CIE 173-2012 TUBULAR DAYLIGHT GUIDANCE SYSTEMS (Including Erratum 1 08 2012).pdf

1、 ISBN 978 3 902842 40 4 TUBULAR DAYLIGHT GUIDANCE SYSTEMS CIE 173:20 (including Erratum 1)UDC: 628.92 Descriptor: Daylighting of interiors 628.953 Light guides as part of illuminating devices THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organi

2、sation devoted to international co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees in about 40 countries. The objectives of the CIE are: 1. To provide an international foru

3、m for the discussion of all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standards and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide g

4、uidance in the application of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fi

5、elds of light and lighting. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organisations concerned with matters related to the science, technology, standardisation and art in the fields of light and lighting. The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with a

6、bout 20 Technical Committees. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at w

7、hich the work of the Divisions and Technical Committees is reviewed, reported and plans are made for the future. The CIE is recognised as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position among international organisations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE L

8、ECLAIRAGE La Commission Internationale de lEclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart et la science de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant envi

9、ron 40 pays. Les objectifs de la CIE sont : 1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange entre pays dinformations dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pou

10、r la mtrologie dans les domaines de la lumire et de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales et nationales dans les domaines de la lumire et de lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes

11、, concernant toutes matires relatives la science, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisa

12、tion et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comits Techniques. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labor

13、s par ces Divisions Internationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et tablit les projets de travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit e

14、n ce qui concerne tous les aspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusa

15、mmenarbeit und dem Austausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lndern. Die Ziele der CIE sind : 1. Ein internationaler Mittelpunkt fr Diskussionen aller Frage

16、n auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Metechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien u

17、nd Vorgngen in der Entwicklung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaiso

18、n und technische Zusammenarbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit

19、 betrifft Gebiete mit grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind von der ganzen Welt anerkannt. Tagungen werden alle vier Jahre abgehalten, in der die Arbeiten d

20、er Divisionen berprft und berichtet und neue Plne fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSI

21、ON INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE CIE Central Bureau Kegelgasse 27, A-1030 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 0, Fax: +43(1)714 31 87 18 e-mail: ciecbcie.co.at WWW: http:/www.cie.co.at/ CIE All rights reserved ISBN TUBULAR DAYLIGHT GUIDANCE SYSTEMS CIE 173: LQFOXGLQJ(UUDWXP UDC: 628.92 Descriptor: D

22、aylighting of interiors 628.953 Light guides as part of illuminating devices CIE 173: This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 3-38 of Division 3 “Interior Environment and Lighting Design“ and has been approved by the Board of Administration of the Commission Internationale

23、 de lEclairage for study and application. The document reports on current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status of this document i

24、s advisory and not mandatory. The latest CIE proceedings or CIE NEWS should be consulted regarding possible subsequent amendments. Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 3-38 de la Division 3 “Environnement intrieur et tude de lclairage“ et a t approuv par le Bureau de la Commissi

25、on Internationale de lEclairage, pour tude et emploi. Le document expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Il est destin tre utilis par les membres de la CIE et par tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document

26、est indicatif et non obligatoire. Il faut consulter les plus rcents comptes rendus de la CIE, ou le CIE NEWS, en ce qui concerne des modifications ventuelles. Dieser Technische Bericht ist von CIE Technischen Komitee 3-38 der Division 3 “Innenraum und Beleuchtungsentwurf“ ausgearbeitet und vom Vorst

27、and der Commission Internationale de lEclairage gebilligt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beach

28、tet werden, da das Dokument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist. Die neuesten CIE-Tagungsberichte oder das CIE NEWS sollten im Hinblick auf mgliche sptere nderungen zu Rate gezogen werden. Any mention of organisations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst every care has been

29、 taken in the compilation of any lists, up to the time of going to press, these may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous presse, ce travail ne saurait tre exhaus

30、tif. Die Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, ist es mglich, da diese nicht vollstndig sind. CIE All rights reserved II CIE 173: The follo

31、wing members of TC 3-38, “Tubular daylight guidance systems“ took part in the preparation of this technical report. The committee comes under Division 3 “Interior Environment and Lighting Design“. Members: J. Aizenberg Russia G. Bracale Italy S. Bottiglioni Italy J. Callow UK D. Carter UK (Chair) I.

32、 Edmonds Australia B. Ford UK M. Fontoynont France V. Hansen Australia E. Lee South Korea A. Mingozzi Italy T. Muneer UK T. Payne UK W. Pohl Austria A. Rosemann Germany L. Shao UK A. Tsangrassoulis Greece L. Whitehead Canada Corresponding members: D. Jenkins UK T. Kolas Norway III CIE 173:2012 IV CO

33、NTENTS SUMMARY VI RESUME VI ZUSAMMENFASSUNG VI ERRATUM 1 E-1 GLOSSARY OF TERMS 1 1. INTRODUCTION 4 2. COMPONENTS OF TUBULAR DAYLIGHT GUIDANCE SYSTEMS 4 2.1 Types of light collection system 4 2.1.1 Zenithal systems with active collection 4 2.1.2 Passive zenithal light guides 6 2.1.3 Horizontal guide

