CN102661571B - 一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑照明领域，尤其涉及一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器。种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器，该连接器包括C型钢连接框、防腐木、岩棉板、第一防水卷材、第二防水卷材、水泥板、防水板和第三防水卷材。本发明采用预制光导管专用连接器不仅制作质量有保证，现场施工操作简便，并解决了光导管内壁冷凝结露问题，保证了光导管与太空板屋面连接防水施工的可靠性。

Description

一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器

技术领域

本发明涉及建筑照明领域，尤其涉及一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器。

背景技术

光导照明系统是一种新型照明装置，主要由采光罩、光导管和漫射器三部分组成。其系统原理是通过采光罩高效采集自然光线导入系统内重新分配，再经过特殊制作的光导管传输和强化后由系统底部的漫射装置把自然光均匀高效的照射到任何需要光线的地方，得到由自然光带来的特殊照明效果。能把自然光均匀高效的照射到场馆内部，从而打破了“照明完全依靠电力”的观念，是一种绿色、健康、环保、无能耗的照明产品。用光导管进行自然采光是现代绿色建筑的一种比较普遍的理念。可以广泛应用于地下空间、走廊、办公室、厂房、车间、场馆等白天需要开灯的地方。

中国发明专利申请(申请号：200910252862.2申请日：2009-11-30)公开了一种光导管，包括：控制装置，其连接旋转台和采光组件的驱动机构，并驱动采光组件与入射阳光成一定的角度；透明的光罩和/或容器，其组成一空间以容纳采光组件；旋转台，其在控制装置的控制下横向跟踪入射阳光；固定部件，其位于容器的表面，用于与建筑物固定；采光组件，包括由控制装置控制的纵向追踪装置和可旋转的反光光学板，反光光学板在纵向驱动装置的驱动下与入射阳光成一定的角度，将入射阳光反射并聚合到光导管体内；光导管体，其连接采光组件，且内壁表面为反光结构。

浙江中烟工业有限责任公司的卷烟工业厂房首次大量应用光导管系统，由于卷烟工业厂房主要生产车间屋顶使用太空板(环保发泡混凝土预制板)，且室内生产环境高温高湿。如果光导管系统按照标准节点安装，由于光导管材质为合成金属，冬季会在光导管内壁形成冷凝结露问题。且与屋面的防水连接可靠性得不到保证。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器，该连接器保证了光导管系统在卷烟工业厂房中的适用性，具有安装方便，防水，防结露的特点。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器，该连接器包括C型钢连接框、防腐木、岩棉板、第一防水卷材、第二防水卷材、水泥板、防水板和第三防水卷材；所述的防腐木构成具有垂直条和水平条的框体，框体内设有用于安装光导管的孔洞，所述的垂直条和水平条构成倒“L”型结构，所述的C型钢连接框嵌设在水平条与屋面形成的空腔内，C型钢连接框与垂直条之间通过螺钉固定，C型钢连接框内填充所述的岩棉板，岩棉板的外侧面与水平条的外侧面平齐并覆盖设有聚苯乙烯挤塑板，所述的水泥板覆盖在聚苯乙烯挤塑板的外侧，并在水平条、聚苯乙烯挤塑板的上表面和水泥板的外侧面均设有水泥砂浆找平，水泥砂浆找平表面设有基层处理剂；水泥砂浆找平的外侧面均设置有所述的第一防水卷材、第二防水卷材，第一防水卷材、第二防水卷材的下端延伸至屋面，并在屋面上设有与第一防水卷材、第二防水卷材连续的覆盖面；框体上方的第二防水卷材上设置有所述的防水板，防水板通过紧固螺钉固定在框体上，上方延伸至采光罩下方，下方与第二防水卷材之间设有密封胶带；所述的第三防水卷材覆盖在防水板上方，第三防水卷材上端也卷至采光罩下方，第三防水卷材的下端延伸至第二防水卷材竖直侧面；并在所述的防水板的下方设有保温隔热垫，保温隔热垫的内端延伸至采光罩下方，外端至密封胶带。

作为进一步的改进，所述的第一防水卷材、第二防水卷材在竖直面上设有螺钉固定，在屋面上由第二防水卷材封闭第一防水卷材。

作为进一步的改进，防水板采用0.6～1.0mm厚铝钢片，在铝钢片外部粉末涂层。

作为进一步的改进，紧固螺钉的四周填充一圈防水胶。

作为进一步的改进，聚苯乙烯挤塑板的厚度为3～5mm。

作为进一步的改进，防腐木的厚度为40～60mm，岩棉板的厚度为70～90mm，聚苯乙烯板厚度为40～60mm，水泥板的厚度为15～25mm，水泥砂浆找平的厚度为15～25mm。

