光導照明施工工法

《光導照明施工工法》是濟南四建（集團）有限責任公司、威海建設集團股份有限公司完成的建築類施工工法，完成人是葛軍、劉清傑、於棟、張振宇、王奮。該工法適用於地下空間、廠房、移動房、辦公場所、會議室、學校、醫院、療養中心、體育場館、展覽館、動物園、植物園、海洋館、部隊、監獄、物流中心、港口、機場、火車站、捷運、輕軌、商場、超市、酒店、住宅、別墅、高級會館等空間場所。

《光導照明施工工法》主要的工法特點是：整套系統具有密封、保溫、隔熱、防雨、防塵、防盜的性能，直接利用自然光照明，節約能源。

2011年9月30日，《光導照明施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：光導照明施工工法
• 工法編號：GJEJGF159-2010
• 完成單位：濟南四建（集團）有限責任公司、威海建設集團股份有限公司
• 主要完成人：葛軍、劉清傑、於棟、張振宇、王奮
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

隨著中國經濟的高速發展，建築業進入了一個蓬勃發展的時期。為滿足人們日益增長的生產和生活活動的需求，各種大型廠房、超市、體育館、展覽館等建築物如雨後春筍般湧現，這也意味著白天照明用電量的猛增。據統計，中國白天照明的用電量已經占到了總照明用電量的50%將太陽光擋在建築之外而用電燈照明，無疑既是對能源的浪費又是對環境的威脅。如何在白天有效的利用太陽光照明成為了人們感興趣的新課題。“光導照明”技術正是在這樣的時代背景下應運而生，它是新能源與建築的結合。

濟南四建（集團）有限責任公司、威海建設集團股份有限公司先後承建的濟南奧林匹克體育中心網球中心、濟南國際園林花卉博覽會主展館、威海市民文化中心等省市重點工程，均採用了“光導照明”系統。針對這些工程工期緊、質量要求高、技術難度大等特點，公司成立了“光導照明技術”施工小組，成功的解決了施工中的諸多難題，取得了經濟和社會效益。為了使光導照明技術的施工工藝更趨規範化、標準化，在工程實踐的基礎上經過不斷研究、探索，制定了《光導照明施工工法》。

工法特點

《光導照明施工工法》的工法特點是：

一、防雨裝置的固定採用先固定採光罩再將防雨裝置套在預留孔上，並用防水卷材進行搭接防水處理，安全無滲漏。

二、光導管的組裝，安裝，直形管與彎形管的連線在技術上均比較成熟合理，對光的高效傳輸無任何損耗，確保光導管的傳輸效率高達99.7%。

三、整套系統具有密封、保溫、隔熱、防雨、防塵、防盜的性能，直接利用自然光照明，節約能源。

操作原理

適用範圍

《光導照明施工工法》適用於地下空間、廠房、移動房、辦公場所、會議室、學校、醫院、療養中心、體育場館、展覽館、動物園、植物園、海洋館、部隊、監獄、物流中心、港口、機場、火車站、捷運、輕軌、商場、超市、酒店、住宅、別墅、高級會館等空間場所。

工藝原理

《光導照明施工工法》的工藝原理敘述如下：

通過採光裝置聚集室外的自然光線，並導入系統內部，然後經過光導裝置強化並高效傳輸後，由漫反射器將自然光均勻導入室內需要光線的任何地方（下圖）。

光導照明裝置工作示意圖

施工工藝

• 工藝流程

《光導照明施工工法》的施工工藝流程如下：

一、施工工藝流程圖（下圖）

施工工藝流程

二、施工工藝流程

1.工具準備：施工前應準備好防護眼鏡、防護手套、防護呼吸面罩、梯子、腳手架、鐵皮剪、機械鑽、電動齒鋸噴液槍（噴射矽膠密封液）和其他零星工具。

2.屋面預留孔：土建澆築混凝土時在屋面預留放置採光罩的預留孔，並做好上翻台，同時要求上沿由內至外有2%坡度並保持上沿的光滑、平整。

3.固定防雨裝置：將防雨裝置套在預留孔上，在防雨裝置與預留孔之間粘上一圈雙面防水膠粘帶，使其與預留孔水泥面緊粘在一起，然後在防雨板上均勻打孔一圈（5~6個）並安上膨脹螺栓固定在預留孔上。

