建筑自然光节能导光系统施工工法.docx
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建筑自然光节能导光系统施工工法
建筑自然光节能导光系统施工工法
重庆渝发建设有限公司重庆建工第八建设有限责任公司
高峰、左永洪、王维、周光明、杨东
1.前言
当今节能和保护环境已成为世界各地普遍关注的社会问题，并直接关系到社会的持续发展。
人工照明在现代照明中仍然占据着举足轻重的分量，全世界的平均照明用电已占总发电量的10%～20%，而我国照明用电已占总发电量的10%～12%。
照明用电的迅速增加，不但要增加大量的电力投资，牵制国民经济的发展，而且还会产生大量污染。
同时，在现在高节奏的生活中，人们越来越关注工作和生活的环境舒适度，人们逐渐从物质追求转移到了精神追求，舒适的光环境是人们重要追求之一。
自然光作为大自然馈赠于人类的宝贵财富，是一种取之不竭，用之不尽的绿色能源，同时也是人类长期进化过程中最为适应的光源，但在很长的一段时间内曾被人忽视。
采集太阳光的光导管照明系统能够把白天的太阳光有效地传递到室内阴暗的房间或者不适宜采用电光源的易燃易爆房间，改变目前很多建筑“室外阳光灿烂，室内灯光辉煌”的局面，在节约大量能源的同时也带来舒适的工作环境。
对于节约能源、保护环境具有重要意义。
目前建筑自然光节能导光系统已在重庆渝发建设有限公司工程进行了实践运用，效果显著，为此我司总结出建筑自然光节能导光系统施工工法，它能够充分保证导光管的防水、垂直度、洁净度，又能提高隔热防火性能。
通过工程实践，大大的提高了施工质量，取得了良好的社会、经济效益。
2.工法特点
2.0.1安装节能导光系统后，可以有效降低建筑物内部80%以上白天照明能耗和10%以上的空调制冷消耗（导光系统不像用电照明系统会产生热量）。
2.0.2使用垂准仪、全站仪并结合计算机设计、建模对导光管安装进行准确定位，充分保证导光管的位置精确，满足设计要求。
2.0.3该节能导光系统中导光管的安装缝隙采用不燃材料进行深层封堵，保证了节能导光系统的隔热、防火性能。
2.0.4在导光管安装时周边防水采用密封嵌固的处理方法，使导光管周边无积水，雨水顺坡自然隔绝，避免了接缝处防水处理的难题，能够充分加快施工进度，节约施工成本。
3.适用范围
本工法适用于各类场馆、办公场所、车间仓库及地下空间的点对点（采光装置与漫射装置一对一）节能导光系统的安装。
4.工艺原理
4.0.1节能导光系统利用高反射的导光管，将自然光从室外引进到需要照明的地方，其可以穿越吊顶，穿越覆土层，并且可以拐弯，可以延长，绕开障碍，将自然光送到任何地方。
图4.0.1节能导光系统示意图
4.0.2节能导光系统主要由四部分组成：
采光装置、导光装置、漫射装置和调光装置。
采光装置通常是半球形透明结构，内部设置棱镜等以提高效率。
放置于室外楼顶、地坪或室外墙体的侧面任何能采到光的地方；导光装置是导光管，管壁为玻璃或塑料上镀一层高反射率的金属涂层，导光管可以旋转弯曲来改变导光角度和长度；漫射装置安装在系统底部，是将通过光导管传输的光线散射到室内使光线均匀照明的装置，同时具有避免眩光的作用。
调光装置即调光器，使室内照明强度可根据使用需求进行光照度的调整。
图4.0.2节能导光系统组装图
4.0.3自然光节能导光系统的应用领域是非常广泛的，白天需要照明的地方80%以上都可以使用，不管是场馆、办公场所、车间仓库还是地下空间，都能让您享受到安全的自然光。
4.0.4自然光节能导光系统的安装采用结构开孔，设置混凝土反坎与结构板一次浇筑超前止水。
在安装过程中缝隙采用不燃材料进行深层封堵，保证了节能导光系统的隔热、防火性能。
