基于大型車輛段的光導照明應用分析

吳君乾

1 光導照明現狀

在光導照明出現之前，部分大型建筑物例如大型廠房等，大多采用天窗照明的方式進行采光，但天窗采光有部分缺陷很難克服，例如容易出現局部聚光。對于采用自然光的光導照明，其照明效果不會隨光線入射角變化而改變。相對于天窗采光，具有照射面積大、出射光線均勻、無眩光、不會產生局部聚光等優點。

在工程實施方面，采光天窗的施工安裝會受到室內吊頂結構的影響，導致安裝難度較大且防水不易處理。而對于光導照明可以使用彎管進行光傳輸，使得系統的安裝更加靈活，適應性更強。光導照明的小孔徑自然光傳輸距離可達6m，大孔徑自然光傳輸距離可達15m。

近年來，環境問題日益為人們所重視，光導照明系統采用最新型無電照明的照明方式，符合現今社會會與環境保護的要求，受到越來越多國內外相關人士的關注，并逐漸的得到推廣和應用。光導照明廣泛應用于各種場合，如大型體育場館和公共建筑以及辦公樓、住宅、商店、旅館、白天陰暗的房間或地下室、地下車庫等建筑的采光照明中。

2 光導照明的優勢

節能：無需電力，利用自然光照明，同時系統中空密封，具有良好的隔熱保溫性能，按光源類型分類，可將其歸入“冷光源”，不會給室內帶來熱負荷效應。

光效好：光導照明系統所傳輸的光為自然光，其波長范圍為380～780nm，顯色性Ra為100（白熾燈所發出的光最接近自然光，其顯色性Ra為95～97），且經過系統底部的漫射裝置，進入室內的為光為漫射光，光線柔和，照度分布均勻。

使用年限：光導照明系統使用年限≥25年（電力照明燈具的使用年限最大10年左右，LED照明）。

光導照明系統與采光天窗的區別：

采光面積：光導照明系統采光面積僅為普通天窗的1/6、但照射面積卻更廣（普通天窗采光面積大，照明面積有限）。

采光效果：光導照明系統采光，室內為漫射光，照度均勻，無眩光、直射光（普通天窗采光進入室內的光為直線光、有眩光，且照度不均勻）。

自潔性：光導照明系統采光裝置設計為半球形，且表面特殊處理，具有良好的自潔性，不需要定時清潔（普通天窗自身維護性差，需要定時清潔和維護）。

調光性：光導照明系統可裝光量調節器，根據自己的需要進行光量調節（普通天窗調光困難）。

隔熱保溫性：光導照明系統是中空密封的，具有良好的隔熱保溫性能，熱傳導系數約為4.2W/m2k（普通天窗隔熱保溫性極差）。

隔音性：光導照明系統可達到RW37dB的隔音效果。

防火性：光導照明系統防火性能為B級。

安全性：光導照明系統驟冷驟熱不炸裂，適應溫度為-40～100℃，且燃燒時無融滴，離火自熄。

使用年限：光導照明系統的壽命周期至少為25年。

3 光導照明的應用范圍

主要應用于單層建筑，對于多層建筑一般設置在的頂層或者是地下室，建筑的陰面等。其中包括大型的體育場館和公共建筑，廠房，車間，別墅，地下車庫，隧道，油站，易燃易爆場所以及無電力供應場所。

4 基于大型車輛段的光導照明的應用分析

根據《建筑采光設計標準》（GB/T50033-2001）可知，廣東屬于光氣候分區第Ⅲ區，其地區全年平均照度24kLx≤Eq＜26kLx。以全年平均照度25klx進行照度計算，得出標準照度值300lx。

注：當室外臨界照度大于25klx時，其室內照度就越大，照明范圍就越大，室內也就越亮。達到以上室內照度是按晴天的狀態下而得出，陰雨天等特殊天氣除外。

根據《建筑照明設計標準》（GB/T50034-2004）及實際建筑環境，選取如下房間表面反射比為設計計算參考值：頂棚：0.5，墻面：0.3，地面：0.1。

5 案例分析

5.1 工程概況

廣州水西停車場位于水西車站附近，場內單體建筑有綜合樓、運轉綜合樓、派出所、雙周/月檢庫、列檢庫等。本項目共采用53套光導照明系統，主要應用于運用庫、咽喉區及道路等場所。