4.防水處理：在採光罩周圍防雨板上刷防水塗料進行防水處理。

5.安裝光導管：將組裝好的光導管系統從防雨板上口慢慢的插入、調整，使下端對準天花板口洞並伸出。

6.安裝採光罩：將頂部採光罩套放到防雨板上口，用自攻螺釘和墊圈將採光罩和防雨板上口的豎圈連線到一起並封閉嚴密，但也不要擦傷採光罩。

7.安裝漫反射器：將漫射器扣在裝飾環上，在漫射器周邊與裝飾環的接縫處注入密封矽膠密封。

8.裝飾預留孔：系統全部安裝完成後，對混凝土預留孔上翻台進行裝飾，成為屋面上一道獨特的風景。

操作要點

《光導照明施工工法》的操作要點如下：

一、光導照明系統的主要組成（下圖）

光導照明系統的主要組成

1.光導照明系統主要由採光罩、防雨裝置、光導管（分為標準管、彎管、延長管）固定環、漫反射器、裝飾環和輔助裝置組成。

2.採光罩的外形類似於平時家庭用的鍋罩，它一般為直線和弧線的結合。採光罩材料由進口PC內添加UV材料注塑製成，可以有效的接收自然光並傳遞給光導管，同時隔絕絕大部分的紫外線。該採光罩具有厚度均勻、抗紫外線、抗老化、表面平滑、硬度高、抗衝擊性好、耐摩擦、透光率高等優點。

3.防雨板是由優質鋁材經衝壓、氧化、噴塑製成，具有重量輕、強度高、耐腐蝕等優點，易於建築物結合。

4.光導管是光導照明系統的重要組成部分，一般為方形和圓形，材料為鋁板鍍膜。板厚0.4毫米，五層特殊膜確保了光線的高效傳輸和穩定性，材料全反射率高達98%以上。具有重量輕、耐腐蝕、反射率高等特點。

5.漫反射器是將光導管傳來的光線經過吸收再漫射入房間內的裝置，由進口納米材料注塑製成，特點是高透光、高擴散。

6.固定環和裝飾環為鋁製，高雅大方、腐蝕耐用，防火性能好。

7.系統輔助功能裝置主要有增光裝置、太陽光自動跟蹤器、智慧型調節裝置、光導光伏一體化系統等組成，可以增加早晚對太陽光的套用，更加高效的利用太陽光，白天使用光導照明系統採光照明，晚上使用光伏系統照明。

二、施工前準備

1.施工圖紙、施工方案和技術交底等資料齊全。

2.施工場地用水、用電和材料堆放地、倉庫及其它臨時設施等均能滿足正常施工需要。

3.施工用材料已經過外觀質量檢查，光導管等套件配套齊全，並經連線檢查合格。施工機具、施工力量能保證正常施工。

三、施工工藝流程

預留孔洞→預留孔處理→固定防雨板→防水處理→光導管安裝→調整→採光裝置安裝→調整→室內漫射裝置安裝→檢驗→清理→檢查→驗收→成品保護。

四、操作要點

1.孔洞預留及處理：根據圖紙設計要求布設採光點，一般每個採光點照明面積為12~18平方米/點布設。在屋面平面上，結構板上預留孔洞在安裝導光管時，首先要按圖紙詳細檢查所有預留孔洞的位置、尺寸，是否與圖紙標註相符；如有誤差及時與現場施工人員或業主聯繫解決，及時剔鑿或修補。清理預留孔及周邊殘餘物，並清掃乾淨。確保施工順利進行以及在安裝時光導照明系統各部分裝置內不落入灰塵。預套放防雨板，下試管，檢查洞壁調整是否規則，及時進行整理使規整，預留洞孔直徑D=天+50毫米（天為套管直徑），如下圖所示。

屋面板留洞

2.固定防雨板做防水處理：將防雨板套在預留孔上，在防水層上加做了保溫層，該保溫層不僅施工於圓筒外壁，同時也施工於圓筒上面，保溫層完全包裹了預留混凝土圓孔，而光導照明系統外罩只能固定在保溫層之上。這種情況使固定外罩、搭接防水處理時無法將新防水層與內層的防水層做到無縫連線，增加了施工難度和滲水隱患。因此，根據現場情況，特針對防水施工提出如下方案：將防雨板套在預留孔上，先固定好光導照明外罩，採用沃字特防水塗料進行防水處理，將圓孔柱頂部邊緣至孔下10厘米範圍內全部用防水層包裹充分做好防水具體做法為：在防雨板周圍刷幾道防水塗料，在上面鋪一塊尼龍布，趕出尼龍布與塗料間的氣泡後在刷防水塗料使其緊密貼住防雨板。再鋪下一塊尼龍布同樣處理，使整個圓形的檯面上實行防水塗料無縫搭接。再加大防水施工的面積，在原來計畫防水施工基礎上，擴大面積到圓孔柱頂部邊緣，並向下延伸10厘米，使圓孔柱頂部完全被防水層包裹。該處施工應注意防水塗料塗抹的均勻性和連續性，不應出現厚薄不均、斷續的情況。在防水層外加作保溫層，一般噴塗發泡聚氨酯，厚度為15~20毫米，如下圖所示。

