准》DBJ50/T-066-2014第8.2.7条第2款，地下空间采光系数平均值不小于0.5%即可计入有效改善采光面积。重庆地区室外设计照度12000lx，则采光系数0.5%对应自然采光照度60lx。将照度值和导光管横截面积代入式（5）计算可得，单个导光筒有效服务面积为31.72m2。

3　结论与展望

本文根据流明法给出了导光筒自然采光服务面积的估算公式，考虑的是全阴天室外无遮挡、室内不利工况下的最大服务面积理论计算方法，仅用于方案阶段的估算。在实际工程中，室外光线强弱（晴天采光效果更好）、周边的建筑物和构筑物遮挡、导光管布置、导光管产品导光效率、房间尺寸、室内围护结构内表面可见光反射比都会对自然采光的效果产生影响。因此，在进一步设计时，需根据不同厂家提供的产品性能参数进行更详细的计算与分析，合理选择导光管采光系统的型号和设计间距，优化自然采光效果。

[1]利岚，张滨，王书晓.导光管节能分析研究[J].建筑科学，2013，29（8）.

[2]重庆市城乡建设委员会.DBJ50/T-066-2014绿色建筑评价标准[S].2014.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50033-2013建筑采光设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ/T374-2015导光管采光系统技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

责任编辑：孙苏

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

周书兵（1987-），男，湖北仙桃人，研究生，主要从事绿色建筑和建筑节能研究工作。