中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070
摘要：光导照明系统又叫日光照明、自然光照明、管道天窗照明、阳光导入照明和无电照明等。它是通过室外的采光装置聚集自然光线，并将其导入系统内部，然后经由光导装置强化并高效传输后，由室内的漫射装置将自然光均匀导入任何需要光线的地方，从黎明到黄昏，甚至是阴雨天，该照明系统导入室内的光线仍然十分充足。光导照明系统与传统的照明系统相比，存在着独特的优点，有着良好的发展前景和广阔的应用领域，是真正节能、环保、绿色的照明方式。
1、引言
当今社会节能和保护环境已成为世界各地普遍关注的问题，并直接关系到社会的持续发展。如今全球能源日益紧张，如何减少不必要的能源浪费是国家研究的一个重要课题。目前国家大部分都在使用人工照明，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。为了珍惜利用地球有限的能源资源，保护环境，因此自然采光定为绿色照明的重要一项。人们通过研发光导照明系统，可以使太阳光所产生的自然照明为室内用户带来众多的利益，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或建筑，更有效地减少了电能的消耗，保证了绿色节能的标准。本工程将把此系统利用在地下车库，下面将依据本工程所使用的光导照明系统做如下综述。
2、本工程光导照明系统的原理与结构
2.1系统的工作原理
光导照明系统是通过室外的采光装置聚集自然光线，并将其导入系统内部，然后经由光导装置强化并高效传输后，由室内的漫射装置将自然光均匀导入任何需要光线的地方，从黎明到黄昏，甚至是阴雨天，该照明系统导入室内的光线仍然十分充足。主要应用于单层建筑，多层建筑的顶层或者是地下室，建筑的阴面等等。其中包括大型的体育场馆和公共建筑、厂房、车间、别墅、地下车库、隧道、油站、易燃易爆场所以及无电力供应场所。
2.2光导照明系统的结构组成
本工程光导照明系统主要由四部分组成：采光罩、光导管、漫射器和防雨装置。
2.2.1采光罩
A、采光罩厚度均匀，光透性好，采集低角度光线，延长光照时间；表面拱挤UV涂层，隔绝90%以上的紫外线，使少量紫外线通过，可以促进生物维生素D的合成、杀菌等，有利于人的健康，并其添加的UV材料，抗冲击性好，硬度高，耐摩擦，可承重300公斤；
B、采光罩的外型为半球型，圆滑的曲线使绝大多数灰尘等不易存留，少量的灰尘等会随雨雪自动清洁；
C、采光罩表面拱挤耐磨擦涂层，即使长期处在恶劣的风沙环境中，如风沙较频繁的新疆、西北、华北和东北等地区，也不会因长期摩擦而影响其透光性；采光罩内拱挤特殊防结露膜，可使冷凝水不能形成露滴直接滴落到系统内部，而是沿壁流下，经系统回水槽排到外面；适应温度范围为－40℃～125℃，即使在如哈尔滨、新疆、西藏等昼夜温差相差较大的地区也可以安全的使用。
2.2.2光导管
光导照明的核心部件：导光管，主要用来传输光线。光导管主要由进口镜面铝材制作而成，具有超强反射和汇聚日光的作用，光导管材料全反射率为≥99.7%。本项目采用竖直光导传输管道，可以轻松避免室外地面和地下室顶板间的障碍物，最大化的延长了光的传输距离，由于传输管道内添加了高反射率的材料，即使是使用了0-90度的加长管，也不会影响到光线的传输效果。
2.2.3漫射器
漫射器采用进口材料及注塑成型形式，透光性和扩散性高，且不易破碎，将光线均匀地漫射到室内。本项目采用圆型、直径为D=530 mm的漫射器，使用PC材料加工成型，其透光率不低于90%。漫射器采用的技术，使得阳光更加剔透，同时消除眩光，将柔和的阳光代入我们的视野中来。
2.2.4防雨装置
防雨装置的设计完全消除了担心系统渗透雨水的疑虑。无缝隙的整体结构，与系统紧密结合，优质的铝材具有耐腐蚀性和抗击雨水的冲击性，其中防雨板、固定环、装饰环的材质也均为铝材，通过旋压、冲孔、养化处理和喷砂四部制作完成。本装置易于与各种不同的建筑屋面相结合，便于安装。
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3、光导照明系统的防火、安全性能
A、光导照明系统采用特制的防盗螺丝固定在防雨板上，防止他人任意拆卸；
B、光导照明系统内部还可以安装不锈钢防盗网，防止他人从管道进入室内；
C、漫射器的防火性能为B2级（可燃性）。
4、光导照明系统安装防水性能
防雨板与预留孔间采取三道防水措施，系统各组件连接部位打螺钉处贴密封胶。防水等级为一级。
5、光导照明系统的特点
