导光管采光系统地下空间项目可行性分析报告

导光管采光系统可行性分析报告摘要：合理利用自然光变更室内环境，最大限度削减白天电力照明的运用，是建筑节能的一个重要方面。2005年以来，导光管采光技术渐渐进入人们的视野。本文介绍导光管采光技术的基本原理，适用范围，实际效果，并结合某安装项目运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，和人类休戚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意我们的采光要求。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。考古学家发觉4000多年前埃及人，曾采纳光束和镜面结合的方式，让光线反射至金字塔的中心区域，奇妙的解决了室内采光的问题。人类在建筑采光技术上，经验了漫长的发展阶段。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、城市规划学等学科起先对可持续人类聚居环境的建设进行思索。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，探究人、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匀称地分散到室内须要光线的各个地方，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旧特别足够。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，由漫射器将自然光匀称导入室内须要光线的任何地方。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)，在应用中依据区域和照度的不同而运用不同的型号，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运用导光管采光系统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，可采纳450mm和530mm的型号，可采纳调光装置来调控室内的亮度，依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，可采纳330mm和450mm的型号，依据层高来确定照度分布和数量的确定。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，可采纳450mm和530mm的型号，依据层高来确定照度分布和数量的确定。厂房、体育场馆区域：主要是大型的工业生产制造、体育场馆，照度凹凸不等，高度一般在4m—18m不等，可采纳530mm和750mm或更大的非标产品型号，依据层高来确定照度分布和数量的确定。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。假如导光管长度不够，则须要增加延长管来满意导光的须要，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，光线分布匀称，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）可调整性，通过调光装置遮光片的转动，限制进入室内的光通量，可对室内照度进行调整。图3导光管采光系统可调整性示意图（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特别低。见下表：说明：=1\*GB3①导光管长为0.5m时，系统K值为1.70w/m2k；=2\*GB3②导光管长为1.0m时，系统K值为1.60w/m2k；=3\*GB3③导光管长为2.0m时，系统K值为1.58w/m2k；=4\*GB3④导光管长为3.0m时，系统K值为1.55w/m2k；=5\*GB3⑤导光管长为4.0m时，系统K值为1.53w/m2k；=6\*GB3⑥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运用寿命长，不须要后期维护成本。导光管采光系统运用寿命≥25年。因采光罩为半球形，且经过特别工艺处理，具有自清洁功能，不简单积聚灰尘节能：导光管采光系统可完全取代白天的电力照明，至少可供应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，创建效益！环保：光导照明光源取自自然光线，采光柔软、匀称，光强可以依据须要进行实时调整，全频谱、无闪耀、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，能最大限度的爱护人的身心健康。平安：采光系统无需配带电器设备和传导线路，消退了因线路老化引起的火灾隐患，且整个系统设计先进、工艺探究、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。健康：导光管采光系统秉承自然理念，全力打造健康和谐的消遣、办公、居住环境。科学探讨证明，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，促进体内养分物质的合成和汲取，改善居住环境等。时尚：导光管采光系统外型美观，是自然光和人工建筑的完备结合，创建了低耗能、高舒适度的健康消遣、办公、居住环境，有利于建筑装饰艺术创作；加上阳光丰富的色调，材质感更加明显，显示出自然光的无穷魅力！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简单附着，避开大部分紫外线，并使其具有特别好的耐侯性和抗冲击性。图5采光罩（2）防雨装置确保系统和预留孔之间的完备连接，起到屋面和系统之间的防水作用，重量轻、强度高、耐腐蚀、易和建筑结合。依据不同建筑屋面要求，可敏捷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别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纳不同角度的弯管在建筑中随意穿行。导光管可以按形态分为直导光管和弯管两种，弯管可以有不同的弯曲角度，弯曲角度变更范围为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安排，使之匀称分布在室内。不同系列的漫射器可和各类空间的装修风格相匹配，为您供应一个无眩光、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依据用户需求，通过墙壁上的开关或者小型遥控器，限制小型电机带动遮光片进行旋转，对室内光照度进行调整甚至完全关闭。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,而普及运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，即使按一半节约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，每年可以节约电费人民币：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。