论文部分内容阅读
摘要：2008北京奥运会的成功举办，一批由绿色、节能、环保建材建成的全新概念建筑展示出让人惊叹的效果。其中有一项无需用电，是利用自然阳光来照明的新技术、新产品——导光管式照明，它给所有亲身参观过、体验过的每个人一种耳目一新的感受，也给建筑行业带来新的建设理念。这里通过在江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区包装中心项目上使用导光管式照明，来阐述导光管式照明是一项可广泛使用的、成熟的、节能环保效果显著的全新概念的建筑产品。
关键词：无电照明；阳光照明；可再生能源利用；节能环保；
1、项目概况
江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区项目位于江苏省连云港市灌南县，靠近淮安市，其中包装中心长137米，宽89米，二层，但贴标车间（长97.8米，宽30.6米）位于中间，只有一层，三边没有窗，一边距离较远处有门通向室外，几乎没有什么自然采光，面积2992.68平方米，室内净空6.8米，详见下图1。结构为混凝土框架结构，混凝土屋面采用防水卷材。
图1包装中心平面布置简图
2、导光管式照明技术介绍
说到导光管式照明，可能还有很多人不了解。导光管式照明的工作原理说白了就是我们在中学学习的光线的反射、折射和漫射等最基本的光线传输原理，小时候我们经常拿一面小镜子来反射阳光照同学的眼睛，玩戏弄同学的小把戏。潜水艇上利用这个原理做成了的潜望镜。现在我们利用这个原理来给我们阴暗的室内提供阳光并照明。
导光管式照明系统是通过采光罩将透射进来的室外自然光线导入系统内的导光管，自然光在高反射材料制作的导光管内不断的反射，改变光线的传导路径，最后在室内需要照明的地方由安装在此处的漫射装置将自然光均匀地发散出来，从而照明室内的各个地方。整个工作过程中没有电能的产生和使用，所以它不同与光伏系统先将阳光转为电能再照明，导光管式照明的光源是完全天然的随手可得的所有生物最爱的阳光。
导光管式照明提供白天的室内照明，白天室内需要照明的建筑有很多，首先地下室就是一个在白天也黑暗的空间，使用了导光管式照明就解决了地下室采光。所有大跨度、大进深的建筑，或者普通的建筑在室内房间分隔之后，都会有阴暗的部位，甚至完全没有采光；导光管式照明是由三部分组成，一室外部分，采光罩、防雨环和橡塑密封制品及紧固件组成，起到采光、抗冲击、抗老化、防水、防渗等等具有抵抗室外各種条件和应对可能发生情况的性能；二室内外过渡部分，主要是各种形式的导光管，基材是铝制的，光线在其中的高效传输，光线的高效利用与反射率和反射次数有直接的关系，是整个系统的关键部件；三室内部分，漫射光盘和配合室内装饰的各种构件，起到将光线向周围均匀扩散的作用，让使用者感受不到阳光的强烈、刺眼，光线柔和的以为是灯光，所以很多人都会不由自主地问“这是什么灯?”,导光管照明依然尊重了人们用灯来照明的习惯。
3、项目使用情况
江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区贴标车间总共安装了88套530系列导光管式照明系统，使用后给整个车间带来了一个全新的工作环境，主要体现在以下几点：
3、1既解决了建筑采光问题，同时又达到了生产车间的照明要求
在江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区这样的建筑中，设计师们不断地开拓思路去解决建筑采光问题，但在大体量空间和一味追求面积的建设方要求下也束手无策。从建筑图纸中可以看到，整个约3000平方米单层高的贴标车间位于整个两层高的单体厂房（138.6米X88.2米）中部，东、南、西、北四个方向均没有自然采光，车间内各处照度在白天的各个时间段均在300到500Lux，在白天工作无需电力照明，即使是阴天。
