作者: 迈克尔·萨瑟 | 2016-03-23 17:38

怎样利用光导照明系统压缩照明成本？

TDD(管式日光采光系统，又称光导照明系统)相对于其他照明设备而言，其实是种更为简单的照明装置——圆形屋顶有效地捕捉自然光线，光线反射管道穿过屋顶以及阁楼，并通过设置在天花板上的镜头式光线扩散器使自然光线均匀地分布在室内。在20世纪末，TDD仅仅被应用于居住用建筑，事实上，这种房屋的采光方式正以惊人的速度普及开来，如今，TDD代替了旧有的天窗设计，越来越多地出现在家庭、居住用建筑的采光设计中。随着光学技术的进一步发展，TDD采光设计亦逐渐成为商用建筑采光设计的主要趋势。

商业采光的到来

第一款专为商业建筑设计的TDD设备于2000年完成开发上市。该设备主要由直径约为21英寸(约合0.53米)的导光管道以及圆形穹顶的内反射镜构成，能够极好地捕捉小角度太阳光。这种新产品完全超越了老式的照明设备——单一一组管式采光设备的照明效果，甚至超过了办公室常用的、面积为8平方英尺(约合0.74平方米)的日光灯照明单元(该单元内含3组T8型日光灯)。此外，这种新型设备可以通过内置的光学转换盒系统，将导光管传递过来的光线转换成“平方型”均匀散布的光线。并且，终端的光线扩散器可以牢固地贴合于大多数吸声天花板栅格中，在提供照明的同时，取代了以往面积为4平方英尺(约合0.37平方米)的吊顶板——可为大多数办公、生产环境提供“开放式”的天花板结构，例如大型仓库或者生产加工车间等。

在13年之后的今天，TDD采光已经成为各种商业建筑中的“常规组件”。TDD设备的生产技术亦得到了很大的提高，生产厂家可以为小面积区域定制直径小至10英寸(约合0.25米)的采光管道，亦可以为大型高顶棚区域设置直径为29英尺(约合0.74米)的采光管道。

究竟什么是应用自然光进行建筑室内照明的主要原因?答案似乎显而易见——节约能源。我们都知道，如果你能够通过采用自然光线照明手段削减、压缩建筑整体对电力照明的整体需求，就可以成功地压缩成本。市面上还有着更为先进的TDD设备，在有效获取、传递自然光线的同时，维持最低的热量获取度——较之同等照明强度的电力照明设备，高端TDD设备可以大幅降低建筑整体的冷却系统负载。然而，节能这一概念只是“蛋糕上的糖衣”而已。

在这个比喻中，“蛋糕”即代表着自然光照明带来的人员绩效收益——毫无疑问的，我们都厌烦了单一的人造光线，而更青睐于自然的、真正和煦的自然光。有许许多多的调查都阐述了办公场所的自然光线应用所带来的员工绩效提升、缺席旷工率降低、高员工保持率以及教育用建筑内部的学生高分率等等。

环境会极大地影响人的行为，办公空间内采用可靠的自然光源将为内部工作人员来带极大的愉悦和舒适感——研究已经证实，季节性情绪失调是由脑部产生的化学物质引发的，而这些化学物质的产生则与人接受的阳光照射多少有着直接关系。

如果从财政控制的角度出发思考自然光线带来的影响，意义亦十分巨大——作为企业管理人员和建筑运营管理方，办公场所平均的电力照明成本为1美元/年/平方英尺，而就是在同样的办公场所内部，员工的薪水(以同等单位换算)则高达200美元/年/平方英尺。因此，节能节约的成本较之于员工绩效提升带来的额外收益，可谓“小巫见大巫”。一个配备了TDD采光设备和恰当的照明控制系统的办公区域，则可以在提高员工绩效的同时，实现节能收益。

看得见的可持续性

在当前的商业环境下，所有的公司和企业，无论规模大小，都在奋力寻求可持续性的商业运营方案并致力于为其员工、投资者及客户建立起一个更具环保意识的企业形象。当然，作为企业决策者和建筑设施管理者，可以通过多种细节的完善来达到这一目标——降低碳排放量，实现可持续运营、发展——然而，在努力达到预期标准的过程中，“看得见的可持续性”细节的完善是更为重要的。试想，有多少人会注意到脚下的地毯中包含着可回收材料?又有多少人会在意几近完美的暖通空调系统?这些终端的完善只能带来“惟管理、运营者可见的数据”，而不能直观地为终端使用者带来“视觉冲击”。相反，如果一座建筑配备有TDD采光设备，建筑整体优化的成果将直接地展现在使用者眼前，并为其带来直观的视觉体验，进而实现员工绩效的跳跃式增长。

持续的优质照明

TDD设备的另一优势即是，无论建筑的朝向如何，都可以为建筑内部提供持续性的优质照明。在当前的照明优化中经常使用的全玻璃结构整改法(如透明建筑玻璃墙、玻璃外表面等)过于依赖建筑自身的朝向，且这种优化方法仅仅能作用于“建筑外围区”那些靠近外部的办公区域，并无法有效对内部办公区域进行优化。而应用TDD管式采光时，我们则完全不必担心建筑的朝向问题——我们可以完全地“假想”，其实我们的办公室并没有屋顶。TDD管式采光还能满足“建筑深度区”的照明优化，完全不需要考虑其他优化法所依赖的“靠近建筑外部”的优化基础。当前，无论是在新建筑设施的营建，还是既有建筑的整改，打通墙体使导光管连接内外部的方式都变得越来越普及。

