一种基于自然采光的变电站照明方法与流程

1.本发明涉及变电站照明采光领域，尤其涉及一种基于自然采光的变电站照明方法。

背景技术：

2.室内光环境是由光和颜与房间形状结合，在房间内所形成的生理和心理的环境，根据光源不同分，其一般分为天然采光光环境、人工照明光环境两大类，其中天然采光是指利用日光照明获得的室内照明。天然采光其相较于人工照明的优越性主要体现在健康性、经济性与环保性等方面，利于防止室内卫生问题的产生；显性优越；无频闪；在经济性与环保性方面，作为天然采光光源的太阳光是一种可再生能源，这是任何靠电能、化学能、生物能为动力的人工光源所不能比拟的，因此天然采光是提升室内照度最为经济的手段；同时根据相关统计，空调、采暖与照明是建筑能耗最主要的三个组成部分。因而充分利用天然光，可以在一定程度上降低建筑整体对电能等不可再生能源的依赖，有利于降低建筑总体碳排放，自然光在健康、经济、环保等性能方面相较人工光源具有较大优势。本项目场地周边无遮挡，天然采光条件优越。
3.例如，一种在中国专利文献上公开的“变电站光导照明系统”，其公告号：cn204300966u，公开了安装导光管的方法，但是没有对于变电站房屋内照度的整体设计优化方案。

技术实现要素：

4.为了解决现有技术中对变电站屋内自然光利用率效果差的问题，本发明提供一种基于自然采光的变电站照明方法，在建筑设计应采用适当的技术手段，充分利用自然光，采用导光管技术、控制建筑窗墙比和合理设置窗户形式的建筑采光光环境优化策略，进行了室内照度分析。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种基于自然采光的变电站照明方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.s1、测量与模拟室内照度和采光均匀度；
8.s2、仿真优化窗墙比并使用光导管照明系统。窗框、窗樘、窗玻璃等的热阻远小于围护结构主体部分，且存在冷风渗透等不利影响。经测算，普通单层钢、铝窗单位面积热损失是240厚实心砖墙的3倍以上，经由窗户的热损失占到了建筑总体能耗的20％～40％。
9.作为优选的，s2中包括调整窗户位置、减少窗户数量、设置水平反光板、设置倾斜顶棚。从照度均匀性来看，竖长方形在房间进深方向均匀性好，横长方形在房间宽度方向较均匀，而方形窗居中；沿房间进深方向的采光均匀性主要取决于窗位置的高低，可提高窗户高度来提升采光均匀性；影响房间横线采光均匀性的主要因素是窗间墙，可通过减小窗间墙宽度或采用通长窗以提升室内采光均匀性；在设计过程中调整建筑物朝向，以在一定程度上提升晴天照度均匀性；采用倾斜顶棚，以接受更多天然光，同时使顶棚成为照射房间深
处的第二光源，以提高采光均匀度；沿外墙设置室内水平反光板或在朝南外墙上设置室外水平反光板。
10.作为优选的，s2中包括等间距布置导光管。能够确保室内的照度处于较高水准，而避免光线有强有弱导致的照度不够。
11.作为优选的，s1中根据经纬度、海拔高度、建筑材料参数作为仿真参数，利用如radiance、pov ray、energy plus算法完成热学、光学的分析计算。能够对室内进行光分析，确定光优化的位置，确保设计光优化的效率。
12.作为优选的，s1中使用蒙特卡洛算法优化的光线追踪与表面反射模型来模拟室内采光。能够用于对人工光和天然光利用效率的研究，同时定量表示心理量和物理量，能够在在复杂的场景内正确地模拟漫反射与镜面反射。
13.作为优选的，光导管照明系统包括导光管，导光管连接有采光罩，导光管连接有漫射装置。能够将室外自然太阳光导入到室内，用于对室内光线不足的地方进行补充照明，而不需要使用电灯或其他能源的灯来进行照明，绿无能耗。导光管被设置在相邻两扇窗户的中间并靠近没有窗户的墙面，导光管之间间距相同呈并排布置，在无窗户墙面离有窗户墙面距离大于相邻两个导光管之间间距时，采用与并排导光管成直角的相邻两个导光管来补光。
14.作为优选的，导光管内壁固设有反射薄膜，漫射装置包括多个阵列布置大小相同的透镜。反射薄膜能够大大提高光线在导光管中的反射率，能够提高在雨天等光线较差的天气时的导光率，从而确保室内的光量充足。能够将通过导光管的光线均匀散布到室内，保证合理的光分布外，还应具有较高的透射比，提高整个系统的效率。
15.本发明的实施方式具有如下优点：
16.(1)在建筑设计应采用适当的技术手段，充分利用自然光，采用导光管技术、控制建筑窗墙比和合理设置窗户形式的建筑采光光环境优化策略，进行了室内照度分析；(2)有效减少发电能耗，自然光能利用率更好，发电能耗减少，碳排放减少；(3)能够在在复杂的场景内正确地模拟漫反射与镜面反射。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
18.图1是本发明中方法的步骤图。
具体实施方式
19.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的认识可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.如图1所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了一种基于自然采光的变电站照
明方法，其特征在于，包括如下步骤：
21.s1、测量与模拟室内照度和采光均匀度；根据经纬度、海拔高度、建筑材料参数作为仿真参数，完成热学、光学的分析计算，对室内进行光分析，确定光优化的位置，确保设计光优化的效率；使用蒙特卡洛算法优化的光线追踪与表面反射模型来模拟室内采光。能够用于对人工光和天然光利用效率的研究，同时定量表示心理量和物理量，能够在在复杂的场景内正确地模拟漫反射与镜面反射；
22.s2、仿真优化窗墙比并使用光导管照明系统。调整窗户位置、减少窗户数量、设置水平反光板、设置倾斜顶棚。从照度均匀性来看，竖长方形在房间进深方向均匀性好，横长方形在房间宽度方向较均匀，而方形窗居中；沿房间进深方向的采光均匀性主要取决于窗位置的高低，可提高窗户高度来提升采光均匀性；影响房间横线采光均匀性的主要因素是窗间墙，可通过减小窗间墙宽度或采用通长窗以提升室内采光均匀性；在设计过程中调整建筑物朝向，以在一定程度上提升晴天照度均匀性；采用倾斜顶棚，以接受更多天然光，同时使顶棚成为照射房间深处的第二光源，以提高采光均匀度；沿外墙设置室内水平反光板或在朝南外墙上设置室外水平反光板；等间距布置导光管。能够确保室内的照度处于较高水准，而避免光线有强有弱导致的照度不够；窗框、窗樘、窗玻璃等的热阻远小于围护结构主体部分，且存在冷风渗透等不利影响。经测算，普通单层钢、铝窗单位面积热损失是240厚实心砖墙的3倍以上，经由窗户的热损失占到了建筑总体能耗的20％～40％。
23.将优化前后的室内空间的照度情况进行对比分析，在10kv开关室、二次设备间屋顶布置七套导光管系统，并对窗墙比和窗户形式进行优化设计后，在窗墙比稍稍降低得情况下，各空间的平均照度明显上升，建筑平均照度比原方案提升了97.16lx。优化后，变电站主建筑内各功能房间在白日仅使用天然采光的情况下，光环境就能满足相关要求。
24.表1.优化前后各房间采光照度模拟值对比
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全年人工照明时长共计150h，参考密度要求，优化后日间无需人工照明，故优化后每年可降低572.86kwh的照明能耗。
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表2.优化前各房间照明能耗
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采用光导管技术进行天然采光，其建材生产阶段会增加碳排放537.32kgco2e，运输阶段可增加11.47kgco2e，在运行阶段，五十年生命周期中，减少碳排放20150.35kgco2e，其他阶段可忽略不计，整体天然采光优化设计全生命期可减少碳排放19601.56kgco2e即19.60tco2e。
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在另一个实施例中，光导管照明系统包括导光管，导光管能够将室外自然太阳光导入到室内，用于对室内光线不足的地方进行补充照明，而不需要使用电灯或其他能源的灯来进行照明，绿无能耗。导光管被设置在相邻两扇窗户的中间并靠近没有窗户的墙面，导光管之间间距相同呈并排布置，在无窗户墙面离有窗户墙面距离大于相邻两个导光管之间间距时，采用与并排导光管成直角的相邻两个导光管来补光。导光管上侧末端设有采光罩，采光罩为半球形，且向上突出。能够对白天的自然太阳光，同时具有自洁功能，当山林的落叶等杂物吹落时能够快速的让其滑落从而避免影响采光。导光管内壁固设有反射薄膜。反射薄膜能够大大提高光线在导光管中的反射率，能够提高在雨天等光线较差的天气时的导光率，从而确保室内的光量充足。导光管内设有多个阵列布置大小相同的透镜。能够将通过导光管的光线均匀散布到室内，保证合理的光分布外，还应具有较高的透射比，提高整个系统的效率。
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虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：

