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导光管采光系统可行性分析报告摘要：合理利用自然光改变室内环境，最大限度减少白天电力照明的使用，是建筑节能的一个重要方面。2005年以来，导光管采光技术逐渐进入人们的视野。本文介绍导光管采光技术的基本原理，适用范围，实际效果，并结合某安装项目使用导光管采光系统技术的实际案例经行全面分析。关键词：导光管采光系统建筑采光建筑节能技术设计标准1、引言随着建筑行业的发展，与人类息息相关的建筑空间越来越大，地下空间的开发也越来越多。传统的侧窗采光、天窗采光已经无法满足我们的采光要求。导光管采光系统技术的发展很好的解决了这个问题。2、采光技术的发展建筑采光由来已久，可以追溯到远古时代，古人对生活环境的选择，已经考虑了采光的需求，随着社会发展，人们居住环境还考虑了通风的要求。考古学家发现4000多年前埃及人，曾采用光束与镜面结合的方式，让光线反射至金字塔的中心区域，巧妙的解决了室内采光的问题。人类在建筑采光技术上，经历了漫长的发展阶段。每个采光技术的衍变都代表着人类的不断进步，其目的都是为了使建筑更加合理的运用自然光。建筑采光的发展过程可以分为三个阶段：传统建筑采光，如天井、门、窗户；近代建筑采光，如天窗、采光瓦、采光罩、采光顶等；现在建筑采光，则主要有导光管采光系统照明、光纤照明等。为实现建筑、城市、景观环境的可持续发展，建筑学、城市规划学等学科开始对可持续人类聚居环境的建设进行思考。近几年提出的生态城市、生态建筑等都是以生态、自然为准则，探索人、建筑、自然三者的关系，旨在为人类塑造一个最为合理且可持续发展的生存环境。3、导光管采光系统的工作原理“尚拓SUNTUBE”导光管采光系统又叫光导照明、日光照明、自然光照明等。系统主要分三个部分：一、采光区：利用透射和折射的原理通过室外的采光装置高效采集自然光，并将其导入系统内部，其透光率高达90%以上；二、传输区：导光管内壁反光率高达99.7%，可以保证光线长距离高效传输。三、漫射区：由漫射器将比较集中的自然光均匀地分散到室内需要光线的各个地方，其透光率同样高达90%以上。从黎明到黄昏甚至阴天或雨天，系统导入室内的光线仍然十分充足。导光管采光系统，是通过室外的采光装置捕获室外的日光，并将其导入系统内部，然后经过导光装置强化并高效传输后，由漫射器将自然光均匀导入室内需要光线的任何地方。4、导光管采光系统的型号及应用照度介绍（1）导光管采光系统的型号有多种，分别为：STGC330、STGC450、STGC530、STGC750和非标产品（1000mm、1200mm、1500mm、1800mm、2000mm、2400mm)，在应用中根据区域和照度的不同而使用不同的型号，影响导光管采光系统产品的区域应用条件还有层高、屋面结构、导光管长度、地面状况等。（2）中国照明的气候分区分为五类：一类地区照度≥28000lux，主要在中国的西南部，有西藏、广西昆明、甘肃兰州等地区。二类地区照度在26000和28000lux之间，主要在中国的内蒙古和新疆等地区。三类地区照度在24000和26000lux之间，主要在广东广西南部、新疆北部、山东、河南、河北、辽宁、内蒙古东部。四类地区照度在22000和24000lux之间，主要在中国的中东部和吉林等地区。五类地区照度22000lux，主要在四川和黑龙江等地区。应选用日照强度较高的区域使用导光管采光系统5、应用区域分析1）办公、超市区域：环境好，照度要求高（200--500lux），办公室高度一般在3m—5m之间，可采用450mm和530mm的型号，可采用调光装置来调控室内的亮度，根据层高来确定照度分布和数量的确定。2）仓储、走廊区域：货物存放、人流行走区，照度要求偏低，（100--150lux),高度一般在3m—8m不等，可采用330mm和450mm的型号，根据层高来确定照度分布和数量的确定。