照明用电的快速增加，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。在火力发电的状况下，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，汲取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，造成冰山溶化和海水热膨胀，引起海平面上升，变更生态系统，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。人体长期生活在肯定浓度的SO2的空气中，会产生呼吸道和其他疾病。每节约1度电，就相当于节约了0.4千克煤的能耗和4升净水，同时还削减了1千克CO2和0.03千克SO2的排放。假如运用导光管采光系统,每年节电1062.9亿千瓦时，就相当于节约了：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；削减了：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）供应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耀下渡过的。而一般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，会使人眼的调整器官，如睫状肌、瞳孔括约肌等处于惊慌的调整状态，导致视觉疲惫，从而加速人眼疲惫，降低工作、学习效率，简单近视。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养分物质，在心理上和生理上感到舒适愉悦，还能消退室内的霉气、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。导光管采光系统各部件所运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。导光管采光系统的寿命可长达25年以上。12、导光管采光系统和电力照明系统对比表格：性能对比照明方式光导照明电力照明照明效果好较好舒适性好差显色性好差光源类型冷光源热光源平安隐患无有用电费用无有维护费用无有运用寿命＞25年1年左右（灯）注：导光管采光系统是一种高效的光传导装置，系统中空密封，具有良好的隔热性能，故将其归为冷光源。自然光光导照明和电力照明效果对比曲线13.导光管采光系统在实际项目应用中节能分析（地下车库案例）131.1工程概况1.地下车库区域运用导光管设备3.运用导光管区域面积约为10000m2131.2运用灯具状况1.地下车库依据国标照度要求消耗电量为4W/m22.日间照明时间以四季综合时间段计算，平均为10小时/日间照明。3.日间总用电量为：10000m2×4W/m2×10小时=400000W即为250KW（日间总耗电量）4.年日间总耗电量为400KW×365日=146000KW5.该地区用电单价约为1.0元/KW。6.日耗电费用为：1.0元/KW×400KW=400元7.年耗电费用为：400元×365日=146000元8.20年耗电费用为：20年×146000元=292万元（注：未包含灯具定期修理、更换等费用）131.3节能分析1.节能性能依据上面计算得知一年日间照明总用电量约为146000KW。我国现在主要是以火力发电的国家，火力发电厂所运用的燃料基本上都是煤炭，全国煤炭消费总量的49%用于发电。所以，在节能分析中我们主要计算煤的消耗量。其中指出每节约1度电，就相应节约了0.4千克标准煤和4升净水。此项目中，在运用煤炭发电的地区年度节约能源为：节约能源估计量（单位：吨）标准煤58.4净水584运用煤炭发电，煤炭属于不行再生能源，无法和清洁、绿色、自然的自然光相比。2.减排分析此项目中，运用导光管采光系统一年可以节约电力能源146000KW，这样就意味着阻挡了二氧化碳等有害气体排放到大气中。以下数据均依照国家标准计算，其中明确指出，每生产一度电就会释放不同量的有害气体。有害污染物排放估计量（单位：千克/千瓦·时）二氧化碳（CO2）0.997二氧化硫（SO2）0.03氮氧化物（NOX）0.015碳粉尘0.272由以上数据计算得出以下数据：采纳光导照明系统削减污染物排放的估计量（单位：吨）二氧化碳（CO2）145.56吨二氧化硫（SO2）4.38吨氮氧化物（NOX）2.19吨碳粉尘39.71吨经比较分析后，项目投入导光管运用期间节约了用电能源，并且节约煤炭能源（发电）运用量为58.4吨，节约用水（发电）运用量为584吨，削减碳粉尘污染的排放量约为185.27吨。20年节约效益，节约煤炭资源：1168吨节约水资源：11680吨削减二氧化碳排放量：2911.2吨二氧化硫：87.6吨氮氧化物：43.8吨碳粉尘：794.2吨所以，应用导光管采光系统是一种可持续发展的须要，是一种可见成效的投资。导光管采光系统响应了低碳号召，做到了零碳排放，削减了能源尤其是不行再生资源的消耗，是一种绿色、健康、平安的产品；131.4导光管运用状况1.地下车库10000m2区域预料运用85套STGC530型号导光管采光系统。2.导光管采光系统一次性投入产品运用费用约为：69万元3.导光管采光系统产品寿命＞25年4.各部件无需维护、更换131.5节能回收期回收期=导光管运用费用/年耗电费用=69万/14.6万=4.72回收期约为4.8年工程案例赏析关联案例关联案例132.1工程概况（物流仓库）中国移动华东物流基地1.1、2、3、4号库房区域运用导光管设备2.运用导光管区域层高为13.5米3.运用导光管区域面积约为36000M2132.2耗电量状况1.每平方米须要用电0.004KW/小时2.日间照明时间以四季综合时间段计算，平均为10小时/日间照明。3.日间总用电量为：36000M2×0.004KW/小时×10小时=1440KW（日间总耗电量）4.年日间总耗电量为1440KW×365日=525600KW5.江苏南京地区工业用电单价为0.10元/KW。6.日耗电费用为：0.10元/KW×1440KW=1440元7.年耗电费用为：1440元×365日=525600.00元8.20年耗电费用为：20年×315360.00元=1051.2万元（注：未包含灯具定期修理、更换等费用）132.3节能分析1.节能性能依据上面计算得知一年日间照明总用电量约为525600KW。我国现在主要是以火力发电的国家，火力发电厂所运用的燃料基本上都是煤炭，全国煤炭消费总量的49%用于发电。所以，在节能分析中我们主要计算煤的消耗量。其中指出每节约1度电，就相应节约了0.4千克标准煤和4升净水。此项目中，在运用煤炭发电的地区年度节约能源为：节约能源估计量（单位：吨）标准煤210.24净水2102.40运用煤炭发电，煤炭属于不行再生能源，无法和清洁、绿色、自然的自然光相比。2.减排分析此项目中，运用导光管采光系统一年可以节约电力能源525600KW，这样就意味着阻挡了二氧化碳等有害气体排放到大气中。以下数据均依照国家标准计算，其中明确指出，每生产一度电就会释放不同量的有害气体。有