項目投入使用后可結合智能照明控制系統實現電氣照明與光導照明的有機結合：在白天光照條件良好的情況，關閉光導照明覆蓋區域的電氣照明設施，采用光導照明系統；當白天光線不足或夜晚時采用電氣照明。

圖1 運用庫光導照明設備平面布

圖2 咽喉區光導照明設備布置平面圖

5.2 經濟效益分析

（1）傳統電氣照明設計方案

在采用光導照明系統前水西停車長蓋下部分區域內燈具需24h工作方可滿足運營要求，能耗較大，具體方案如下：

上述區域蓋下電氣照明設計方案如下：停車線及列檢庫（不含雙周/月檢庫）采用金鹵燈照明，燈具功率為150W，燈具數量為94盞；道路內側及咽喉區采用LED燈照明，燈具照明功率為75W，覆蓋該區域的LED燈具數量為40盞。

（2）光導照明設計方案

為充分利用光導照明，本項目在電氣照明較密集區域設置光導照明，具體方案如下：

列檢庫設置21套光導照明燈具，咽喉區設置17套光導照明燈具，牽引所及污水處理站內側道路設置10套光導照明燈具，材料堆場設置5套光導照明燈具。因此水西停車場共設置53套光導照明燈具。

（3）回收周期

光導照明概算價格為1.2萬元/套，水西停車場共設置53套光導照明裝置，工程總投資為63.6萬元。若光導照明平均每天的利用時間為8h，根據前面的數據可知每年可節約電量為46632kW·h，以每度電1元計算，使用光導照明可為水西停車場每年節省電費4.6632萬元，約13.6年可回收光導照明燈具購置成本。

6 項目效益分析

（1）經濟效益分析

目前，我國照明能耗電量占總發電量的15%左右。2017年我國的全社會用電量達63077億kWh，年照明耗電達9462億kWh。根據專家統計，白天照明用電占照明用電總量的50%以上，主要集中在商業和工業領域。而采用光導照明技術可使白天用電量下降50%以上，相當于每年節電約2366億kWh。按照每度電0.8元人民幣計算，每年可節省電費約1893億元人民幣。

同時，依照國家標準計算，每節約1kWh電，相應節約了0.4kg標準煤和4L凈水，因此使用光導照明具有很高的經濟效益。

（2）社會效益分析

出現電燈之前，日光決定了我們的工作作息安排，所有建筑都會受到日光照射。光導管發明之后，使得現代建筑使用自然光成為可能，特別是能源危機頻發的今天，廣泛使用自然光照明的意義顯得更加重要。

日光照明與身體健康、提高工人生產率以及學生學習效率有著密切的聯系，對此人們早已有了廣泛的認識。不僅僅是商業公司和公共機構在推行節能照明，城市越來越多的住戶也對自己的房子提出了“綠色”設計的要求。

光導照明的普及，是人們綠色生活里面提升的一種表現，同時也響應了國家節能減排的號召，這無疑是對社會是一種積極的影響。

（3）環境效益分析

根據國家標準計算，每生產1kWh電就會釋放不同量的有害氣體，其中二氧化碳（CO2）0.997kg，二氧化硫（SO2）0.03kg，氮氧化物（NOx）0.015kg，碳粉塵 0.272kg。

7 結束語

自然光作為大自然饋贈給人類的寶貴財富，可以說是一種取之不盡、用之不竭的綠色能源，相比電光源，天然光具有天然的優勢。目前國內建筑普遍采用電力照明，即采用高效節能的燈具，也會產生能源的大量消耗，同時排放了大量的二氧化碳，這不能從根本上解決問題。相比于傳統電力照明系統，光導照明系統更節能、更環保、更安全，其利用太陽能，減少了碳排放，減少白天的照明能耗；同時在自然光下，人會感覺更加舒適，工作效率更高。因此光導照明能夠帶來可觀的經濟效益、社會效益和環境效益。

[1]鄧樹.光導照明在車輛段等地鐵上蓋的應用研究[J].科技創新與應用，2017（14）：236.

[2]林濤.光導照明技術在城市道路隧道中的引用[J].地下工程與隧道，

2011（3）.

[3]徐登輝.光導照明系統的基本原理及使用概況[J].智能建筑與城市信息，2010（6）.