3）地下车库区域：车辆停放、行驶区，照度要求偏低，（50--75lux),高度一般在3m—5m不等，可采用450mm和530mm的型号，根据层高来确定照度分布和数量的确定。4）厂房、体育场馆区域：主要是大型的工业生产制造、体育场馆，照度高低不等，高度一般在4m—18m不等，可采用530mm和750mm或更大的非标产品型号，根据层高来确定照度分布和数量的确定。6、导光管的长度的应用导光管分为标准管和延长管，标准管是系统本身配置的部件，长度为610mm。如果导光管长度不够，则需要增加延长管来满足导光的需要，延长管长度分为610mm和1200mm长度。导光管在应用中≤2.4m时效果最佳，性价比也最高，延长管的增加会相对折减导光效率。7、适用范围导光管采光系统系统可广泛应用于地下空间、厂房、移动房、办公场所、会议室、学校、医院、疗养中心、体育场馆、展览馆、动物园、植物园、海洋馆、部队、监狱、物流中心、港口、机场、火车站、地铁、轻轨、商场、超市、酒店、住宅、别墅、高级会馆等空间场所。图1导光管采光系统工作原理示意图8、导光管采光系统的技术优势（1）导光管采光技术引用到室内的光线，属于自然光，全光谱。且经过漫射器的散射，光线分布均匀，无眩光，无频闪。图2导光管采光系统工作原理示意图（2）开孔面积小，是天窗采光面积的1/6，防水好处理。（3）可调节性，通过调光装置遮光片的转动，控制进入室内的光通量，可对室内照度进行调节。图3导光管采光系统可调节性示意图（4）隔热保温性能好。比起采光天窗，导光管采光系统的导热系数非常低。见下表：说明：①导光管长为0.5m时，系统K值为1.70w/m2k；②导光管长为1.0m时，系统K值为1.60w/m2k；③导光管长为2.0m时，系统K值为1.58w/m2k；④导光管长为3.0m时，系统K值为1.55w/m2k；⑤导光管长为4.0m时，系统K值为1.53w/m2k；⑥导光管长为5.0m时，系统K值为1.51w/m2k；表1导光管采光系统的导热系数表（5）使用寿命长，不需要后期维护成本。导光管采光系统使用寿命≥25年。因采光罩为半球形，且经过特殊工艺处理，具有自清洁功能，不容易积聚灰尘（6）节能：导光管采光系统可完全取代白天的电力照明，至少可提供8小时的自然光照明，无能耗，一次性投资，无需维护，节约能源，创造效益！（7）环保：光导照明光源取自自然光线，采光柔和、均匀，光强可以根据需要进行实时调节，全频谱、无闪烁、无眩光、无污染，并通过采光罩表面的防紫外线涂层，滤除有害辐射，能最大限度的保护人的身心健康。（8）安全：采光系统无需配带电器设备和传导线路，消除了因线路老化引起的火灾隐患，且整个系统设计先进、工艺考究、具有防水、防火、防盗、防尘、隔热、隔音、自洁以及防紫外线等性能和特点。（9）健康：导光管采光系统秉承自然理念，全力打造健康和谐的娱乐、办公、居住环境。科学研究证明，自然光线照明具有更好的视觉效果和心理作用，并且可以清除室内霉气，抑制微生物生长，促进体内营养物质的合成和吸收，改善居住环境等。（10）时尚：导光管采光系统外型美观，是自然光与人工建筑的完美结合，创造了低耗能、高舒适度的健康娱乐、办公、居住环境，有利于建筑装饰艺术创作；加上阳光丰富的色彩，材质感更加明显，显示出自然光的无穷魅力！1.51.551.61.651.71.750123456热传导系数（单位:w/m2k）光导管长度（单位：m）（11）隔热：导光管采光系统具有优越的隔热性能，因整个系统是密封的空气管，所以在冬天能够保证室内达到最小的热量损失，在夏天可防止室外的热量传入。9、导光管采光系统的结构导光管采光系统主要分为三大部分：室外屋顶的采光装置、光传导部分（导光管）和室内顶部的漫射器。图4导光管采光系统结构示意图（1）采光罩：采光罩，具有极高的透光性能和折射性能，可以把自然光高效投入进系统，弧线和折边的设计一方面可以将低角度光线折射进入系统，使得采光面积远大于采光罩的面积。另一方面空气中的灰尘也不容易附着，避免大部分紫外线，并使其具有非常好的耐侯性和抗冲击性。