秦硯瑤，戴輝自，徐航

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司 重慶 400016）

0 引言

“綠色建筑”理念已深入人心，綠色建筑的發(fā)展亦相當(dāng)迅猛。根據(jù)資料顯示，截至2015年1月，全國已評出2538項(xiàng)綠色建筑標(biāo)識項(xiàng)目，總建筑面積達(dá)到2.92億m2，其中設(shè)計(jì)標(biāo)識2379項(xiàng)，建筑面積為2.72億m2；運(yùn)行標(biāo)識159項(xiàng)，建筑面積0.2億m2。重慶市綠色建筑發(fā)展亦呈較快發(fā)展態(tài)勢【1】，2013年12月1日起，重慶率先在一定規(guī)模的公共建筑中強(qiáng)制執(zhí)行綠色建筑一星級標(biāo)準(zhǔn)，每年涉及的建筑量約1000萬㎡，同時(shí)根據(jù)重慶市綠色建筑專業(yè)委員會提供的數(shù)據(jù)顯示，通過標(biāo)識的項(xiàng)目為55項(xiàng)【2】，建筑面積共計(jì)約400萬m2，已呈現(xiàn)快速發(fā)展的勢頭。天然采光作為保證綠色建筑室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的重要內(nèi)容，目前亦得到廣泛關(guān)注。導(dǎo)光管采光作為天然采光的重要形式，節(jié)能效果顯著，應(yīng)用逐步受重視。段旺等人針對奧林匹克公園中心區(qū)地下車庫的導(dǎo)光管系統(tǒng)節(jié)能量進(jìn)行了研究，得出單套導(dǎo)光管系統(tǒng)全年可節(jié)約用電1288 kWh【3】。武毅等人針對北京科技大學(xué)體育館導(dǎo)光管照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程、節(jié)能效果、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析研究【4】。彭仁湘等人針對百事可樂州飲料有限公司一期導(dǎo)光管項(xiàng)目的工程經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析，得出了導(dǎo)光管系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性好、節(jié)能效益明顯的結(jié)論【5】。

1 綠色建筑導(dǎo)光管天然采光概述

綠色建筑天然采光方式多種多樣，建筑中應(yīng)用較多的形式有導(dǎo)光管系統(tǒng)、采光井、反光板、棱鏡導(dǎo)光、光導(dǎo)纖維導(dǎo)光。實(shí)際應(yīng)用中受建筑、造價(jià)等因素制約，使用較多的為導(dǎo)光管系統(tǒng)，導(dǎo)光管系統(tǒng)由于采用采光罩、傳輸系統(tǒng)、彎管、漫射器等部件（如圖1），可實(shí)現(xiàn)側(cè)向安裝、穿層安裝、直管安裝、穿層轉(zhuǎn)彎安裝、平板轉(zhuǎn)彎安裝、平板玻璃安裝等多種安裝方式，滿足不同的建筑自然采光需求，有效解決傳統(tǒng)采光井采光路徑有限、無法轉(zhuǎn)彎等問題。

圖1 綠色建筑地下車庫導(dǎo)光筒采光示意圖

2 導(dǎo)光管天然采光節(jié)能量核算方法

根據(jù)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50033-2013）[6]，在建筑設(shè)計(jì)階段評價(jià)采光節(jié)能效果時(shí)，宜進(jìn)行采光節(jié)能計(jì)算。可節(jié)省的照明用電量宜按下列公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Ue——單位面積上可節(jié)省的年照明用電量(kWh/m2·年)；

A——照明的總面積(m2)；

We——可節(jié)省的年照明用電量(kWh/年)；

Pe——房間或區(qū)域的照明安裝總功率(W)；

tD——全部利用天然采光的時(shí)數(shù)(h)，可按《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50033-2013）附錄E中表E.0.1取值；

t'D——部分利用天然采光的時(shí)數(shù)(h)，可按《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50033-2013）附錄E中表E.0.2取值；

