中鐵一局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，陜西 西安 710000

1 導(dǎo)光管照明的工作原理

導(dǎo)光管采光系統(tǒng)原理為將室外的日光通過采光裝置導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)部（且能夠過濾90%以上的紫外線），經(jīng)導(dǎo)光管傳輸，由漫射裝置均勻地把自然光發(fā)散到室內(nèi)。同時，通過改良采光裝置、漫射裝置組成材料，可顯著提高系統(tǒng)采光傳導(dǎo)的效率，增加光能的采集量，減少傳輸損失量。導(dǎo)光管采光系統(tǒng)主要由采光罩、導(dǎo)光裝置、漫射器、調(diào)節(jié)器等組成，構(gòu)造如圖1所示。

圖1 導(dǎo)光管采光系統(tǒng)構(gòu)造示意圖

采光罩為透明的半球結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)棱鏡，置于樓頂、地坪或室外墻體采光好的地方。導(dǎo)光裝置即導(dǎo)光管，管壁內(nèi)材料為玻璃或特殊塑料，其上鍍一層高反射率的金屬涂層，通過導(dǎo)光管的旋轉(zhuǎn)彎曲來改變導(dǎo)入光線的角度和反射長度。漫射裝置在系統(tǒng)底部，能均勻地將通過光導(dǎo)管的光線散射到室內(nèi)。調(diào)光裝置為調(diào)光器，可以根據(jù)使用需求調(diào)整散發(fā)到室內(nèi)光線的強(qiáng)度。

導(dǎo)光系統(tǒng)安裝前，可在結(jié)構(gòu)上預(yù)留孔洞，增設(shè)混凝土反坎。在安裝過程中，系統(tǒng)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的縫隙采用不燃材料封堵，以此增強(qiáng)導(dǎo)光系統(tǒng)的隔熱、防火性能。周邊的防水措施采用密封嵌固方法，防止?jié)B水、漏水情況的發(fā)生。

2 導(dǎo)光管施工工藝流程

（1）標(biāo)記吊頂和屋面的開孔中心位置，切割開孔。

（2）安裝金屬防水帽，部分防水帽安裝前需先安裝墩座。

（3）安裝頂部、底部角度管和裝配加長管，裝配和組裝管道。

（4）安裝導(dǎo)光管環(huán)和漫射器，封閉式吊頂應(yīng)先安裝圓轉(zhuǎn)方轉(zhuǎn)接盒。

（5）將管道組件自屋頂防水帽開孔處放入。

（6）在導(dǎo)光管頂部的導(dǎo)光管環(huán)部位安裝采光罩密封條。

（7）安裝光線捕捉器。

3 導(dǎo)光管照明的應(yīng)用

3.1 項目概況

杭州地鐵6號線SG6-1-3標(biāo)段項目屬于地鐵上蓋物業(yè)開發(fā)類項目，有局部功能房間如餐廳、內(nèi)走廊及衛(wèi)生間等無窗的全封閉房間，采光條件差，該車輛段蓋下大部分為人工采光光源，且光照度低于100lx，遠(yuǎn)不及《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034—2013）標(biāo)準(zhǔn)值200lx。

3.2 導(dǎo)光管照明的設(shè)計模型及施工后照度測量結(jié)果分析

（1）計算模型的設(shè)計。采光罩采光效率為90.69%；導(dǎo)光管單次反射率為99.7%。當(dāng)光導(dǎo)管長度為3m，太陽高度角為30°時，反射次數(shù)n約為10次；當(dāng)光導(dǎo)管長度為4m，反射次數(shù)n約為13次。單次反射長度l=0.53×tan30°=0.306m，反射次數(shù)n=L÷l=4÷0.306=13.1≈13次。光導(dǎo)管效率為96.2%，漫射器效率為90.96%，產(chǎn)品理論效率值Tr為0.791?？紤]到陰雨天氣等不利因素對效率的影響，整套產(chǎn)品效率Tr≥0.70，經(jīng)過計算可以得出采用導(dǎo)光管照明系統(tǒng)能滿足各個房間的采光要求。