图5采光罩（2）防雨装置确保系统与预留孔之间的完美连接，起到屋面与系统之间的防水作用，重量轻、强度高、耐腐蚀、易与建筑结合。根据不同建筑屋面要求，可灵活选用防雨版和防雨套圈。选用优质铝质金属制作，表面氧化、喷砂或喷塑、可任选各种颜色。图6防雨装置（3）导光管导光管内壁多层特殊膜确保光线的高效传输性和稳定性。材料全反射率达到98%以上，最高反射率可达99.9%，使得光线在系统中可以长距离的传输，遇到障碍时也可以采用不同角度的弯管在建筑中任意穿行。导光管可以按形状分为直导光管和弯管两种，弯管可以有不同的弯曲角度，弯曲角度变化范围为0～90°图7导光管（4）漫射器漫射器具有极强的透射性和散光性，可以将进入系统的自然光重新分配，使之均匀分布在室内。不同系列的漫射器可与各类空间的装修风格相匹配，为您提供一个无眩光、无频闪、全光谱、健康舒适的光环境。图8漫射器（5）调光装置导光管采光系统可以根据用户需求，通过墙壁上的开关或者小型遥控器，控制小型电机带动遮光片进行旋转，对室内光照度进行调节甚至完全关闭。图9调光装置图10遥控开光10、导光管采光系统的节能分析目前,我国照明耗电量占总发电量的15%左右,2009年全国发电量达到28344亿千瓦时，年照明耗电量达到了28344亿×15%=4251.6亿千瓦时,相当于三峡葛洲坝总发电量（685亿千瓦时）的7倍左右。据专家统计,白天照明占总照明用电的50%以上，主要是商业和工业用电,而普及使用导光管采光系统可以节约白天8到10个小时的照明用电量，即使按一半节省也相当于每年能节电：4251.6亿×50%×50%=1062.9亿千瓦时。相当于少建32个60万千瓦的火力发电厂，还能减排温室气体10629万吨。同时，以每千瓦时0.5元计算，每年可以节省电费人民币：1062.9亿×0.5=531.45亿元。11、导光管采光系统的环保性能分析1）节电意味着减排。照明用电的迅速增加，不但要增加大量的电力投资，牵制国民经济的发展，而且还要产生大量污染。我国电厂2/3为火力发电，主要为燃煤。在火力发电的情况下，每生产一度电对空气产生的主要污染物为：CO2：在大气层不断积累，吸收地面释放的红外辐射，形成大气的“温室效应”，导致全球气候变暖，造成冰山融化和海水热膨胀，引起海平面升高，改变生态系统，影响人类的生产和生活活动。SO2：形成酸雨，使材料加速腐蚀，破坏土壤和水的质量。人体长期生活在一定浓度的SO2的空气中，会产生呼吸道和其他疾病。每节约1度电，就相当于节省了0.4千克煤的能耗和4升净水，同时还减少了1千克CO2和0.03千克SO2的排放。如果使用导光管采光系统,每年节电1062.9亿千瓦时，就相当于节省了：煤炭0.4千克×1062.9亿千瓦时=425.2亿千克,即425.2万吨；净水：4升×1062.9亿千瓦时=4252亿升；减少了：CO2排放量1千克×1062.9亿千瓦时=1062.9亿千克；SO2排放量0.03千克×1062.9亿千瓦时=31.9亿千克2）提供健康舒适的视觉环境：人们在一天的工作学习之中，至少有60%的时间是在日光灯的照射下渡过的。而普通日光灯的供电频率为50赫兹，表示发光时每秒亮暗100次，属于低频率的频闪光，会使人眼的调节器官，如睫状肌、瞳孔括约肌等处于紧张的调节状态，导致视觉疲劳，从而加速人眼疲劳，降低工作、学习效率，容易近视。光导照明将自然光导入室内，光是万物生长之源泉！太阳光系全光谱辐射，显色性100%，自然光下学习，视觉效果好。试验证明：自然光条件下的视觉对比灵敏度高于人工光5％～20％以上。同时，可使人的机体内产生维生素等多种营养物质，在心理上和生理上感到舒适愉悦，还能消除室内的霉气、抑制微生物的生长、改善室内环境。美国科学家Bouchet在1996年提出，仅仅50lux的自然光就可显著减轻那些在地下工作的人们的孤独感。3）导光管采光系统各部件所使用的材料为健康环保型材料，可充分回收利用，不会产生二次污染。4）导光管采光系统的寿命可长达25年以上。12、导光管采光系统与电力照明系