FD——全部利用天然采光時(shí)的采光依附系數(shù)，取1；

F'D——部分利用天然采光時(shí)的采光依附系數(shù)，在臨界照度與設(shè)計(jì)照度之間的時(shí)段取0.5【6】。

根據(jù)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50033-2013），重慶市屬于光氣候分區(qū)Ⅴ類區(qū)，全部利用天然光的時(shí)數(shù)tD為2791h；部分利用天然光采光的時(shí)數(shù)t'D為898h。以辦公建筑的辦公室為例，根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034-2013)【7】，辦公室的照明功率密度值為8W/m2（綠色建筑照明功率密度值按目標(biāo)值設(shè)計(jì)）【7】，由3-1及3-2式，每平米辦公室每年可節(jié)約的照明能耗為17.70kWh；對于辦公建筑的地下車庫，照明功率密度值按2W/m2計(jì)，每平米車庫采用導(dǎo)光管采光每年可節(jié)約照明能耗6.48kWh；對于單個(gè)導(dǎo)光管采光所能滿足的采光面積，需按實(shí)際設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分析計(jì)算。

3 導(dǎo)光管天然采光應(yīng)用技術(shù)案例分析

3.1 項(xiàng)目案例

重慶市某二星級綠色建筑項(xiàng)目，項(xiàng)目性質(zhì)主要為辦公，含部分商業(yè)。總用地面積43298m2，總建筑面積89343m2，地下建筑面積28077.57m2，綠地率30%，建筑密度40%，項(xiàng)目場地內(nèi)為混合建筑群，含高層、多層建筑，項(xiàng)目停車位數(shù)量共計(jì)640輛 （全部采用地下停車方式）（如圖2所示），地下建筑的主要功能為車庫、設(shè)備房等。該地塊場地呈南高北低，西高東低現(xiàn)狀，南北高差約3m，東西高差約8m，一條地下箱涵管道東西向橫穿基地，將地下室可建范圍分成南北兩塊。由于項(xiàng)目場地存在高差，場地內(nèi)設(shè)置了坡地綠化，導(dǎo)光管設(shè)計(jì)時(shí)，需避開建筑基底、交通道路，且景觀設(shè)計(jì)時(shí)需避免設(shè)置在高大喬木的遮蔭范圍內(nèi)、坡地綠化區(qū)，導(dǎo)致無法集中連片布置，且需根據(jù)地面景觀位置作局部調(diào)整，同時(shí)，盡可能將導(dǎo)光管設(shè)置于地下車庫車道上，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)，考慮綠色建筑的要求及投資限制，擬采用20套導(dǎo)光管系統(tǒng)進(jìn)行自然采光。項(xiàng)目采用20套DS530型天然導(dǎo)光管，直徑530mm，綜合效率約為 70%；維護(hù)系數(shù) 0.82。

圖2 某二星級綠色建筑項(xiàng)目地下車庫導(dǎo)光筒布置平面

3.2 導(dǎo)光管天然采光設(shè)計(jì)

重慶處于Ⅴ類光氣候區(qū)，且全年陰天較多，導(dǎo)光管應(yīng)用案例相對較少，一般認(rèn)為5m×5m的間距時(shí)，可滿足辦公室的采光要求，根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50034-2013)【7】，公共建筑地下車庫的照度標(biāo)準(zhǔn)為50lx。為確定導(dǎo)光管所需的安裝間距要求，設(shè)計(jì)前模擬分析確定導(dǎo)光管合理的安裝間距。模擬分析中采用DS530型號的導(dǎo)光管，設(shè)計(jì)間距分別為6000mm×6000mm、7000mm×7000mm、8000mm×8000mm、9000mm×9000mm。 應(yīng)用Ecotect模擬軟件，對層高為4.2m的車庫進(jìn)行模擬分析（結(jié)果如圖3-圖6），得到表1所示車庫地面的照度值。