3、2导光管式照明技术属于可再生能源利用，节能环保是它本质的特点
我们先认识一下全社会的能源消耗，其中建筑能源消耗占1/4，公共建筑的全年能耗中，大约60％消耗于空调制冷与采暖系统，40%用于照明系统。我们每节约1度电，就相当于节省了0.4千克煤的能耗和4升净水，同时还减少了1千克二氧化碳和0.03千克二氧化硫的排放。导光管式照明可完全取代白天的电力照明,平均每天至少可提供10小时（夏季06：00～：18：00，冬季08：00～16：00）的自然采光照明，无需电能消耗。还有全套系统的所有零部件全部采用可回收的材料制成，这样做到全过程的环保。
3、3将自然光引入包装中心贴标车间内来照明，大大改善了车间工作环境
导光管式照明光源取自阳光，光线柔和、均匀、显色性好，特点是全频谱、无闪烁、无眩光、无污染，并通过整套装置滤除紫外线等有害辐射，能最大限度地保护室内人员和物品。与采光天窗相比，采光天窗受光线入射角的影响很大，随着光线入射角的变化，照射面积大小及位置相应得改变，明暗差别大且分布不均匀,产生局部聚光现象，在光线下照度太大,刺激眼球,视觉不好，需要遮阳。
我们每个人都要求最好连家里或办公楼里的走道都有自然采光，更何况厨房、卫生间呢，无论上学还是工作我们都喜欢靠窗的位置，自然光对我们是多么重要。人们需要太阳，有生理和心理两方面原因。从心理角度分析，阳光能给人带来美好的感受，提高人们的生活积极性，沐浴在阳光中，会使人感觉温暖、亲切、光明、安全，与自然得到充分交流。阳光的投射方向、色温和强度在一天中不断地变化着，由于阳光产生的明暗变化，使室内空间活跃、形体表达清晰，这种动态效果暗合人体的生物节奏，使我们动静相宜、生活有规律。
许多研究表明，电光源照明可产生严重的光污染，电光源发出的多为单色光，且出现频闪，光照度不均匀的现象，长期在这种光环境下工作和学习极易造成眼疲劳，影响人们的工作和学习效率，影响人们的身心健康。这也是那些在暗无天日的工厂、办公室工作学习的人们为什么效率低，总想要离开岗位休息一下，或出来晒晒太阳的原因。多项权威研究显示，每天接受自然光线能够改善身心健康。
3、4导光管式照明系统的保温性能与整个建筑的保温性能是相当的
我们都有这样的经历，当一盏灯打开亮了十几分钟后，它的表面温度是烫手的，如果灯的功率较大就不是烫手那么简单了，它不断加热周围的空气。在江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区贴标车间内导光管式照明已经安装完成，工人正在涂刷周围的涂料，虽然是下午，导光管式照明已经照明了大半天，但工人抚摸漫射器表面的感觉与室内的温度几乎没什么区别。原因是导光管中是个密封的空腔，里面只有空气。
4、对江苏汤沟两相和酒厂新厂区的贴标车间进行节电经济分析
江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区位于江苏省连云港市灌南县，其中包装中心项目的贴标车间2992.68平方米，一层，框架结构，无自然采光，只有入口一些漫射光线，车间内不满足建筑采光设计标准。贴标流水线平均照度要求为300 lx。根据GB/T 50033—2001《建筑采光设计标准》可知，该地区属于光气候分区第IV区，其地区全年平均照度22kLx≤Eq< 24 kLx，以全年平均照度照度23klx进行导光管式照明的选型、布点等设计工作。
4、1当采用电力照明时的用电量的理论计算
1、根据GB-50034-2004《建筑照明设计标准》中第六节照明节能中工业建筑照明功率密度表中的规定，生产车间照度要求为300Lx时，单位面积用电量为12W/平方米。
