導(dǎo)語：地下工程節(jié)能采光設(shè)置一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

無窗和缺少自然光是大多數(shù)地下空間的缺點，所以采光設(shè)計對于大多數(shù)地下建筑設(shè)計而言是非常重要的。

1地下建筑采光設(shè)計需要解決的問題

1.1缺少自然光封閉的地下空間缺乏自然光的照射，而且主要是以熒光燈進(jìn)行照明，使得地下空間單調(diào)并且缺乏變化。為改變這些缺陷，就需要對人工光的色彩、光強、用光的方向等精心設(shè)計或者利用人工的方式導(dǎo)入自然光。

1.2不良的心理反應(yīng)人們在地下空間中的方位感較差。人在地下空間中往往依賴于室內(nèi)光線的方向和強弱的變化來確定方位，不正確的視覺信息會歪曲人的定向感，在室內(nèi)失去定向感，往往會使人感覺不適。而光線充足的室內(nèi)則可以彌補對黑暗的地下空間的消極聯(lián)想。

2天然采光

為了節(jié)能和改善地下和無窗建筑室內(nèi)光環(huán)境，在地下建筑中，應(yīng)該盡可能的透過側(cè)窗、天窗和中庭為建筑物提供自然采光，但是地下空間多為封閉空間，所以我們就要尋求一些新的地下建筑采光方法。天然采光不僅僅是為了滿足照度和節(jié)約采光能耗的要求，更重要的是滿足人們對自然陽光、空間方位感、晝夜交替等自然信息感知的心理要求。此外，在地下建筑中，天然采光的形式可使空間更加開敞，并在一定程度上改善通風(fēng)效果，而且在視覺心理上大大減少了地下空間的封閉、壓抑、陰森等不良影響。因此，可以說，地下建筑天然采光對于改善地下建筑具有很多方面的作用。近年來出現(xiàn)了一些新的地下建筑采光方法。雖然這類建筑利用天然光照明方法曾已為人們有所研究,但是還有許多技術(shù)問題有待研究解決。我們對這一方法的發(fā)展，它與傳統(tǒng)采光的差異，優(yōu)點，采光過程，采光系統(tǒng)(包括定日鏡、聚光鏡和導(dǎo)光管等)的組成，技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值及發(fā)展前景進(jìn)行了較全面的研究。主動式太陽光系統(tǒng)。在很多情況下，地下空間是完全隔絕的，因此，無法利用側(cè)窗和天窗采納自然光，需要主動太陽光系統(tǒng)將自然光通過孔道、導(dǎo)管、光纖等傳遞到隔絕的地下空間中。主動太陽光系統(tǒng)的基本原理是根據(jù)季節(jié)、時間計算出太陽位置的變化采用定日鏡跟蹤系統(tǒng)作為陽光收集器，并采用高效率的光導(dǎo)系統(tǒng)將天然光送入深層地下空間。下面將介紹光導(dǎo)系統(tǒng)的兩種形式。