（2）施工完成后照度測量結(jié)果及分析。晴天時，室內(nèi)外照度情況實測結(jié)果如表1所示，陰雨天室內(nèi)外照度情況實測結(jié)果如表2所示。

表1 晴天室內(nèi)外照度實測結(jié)果

表2 陰天室內(nèi)外照度實測結(jié)果

根據(jù)測試結(jié)果，除陰雨天及個別位置，現(xiàn)場照度基本滿足《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50034—2013）要求。

3.3 該項目的能耗及節(jié)能情況

（1）直接耗電及節(jié)電情況。使用導(dǎo)光管照明系統(tǒng)節(jié)省電費數(shù)據(jù)分析如下：該項目一共使用200盞30W和120盞5W的燈具，白天電費為1元/（kW·h），燈泡每3年更換1次，項目燈具全年全部使用，使用時間為8：00—18：00，1年燈具使用時間為10×365=3650h，1年使用燈具耗電量為（200×30+120×5）÷1000×3650=24090kW·h，使用導(dǎo)光管照明每年節(jié)約電費為1×24090=24090元。

（2）間接耗電情況。燈具使用1年散熱量為（200×30+120×5）×3650×1.25×3.4×0.2928=29976kW，1 年損耗的熱能為29976×50%=14988kW；使用導(dǎo)光管照明1年節(jié)約空調(diào)費用為14988元，使用導(dǎo)光管照明1年節(jié)約的制冷費用為14988元。因?qū)Ч夤苷彰飨到y(tǒng)所需洞口較小，密封性能較好，基本不產(chǎn)生熱量，故極大地降低了冷、熱傳導(dǎo)系數(shù)，增強(qiáng)了保溫隔熱性能。相比傳統(tǒng)的照明方式，其降低了采暖及制冷能耗，節(jié)省了此部分的費用。

（3）燈具材料節(jié)約情況。該項目30W燈泡的價格為100元/個，5W燈泡的價格為20元/個。根據(jù)照明燈具國家標(biāo)準(zhǔn)壽命3年（10000h）計算，采用傳統(tǒng)電力照明方式，燈具每3年需更換一次。單次燈具更換節(jié)省的費用為（200×100+120×20）=22400元，每年燈具更換節(jié)省的費用為22400÷3=7467元，320個燈罩（設(shè)定其價格為100元/個）每3年也更換一次，年度節(jié)省燈罩設(shè)備更新費為320×100÷3=10667元。由于降低了空調(diào)的負(fù)荷，在初期空調(diào)設(shè)備投入方面，可以降低設(shè)備功率的要求，從而降低空調(diào)設(shè)備的購買成本約20%（預(yù)估節(jié)約空調(diào)購買成本約7000元），年度節(jié)約耗材費用為7467+10667+7000=25134元。

（4）人工清潔燈具費用節(jié)約情況。導(dǎo)光管照明系統(tǒng)清潔方便，采光罩設(shè)計為半球形，該項目區(qū)域年度雨水較多，可利用雨水、風(fēng)吹達(dá)到清潔效果，節(jié)約了人工定期清潔的費用，建議每年用自來水沖洗1次，沖洗人員為2人，沖洗時間為1d。

4 結(jié)束語

綜上所述，節(jié)能減排中建筑節(jié)能占較大比重，每年建筑耗能大約占全部能耗的28%，而在公共建筑的全年能耗中，空調(diào)制冷、采暖系統(tǒng)大約占建筑耗能的60%，照明系統(tǒng)大約占建筑耗能的40%。公共建筑自然采光可以顯著減少日間人工照明的時間和用于電燈的能源費用，且在有日光的環(huán)境中工作能夠改善工作環(huán)境，使人心情愉悅，因此光導(dǎo)管照明技術(shù)作為綠色照明的典范，必然會成為建筑節(jié)能的主力軍。