2、采用导光管式照明解决的是白天照明，根据我国我国在春分日和秋分日时，即3月21日与9月23日左右是昼夜等长的，也就是说这两天，有12小时的日照。从3月21至9月23日期间，我国全国各地的日照时间都长于12小时，且越往北方，日照时间越长。在6月22日，全国都达到日照时间最长。从9月23至次年3月21期间，我国全国各地日照时间都短于12小时，且越往北方，日照时间越短。在12月22日，全国都达到日照时间最短约为8到9小时。计算中取全年白天有日照的时间下平均以10小时计算，日照天数取280天。
3、根据1、2两点来计算一年电力照明所花的费用。
贴标车间一天照明用电费用为（电费以商业用电1元/KW计算），2992.68×0.012KW/平×1元/KW×10小时×1天＝359.12元/天，全年照明用电费用为，359.12元/天×280＝100553.6元/年。
镇流器及线路损耗电量约占照明用电的20%，损耗电量100553.6元×20%＝20110.72元/年。
照明系统中光源更换、控制开头更换、灯具线路维护等费用根据相同规模的厂房车间使用情况，由于减少的电力照明设备使用时间增加了电力照明设备使用时间，这部分费用取3万。
那么全年电力照明总共运营费用为100553.6元/年＋20110.72元/年＋30000元/年＝15.066万元。
4、2采用导光管式照明的一次性投资
1、本工程导光管式照明设备投入费用约50万元，
2、年平均白天照明时间为10小时，每年平均照明280天。
3、产品使用寿命≥25年
4、维护费：5万元（25年）
安装导光管式照明总投资为：50万元。
4、3导光管式照明系统投资回收期：
50万元÷15.066万元/年＝3.32年
5、结论
导光管式照明技术主要解决了建筑自然采光，当一个建筑内部没有自然采光，那是不合格的建筑，除非它有特殊要求，导光管式照明解决了这个问题。因此做为建筑师看重的是自然采光，而做为发展商则更看重的是经济利益，两方面都得到了满足，在展馆、场馆等公共建筑使用导光管式照明则大大降低了运营成本，在工厂、企业等电力消耗大的单位缓解了峰电时用电紧张的矛盾。
在可再生能源利用的领域中，导光管式照明技术是一项建设成本最低的，带来的效果也是非常明显的。但使用局限性较大，通常只能用于建筑的顶层和上部就有自然光的地下室一层。
这只是理论上的经济分析，只能说明在理论上是成立的，而实际运行中经济性表现如何，还没有仔细测量过，一定有差别，在不同的使用部位和使用情况有时差别会较大，比如当使用部位是一个狭长的走道导光管式照明只在两个方向上是有效的，另外两个方向的光线只能照射在墙上，经济性是无法体现出来的，还有使用人的用电习惯，和安装的照明节能设备的节能效率有关。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：无电照明；阳光照明；可再生能源利用；节能环保；
1、项目概况
江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区项目位于江苏省连云港市灌南县，靠近淮安市，其中包装中心长137米，宽89米，二层，但贴标车间（长97.8米，宽30.6米）位于中间，只有一层，三边没有窗，一边距离较远处有门通向室外，几乎没有什么自然采光，面积2992.68平方米，室内净空6.8米，详见下图1。结构为混凝土框架结构，混凝土屋面采用防水卷材。
图1包装中心平面布置简图
2、导光管式照明技术介绍
说到导光管式照明，可能还有很多人不了解。导光管式照明的工作原理说白了就是我们在中学学习的光线的反射、折射和漫射等最基本的光线传输原理，小时候我们经常拿一面小镜子来反射阳光照同学的眼睛，玩戏弄同学的小把戏。潜水艇上利用这个原理做成了的潜望镜。现在我们利用这个原理来给我们阴暗的室内提供阳光并照明。
导光管式照明系统是通过采光罩将透射进来的室外自然光线导入系统内的导光管，自然光在高反射材料制作的导光管内不断的反射，改变光线的传导路径，最后在室内需要照明的地方由安装在此处的漫射装置将自然光均匀地发散出来，从而照明室内的各个地方。整个工作过程中没有电能的产生和使用，所以它不同与光伏系统先将阳光转为电能再照明，导光管式照明的光源是完全天然的随手可得的所有生物最爱的阳光。
