基于大型车辆段的光导照明应用分析

吴君乾

1 光导照明现状

在光导照明出现之前，部分大型建筑物例如大型厂房等，大多采用天窗照明的方式进行采光，但天窗采光有部分缺陷很难克服，例如容易出现局部聚光。对于采用自然光的光导照明，其照明效果不会随光线入射角变化而改变。相对于天窗采光，具有照射面积大、出射光线均匀、无眩光、不会产生局部聚光等优点。

在工程实施方面，采光天窗的施工安装会受到室内吊顶结构的影响，导致安装难度较大且防水不易处理。而对于光导照明可以使用弯管进行光传输，使得系统的安装更加灵活，适应性更强。光导照明的小孔径自然光传输距离可达6m，大孔径自然光传输距离可达15m。

近年来，环境问题日益为人们所重视，光导照明系统采用最新型无电照明的照明方式，符合现今社会会与环境保护的要求，受到越来越多国内外相关人士的关注，并逐渐的得到推广和应用。光导照明广泛应用于各种场合，如大型体育场馆和公共建筑以及办公楼、住宅、商店、旅馆、白天阴暗的房间或地下室、地下车库等建筑的采光照明中。

2 光导照明的优势

节能：无需电力，利用自然光照明，同时系统中空密封，具有良好的隔热保温性能，按光源类型分类，可将其归入“冷光源”，不会给室内带来热负荷效应。

光效好：光导照明系统所传输的光为自然光，其波长范围为380～780nm，显色性Ra为100（白炽灯所发出的光最接近自然光，其显色性Ra为95～97），且经过系统底部的漫射装置，进入室内的为光为漫射光，光线柔和，照度分布均匀。

使用年限：光导照明系统使用年限≥25年（电力照明灯具的使用年限最大10年左右，LED照明）。

光导照明系统与采光天窗的区别：

采光面积：光导照明系统采光面积仅为普通天窗的1/6、但照射面积却更广（普通天窗采光面积大，照明面积有限）。

采光效果：光导照明系统采光，室内为漫射光，照度均匀，无眩光、直射光（普通天窗采光进入室内的光为直线光、有眩光，且照度不均匀）。

自洁性：光导照明系统采光装置设计为半球形，且表面特殊处理，具有良好的自洁性，不需要定时清洁（普通天窗自身维护性差，需要定时清洁和维护）。

调光性：光导照明系统可装光量调节器，根据自己的需要进行光量调节（普通天窗调光困难）。

隔热保温性：光导照明系统是中空密封的，具有良好的隔热保温性能，热传导系数约为4.2W/m2k（普通天窗隔热保温性极差）。

隔音性：光导照明系统可达到RW37dB的隔音效果。

防火性：光导照明系统防火性能为B级。

安全性：光导照明系统骤冷骤热不炸裂，适应温度为-40～100℃，且燃烧时无融滴，离火自熄。

使用年限：光导照明系统的寿命周期至少为25年。

3 光导照明的应用范围

主要应用于单层建筑，对于多层建筑一般设置在的顶层或者是地下室，建筑的阴面等。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。

4 基于大型车辆段的光导照明的应用分析

根据《建筑采光设计标准》（GB/T50033-2001）可知，广东属于光气候分区第Ⅲ区，其地区全年平均照度24kLx≤Eq＜26kLx。以全年平均照度25klx进行照度计算，得出标准照度值300lx。

注：当室外临界照度大于25klx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。

根据《建筑照明设计标准》（GB/T50034-2004）及实际建筑环境，选取如下房间表面反射比为设计计算参考值：顶棚：0.5，墙面：0.3，地面：0.1。

5 案例分析

5.1 工程概况

广州水西停车场位于水西车站附近，场内单体建筑有综合楼、运转综合楼、派出所、双周/月检库、列检库等。本项目共采用53套光导照明系统，主要应用于运用库、咽喉区及道路等场所。

项目投入使用后可结合智能照明控制系统实现电气照明与光导照明的有机结合：在白天光照条件良好的情况，关闭光导照明覆盖区域的电气照明设施，采用光导照明系统；当白天光线不足或夜晚时采用电气照明。