(1)纖維光導(dǎo)管系統(tǒng)。照明在能源及其環(huán)境污染上的嚴(yán)重性，已經(jīng)引起了人們的重視，而解決問題的關(guān)鍵就是大力推廣綠色照明技術(shù)。光導(dǎo)管是近20年發(fā)展起來的一種新型有效的利用自然光的照明裝置。在地下空間的設(shè)計中，它可以把自然光進(jìn)行重新分配，從地上傳輸?shù)降叵?，以達(dá)到一定的照明效果。它不僅具有節(jié)約能源，清潔無污染的優(yōu)點，還可以避免一些采用自然光照明的系統(tǒng)由于直接獲得太陽光存在的炫目和潛在熱不適等問題。光導(dǎo)照明系統(tǒng)是一種新型的照明系統(tǒng)，主要是由采光罩、光導(dǎo)管和漫射器三部分組成。其系統(tǒng)原理是通過頂部的采光罩高效采集自然光線導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行重新分配，再經(jīng)過特殊制作的光導(dǎo)管傳輸和強化，光導(dǎo)管內(nèi)壁為高反射材料，反射率一般在95%以上，光導(dǎo)管可以旋轉(zhuǎn)彎曲重疊來改變導(dǎo)光角度和長度。最后由系統(tǒng)底部的漫射裝置把自然光均勻高效地照射到任何需要光線的地方，并且可避免眩光現(xiàn)象的發(fā)生。從而得到由自然光帶來的特殊照明效果，打破了照明完全依靠電力的觀念，是一種綠色、健康、環(huán)保、無能耗的照明裝置。從采光的方式上分類，光導(dǎo)管有主動式和被動式兩種。主動式是通過一個能夠跟蹤太陽的聚光器來采集太陽光，這種類型的光導(dǎo)管采集太陽光的效果很好，但是聚光器的造價昂貴，目前很少在建筑中使用。目前使用最多的是被動式采光光導(dǎo)管，聚光罩和光導(dǎo)管本身連接在一起固定不動，聚光罩多由PC或有機(jī)玻璃注塑而成，表面有三角形全反射聚光棱。光導(dǎo)管可以實現(xiàn)白天完全或部分利用自然光照明，從而大大節(jié)省電能。自然采光能節(jié)約建筑能耗，在地下建筑中的應(yīng)用將會日漸顯現(xiàn)。光導(dǎo)管技術(shù)把地上的太陽光傳輸?shù)降叵聛恚瑓s不產(chǎn)生過多的熱。隨著人們生活水平的提高，和節(jié)約建筑能耗的緊迫性，光導(dǎo)管技術(shù)必將在中國得到廣泛應(yīng)用。我國目前在光導(dǎo)管的研制和應(yīng)用領(lǐng)域仍然十分落后，還不具備大規(guī)模生產(chǎn)光導(dǎo)管的能力。主要原因在于光導(dǎo)管用的高反射率薄膜我國還沒有掌握其生產(chǎn)工藝，光導(dǎo)管的傳輸效率有待于進(jìn)一步提高，在基礎(chǔ)理論研究和產(chǎn)品設(shè)計、實踐操作等方面的工作還很不夠，因此，在我國光導(dǎo)管技術(shù)還沒有大規(guī)模進(jìn)入市場。

(2)定日鏡。定日鏡是一種對陽光進(jìn)行反射定位的裝置，通過對太陽進(jìn)行跟蹤，它可以將陽光精確地反射到某一固定位置，由于這一特性，它在地下空間的自然采光方面得到了很好的應(yīng)用。用拋物鏡和平面鏡將定日鏡收集的陽光通過光導(dǎo)管送入室內(nèi)的光路設(shè)計，對解決淺埋地下或無窗建筑采光問題是較合適的。定日鏡的上方設(shè)有反光鏡。定日鏡像向日葵一樣跟著太陽轉(zhuǎn)，但不完全像向日葵那樣“正視”陽光，而是將陽光折射給定日鏡上方的反光鏡子，陽光就這樣被主動搜集過來，反光鏡朝下，陽光被“輸送”到地下空間。引入主動式自然導(dǎo)光系統(tǒng)，主動收集太陽光的方式，將太陽光引入室內(nèi)進(jìn)行照明。與用普通的天窗玻璃直接引入太陽光的方式相比，主動式自然導(dǎo)光系統(tǒng)不僅提高了照度，延長了室內(nèi)照明自然光照明時間，并且，對光線進(jìn)行了散射，避免眩光的產(chǎn)生，改善了照度的均勻性，獲得更舒適的照明效果。主動式導(dǎo)光系統(tǒng)經(jīng)過收集、反射、透射、散射等方式，將太陽光導(dǎo)入室內(nèi)。導(dǎo)光系統(tǒng)主要由三部分組成，包括定日鏡、平面反射鏡以及5組“天窗＋漫射板”。除了定日鏡，其他的組件都是固定不動的。其中，定日鏡的作用是收集太陽光。定日鏡需根據(jù)太陽位置的改變不斷進(jìn)行角度調(diào)整，以確保定日鏡收集并反射出去的光線全部被平面反射鏡接收到。平面反射鏡的作用是接收定日鏡收集的太陽光，并將其反射進(jìn)天窗。從天窗射入的光經(jīng)過漫射板的散射作用變成比較均勻的光對室內(nèi)照明。定日鏡準(zhǔn)確跟蹤太陽光是該系統(tǒng)成功的關(guān)鍵，為此，精確計算太陽在各個時刻的方位，并將其轉(zhuǎn)化為定日鏡的姿態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)，確保將太陽光準(zhǔn)確反射到平面鏡上。定日鏡除了要準(zhǔn)確跟蹤太陽，還要求出射的光線有聚光效果，為此，采用超環(huán)面面型作為定日鏡的反射鏡面，而非普通的球面反射鏡面型，前者能有效地降低光學(xué)系統(tǒng)像差，更集中地將光線匯聚在一個小區(qū)域。