光導照明系統的防水處理

3.光導管安裝：

（1）組裝光導管：將光導管從包裝箱內取出，該時的光導管是平面的，注意不要劃傷內表面，將光導管的兩邊彎曲形成管狀，同時將兩邊的預置溝槽搭接，注意搭接應平直，完全，調整管形的兩頭平齊，該時將光導管放置在光滑工作檯上，使用橡膠錘敲擊溝槽處，使之壓實，最後在光導管外側溝槽處使用鋁箔膠帶密封，同時使用小刀將管體內側溝槽處保護膜劃開，以便後期去除保護膜。如下圖所示。

導光管安裝示意圖1

（2）連線光導管：方法是將第一根光導管水平放置並使其有縫的一面朝上，把帶褶皺的一端插入第二根標準管一端，保證連線處充分連線，定位圈充分卡緊，再用Φ4.2的鑽頭在連線處均勻鑽出4~8個固定孔，使用4~8個Φ4×11的鉚釘加固並用鋁薄膠帶密封接口和管道接縫處，然後用塑膠薄膜將第一根光導管上口進行簡單密封，防止灰塵進入，用小刀在連線處劃一圈，為以後撕掉內壁保護膜提供方便。然後撕掉第二根管內保護膜。按該方法組裝第三、四、五根…，最後一根光導管兩端均為標準直徑，用塑膠薄膜對其下口進行簡單密封，連線時應注意連線處固定鉚釘的數量應由下至上逐漸增多，連線超過4節管道，鉚釘數量不應少於8個。如下圖所示。

導光管安裝示意圖2

（3）安裝導光管：將組裝好的光導管系統從防雨板上口慢慢插入光導照明外罩內，隨插隨調整，使下端對準天花洞口並伸下20~25毫米第一根光導管在頂部需高出防雨板上口5~10毫米，然後用4個15毫米長自攻螺釘和墊圈將光導管系統和防雨板固定在一起，然後使用橡膠錘將高出防雨板的部分翻邊，和防雨板上沿壓實，放止極少量冷凝水流入管內，並用矽膠密封劑或鋁薄膠帶進行密封處理。見下圖。

導光管安裝示意圖3

4.採光裝置安裝：

（1）將頂部採光罩放在防雨板上口之前，先把第一節光導管口的塑膠密封膜和管壁保護膜撕下，然後再在防雨板口外延緊貼一圈拉絨尼龍密封條，作用是既能防止灰塵雜物進入孔隙內，又能讓光導照明系統正常通氣，防止可能發生冷凝。最後將預先鑽有多孔的採光罩套在防雨板上用長15毫米的特製異型螺釘和墊圈把採光罩與套圈或豎柱連線在一起。如下圖所示。

採光裝置安裝圖1

（2）光導管下口固定，光導管伸出頂棚洞口10毫米，將固定環套入光導管，以固定環緊貼天花板為準，用3~5個特製自攻螺釘固定在天花板上，再用6個鉚釘把固定環與光導管連線在一起，並用鋁薄膠帶將連線處密封好。

5.漫射裝置安裝：安裝漫射器前，先將最後一節光導管口的塑膠密封膜和管壁保護膜撕下，在裝飾環內部距上端10毫米處緊貼一圈拉絨尼龍密封條，然後將漫射器扣在裝飾環上，最後將裝飾環扣在固定環上，在漫射器周邊裝飾環接縫處注入矽膠密封。如下圖所示。

採光裝置安裝圖2

6.系統檢查：按照設計圖紙及安裝要求進行全面系統檢查，符合質量要求。

7.清理：將屋面採光筒周邊及屋面、室內做好清理，清除雜物。

8.成品保護：安排專人做好成品保護，防止人為碰撞及污染。

9.整個系統安裝完畢後，需檢查各個部件是否安裝合格，特別是各部件連線處，檢查合格後清理施工現場。

材料設備

《光導照明施工工法》所用的材料與設備見下表。

質量控制

《光導照明施工工法》的質量控制要求如下：

一、質量管理標準

嚴格貫徹執行國家和建設部行業法律、法規、技術標準、批准的設計檔案及工程契約，滿足工程的安全、適用、經濟、美觀等特性的綜合質量要求。

二、關鍵工序的質量控制

1、預留孔的質量控制

（1）預留孔施工前根據圖紙詳細核查所有預留孔洞的位置、尺寸，是否與圖紙標註相符合，內壁是否光滑、正圓，預留孔上沿坡度是否符合要求。

（2）清理預留孔及周遍殘餘物體，確保在安裝光導照明系統時各部分裝置內不落入灰塵。

2、固定防雨板的質量控制

檢查洞口及上沿是否規則、光滑平整，整理使規整，在防雨裝置與預留孔之間粘上一圈雙面防水膠帶，使兩者之間連線緊密，安放好防雨板之後再在四周用防水膠帶進行處理，使其達到良好的防水效果。

