光导照明技术在北方地区学校场馆的应用

安灵健

中建铁路投资建设集团有限公司 辽宁沈阳 110000

就现在而言，在世界范围内，对于能源的耗损都是非常严重的，而不仅仅是我们国家，而且伴随的还有着能源的耗损，对于环境的污染。因此要在各个方面贯彻落实可持续发展的理念，在我们日常的照明中也应如此，所以就要利用新的照明系统，一方面来节约能源，使得有限的资源发挥最大的作用，这套照明系统的应用，还能够有效的利用光能以及风能等能源，更好的保护环境。

1 光导照明系统

所谓的导光照明，就是利用室外自然光提供室内照明，又称自然光照明。光导照明的工作原理是光导照明系统通过照明装置收集来自室外的自然光并将其引入系统内部。特制光导装置加强后有效传递后，自然光由系统底部的驱油装置均匀引入。在需要光线的地方进入室内。导光照明系统主要由三部分组成：灯罩，灯管和扩散器。

2 工程案例

以某地区某大学体育场馆为研究对象，分析了光导照明在体育场馆中的应用。体育场的面积是1053m2。

2.1 光导漫射器数量的确定

要确定体育场馆内安装光导漫射器的具体数量，就要依据下面公式来进行相关的计算：

在公式里面，Eav代表平均水平的照射强度，1x，S代表体育场馆的面积大小，m2，S=1053；CU代表灯具照射光强分布的情况，灯具的运行效率、体育场馆形状以及场馆表面的反射比函数，依据体育场馆的建设材料，以及导光管运行的效率，在进行对于同类漫射器的利用系数的参考，取得CU=0．61；Φ代表漫射器输出的光通量，1m；MF代表的是这套系统的维护系数，一般这套系统的MF 取值为 0．7。

这套系统其漫射器输出的光通量计算，要依据下面的计算公式进行：

式中，Es代表的是馆外天然光的照度值，1m，Es=13500，1m；A代表这套系统的采光面积的大小，m2，A=(π·D2)/4=0．4416m2，D代表采光罩的直径，m。计算得到体育场馆内光导照明系统漫射器的数量n=12。

2.2 漫射器的布置

为了能够合理的进行对光导系统在体育场馆内的布置，使得光照分布尽可能的均匀，所以依据相关的设计标准以及公式的计算，最终确定所需安装的漫射器数量应当为12个，这12个漫射器分别安装在体育场馆的水平以及垂直方向，两个方向分别安装6个。

体育场的垂直方向：根据相邻扩散器下方的三个位置和间距中点的中点对应于工作面的照度的原理，ECOTECT模拟的扩散器的纵向间距为8米。漫射器底部和中点的照度值位于相同的照度线上。还可以看出照度线的间隔分布，即漫射器周围的照明效果相对均匀。

体育场的水平方向：将体育场的水平深度设置为L，漫射器与内壁之间的距离为2m，光漫射器的横向间距为L/3，这使得水平方向为光导照明系统的照明效果均匀，南侧窗户的照明效果相对均匀。可以看出，垂直两排扩散器间距为8m，水平两排扩散器间距为L/3，体育场可以获得最佳的照明效果。由于自然光随时间和天气而变化，特别是在夜晚，因此夜间无法获得自然光。因此，考虑通过设计光导照明和人工电源照明的组合来改善整个体育场的照明。系数法用于计算人工照明灯具的布局策略，12英寸荧光灯均匀分布，以确定组合式光导照明系统和人工照明系统的最终布置。

3 光导照明系统的优越性

3.1 经济性

根据规格，单位面积用电量约为12W/m2，体育场面积为1053m2，电费为0．7元/kW·h。每年的开放日数是280天，其中80天是下雨天。阳光明媚的一天需要2小时才能照亮，而雨天则需要每天6小时。体育场一年的照明费用是：

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

镇流器还将产生约25%的电力消耗，即荧光灯镇流器的年电费为1945．944元。设备的年维护费和更换费分别为120元和60元。因此，全年体育场电气照明系统的运行成本约为7783．78元，即使用光导照明系统的年度总成本为1270．32元。体育馆内12套导光照明系统的总投资成本约为15243．84元。该项目的静态投资回收期约为15600÷635．16=12，约为13年。虽然应用于体育场馆的导光照明技术的成本回收效率无法与商业和工业建筑的成本回收效率相比两到三年，但应用光导照明技术所产生的生态效益以及对学生的积极影响是很难用钱来衡量。

3.2 健康分析

光管照明系统设计为使用光学全反射原理。能量来自自然光，具有有益的阳光，人类，动物和植物。与许多应用中荧光光源的当前光谱能量比不对准相比，可以随时调节光管照明系统的强度以确保全光谱，避免对人眼的眩光和频闪损坏，以及最大限度地保护和增强人类健康，提高学习效率。

3.3 光控照明节能分析

节能照明节能分析通过人工照明设备在自然光采集的总时间段内不需要工作的时间百分比来评估节能效果。在实现光控照明的过程中，需要一个光电传感器，通过传感器测量房间的自然光照，然后将结果与设定的最小照度进行比较，然后启动人工照明装置。照度无法实现。分析结果表明，某大学89%的体育场馆的年平均照明时间可以关闭人工照明设备。只有大约11%的时间需要使用人工照明，这表明光导照明系统是节能的。

4 结语

光导照明系统通过室外照明装置收集自然光并将其引入系统内部。在通过由特殊材料制成的光导装置强化并有效地传输自然光之后，自然光通过系统另一端的漫射装置均匀地散射到房间中。从黎明到黄昏，即使是下雨和阴天，光导照明系统也能为室内环境提供充足的高品质照明。