在导光管安装时周边防水采用密封嵌固的处理方法和节点防水措施保证不发生渗漏。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
5.2操作要点
5.2.1节能导光系统深化设计
在施工前，根据工程实际情况对自然光节能导光系统进行深化设计，深化设计包含导光系统的设计（依据照度需求对导光筒数量、导光系统位置进行设计）、导光筒穿越结构节点设计（依据导光筒直径对导光筒与结构间的缝隙处理、防水节点、结构板留洞加固等进行设计），深化设计应综合考虑结构、消防、暖通专业，避免管道交叉碰撞。
完成深化设计后报原设计单位审批认可。
开工前对施工管理人员及操作人员进行认真细致的技术交底，使所有施工操作人员掌握施工要领。
几种常见需要深化设计的详图5.2.1-1～图5.2.1-3。
图5.2.1-1导光管在地下室顶板开孔结构深化设计示意图
图5.2.1-2导光管在外墙开孔结构深化设计示意图
图5.2.1-3导光管在与吊顶深化设计示意图
5.2.2土建结构施工预留预埋
在土建结构施工时，根据原设计单位审批认可的节能导光系统深化设计，在相应位置进行洞口的预留预埋。
在浇筑板面混凝土时沿预留孔一周做宽200mm的混凝土止水线与结构板混凝土同步浇筑，以便于与结构板形成整体，提高防水性能，浇筑时预埋一根大于导光管直径100mm的双壁波纹管作为导光管的穿板套管。
图5.2.2预留孔洞内模安装示意图
5.2.3材料进场及验收
节能导光系统属于新科技，主要的组成部分导光装置、采光装置、漫射装置、调光装置需要在专业厂家进行采购。
对所买产品必须根据厂家提供的资料进行逐项检查，必要时进行材质的复检和相应的性能试验，所有材料经检验合格后方可投入工程中使用。
5.2.4预留洞口定位复核
根据深化图纸对结构施工完成的预留洞口进行详细复核。
用全站仪对预留孔洞位置进行测量，检查预控孔洞的位置偏差。
用钢卷尺对预留洞孔的直径进行测量。
5.2.5预留孔洞的处理：
1、防雨板预套，用于检查防水混凝土翻边上口尺寸；慢慢下放与实际安装导光筒相同管径的样管，以检查洞口及洞壁是否规则。
对于轴线和管径偏差在50mm以内的，直接将混凝土进行剔除，使其达到设计要求；对于轴线和管径偏差在50mm以上的，则须编制专项施工方案进行审批后方可进行处理，防止剔除混凝土对结构造成影响。
2、清理预留孔洞及其周围残余物体，将预留孔洞内壁杂物清理干净。
确保在安装节能导光系统各部分装置时不会落入灰尘造成污染。
5.2.6固定防雨板
先将防雨板套在预留孔上，在防雨板与预留孔之间粘上一圈双面防水胶胶带，压实并使其与预留孔水泥面紧粘在一起，然后在防雨板上均匀打孔一圈（6～8个）并安上膨胀螺拴使其固定在预留孔上。
5.2.7导光管拼装
组装时将第一很导光管拆封后水平放置并使其有缝的一面朝上，把其带皱摺的一端插入第二根标准管径一端并用小刀在连接处划一圈，以便于以后撕掉内壁的保护膜，再用3个铆钉加固并用铝箔胶带密封接口处和管道接缝处，用塑料密封膜将第一根导光管上口进行简单密封，以防止灰尘的进入，然后撕掉第二根管内的保护膜，以此类推，组装第三根、第四根、第五根……最后一根导光管两端均为标准管径并用塑料密封膜将其下口进行简单密封，运至成品堆放处存放以待安装。
5.2.8安装导光管
1、直管安装
将组装好的导光管系统从防雨板上口慢慢的插入、调整，使其下端对准天花板洞口并伸出（第一根导光管在顶部）。
导光管采光系统允许高出防雨板上口5mm,采用激光铅垂仪在导光管上先画出标高线、十字中心线，安装时对准中心线，再调整其标高来进行准确定位以达到设计要求:
1）用计算机辅助设计、建模出导光管的安装图，即在导光管中心线、标高线上的表面选定三个以上的点作为安装的定位测量点。
2）给指定测量点编号，并在图上列出各点的x、y、z三维坐标值。