3、組裝及安放光導管的質量控制

（1）光導管是光導照明系統的核心部分，組裝及安放光導管的質量控制也是該工法質量控制的重中之重。

（2）光導管是由立管、平管和彎折接口組成，只有將它們嚴謹的組合在一起，才能起到導光效果。該項工序的重點是各管的連線處，用鉚釘加固並用鋁箔膠帶密封接口處和管道接縫處。

（3）注意連線處應採用上小下大的連線原則，同時連線好後應使用垂線測量，保證光導管為直線。

（4）將組裝好的光導管從防雨板上口伸出時需注意調整好導管位置，讓準確的對準出口，然後用長自攻螺釘和墊圈將光導管和防雨板固定在一起。

4、安裝漫反射器的質量控制

因漫反射器是和最後一節光導管連線，所以安裝漫反射器之前才可以將光導管口的密封膜和管道保護膜撕下，將漫反射器和扣在裝飾環上並用密封矽膠密封。

安全措施

採用《光導照明施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

一、涉及的安全風險分析：

1、機械傷害，觸電，高處墜落。

2、索具因老化、不正確的配置、或本身質量的問題造成斷裂。

3、因設備的操作人員的誤操作造成人員或設備的損失。

4、設備在拆裝過程中的誤操作造成人員、設備的損失。

5、設備因線路的問題造成觸電。

6、現場施工機械加油後油桶泄漏，並引發火災。

二、安全措施：

1、進入施工工地的人員（包括參觀者、送貨商）應佩戴國家安全機構認可的硬制安全帽，嚴禁佩戴金屬安全帽。

2、進入施工工地的人員包括（參觀者、送貨商）應佩戴符合國家安全標準中要求的兩邊有保護的安全眼鏡。

3、當機器、操作或工序會因物理、化學或放射用劑而對眼睛或臉部造成潛在性傷害時，應佩戴符合安全標準中標明要求的其他眼睛和臉部保護裝置。

4、在所有施工工地（辦公區域）應穿符合安全標準的鋼頭安全鞋。

5、腳手架平台除了留由所需的進出口外，要滿寬度鋪緊腳手架板。

6、腳手架應停在平整、堅硬的基礎上保持垂直，並鎖定輪子，防止移動。護欄高出腳手架平台0.9~1.1米。

7、專業的電工才允許操作接線、電氣檢修等相關工作，任何其他人員的操作都是非法的。

8、對於所有焊接、燃燒、研磨或者會產生火花的工作，施工人員應從安全部門取得高溫工作許可證。如果工作時間超過l天，施工人員將在每天開始這些工作時與安全部門，高溫工作許可證必須放在工地的顯眼位置。

9、必須安排防火巡邏人員，至少每個焊接、燃燒、研磨或者會產生火花的地段安排一個防火巡邏人員。

10、雨天不得露天電焊。在潮濕的地帶作業時，操作人員應站在鋪有絕緣物品的地方並穿好絕緣鞋。

11、施工人員應在進行架空作業的區域提供足夠的隔離牆和標誌，以適當的警告和阻止未經授權的人員進入該區域。施工人員在完成工作後，必須移走所有的隔離牆和標誌。

12、所有工具和設備在每次使用前應處於良好狀況和經過檢查，工具如已出現菌頭狀或手柄已裂開或出現影響性能或導致使用時不安全的其他缺陷的，應停止使用。

13、所有的打磨、切割、電焊等產生飛濺物或可能出現飛濺物的工作都必須佩戴面罩。

14、任何機動起重機不得在車輪上進行任何起吊作業，必須在兩邊都使用懸樑（充分延伸）的情況下才能進行吊裝作業。

環保措施

《光導照明施工工法》的環保措施如下：

一、通過對現場所存在的人、事、物進行調查分析，及時處理現場不需要和不合理的人、事、物，以免發生窩工現象以及破壞場地的場容場貌。

二、安排專門人員對現場的設備、場地、物品勤加維護打掃，保持現場環境衛生、乾淨整齊，無垃圾、無污物，並使設備運轉正常。

三、安排專人維護工地的施工秩序，保持良好的施工與生活環境。

四、在現場施工人員要掛牌上崗。

五、按照統籌兼顧、合理、經濟的原則，周密合理地布置現場施工平面圖，材料、設備、工具堆放點，施工機械的與行走路線，安全防火及其他一切施工所必須的臨時工程設施，按施工程式和安全文明的要求，合理地進行設計，保證相互間儘可能不干擾。