传统式天窗以及透明穹顶作为常用的采光优化方式虽然不会受到建筑朝向的影响，但是与TDD管式采光不同的是：传统天窗无法高效地捕捉小角度光线(例如早晨或晚上，太阳处于较低位置时的较弱自然光)，亦无法有效地控制高角度光(例如正午时分，太阳可能恰好位于建筑正上方时的强烈自然光)——这种天窗式采光法是受时间和季节制约的。此外，天窗结构因支撑受力需要，无法应用整块的玻璃，这就必然会设置、建造一些杆状支撑物(如窗框等)。这在修建上是十分麻烦且耗时的，即便建成，过多的支撑物也会占用很大的整体面积，导致无法充分地利用采光空间。普通的平面玻璃也会带来极大的光线反射损失。具有较大受光直径的传统的采光天窗不可避免地带来了过热和过强光等问题，还会因太阳的位置不同带来室内移动光带——这种室内出现的阴暗交替将极大地分散目标指向型工作人员的注意力，还会因过热、过亮等问题进行办公区域摆设、办公台的位置调整等连带问题。

光学优势

当前的最为先进的TDD采光设备采用了具有特殊光谱选择性的高反射性管道系统。这使系统在传递自然光的同时，最大化可见光的传递效率，同时最小化其他光谱的传输，例如红外光谱——产生热量的“元凶”。光反射率是光线传输效率的主要指标，有些极其先进的TDD设备可以定制具有极高光反射率的光传递管道，反射率高达99.7%。色温保持率——系统可以在不产生色移的情况下将光线反射进建筑内部区域的程度——是TDD导光管道的另一个重要标准。如果自然光在传递过程中不产生色移，则内部人员最终使用的照明光线可以在各种表面完美地色彩还原，实现完全自然、绿色的办公区域内部照明。

灵活控制

TDD导光管道和自然光接收装置还具有多朝向90度转角功能，可以通过远程、物理调节进行控制，实现了外部屋顶光接收器、内部天花板光线扩散器的位置彼此独立——办公室的光源接收器并非一定位于垂直上方，可能位于很远的距离之外。这种灵活性使导光管道可以利用建筑既有的结构进行延展，极大地降低了需要进行建筑结构更改的可能。并且，通过灵活的导光管道连接方式，真正意义上实现全天(无论太阳何种位置)高效采光。

针对可能存在的控制需求(例如培训室、会议室可能需要暗室效果以播放培训视频、幻灯片等)，大多数TDD生产方都可以为使用者提供调光器，以控制通过TDD系统传递进室内的有效光量。目前的最佳控制模型是——以蝴蝶挡板控制外部光接收器采光率或内部光扩散器光扩散率，在调光的同时保持整体TDD结构的不变。

LEED认证和零支出

作为企业决策者和建筑设施管理人员，如果你正在规划一个LEED认证项目，TDD采光系统的应用毫无疑问会起到巨大促进作用。事实上，根据2009版LEED认证说明，TDD采光系统可以在如下几点标准上获得共计27分：光污染较少(SS, Site Selection选址部分)，运营能源最小化(EA, Energy&Atmosphere, 能源&大气部分)，能效优化(EA)，系统可控制性(IEQ, Indoor Environment Quality, 室内环境质量部分)，自然光及视野(IEQ)，创新设计(ID, Innovation&Design Process, 创新&设计过程部分)——几乎没有哪种产品或方案可以一次性为LEED的申请赢得如此多的分数。在某些实际例子中，是否在建筑中广泛使用TDD采光设备会产生巨大的结果落差——没有应用TDD采光设备的建筑设施取得了LEED银级认证，而同等状况下应用TDD设备的则获得了LEED白金级认证。在“零支出”项目中，TDD采光系统则可以得到更好的应用——相对小巧的TDD采光装置可以紧密地贴合于屋顶太阳能光伏板的缝隙中，并且轻松地完成办公建筑、场所在正常使用时间的全部照明任务，将太阳能光伏板收集的能源利用到其他方面。

从2000年TDD采光设备初次面世至今，商用TDD采光设备已经普遍存在于任何类型的商用建筑中。当前，对该设备需求最为巨大的建筑空间类型包括：办公室，教室，生产车间，仓库，物流配送中心，零售用建筑设施以及社区型建筑。TDD采光设备使用带来的员工绩效收益、节能收益和成熟的技术，成为了新建筑营建、既有建筑整改的最理想选择。

选择正确的TDD采光系统

在当前的照明系统市场中已出现了许多的TDD采光系统生产商，如何来选择最为合适的TDD采光设备呢?

调查、研究生产商

通过网络搜索TDD系统各大生产商，你会注意到他们之间存在着巨大的差别——一些厂家的主要商业运营元素即是TDD系统，而其他厂家仅仅将TDD产品作为其产品线中的一环。确定厂家生产的TDD设备在业内具有良好的口碑，并且能够针对客户提出的特殊需求提供正确的产品。优秀的TDD采光设备生产厂家可以提供多种多样的TDD产品模型，并对客户解释不同组件在充分利用自然光的过程中发挥的主要作用。

获得光度测定数据

有些TDD设备生产厂家可以提供由权威第三方出具的光度测定数据档案。这些数据可以作为设备使用客户的建筑工程师、照明设计方的主要规划设计依据。甚至通过模拟建模、数据带入的方式完成整体建筑照明系统运行情况模拟，得出近似事实的测定模拟结果。此外，有些厂家在提供相应测定数据的同时，还会派遣专业的规划、设计人员支持协助客户进行照明系统规划。

查阅设备的应用、参考资料

寻求公正、权威的第三方意见，对已使用TDD采光设备的建筑、设施实际运营状况进行研究和分析。最好要求商家安排一次已安装其TDD采光设备的建筑、设施“观光”——眼见为实。

每个人都有享受自然光的权利，随着当前TDD管式采光技术的发展，将自然光引入建筑内部已不再是单纯的想象——事实上，TDD管式采光正在逐渐占领已由电力照明“统治”多年的照明市场。