本发明由于采用了上述的技术方案，该连接器不仅制作质量有保证，现场施工操作简便，并解决了光导管内壁冷凝结露问题，保证了光导管与太空板屋面连接防水施工的可靠性。

附图说明

图1为本发明的使用安装结构示意图。

图2为图1中A部的放大图。

图3为光导管的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示的一种卷烟工业厂房光导照明系统，该装置包括光导管1、采光罩2、漫射屏3和连接器，连接器设置在建筑屋面7上方，光导管1上端与采光罩2相连接，中部穿过连接器以及屋面7的洞口延伸到屋内，建筑屋面7的洞口与光导管1之间是有发泡聚氨酯9填缝。如图3所示，光导管1的下端设有吊圈6，吊圈6上固定有钢丝绳5，屋内光导管1通过钢丝绳5与设置在屋顶的框架8相固定连接。

如图1所示，连接器包括防腐木、C型钢连接框12、岩棉板14、聚苯乙烯挤塑板15、水泥板16、第一防水卷材18、第二防水卷材19、防水板20和第三防水卷材22。所述的防腐木的厚度为50mm，防腐木构成具有垂直条10和水平条11的框体，框体内设有用于安装光导管1的孔洞，所述的垂直条10和水平条11构成倒“L”型结构，所述的C型钢连接框12嵌设在水平条11与屋面7形成的空腔内，C型钢连接框12与垂直条10之间通过螺钉13固定，C型钢连接框12内填充所述的岩棉板14，岩棉板14的厚度为80mm，岩棉板14的外侧面与水平条11的外侧面平齐并覆盖设有聚苯乙烯挤塑板15，聚苯乙烯挤塑板15厚度为50mm。所述的水泥板16的厚度为20mm，水泥板16覆盖在聚苯乙烯挤塑板15的外侧，岩棉板14及聚苯乙烯挤塑板15起到了主要的保温隔热作用，技术要点就是一定要密实。聚苯乙烯挤塑板15由于容易受到外力冲击的损坏，水泥板16主要起到保护层的作用。水平条11、聚苯乙烯挤塑板15的上表面和水泥板16的外侧面均设有水泥砂浆找平17，水泥砂浆找平17的厚度为20mm，水泥板16经过水泥砂浆找平17与第一防水卷材18的结合性也更强，在水泥砂浆找平17表面设有基层处理剂。

如图1、图2所示，水泥砂浆找平17的外侧面均设置有所述的第一防水卷材18、第二防水卷材19，第一防水卷材18、第二防水卷材19厚度为4mm，在竖直面上设有螺钉23固定。第一防水卷材18、第二防水卷材19的下端延伸至屋面7，并在屋面7上设有与上方第一防水卷材18、第二防水卷材19连续的覆盖面，第二防水卷材19封闭第一防水卷材。

如图2所示，框体上方的第二防水卷材19上设置有所述的防水板20，防水板20采用0.7mm厚铝钢片，在铝钢片外部粉末涂层。防水板20通过紧固螺钉21固定在框体上，紧固螺钉21的四周填充一圈防水胶。防水板20的上方延伸至采光罩2下方，下方与第二防水卷材19之间设有密封胶带25。

如图2所示，所述的第三防水卷材22覆盖在防水板20上方，第三防水卷材22上端也卷至采光罩2下方，第三防水卷材22的下端延伸至第二防水卷材19竖直侧面；并在所述的防水板20的下方设有保温隔热垫24，保温隔热垫24的内端延伸至采光罩2下方，外端至密封胶带24。

光导照明系统方案确保了屋面不渗水漏水，之后在施工完毕后也得到了较好验证。那么光导管需穿过管道设备层，采用的长度达到了近9米长，是否能保证足够的采光效率呢？实施之前对整套产品效率做了如下验算，其中所用材料的性能指标参数来源于市场已经成功运用于项目的索乐图光导管系统。计算模型：

(1)采光罩效率取值90.69％；

(2)光导管一次反射率取值99.7％，当光导管3m长，太阳高度角为30度时，反射次数n约为10次；当光导管9M长时，反射次数n约为30次

反射一次长度：1＝0.53*tan30°＝0.306(m)

反射次数：n＝L/1＝9/0.306＝29.4≈30(次)

