光導照明技術在北方地區學校場館的應用

安靈健

中建鐵路投資建設集團有限公司 遼寧沈陽 110000

就現在而言，在世界范圍內，對于能源的耗損都是非常嚴重的，而不僅僅是我們國家，而且伴隨的還有著能源的耗損，對于環境的污染。因此要在各個方面貫徹落實可持續發展的理念，在我們日常的照明中也應如此，所以就要利用新的照明系統，一方面來節約能源，使得有限的資源發揮最大的作用，這套照明系統的應用，還能夠有效的利用光能以及風能等能源，更好的保護環境。

1 光導照明系統

所謂的導光照明，就是利用室外自然光提供室內照明，又稱自然光照明。光導照明的工作原理是光導照明系統通過照明裝置收集來自室外的自然光并將其引入系統內部。特制光導裝置加強后有效傳遞后，自然光由系統底部的驅油裝置均勻引入。在需要光線的地方進入室內。導光照明系統主要由三部分組成：燈罩，燈管和擴散器。

2 工程案例

以某地區某大學體育場館為研究對象，分析了光導照明在體育場館中的應用。體育場的面積是1053m2。

2.1 光導漫射器數量的確定

要確定體育場館內安裝光導漫射器的具體數量，就要依據下面公式來進行相關的計算：

在公式里面，Eav代表平均水平的照射強度，1x，S代表體育場館的面積大小，m2，S=1053；CU代表燈具照射光強分布的情況，燈具的運行效率、體育場館形狀以及場館表面的反射比函數，依據體育場館的建設材料，以及導光管運行的效率，在進行對于同類漫射器的利用系數的參考，取得CU=0．61；Φ代表漫射器輸出的光通量，1m；MF代表的是這套系統的維護系數，一般這套系統的MF 取值為 0．7。

這套系統其漫射器輸出的光通量計算，要依據下面的計算公式進行：

式中，Es代表的是館外天然光的照度值，1m，Es=13500，1m；A代表這套系統的采光面積的大小，m2，A=(π·D2)/4=0．4416m2，D代表采光罩的直徑，m。計算得到體育場館內光導照明系統漫射器的數量n=12。

2.2 漫射器的布置

為了能夠合理的進行對光導系統在體育場館內的布置，使得光照分布盡可能的均勻，所以依據相關的設計標準以及公式的計算，最終確定所需安裝的漫射器數量應當為12個，這12個漫射器分別安裝在體育場館的水平以及垂直方向，兩個方向分別安裝6個。

體育場的垂直方向：根據相鄰擴散器下方的三個位置和間距中點的中點對應于工作面的照度的原理，ECOTECT模擬的擴散器的縱向間距為8米。漫射器底部和中點的照度值位于相同的照度線上。還可以看出照度線的間隔分布，即漫射器周圍的照明效果相對均勻。

體育場的水平方向：將體育場的水平深度設置為L，漫射器與內壁之間的距離為2m，光漫射器的橫向間距為L/3，這使得水平方向為光導照明系統的照明效果均勻，南側窗戶的照明效果相對均勻。可以看出，垂直兩排擴散器間距為8m，水平兩排擴散器間距為L/3，體育場可以獲得最佳的照明效果。由于自然光隨時間和天氣而變化，特別是在夜晚，因此夜間無法獲得自然光。因此，考慮通過設計光導照明和人工電源照明的組合來改善整個體育場的照明。系數法用于計算人工照明燈具的布局策略，12英寸熒光燈均勻分布，以確定組合式光導照明系統和人工照明系統的最終布置。

3 光導照明系統的優越性

3.1 經濟性

根據規格，單位面積用電量約為12W/m2，體育場面積為1053m2，電費為0．7元/kW·h。每年的開放日數是280天，其中80天是下雨天。陽光明媚的一天需要2小時才能照亮，而雨天則需要每天6小時。體育場一年的照明費用是：

1053m2×12W/m2×0．7 元 /kW·h×(2×200+6×80)÷1000=7783．776 元

鎮流器還將產生約25%的電力消耗，即熒光燈鎮流器的年電費為1945．944元。設備的年維護費和更換費分別為120元和60元。因此，全年體育場電氣照明系統的運行成本約為7783．78元，即使用光導照明系統的年度總成本為1270．32元。體育館內12套導光照明系統的總投資成本約為15243．84元。該項目的靜態投資回收期約為15600÷635．16=12，約為13年。雖然應用于體育場館的導光照明技術的成本回收效率無法與商業和工業建筑的成本回收效率相比兩到三年，但應用光導照明技術所產生的生態效益以及對學生的積極影響是很難用錢來衡量。

3.2 健康分析

光管照明系統設計為使用光學全反射原理。能量來自自然光，具有有益的陽光，人類，動物和植物。與許多應用中熒光光源的當前光譜能量比不對準相比，可以隨時調節光管照明系統的強度以確保全光譜，避免對人眼的眩光和頻閃損壞，以及最大限度地保護和增強人類健康，提高學習效率。

3.3 光控照明節能分析

節能照明節能分析通過人工照明設備在自然光采集的總時間段內不需要工作的時間百分比來評估節能效果。在實現光控照明的過程中，需要一個光電傳感器，通過傳感器測量房間的自然光照，然后將結果與設定的最小照度進行比較，然后啟動人工照明裝置。照度無法實現。分析結果表明，某大學89%的體育場館的年平均照明時間可以關閉人工照明設備。只有大約11%的時間需要使用人工照明，這表明光導照明系統是節能的。

4 結語

光導照明系統通過室外照明裝置收集自然光并將其引入系統內部。在通過由特殊材料制成的光導裝置強化并有效地傳輸自然光之后，自然光通過系統另一端的漫射裝置均勻地散射到房間中。從黎明到黃昏，即使是下雨和陰天，光導照明系統也能為室內環境提供充足的高品質照明。