依编号找出所有选定点位，用记号笔做明显颜色标记和写明编号。
3）在光导管基本就位以后，使用全站仪从高处用极坐标法观测导光管上各定位测量点的三维坐标。
实测三维坐标值与图纸标注值的差，就是安装偏差，随即校正纠偏，当各点实测值与图纸标注值吻合时可以肯定光导管已经准确安装。
4）待导光管正确定位后用四个15mm长自攻螺钉和垫圈将导光管采光系统和防雨板固定在一起，并用硅胶密封剂或铝箔胶带对其进行密封处理。
2、弯管及水平管安装
导光管按形状分为直导光管和弯管，弯管可以有不同的弯曲角度，弯曲角度变化范围为0～90°。
水平管连接与直管连接方式相同。
1）在安装水平管前，应按照设计图纸，根据导光管的空间位置及土建基准线确定导光管的标高。
2）导光管支、吊架的间距要求：
直径尺寸小于400mm的水平管，间距不应大于4000mm。
直径尺寸大于400mm的水平管，间距不应大于3000mm。
导光管的吊架由吊杆（采用Φ8圆钢）和U型抱箍（镀锌）组成。
水平导光管两端以及转角处必须设置吊架。
图5.2.8-1导光管水平支架示意图
图5.2.8-2导光管竖向支架示意图
3）导光管吊架的安装：
安装吊架时，应首先根据水平管的中心线找出吊杆的安装位置，然后再根据支架的间距要求，画出吊杆的具体安装位置。
最后再根据水平管的标高，确定吊杆的安装高度。
当水平管较长，需要安装很多支架时，可先把两端的吊架安装好，然后以两端的支架为基准，用拉线法确定中间各支架的标高进行安装。
4）抱箍支架，折角应平直，抱箍应紧贴并抱紧水平管，其圆弧应均匀，且与导光管外径相一致。
5）吊杆圆钢应根据水平管安装标高适当截取，不得妨碍装饰吊顶的施工。
导光管支、吊架制作完成后，应进行除锈刷漆。
5.2.9导光管施工缝隙防水处理及嵌固
导光管安装完成后，在混凝土基座阴角处用水泥砂浆抹倒角，再做涂膜防水及卷材防水层，且上翻至采光罩同一平面收口，最后抹水泥砂浆保护层。
在采光管与预留孔洞之间的安装间隙，采用不燃材料填充密实。
填料要分若干层，每层填实后方可充填下一层，层层压密实，直到不燃材料充填整个安装间隙，若有导光管穿越楼板时，参照防水套管的做法做好防水，孔洞与套管之间仍用不燃保温材料充填密实，增加其隔热性能，达到防火要求。
如图：
图5.2.9-1混凝土建筑安装及防水大样
5.2.9-2彩钢屋面建筑安装及防水大样
5.2.10安装采光罩
将顶部采光罩套放到防雨板上口之前，把第一节导光管管口的塑料密封膜和管壁保护膜撕下。
然后在防雨板上口外延紧贴一圈拉绒尼龙状密封条（既能防止灰尘或脏物的进入，又能允许导光采光系统正常地“呼吸”，以此防止可能发生的任何冷凝现象），再将预先钻有细孔的采光罩套放到防雨板上并用15mm长的自攻螺钉和垫圈，将采光罩与套圈或竖柱连接到一起。
注意在定位时不能擦伤采光罩。
5.2.11导光管在板下口处的固定
导光管允许伸出顶板洞口10mm，将固定环套入光导管，以固定环紧贴在天花板上为准，用4～5个自攻螺钉将固定环固定在天花板上，然后再用4～6个铆钉将固定环与导光管连接在一起并用铝箔胶带对其连接处进行密封。
5.2.12安装调光装置
根据项目实际情况（主要用于会议室和办公场所）由专业电气技术员将调光装置安装在导光系统上，调光装置与导光筒应固定牢靠。
调光装置安装完成后，应对其遮光叶片的开启、闭合进行调试，开闭应灵活。
图5.2.12调光装置
5.2.13安装漫射装置
安装漫射装置之前，先将最后一节导光管管口的塑料密封膜和管璧保护膜撕下.将漫射器扣在装饰环上，在漫射器周边与装饰环的接缝处注入硅胶密封剂密封，然后在装饰环内部距上端10mm处紧箍一圈拉绒尼龙状密封条，最后将装饰环扣在固定环上。
5.2.14系统检查