则光导管(9m长)效率：0.997³⁰≈0.9138≈91.3％；

(3)漫射器效率取值90.96％；

(4)整套产品理论效率(Tr)：90.69％*91.3％*90.69％＝0.751。

综合考虑特殊天气等不利因素对整套产品效率的影响，则整套产品效率(Tr)：≥0.70

经过计算，联合工房的制丝车间如果采用光导管系统，整套产品的采光效率能够得到保证。为此联合工房共采用183套光导管系统，考虑到整个光导管系统为车间白天的辅助照明，故在整个系统的平面布置上主要布置在人行通道和出入口处，漫射器距地高度8.5米。

整个项目实施到位后我们对整个系统做了测试，测试结果见下表：

晴天时，室内外照度情况

阴雨天，室内外照度情况

测试结果现场照明情况很好。浙江中烟工业有限责任公司十一五易地技改联合工房项目最终实施了光导管系统带来了直接的效益。

(1)直接节电耗电分析(仅为晴天状态下年度节省电费)：根据现实已有经验及历史数据，光导管系统每天的有效工作时间会根据季节的不同而有所变化，具体为：在夏季，约为11小时(7am-6pm)；在冬季，约为7小时(9am-4pm)；在春秋两季，约为8.5小时(8am-4:30pm)。《阴雨天等特殊天气除外》。又根据历史经验，影响系统有效工作的特殊天气，多出现在秋冬两季，约为10天/季，而在夏春两季，约为5天/季。另外，四季的天数分别为：冬季，90天；春季，92天；夏季，92天；秋季，91天。该项目原照明电灯配置概况(200W/盏)、电力配置状况、电灯使用情况：1)制丝车间电灯配置概况(200W/盏)：375盏。2)电力配置状况：①白天(为供电高峰期)电费(每kwh)：1元/度；②灯泡自身更换频率：1次/3年；3)电灯使用情况：全年使用1/3灯具(开启灯具数量按375盏计)。年度日光系统有效工作时间为：11x(92-5)+7x(90-10)+8.5x(92-5)+8.5x(91-10)＝2945(小时)

年度节省电量度数：(375*200)/1000*2945/3＝73625(度)

年度节约电费：1(元/度)x73625(度)＝73625(元)

(2)节省耗材分析(节省灯泡、灯罩的更换费用)：已知该项目200W灯泡价格为：1000元/个。根据照明灯具国家标准寿命3年(10000小时)计算得：传统电力照明灯泡3年需要更换一次。年度节省设备更新费：＝(375*1000)/3＝125000(元)

(3)节能环保：索乐图产品取代电力照明，减少了二氧化碳等有害物质的排放，节约能耗，减少对空气的污染。构建了一个和谐健康节能环保的光照方式。本项目采用光导管照明，因节电而减少环境污染数据如下：在大多数气候条件下，一套索乐图光导管产品可以取代2只3-灯(安装F032T8的灯泡)、电子控制的2x4荧光灯槽形灯具(每个功率为93W)的光线输出，每天9小时，每周5天，每年52周。

工业建筑中使用的每1，000套索乐图光导管系统，一年可以降低能耗435，240kWh。在使用煤炭发电的地区，这种能耗的降低同时意味着阻止了13057270g的C02气体排放到大气中。所以在此用183套产品所节省的电力能源为79651KWH，而且没有运行费用增加。

根据上表得出如下数据：

以上三种发电途径中用天然气发电最环保，但是它们都属于不可再生能源，所以均无法与清洁、绿色、自然的太阳光相比较。(以上计算依据来源于Neall Digert博士的论文)合计年度总节省能源费用＝73625元+125000元+45809元＝244434元

光导管系统单价(管长9m)：13486.4元/套，共183套。

该项目光导照明设备总投入费用＝183(套)*13486.4(元/套)＝2468000元

项目静态投资回收期：

静态回收期＝光导照明设备总投入费用/年度总节省能源费用＝2468000元/244434元＝10年

(4)空调费用节约计算；空调费用节约用电分析(节省冷热负荷费用)：灯具将25％的电能转化为光能，而其余部分转化为灯泡中的热能，然后以辐射、对流和传导的方式向外散发。将近25％的电能以辐射方式散发(辐射散发部分首先被围护结构和室内家具所吸收并蓄存起来)；50％左右的电能以对流和传导的方式散发(等到其温度高于室内温度时，再以对流的方式传给室内空气)。

年度灯具的散热量＝总功率*1.25*3.4*0.2928＝73625*1.25*3.4*0.2928＝91618(KW)

年度散发到空气中的热能＝91618(KW)*50％＝45809(KW)

年度节省空调费用＝45809(KW)*1(元/KW)＝45809(元)

代替电灯，所产生的热负荷需要耗费的制冷费用＝45809(元)