六、按施工現場布置圖的要求安排設施、堆放材料、設備、必要時隨施工階段作相應調整。

七、建築垃圾要清除，集中點要加以遮擋。

八、班組操作人員應工完料盡，物盡其用，廢腳料歸堆，施工中不得污染環境。

九、施工現場垃圾渣土及時清理出現場，且嚴禁凌空隨意拋撒。

十、嚴格控制人為的噪聲，進入施工現場不準高聲喊叫，最大限度地養活噪聲擾民。

十一、要嚴格控制作業時間，一般晚10點到次日早6點之間停止強噪聲作業。

效益分析

《光導照明施工工法》的效益分析如下：

一、經濟效益

中國照明耗電量占總發電量的15%左右，2008年中國發電量達到34334億千瓦時，年照明耗電量達到了34334億×15%=5150.1億千瓦時，據統計，白天照明占總照明用電的50%以上。主要是商業和工業照明用電，安裝光導照明系統可以平均節約80%以上的白天照明，中國50%以上白天需照明的場所都可以安裝光導照明系統，如果推廣普及使用光導照明系統每年可以節省5150.1億×50%×80%×50%=1030億千瓦時是三峽葛洲壩電站2008年總發電量的1.26倍（816億千瓦時）以平均每千瓦時0.8元計算。每年可以節省電費人民幣約850.32億×0.8=824億元。

二、社會效益

每節約1度電，就相當於節省了0.4千克煤的能耗和4升淨水，同時還減少了1千克二氧化碳和0.03千克二氧化硫的排放。由以上推算得出，每年相當於可節省：耗煤量：0.4千克×1030億=412億千克，即4.12億噸；淨水：4升×1030億=4120億升；二氧化碳排放量：1千克×1030億=1030億千克；二氧化硫排放量：0.03千克×1030億=30.9億千克。

三、同時，利用光導照明技術能讓人們更多的時間在自然光下工作和生活，保護視力，減少學生近視，增強人體健康等等。由此可見，光導照明系統的開發和套用將真正地起到節能減排的社會效益和經濟效益。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《光導照明施工工法》的套用實例如下：

一、濟南國際園林花卉博覽會主展館，工程位於濟南市長清區大學科技園，占地面積約17071.4平方米，總建築面積41525平方米，框架結構，其中展廳面積14660平方米，會議中心面積10800平方米。2008年12月20日開工，2009年8月25日竣工。2009年9月26日舉辦的中國第七屆園林花卉博覽會主要場館。展廳採用光導照明技術，共安裝光導照明系統269組。光線充足、均勻、柔和，照明效果好。節省能源的同時創造了經濟效益。

二、濟南奧林匹克體育中心網球中心，工程位於濟南市東部新城區龍洞地區，建築面積約41000平方米，框架結構。2006年12月1日開工，2008年11月30日竣工。2009年第十一屆中國運動會主場館之一。其中室內場館部分採用光導照明系統，共安裝336組，照明效果好，經測試完全滿足比賽要求。

三、山東太古三期維修機庫及附屬工程，位於濟南章丘市高官寨鎮火石村南側（濟南國際機場內），建築面積45000平方米，框架結構。工程207年10月28日開工，2009年3月18日竣工。機庫大廳安裝光導照明系統，安裝245組。取得了照明效果的同時節省了能源，節能環保。

四、威海市民文化中心工程，位於威海市青島路東、海濱南路西，總建築面積63314.39平方米，地下室面積15000多平方米，框架結構。工程於2007年12月30日開工，2009年9月20日竣工。地下室照明採用先進節能的光導照明工藝，共安裝光導系統280組。採光效果好，節能環保。

五、通過該工法在上述工程中的套用，成功解決了諸多施工難題，實現了各項工程建設目標，整體質量良，經總結形成了一套成熟的施工工藝。取得了經濟、社會效益，環保節能，具有推廣價值和發展前景。另外，該工法完全符合中國節能減排、發展低碳經濟政策要求，是可再生能源與建築技術的有利結合，可形成集成化、規模化發展。

榮譽表彰

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《光導照明施工工法》被評定為中國國家二級工法。