34、systems 7 2.2 Light transport methods 8 2.2.1 Beam/lens systems 8 2.2.2 Hollow mirrored guides 9 2.2.3 Hollow prismatic guides 9 2.2.4 Solid core systems 10 2.3 Light output methods 10 2.3.1 Combined transport and output 10 2.3.2 Discrete output components 11 3. METHODS OF PHOTOMETRY OF SYSTEMS AND

35、COMPONENTS 12 3.1 Performance indices for passive zenithal guides 12 4. DESIGN METHODS 13 4.1 Passive zenithal systems 15 4.1.1 Approximate sizing method 15 4.1.2 Daylight transfer characteristic method 18 4.1.3 Guide transmission efficiency method 18 4.2 Active zenithal systems 22 5. MAINTENANCE OF

36、 TUBULAR DAYLIGHT GUIDANCE SYSTEMS 23 6. THERMAL PERFORMANCE OF TUBULAR DAYLIGHT GUIDANCE DEVICES 24 7. COST AND VALUE OF GUIDED DAYLIGHT 24 7.1 Cost and value of daylight guidance systems 24 7.2 Value issues 25 7.3 Cost issues 25 7.4 Cost versus value? 26 8. HUMAN WELL-BEING 26 9. ARCHITECTURAL DES

37、IGN ISSUES 27 9.1 Geographical location 27 9.2 Integration with space planning 28 9.2.1 Plan depth 28 9.2.2 Boundaries to activities and number of floors 28 9.3 Integration with environmental strategy 28 9.3.1 Daylight strategy 28 9.3.2 Ventilation strategy 28 9.4 Building codes 28 9.4.1 General iss

38、ues 28 9.4.2 Fire protection 29 9.5 Application to existing buildings 30 10. CASE STUDIES 30 10.1 Case study - Arthelio 31 10.2 Case study - Carpiano 35 10.3 Case study - Heliobus 39 10.4 Case Study - Bopartshoff school 40 CIE 173:2012 V 10.5 Case study - Riverside college 42 10.6 Case study - Euros

39、ped Tavazzano (Italy) 45 10.7 Case study - South Charnwood school 51 10.8 Case study - Sutton Sports Arena 54 10.9 Case study - Underground kitchen - Environment Park, Torino 57 REFERENCES 60 APPENDIX A. FURTHER DESIGN METHODS FOR PASSIVE ZENITHAL SYSTEMS 62 APPENDIX B. RECOMMENDATIONS FOR GOOD MAIN

40、TENANCE PRACTICE 63 APPENDIX C. TUBE TRANSMISSION EFFICIENCY (TTE) 65 CIE 173:2012 TUBULAR DAYLIGHT GUIDANCE SYSTEMS SUMMARY Tubular daylight guidance systems are linear devices that channel daylight into the core of a building. They consist of a light transport section with, at the outer end, some

41、device for collecting natural light and, at the inner end, a means of distribution of light within the interior. Collectors may be either mechanical devices that actively focus and direct daylight (usually sunlight), or be passive devices that accept sunlight and skylight from part or whole sky hemi

42、sphere. The transport element is usually a tube lined with highly reflective or prismatic material or may contain lenses or other devices to redirect the light. Light is distributed in an interior by output components, commonly diffusers made of opal or prismatic material. The major emphasis of this

43、 Report is on passive zenithal systems, the most commercially successful type of daylight guidance being installed in many parts of the world. The Report includes a contextual review of the technology of all generic types of daylight guidance system. The major part of the report is concerned with ph

44、otometry of components and systems, design methods, maintenance issues in both design and use, energy aspects, cost and benefits, human factors and architectural issues in the context of passive zenithal systems. The report includes case studies showing good practice. LES TUBES DE LUMIRE NATURELLE R

45、ESUME Les tubes de lumire naturelle sont des systmes linaires qui conduisent la lumire naturelle au cur des btiments. Ils sont constitus dune section de transport de la lumire avec, lextrmit extrieure, un dispositif de collection de la lumire naturelle, et lextrmit intrieure, un dispositif de rparti

46、tion de la lumire naturelle. Les collecteurs peuvent tre soit des systmes actifs, mcaniques, qui concentrent et dirigent la lumire du jour (essentiellement la lumire du soleil), soit des systmes passifs qui utilisent la lumire du soleil et tout ou partie de celle de la vote cleste. La section assura

47、nt le transport de la lumire naturelle est constitue soit dun tube dont la paroi intrieure est revtue dun matriau prismatique ou rflectivit leve, soit dun tube contenant des lentilles ou dautres systmes permettant de rediriger la lumire. Le plus souvent, la lumire est rpartie lintrieur de la pice pa

48、r un diffuseur fait dun matriau opalin ou prismatique. Ce rapport se concentre essentiellement sur les tubes de lumire naturelle utilisant des collecteurs passifs znithaux. Ce sont les systmes les plus vendus dans le monde. Ce rapport passe en revue les diffrents types de systmes permettant de conduire la lumire naturelle. Il est essentiellement consacr la photomtrie des composants et des systmes, aux mthodes de conception, aux problmes de maintenance, aux aspects nergtiques, au cot et aux avantages, aux facteurs humains et la prise en compte archit