1、检查系统的防水性，采用淋水（斜面）、蓄水（平面）对导光系统的周边防水性能进行检测。
2、检查采光装置、导光装置内部是否有杂物以及影响采光的障碍物。
3、检查漫射装置发光是否正常，发光是否均匀。
4、检查调光装置对采光系统的调节是否有效。
5.2.15系统调试验收
依据设计及验收规范标准，由专业人员对整个系统进行进行调试验收。
图5.2.15节能导光系统完成效果图
5.3劳动组织
表5.3劳动组织
人员名称
技术要求
数量（人）
备注
施工员
持电气安装施工员证
2
人员应符合国家相关规定，人员数量应根据工程量进行调整
质检员
持电气安装质检员证
1
管道工
/
4
普工
/
5
电气工
持电工证
5
安全员
持安全员证
1
注
本人员适用于500个导光装置安装。
6.材料与设备
6.1主要施工材料
表6.1主要施工材料一览表
名称
规格（mm）
主要技术指标
硅胶密封剂
SP-3010T
1.5黏pa·s,相对密度25℃时为0.98，硫化时间24/25h/℃
自攻螺钉
45mm
GB845
焊条J422
φ3.2
符合GB/T5117《焊条》规定
垫圈
硅酮密封胶
铝箔胶带
φ1.6、φ2.0
6.2主要施工机械、检验设备
表6.2主要施工机具一览表
名称
型号规格
单位
数量
防护眼镜
ZL.29-9159.016
付
12
防护手套
双
12
防护呼吸面罩
M1200-C
个
5
梯子
台
5
手提式砂轮机
CN61M/G10SF3
台
2
台钻
ZWG-4B
台
2
电锤
220V-6-26
把
2
铁皮剪
把
5
电动齿锯
JX01000054
台
2
喷液枪
UT-Ⅲ
把
4
激光铅垂仪
X208-PB2
台
1
墨斗
个
3
全站仪
NTS-312B
台
1
注
本人员适用于500个导光装置安装。
7.质量控制
7.1工程质量控制标准
7.1.1生产厂家提供的书面资料、安装说明
7.1.2《地下防水工程质量验收规范》GB50208
7.1.3《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303
7.1.4《建筑采光设计标准》GB50033
7.2质量保证措施
7.2.1建立质量保证体系和岗位责任制，完善质量管理制度，明确分工职责，责任落实到人，保证体系高效运转.
7.2.2严格方案先行和交底先行，对工程质量实施全方位、全过程控制。
7.2.3实行工序作业首检制，同时严格执行“三检制”，保证施工质量。
7.2.4工程专业技术人员，均具备相应的技术职称，并按照有关规定要求进行相关知识培训，新工人和特种工种作业人员，上岗前必须对其进行岗前培训，考核合格后方可上岗。
8.安全措施
8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家和企业的有关规定，结合工程的具体特点，建立健全以顶目经理为首的安全保证体系，具体落实安全责任制。
8.2进场人员按要求进行三级教育，并做好记录，各分部分项工程施工前对实施人员进行全面、有针对性的安全技术交底，并履行签字手续。
8.3安全事项和采取的具体措施：
8.3.1.班组长上班前，进行上岗交底、上岗检查，并做好上岗的记录。
8.3.2.当机械设备处于工作状态时.操作工不准离开作业现场。
8.3.3.焊接作业时，必须保证防火安全距离。
且现场须配备符合规定的消防器材。
在需要登高焊接支架时，焊工所便用的安全带必须是防火安全带。
8.4安全管理方案和应急预案:
应制定防高空坠落、防物体打击、防机械伤害、防触电和中毒等安全方案和应急预案，并进行应急预案演习。
9.环保措施
9.1环保要求
9.1.1噪声排放限值：
昼间70分贝，夜间55分贝。
9.1.2生产、生活污水排放达到当地辖区规定的排放标准。