表1 Φ530導(dǎo)光管各間距下邊界處的照度值

圖3 6000×6000mm時(shí)車庫內(nèi)照度分布

圖4 7000×7000mm時(shí)車庫內(nèi)照度分布

圖5 8000×8000mm時(shí)車庫內(nèi)照度分布

圖6 9000×9000mm時(shí)車庫內(nèi)照度分布

因此，6000×6000mm、7000×7000mm、8000mm×8000mm時(shí)均能滿足，9000mm×9000mm時(shí)部分區(qū)域已不能滿足照度要求。因此，項(xiàng)目中確定導(dǎo)光管的合理間距為8000mm×8000mm，實(shí)際布置以項(xiàng)目總圖為準(zhǔn)。

3.3 天然采光節(jié)能量計(jì)算

按照前述分析，導(dǎo)光管間間距為8000mm×8000mm，單個(gè)導(dǎo)光管可滿足采光要求的面積為64m2，根據(jù)本文第3章的論述，采用導(dǎo)光管采光，每平米車庫每年節(jié)約電能6.48kWh，項(xiàng)目中采用的單個(gè)導(dǎo)光管面積為0.25×0.532×3.14=0.22m2，單個(gè)導(dǎo)光管每年節(jié)電為6.48×64=414.72kWh，單位導(dǎo)光管面積年節(jié)約的電能為1/0.22×414.72=1985.2kWh。

浙江省發(fā)布了 《民用建筑可再生能源應(yīng)用核算標(biāo)準(zhǔn)》（DB33/1105-2014）【8】，該標(biāo)準(zhǔn)指出，應(yīng)用于辦公室時(shí)，單位光導(dǎo)管面積年理論節(jié)電量為3840kwh/m2，與本研究中車庫的1985.2kWh存在差異，原因有二：一是浙江位于光氣候Ⅳ區(qū)（室外天然光設(shè)計(jì)照度值為13500lx），優(yōu)于重慶地區(qū)（Ⅴ區(qū)，室外天然光設(shè)計(jì)照度值為12000lx）；二是辦公室采光要求的照度一般為300lx，而車庫為50lx即可，造成的照明功率密度差異大，導(dǎo)致節(jié)能量也存在巨大差異。

4 結(jié)論

研究顯示，重慶地區(qū)綠色建筑中，導(dǎo)光管設(shè)計(jì)可采用Ecotect軟件進(jìn)行模擬分析，優(yōu)化導(dǎo)光管設(shè)計(jì)。對于Φ530的導(dǎo)光管安裝于負(fù)一層地下車庫時(shí)（直采），可按8m×8m的間距設(shè)計(jì)，每平米導(dǎo)光管每年節(jié)約的電能為1985.2kWh。

[1]張川，宋凌，孫瀟月.2014年度綠色建筑評價(jià)標(biāo)識統(tǒng)計(jì)報(bào)告[J].建設(shè)科技，2015（6）：20-23.

[2]關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)建筑節(jié)能與綠色建筑基本信息報(bào)送工作的通知.http://www.cqgbc.org/gonggao_x.asp?id=197.

[3]段旺，宗復(fù)，林若慈.奧運(yùn)中心區(qū)地下車庫導(dǎo)光管系統(tǒng)[J].照明工程學(xué)報(bào)，2008，19（3）：1-7.

[4]武毅，戴德慈.北京科技大學(xué)體育館導(dǎo)光管照明系統(tǒng)[J].照明工程學(xué)報(bào)，2008，19（4）：25-32.

[5]彭仁湘.導(dǎo)光管采光技術(shù)應(yīng)用分析[J].建設(shè)科技，2008，8（16）：28-30.

[6]中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢查檢疫總局.建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50033-2013[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[7]中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢查檢疫總局.GB50034-2013建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[8]浙江省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.DB33/1105-2014民用建筑可再生能源應(yīng)用核算標(biāo)準(zhǔn)[S].杭州：浙江人民出版社，2014.