光導(dǎo)照明技術(shù)在北方地區(qū)學(xué)校場館的應(yīng)用

安靈健

中建鐵路投資建設(shè)集團有限公司 遼寧沈陽 110000

就現(xiàn)在而言，在世界范圍內(nèi)，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(huán)境的污染。因此要在各個方面貫徹落實可持續(xù)發(fā)展的理念，在我們?nèi)粘５恼彰髦幸矐?yīng)如此，所以就要利用新的照明系統(tǒng)，一方面來節(jié)約能源，使得有限的資源發(fā)揮最大的作用，這套照明系統(tǒng)的應(yīng)用，還能夠有效的利用光能以及風(fēng)能等能源，更好的保護環(huán)境。

1 光導(dǎo)照明系統(tǒng)

所謂的導(dǎo)光照明，就是利用室外自然光提供室內(nèi)照明，又稱自然光照明。光導(dǎo)照明的工作原理是光導(dǎo)照明系統(tǒng)通過照明裝置收集來自室外的自然光并將其引入系統(tǒng)內(nèi)部。特制光導(dǎo)裝置加強后有效傳遞后，自然光由系統(tǒng)底部的驅(qū)油裝置均勻引入。在需要光線的地方進入室內(nèi)。導(dǎo)光照明系統(tǒng)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(qū)某大學(xué)體育場館為研究對象，分析了光導(dǎo)照明在體育場館中的應(yīng)用。體育場的面積是1053m2。

2.1 光導(dǎo)漫射器數(shù)量的確定

要確定體育場館內(nèi)安裝光導(dǎo)漫射器的具體數(shù)量，就要依據(jù)下面公式來進行相關(guān)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(shù)，依據(jù)體育場館的建設(shè)材料，以及導(dǎo)光管運行的效率，在進行對于同類漫射器的利用系數(shù)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(tǒng)的維護系數(shù)，一般這套系統(tǒng)的MF 取值為 0．7。

這套系統(tǒng)其漫射器輸出的光通量計算，要依據(jù)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(tǒng)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(nèi)光導(dǎo)照明系統(tǒng)漫射器的數(shù)量n=12。

2.2 漫射器的布置

為了能夠合理的進行對光導(dǎo)系統(tǒng)在體育場館內(nèi)的布置，使得光照分布盡可能的均勻，所以依據(jù)相關(guān)的設(shè)計標準以及公式的計算，最終確定所需安裝的漫射器數(shù)量應(yīng)當(dāng)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(jù)相鄰擴散器下方的三個位置和間距中點的中點對應(yīng)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(shè)置為L，漫射器與內(nèi)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(dǎo)照明系統(tǒng)的照明效果均勻，南側(cè)窗戶的照明效果相對均勻?？梢钥闯?，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(shè)計光導(dǎo)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(shù)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(dǎo)照明系統(tǒng)和人工照明系統(tǒng)的最終布置。

3 光導(dǎo)照明系統(tǒng)的優(yōu)越性

3.1 經(jīng)濟性

根據(jù)規(guī)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(shù)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(zhèn)流器還將產(chǎn)生約25%的電力消耗，即熒光燈鎮(zhèn)流器的年電費為1945．944元。設(shè)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(tǒng)的運行成本約為7783．78元，即使用光導(dǎo)照明系統(tǒng)的年度總成本為1270．32元。體育館內(nèi)12套導(dǎo)光照明系統(tǒng)的總投資成本約為15243．84元。該項目的靜態(tài)投資回收期約為15600÷635．16=12，約為13年。雖然應(yīng)用于體育場館的導(dǎo)光照明技術(shù)的成本回收效率無法與商業(yè)和工業(yè)建筑的成本回收效率相比兩到三年，但應(yīng)用光導(dǎo)照明技術(shù)所產(chǎn)生的生態(tài)效益以及對學(xué)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(tǒng)設(shè)計為使用光學(xué)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(yīng)用中熒光光源的當(dāng)前光譜能量比不對準相比，可以隨時調(diào)節(jié)光管照明系統(tǒng)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(xué)習(xí)效率。

3.3 光控照明節(jié)能分析

節(jié)能照明節(jié)能分析通過人工照明設(shè)備在自然光采集的總時間段內(nèi)不需要工作的時間百分比來評估節(jié)能效果。在實現(xiàn)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(jié)果與設(shè)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(xiàn)。分析結(jié)果表明，某大學(xué)89%的體育場館的年平均照明時間可以關(guān)閉人工照明設(shè)備。只有大約11%的時間需要使用人工照明，這表明光導(dǎo)照明系統(tǒng)是節(jié)能的。

4 結(jié)語

光導(dǎo)照明系統(tǒng)通過室外照明裝置收集自然光并將其引入系統(tǒng)內(nèi)部。在通過由特殊材料制成的光導(dǎo)裝置強化并有效地傳輸自然光之后，自然光通過系統(tǒng)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(dǎo)照明系統(tǒng)也能為室內(nèi)環(huán)境提供充足的高品質(zhì)照明。