3人工照明

地下建筑中很難完全依靠天然采光，即使可以通過自然采光，也很難使自然光到達(dá)建筑內(nèi)部的空間。因此，在自然光不能完全到達(dá)的地下空間中，人工照明作為自然光的補充是必不可少的。在室內(nèi)人工照明設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮照度、均勻度、色彩的適宜度以及具有視覺心理作用的光環(huán)境藝術(shù)等，從整體考慮確定光的基調(diào)以及燈具的選擇，爭取創(chuàng)造出適合人的視覺特點的光照環(huán)境。

3.1地下建筑人工照明的原則

(1)應(yīng)該根據(jù)地下工程的用途、空間大小、建筑形式、材料光潔度、色彩以及燈具形式全面考慮。

(2)照度應(yīng)該滿足工作需求。

(3)應(yīng)減少單獨使用白色冷光熒光燈，使各種光源混用，以降低光色的單調(diào)程度。

(4)在出入口處，因其起著連接內(nèi)外的作用，相對于內(nèi)部應(yīng)該有較高的照明度。從室外進(jìn)入地下內(nèi)部，照度降低，應(yīng)該保持一個合適的梯度。

3.2人工照明的設(shè)計方法

3.2.1創(chuàng)造具有自然特性的人造光

人工照明具有光強比陽光小且光色不全等缺點。因此，設(shè)計人造光模擬自然光的特性是一個重要方法。人造光系統(tǒng)可以模擬陽光的顏色、穩(wěn)定性以及在方向與強度的變化。模擬自然光的全光譜燈泡可以提供紫外線照射，以利于地下空間中人們的生理健康。將全光譜燈泡隱藏起來進(jìn)行間接照明，或者至于假天窗之上，會使人誤以為是日光在照明。設(shè)計者應(yīng)該在無窗的地下空間中使人造光能夠模擬陽光在一天中的規(guī)律性變化，具體的做法是根據(jù)外面一天中陽光的周期性變化來改變?nèi)斯す獾念伾蛷姸取?/p>

3.2.2變幻的光影

對于燈光設(shè)計來說，使用變幻的光線所起的作用是很重要的，這并不是簡單地為了變化而變化，而是通過變化加強對不同功能空間的限定，并反映出空間的不同功能。還可以通過在沿著過道的主要目的空間增加光的照度來引導(dǎo)人們的運動。用人工創(chuàng)造出類似自然光的、變化的光線會使空間更豐富、更有活力。

4采光與節(jié)能

節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、提高照明品質(zhì)是綠色照明的宗旨，在能源日益緊張的今天，充分利用天然光，把太陽光通過導(dǎo)光管系統(tǒng)方式直接傳輸?shù)绞覂?nèi)需要照明的地方，特別是一些地下或無窗建筑，必然是未來太陽能綜合利用很好的一種方式，更有利于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

4.1導(dǎo)光系統(tǒng)在節(jié)能方面的體現(xiàn)

