管状照明设备的专家指南

故事简介:

• 管状采光装置利用屋顶圆顶来捕捉阳光。
• Solatube与JRA建筑事务所合作进行商业建筑翻新，其中包括tdd。
• tdd可以增加进入空间的日光量。

自20世纪90年代初以来，管状日光照明设备(tdd)已经问世。他们利用屋顶的圆顶来捕捉通过高度反射的管状管道传输的太阳光。

在天花板上，一个漫射器分散自然光，为室内空间提供了一个具有成本效益的解决方案。这种自然光有助于提高居住者的健康和生产力。

作为一个制造单元，安装很简单，因为它通常不需要任何结构修改，很容易安装到屋顶系统中。

在我职业生涯的早期，我见证了这些设备的好处。

tdd在发挥作用

2002年，我们的客户路易斯维尔大学委托JRA建筑师将一幢前工业大楼翻新为学生及商业办公室。这个建筑有一个非常大的地板，大约125乘260英尺。它在大约20英尺的中心有4英尺乘8英尺的外窗，给室内空间提供的日光很少。设计的挑战是在这个宽阔的地板内为许多室内办公套房带来自然光线。

该大学的物理工厂不鼓励在这些室内空间添加传统天窗，因为“担心天窗漏水”。在大学助理建筑师的建议下，我们在项目的关键室内空间安装并测试了四个tdd。他们现在已经为办公室职员提供了超过18年的无漏日光，丰富了他们的工作环境，提高了员工的熟练程度。

这个项目开启了我的公司与tdd的长期联系。在过去的18年里，我们在许多项目中使用了它们，开发了创新的日光设计。

基本设计要求

tdd的小尺寸和灵活的反射管系统可以简单地安装在建筑物屋顶的几乎任何地方。当然，根据常识，它们不应该位于屋顶排水管、复杂的屋顶蟋蟀和机械设备附近。

将屋顶结构网格设计与tdd的建议位置叠加是很重要的。这很容易做BIM软件．

将任何结构变化限制在TDD开口处的屋顶甲板的简单加固，极大地提高了这些设备的成本效益。在设计过程中，将管道系统、管道和灭火管线置于远离管道落点的位置也是很重要的。然而，在现场可以调整角度油管以避免这些机械系统，这进一步说明了这些设备的优势。

最后的要求是与屋顶分包商和TDD安装人员密切协调，以确保采用适当的闪光技术以消除水的渗入和凝结。

TDD与天花板网格中的扩散器终止。漫射器可以放置在任何需要自然光的地方。它也被用来增强建筑中的人工照明，经常成为天花板照明计划的一部分。

tdd还可以安装光挡板等选项，以调节进入房间的自然阳光量。整体式LED灯它与光传感器和电动挡板一起工作是另一种选择。

光与太阳能的增益比

采光策略包括通过窗户的室内侧面照明或通过传统天窗或tdd的室内顶部照明。

窗户通常会产生眩光，这是一种不断变化的光线模式，并且其R值比相邻的墙壁结构低得多。此外，由于窗户位于建筑物的外围，自然光线穿透到内部空间的程度是有限的。

传统天窗通过极大地照亮室内空间来消除这个问题，但这种系统会增加结构和暖通空调成本。传统的天窗也是一个固定的建筑元素，通常限制了未来的适应性。除非它们包括光线控制遮阳设备，否则眩光和不一致的光线模式将困扰居住者。

管状采光设备就没有这些缺点。它们相对于窗户和传统天窗的优势是通过所谓的光太阳能增益比来衡量的。这个数字在数学上描述了一个开窗产品的可见光透过率与太阳热增益系数的比率。总的来说，这项技术非常节能，可以替代一定比例的建筑物人工照明。窗户将永远是视觉和日光的主要来源;然而，它们的使用程度现在可以用tdd来抵消。

先进的细节和创新

典型的管状采光设备安装在低倾斜的屋顶上，带有单层或组合屋顶膜。当屋顶是由其他材料或具有高倾斜屋顶的材料制成时，该怎么办?在这些情况下，制造商提供了一个延伸的路沿，屋顶材料有很高的知名度。它们还为坡屋顶提供斜坡过渡组件。

2007年，我在详细介绍我定制设计的家中使用的tdd时，指定了这两个附加功能。它有一个6/12的屋顶坡度和筒形拱顶西班牙瓦片。从那时起，这些附加功能就产生了一个无泄漏的安装。

JRA于2011年在肯塔基州汉考克县设计了一座新法院，该法院的细节类似但更高级。这座建筑在一个月内有16个tdd绿色屋顶在主法庭上方。此外，还指定了一个延伸的路缘，以弥补土壤和屋顶植物的厚度。详细的边缘保留了tdd周围的砾石边界。这与正常的维护一起防止任何植物生长在机组的关键基底闪烁附近。

由MSR和JRA建筑事务所设计的路易斯维尔东北地区图书馆大楼也有创新的细节。没有指定一个178英尺长的连续天窗，也没有修改结构来创建一个178英尺长的天窗，而是将16个tdd间隔成一排，内部用连续的亚克力板完成。

这种经济高效的解决方案使结构网格不被传统天窗打断，同时仍然描绘出突出主走廊的线性光特征。在不影响进入这个中心空间的日光量的情况下，节省了数万美元。

先进的软件

与tdd的创新使用相伴随的是日光建模计算机软件。它帮助设计师使用各种采光方法确定建筑物内的光照水平。

窗户、天窗和tdd都可以输入到程序中，以确定一天中不同时间的光照水平。这也有助于设计人工照明或减少人工照明。

tdd的间距根据单元的直径、房间的高度、要求的照明水平和连接管的长度/反射率因子而变化。一个好的经验法则是，在住宅应用程序中，每300平方英尺的房间覆盖一个TDD。

Sefaira是一个现成的软件程序，可用于人工照明和tdd的位置。该项目帮助安置了53个战略性的tdd，以消除新路易斯维尔东北地区图书馆主房间的大量人工照明。这种使用先进软件的创新有助于采光积分，从而获得建筑的LEED金牌认证。

弹性

AIA最近开发了卓越设计的10个原则，包括《为改变而设计》。这一原则的一个特点是创造一个随着时间的推移可重复使用的建筑，并能适应气候变化和自然灾害，如压力、大风或停电。

tdd以各种方式满足这些要求。型号可以指定，以满足FEMA P-361要求的风暴避难所和安全室。他们允许阳光进入建筑的基本设计也符合在停电期间提供照明的标准。例如，在无云的夜晚，由于tdd的增光特性，我在住所内得到了美妙的月光。

最后，弹性被定义为能够使建筑物在50到100年的使用寿命内适应各种用途和配置。tdd的柔性管设计允许简单的配置到新的分区位置。屋顶上的聚碳酸酯圆顶保留在原来的位置。光分布透镜和管重新对准新的设计。这就相当于为未来的需求提供了简单而负担得起的适应性。

总之，管状采光设备提供了良好的采光机会，有利于建筑居住者的健康。其成熟的技术和环境优势使其成为任何可持续项目的重要组成部分。使用先进的细节技术使它们成为任何创新建筑围护结构的一部分。