9.1.3固体废弃物分类集中，交环保部门处置。
9.2环保监测、措施和文明施工
9.2.1建立以顶目经理负责，由安全员具体组织实施的环境管理保证体系。
实行环境管理工作分工负责制，落实环境管理资任制。
9.2.2加强对施工现场的环境管理措施:
1、按规定用噪声分贝仪对施工时的噪声排放进行监测。
2、焊接支架时作业场所必须通风良好，配备足够的灭火器材，并在焊接前清理四周的易燃易爆物品，执行动火作业申请批准制度。
9.2.3废弃物应分类存放，对有可能造成二次污染的废弃物必须单独贮存、制定安全防范措施、设置醒目标识，减少废弃物污染。
10.效益分析
10.1社会效益
建筑自然光节能导光系统采用工具式构造、工厂化制作，安装调试方便快捷，而且从安装使用开始后维护量小，使用寿命很长，正常情况下大于30年，利用效率比较高，可以有效地弥补人工照明的不足。
有句谚语“阳光不到的地方是医生常到的地方”，万物生长靠太阳,导光管采光系统将阳光引入到室内，避免了人们长期在电光源下生活和工作，可减少许多疾病的产生。
另外，也减少了白天因停电引起的安全隐患和用电引起的火灾隐患。
建筑自然光节能导光系统直接采集室外自然光、太阳光，能过滤90%以上的有害紫外线，导入室内的光线达到全光谱、无频显、无眩光，使工作环境更加舒适，减少疲劳和长期处在灯光引起的各种疾病，从而提高工作效率。
建筑自然光节能导光系统得到了业主、监理及工人的好评，具有较好的社会效益。
10.2经济效益
建筑自然光节能导光系统是利用反射原理将室外自然光引入到室内需要照明的地方，相比传统的电力照明可以节约大量电能，同时该系统属于一次性投资，一经安装使用就不需维护，使用寿命长，可以节约定期维修与更新灯具的费用，经济效益好。
10.3环保节能效益
节能环保方面，建筑自然光节能导光系统最大的优点是节能。
一方面由于完全采用自然采光不需要人工能源，所以导光管可以节约20%～30%的建筑用电，电的生产过程中会耗费大量的非可再生资源，在照明的同时会释放二氧化碳等有害气体，并伴随着热污染。
依据国家标准计算，每节约1度电，就相应节约了0.4千克标准煤和4升净水。
使用煤炭发电，煤炭属于不可再生能源，无法与清洁、绿色、自然的自然光相比，使用自然光节能导光系统就意味着节约了大量的发电资源，减少了发电过程中二氧化碳等有害气体对大气的污染。
11.应用实例
11.0.1中渝·首站都会一期B区工程自然光节能导光照明系统
中渝·首站都会一期B区工程自然光节能导光照明系统工程于2010年10月开工，总工期为45天。
主要工作内容为地下车库的自然光节能导光照明系统，共111个管径530mm自然光节能导光系统。
工程质量获得中渝物业发展有限公司的肯定，运行至今系统稳定，白天节约电力照明能源96%,同时达到了消防防火设计要求，取得了良好的经济效益和社会效益。
11.0.2都灵态度工程自然光节能导光照明系统
都灵态度自然光节能导光照明系统工程于2011年4月开工，总工期为60天，主要工作内容为地下车库的自然光节能导光照明系统，共133个管径530mm自然光节能导光照明系统，工程质量获得业主的肯定，运行至今系统稳定，白天节约电力照明能源94%,满足消防验收要求，取得了良好的经济效益和社会效益。
11.0.3重庆第二师范学院新校区二期学生宿舍及食堂工程自然光节能导光照明系统
重庆第二师范学院新校区二期学生宿舍及食堂工程，包括4栋宿舍楼及1栋学生食堂，建筑面积33789.3m2。
该工程共安装85个管径450mm自然光节能导光系统，工程质量及现场安全文明形象较好，得到了业主的充分肯定，取得了良好的经济效益和社会效益。
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