采光節(jié)能的方法很多，如采用鏡面反射采光法；利用導(dǎo)光管導(dǎo)光的采光法；光纖導(dǎo)光采光法；棱鏡傳光的采光方法；光伏效應(yīng)間接采光照明法。但無論采用什么方法都旨在降低成本和提高效率，以求在改善地下空間環(huán)境方面獲得一種節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的光照技術(shù)。導(dǎo)光裝置是地下采光系統(tǒng)中不可少的部分。選擇合適的導(dǎo)光方式，是設(shè)計中的關(guān)鍵。石英玻纖導(dǎo)光管具有高傳輸、柔韌性好和便于安裝使用等優(yōu)點，是一種較理想的導(dǎo)光材料。目前，這種光纖在我國僅限于通信方面的應(yīng)用，由于生產(chǎn)能力較低，市場需求量不大，所以價格特別昂貴。如果采用透鏡、平面鏡組成的幾何光路導(dǎo)光系統(tǒng)，那么購置大批光學(xué)元件所花費的資金也是相當(dāng)可觀的。相比之下，選用空心導(dǎo)光管既經(jīng)濟(jì)又實用，空心導(dǎo)光管具有易加工及易安裝的特點，將其內(nèi)壁鍍上高反射率的材料，同樣能獲得較高的光通傳輸率和利用率。因此，有一定的使用價值。所以應(yīng)該選擇合適的導(dǎo)光材料，達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地利用陽光。國內(nèi)目前在地下空間中運用導(dǎo)光管照明已有工程實踐，收到較好的節(jié)能效果，如北京奧運中心區(qū)地下車庫所采用的導(dǎo)光管系統(tǒng)。該工程安裝了19套導(dǎo)光管系統(tǒng)，單套導(dǎo)光管系統(tǒng)可為70m2車庫提供照明。導(dǎo)光管內(nèi)徑為1.2m，導(dǎo)光管長度為3.35m和3.85m。按照車庫地面照度標(biāo)準(zhǔn)為75lx，工程按照設(shè)計計算效果模擬及照明控制設(shè)計完成的導(dǎo)光管系統(tǒng)工程，經(jīng)工程完工后實測，全陰天時室外照度折算為2000lx時，室內(nèi)平均照度達(dá)到75lx，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。在室外照度達(dá)到95551lx時，室內(nèi)照度達(dá)到670lx。在節(jié)能方面，19套導(dǎo)光管系統(tǒng)全年為車庫節(jié)能24472kW•h電。

4.2人工照明節(jié)能方法在地下空間中，最大限度地利用自然光也并不能完全滿足使用要求，在夜晚和陰天時需要借助人工方式來輔助照明。為了節(jié)省耗電量以及滿足環(huán)保節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，地下空間可使用LED智能燈，同樣能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的標(biāo)準(zhǔn)。LED智能燈能根據(jù)實際需要提供適度的照明，在不降低照明品質(zhì)的前提下，大幅度降低電能消耗。它具備很多優(yōu)點：

(1)耗電量低。LED耗電相當(dāng)?shù)?，直流?qū)動，超低功耗(單管0.03～0.06W)，電光功率轉(zhuǎn)換接近100%。一般來說LED的工作電壓是2～3.6V，工作電流是0.02～0.03A。這就是說，它消耗的電能不超過0.1W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。

(2)使用壽命長。有人稱LED光源為長壽燈，它為固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，使用壽命可達(dá)6萬～10萬h，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。

(3)高亮度、低熱量。LED使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。

(4)環(huán)保。LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。

5結(jié)語

在地下建筑中，應(yīng)盡可能地提供天然彩光；也要在同時設(shè)計人造光體系來模擬自然光的特性?？臻g應(yīng)該具有足夠的照度以滿足功能實用的要求；此外，照明設(shè)計應(yīng)能夠加強空間的寬敞感并創(chuàng)造出富有活力的、多樣的地下建筑內(nèi)部環(huán)境。