A、节能环保：光导照明系统即可应用于新建、扩建项目，又可广泛应用于既有建筑的改造，特别适合大型商业建筑和工业厂房的节能改造，安装后可以显著降低建筑物内部80%以上照明能源消耗和10%以上的空调制冷消耗，减少大量二氧化碳的排放。系统使用寿命25年以上，各部件可以回收利用，不会对环境造成任何污染。
B、健康安全：“万物生长靠太阳”，太阳光是维持人体生命活动必不可少的物质，光导照明系统安装在建筑物内，使人们避免了白天长时间生活在电光源下面，减少了许多疾病的产生。减少了白天照明停电引起的安全隐患和用电引起的火灾隐患。
6、能源对比分析
本工程地下车库共有3套光导照明系统相同间距装在同一个区域内，照射面积约为188平方米，并且此区域在三套光导管周围配有12盏28W的T5双管荧光灯供夜间照明使用：
以全年平均照度25 klx进行照度计算：
光导照明范围平均照度为100～150lx
注：当室外临界照度大于25 klx时，其室内照度就越大，照明范围就越大，室内也就越亮。达到以上室内照度是按晴天的状态下而得出，阴雨天等特殊天气除外。
本工程设备选用配置：VI-530光导照明系统标准套配置
6.1直接节电耗电分析（仅为晴天状态下年度节省电费）：
说明：因光导照明系统提供的是日间照明，所以电力照明用电量以平均每天10小时的时间计算。
A、当照度为75 lx时单位面积用电量为7.5w/㎡。
B、本工程安装光导照明系统可以节省95％的白天用电量，平均每天采光照明10小时左右。
C、由图纸可知，光导照明系统照明面积约为188㎡。
所以，一天日间照明用电量为：
188㎡×0.0075kw/㎡×10h=14.1kw•h
D、荧光灯镇流器耗电量约占照明用电的20%-30%，以20%计算，其镇流器每天节约耗电量为：14.1kw•h×20%=2.82kw•h
一天日间照明总节约用电量约为：14.1kw•h +2.82 kw•h =16.92kw•h
一年日间照明总节约用电量为：16.92kw•h×365 =6175.8kw•h
一年总节约用电费用为：1元/kw•h ×6175.8kw•h =6175.8元
6.2节省耗材分析（节省灯具的更换费用）：
根据照明灯具国家标准寿命3年计算得：传统电力照明灯具3年需要更换一次。所以业主方还需支付定期维修与更新灯具的费用。
6.3节省人工定期清洁费用：
光导照明系统便于清洁清理，因其设计的采光罩为半球形，如果该地区雨水充足，可以利用雨水、风吹将采光罩上面的灰尘冲刷干净，产品可达到自洁效果，免去了人工定期清洁的费用。
6.4节能减排：
在节能环保方面，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。使用光导系统照明会很大的提高空气质量，做到环境保护及节能减排。
6.5投资回收期经济分析：
合计年度总节省能源费用=6175.8元
本项目光导照明系统总投入费用=18300元
项目静态投资回收期：
静态回收期=光导照明设备总投入费用/年度总节省能源费用=18300元/6175.8元=3年
7、总结
依据本项目使用的光导照明系统技术，综上所述，虽然现在光导照明系统仅在少数公司和个别标志性建筑中使用，但是作为一种节能、环保、绿色、舒适的照明方式，在当今全社会“追求低碳、追求节能”的大环境下，必将有着良好的市场前景，并将在社会应用中逐步得到推广。实际的工程案例已为我们证明，安装此系统，能够享受到自然光带来的舒适的照明效果，避免了日间电力照明固有的能源浪费和安全隐患，延长了灯具的使用寿命，同时还降低了人工维护和设备更新成本，带来了可观的经济效益，但是光导管系统的一些缺陷还是限制了其使用的范围和推广，如果光导管系统和其他系统结合起来考虑，比如通风系统、光导-光伏系统等，结合新技术不但可以提高光导管的性能还能拓展其应用范围。未来光导管照明技术是我们实现建筑节能减排，环保健康，促进可持续发展的一项非常值得关注并值得发展的新兴应用技术，这需要业内人士在综合应用上做更多的研究。
作者简介：
1：栾绍贺，男，1983年5月出生，工程师，中建二局第三建筑工程有限公司，，沈阳建筑大学毕业电气自动化专业，现机电项目经理。
2：苏军，男，1985年11月出生，本科，电气工程及其自动化，工程师，就职于中建二局第三建筑工程有限公司，现机电项目经理。
3：徐亮，男，1987年6月出生，工程师，中建二局第三建筑工程有限公司，河北工程大学毕业，电气自动化专业业，现机电项目经理。
论文作者:栾绍贺,苏军,徐亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/9
标签：系统论文; 导管论文; 照度论文; 光线论文; 室内论文; 装置论文; 防雨论文; 《基层建设》2017年第33期论文;