图1 运用库光导照明设备平面布

图2 咽喉区光导照明设备布置平面图

5.2 经济效益分析

（1）传统电气照明设计方案

在采用光导照明系统前水西停车长盖下部分区域内灯具需24h工作方可满足运营要求，能耗较大，具体方案如下：

上述区域盖下电气照明设计方案如下：停车线及列检库（不含双周/月检库）采用金卤灯照明，灯具功率为150W，灯具数量为94盏；道路内侧及咽喉区采用LED灯照明，灯具照明功率为75W，覆盖该区域的LED灯具数量为40盏。

（2）光导照明设计方案

为充分利用光导照明，本项目在电气照明较密集区域设置光导照明，具体方案如下：

列检库设置21套光导照明灯具，咽喉区设置17套光导照明灯具，牵引所及污水处理站内侧道路设置10套光导照明灯具，材料堆场设置5套光导照明灯具。因此水西停车场共设置53套光导照明灯具。

（3）回收周期

光导照明概算价格为1.2万元/套，水西停车场共设置53套光导照明装置，工程总投资为63.6万元。若光导照明平均每天的利用时间为8h，根据前面的数据可知每年可节约电量为46632kW·h，以每度电1元计算，使用光导照明可为水西停车场每年节省电费4.6632万元，约13.6年可回收光导照明灯具购置成本。

6 项目效益分析

（1）经济效益分析

目前，我国照明能耗电量占总发电量的15%左右。2017年我国的全社会用电量达63077亿kWh，年照明耗电达9462亿kWh。根据专家统计，白天照明用电占照明用电总量的50%以上，主要集中在商业和工业领域。而采用光导照明技术可使白天用电量下降50%以上，相当于每年节电约2366亿kWh。按照每度电0.8元人民币计算，每年可节省电费约1893亿元人民币。

同时，依照国家标准计算，每节约1kWh电，相应节约了0.4kg标准煤和4L净水，因此使用光导照明具有很高的经济效益。

（2）社会效益分析

出现电灯之前，日光决定了我们的工作作息安排，所有建筑都会受到日光照射。光导管发明之后，使得现代建筑使用自然光成为可能，特别是能源危机频发的今天，广泛使用自然光照明的意义显得更加重要。

日光照明与身体健康、提高工人生产率以及学生学习效率有着密切的联系，对此人们早已有了广泛的认识。不仅仅是商业公司和公共机构在推行节能照明，城市越来越多的住户也对自己的房子提出了“绿色”设计的要求。

光导照明的普及，是人们绿色生活里面提升的一种表现，同时也响应了国家节能减排的号召，这无疑是对社会是一种积极的影响。

（3）环境效益分析

根据国家标准计算，每生产1kWh电就会释放不同量的有害气体，其中二氧化碳（CO2）0.997kg，二氧化硫（SO2）0.03kg，氮氧化物（NOx）0.015kg，碳粉尘 0.272kg。

7 结束语

自然光作为大自然馈赠给人类的宝贵财富，可以说是一种取之不尽、用之不竭的绿色能源，相比电光源，天然光具有天然的优势。目前国内建筑普遍采用电力照明，即采用高效节能的灯具，也会产生能源的大量消耗，同时排放了大量的二氧化碳，这不能从根本上解决问题。相比于传统电力照明系统，光导照明系统更节能、更环保、更安全，其利用太阳能，减少了碳排放，减少白天的照明能耗；同时在自然光下，人会感觉更加舒适，工作效率更高。因此光导照明能够带来可观的经济效益、社会效益和环境效益。

[1]邓树.光导照明在车辆段等地铁上盖的应用研究[J].科技创新与应用，2017（14）：236.

[2]林涛.光导照明技术在城市道路隧道中的引用[J].地下工程与隧道，

2011（3）.

[3]徐登辉.光导照明系统的基本原理及使用概况[J].智能建筑与城市信息，2010（6）.