而使用光导管系统，因其开洞尺寸小，密封性能好，且不会产生热量，降低了冷、热传导系数，保温隔热性能好。比传统照明方式(电力照明，天窗照明)节省了采暖及制冷能耗，为该项目节省此部分费用。若房间开侧窗、天窗，因面积较大，所产生的空调负荷大约需要增加5-10％。

(5)工作效率调查。1)节省人工定期清洁费用：光导管便于清洁清理，因其设计的采光罩为半球形，如果该地区雨水充足，可以利用雨水、风吹将采光罩上面的灰尘冲刷干净，产品可达到自洁效果，免去了人工定期清洁的费用。2)提高员工生产力、改善工作环境：研究结果表明，不变的电力光照将引起低水平的感官剥夺，进而可以导致对有组织思维的伤害、沮丧、迷惑或一般性烦躁。相反的，光线的变幻对员工绩效有着正面的影响。对换班工人在天窗模拟日光照明的环境中的表现进行的研究表明，这样试验环境中的换班工人脑力唤起水平高，对认知能力具有挑战性的工作具有更好的表现，因此，人在日光照射下，可提高员工生产积极性，并且人在自然光的照射下，可以调节人体生物钟，在有日光的环境中工作，使人感觉更加舒适。改善了工作环境，使人心情愉悦。

通过上述分析并结合实际的测试结果，光导管照明系统经过改进在烟草特定生产环境的大型车间具有推广应用价值。本项目作为中烟集团的绿色项目，选用真正环保、节能的产品，对社会起到了示范作用，社会影响巨大，对改善中烟集团的社会形象，起到了积极的作用。

Claims (6)

1.一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器，该连接器包括框体，框体包括防腐木（10、11）构成的垂直条（10）和水平条（11），框体内设有用于安装光导管（1）的孔洞，其特征在于：该连接器还包括C型钢连接框（12）、岩棉板（14）、聚苯乙烯挤塑板（15）、水泥板（16）、第一防水卷材（18）、第二防水卷材（19）、防水板（20）和第三防水卷材（22）；所述的垂直条（10）和水平条（11）构成倒“L”型结构，所述的C型钢连接框（12）嵌设在水平条（11）与屋面（7）形成的空腔内，C型钢连接框（12）与垂直条（10）之间通过螺钉（13）固定，C型钢连接框（12）内填充所述的岩棉板（14），岩棉板（14）的外侧面与水平条（11）的外侧面平齐并覆盖设有聚苯乙烯挤塑板（15），所述的水泥板（16）覆盖在聚苯乙烯挤塑板（15）的外侧，并在水平条（11）、聚苯乙烯挤塑板（15）的上表面和水泥板（16）的外侧面均设有水泥砂浆找平（17），水泥砂浆找平（17）表面设有基层处理剂；水泥砂浆找平（17）的外侧面均设置有所述的第一防水卷材（18）、第二防水卷材（19），第一防水卷材（18）、第二防水卷材（19）的下端延伸至屋面（7），并在屋面（7）上设有与第一防水卷材（18）、第二防水卷材（19）连续的覆盖面；框体上方的第二防水卷材（19）上设置有所述的防水板（20），防水板（20）通过紧固螺钉（21）固定在框体上，上方延伸至采光罩（2）下方，下方与第二防水卷材（19）之间设有密封胶带（25）；所述的第三防水卷材（22）覆盖在防水板（20）上方，第三防水卷材（22）上端也卷至采光罩（2）下方，第三防水卷材（22）的下端延伸至第二防水卷材（19）竖直侧面；并在所述的防水板（20）的下方设有保温隔热垫（24），保温隔热垫（24）的内端延伸至采光罩（2）下方，外端至密封胶带（25）。

2.根据权利要求1所述的一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器，其特征在于：所述的第一防水卷材（18）、第二防水卷材（19）在竖直面上设有螺钉固定，在屋面（7）上由第二防水卷材（19）封闭第一防水卷材（18）。

3.根据权利要求1所述的一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器，其特征在于：防水板（20）采用0.6~1.0mm厚铝钢片，在铝钢片外部粉末涂层。

4.根据权利要求1所述的一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器，其特征在于：紧固螺钉（21）的四周填充一圈防水胶。

5.根据权利要求1所述的一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器，其特征在于：聚苯乙烯挤塑板（18、19）的厚度为3~5mm。

6.根据权利要求1所述的一种卷烟工业厂房光导照明系统的光导管连接器，其特征在于：防腐木（10、11）的厚度为40~60mm，岩棉板（14）的厚度为70~90mm，聚苯乙烯板（15）厚度为40~60mm，水泥板（16）的厚度为15~25mm，水泥砂浆找平（17）的厚度为15~25mm。

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