1.一种基于自然采光的变电站照明方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、测量与模拟室内照度和采光均匀度；s2、仿真优化窗墙比并使用光导管照明系统。2.根据权利要求1的一种基于自然采光的变电站照明方法，其特征在于，s2中包括调整窗户位置、减少窗户数量、设置水平反光板、设置倾斜顶棚。3.根据权利要求1或2的一种基于自然采光的变电站照明方法，其特征在于，s2中包括等间距布置导光管，导光管贯穿墙壁连接室内与室外。4.根据权利要求3的一种基于自然采光的变电站照明方法，其特征在于，s1中根据经纬度、海拔高度、建筑材料参数作为仿真参数，利用radiance、pov ray、energy plus中的一种或多种算法完成热学、光学的分析计算。5.根据权利要求1或4的一种基于自然采光的变电站照明方法，其特征在于，s1中使用蒙特卡洛算法优化的光线追踪与表面反射模型来模拟室内采光。6.根据权利要求5的一种基于自然采光的变电站照明方法，其特征在于，光导管照明系统包括导光管，导光管连接有采光罩，导光管连接有漫射装置。7.根据权利要求6的一种基于自然采光的变电站照明方法，其特征在于，导光管内壁固设有反射薄膜，漫射装置包括多个阵列布置大小相同的透镜。

技术总结

本发明公开了一种基于自然采光的变电站照明方法，包括如下步骤：S1、测量与模拟室内照度和采光均匀度；S2、仿真优化窗墙比并使用光导管照明系统；在建筑设计应采用适当的技术手段，充分利用自然光，采用导光管技术、控制建筑窗墙比和合理设置窗户形式的建筑采光光环境优化策略，进行了室内照度分析；有效减少发电能耗，自然光能利用率更好，发电能耗减少，碳排放减少；能够在在复杂的场景内正确地模拟漫反射与镜面反射。射与镜面反射。射与镜面反射。