导光管式照明提供白天的室内照明，白天室内需要照明的建筑有很多，首先地下室就是一个在白天也黑暗的空间，使用了导光管式照明就解决了地下室采光。所有大跨度、大进深的建筑，或者普通的建筑在室内房间分隔之后，都会有阴暗的部位，甚至完全没有采光；导光管式照明是由三部分组成，一室外部分，采光罩、防雨环和橡塑密封制品及紧固件组成，起到采光、抗冲击、抗老化、防水、防渗等等具有抵抗室外各種条件和应对可能发生情况的性能；二室内外过渡部分，主要是各种形式的导光管，基材是铝制的，光线在其中的高效传输，光线的高效利用与反射率和反射次数有直接的关系，是整个系统的关键部件；三室内部分，漫射光盘和配合室内装饰的各种构件，起到将光线向周围均匀扩散的作用，让使用者感受不到阳光的强烈、刺眼，光线柔和的以为是灯光，所以很多人都会不由自主地问“这是什么灯?”,导光管照明依然尊重了人们用灯来照明的习惯。
3、项目使用情况
江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区贴标车间总共安装了88套530系列导光管式照明系统，使用后给整个车间带来了一个全新的工作环境，主要体现在以下几点：
3、1既解决了建筑采光问题，同时又达到了生产车间的照明要求
在江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区这样的建筑中，设计师们不断地开拓思路去解决建筑采光问题，但在大体量空间和一味追求面积的建设方要求下也束手无策。从建筑图纸中可以看到，整个约3000平方米单层高的贴标车间位于整个两层高的单体厂房（138.6米X88.2米）中部，东、南、西、北四个方向均没有自然采光，车间内各处照度在白天的各个时间段均在300到500Lux，在白天工作无需电力照明，即使是阴天。
3、2导光管式照明技术属于可再生能源利用，节能环保是它本质的特点
我们先认识一下全社会的能源消耗，其中建筑能源消耗占1/4，公共建筑的全年能耗中，大约60％消耗于空调制冷与采暖系统，40%用于照明系统。我们每节约1度电，就相当于节省了0.4千克煤的能耗和4升净水，同时还减少了1千克二氧化碳和0.03千克二氧化硫的排放。导光管式照明可完全取代白天的电力照明,平均每天至少可提供10小时（夏季06：00～：18：00，冬季08：00～16：00）的自然采光照明，无需电能消耗。还有全套系统的所有零部件全部采用可回收的材料制成，这样做到全过程的环保。
3、3将自然光引入包装中心贴标车间内来照明，大大改善了车间工作环境
导光管式照明光源取自阳光，光线柔和、均匀、显色性好，特点是全频谱、无闪烁、无眩光、无污染，并通过整套装置滤除紫外线等有害辐射，能最大限度地保护室内人员和物品。与采光天窗相比，采光天窗受光线入射角的影响很大，随着光线入射角的变化，照射面积大小及位置相应得改变，明暗差别大且分布不均匀,产生局部聚光现象，在光线下照度太大,刺激眼球,视觉不好，需要遮阳。
我们每个人都要求最好连家里或办公楼里的走道都有自然采光，更何况厨房、卫生间呢，无论上学还是工作我们都喜欢靠窗的位置，自然光对我们是多么重要。人们需要太阳，有生理和心理两方面原因。从心理角度分析，阳光能给人带来美好的感受，提高人们的生活积极性，沐浴在阳光中，会使人感觉温暖、亲切、光明、安全，与自然得到充分交流。阳光的投射方向、色温和强度在一天中不断地变化着，由于阳光产生的明暗变化，使室内空间活跃、形体表达清晰，这种动态效果暗合人体的生物节奏，使我们动静相宜、生活有规律。
许多研究表明，电光源照明可产生严重的光污染，电光源发出的多为单色光，且出现频闪，光照度不均匀的现象，长期在这种光环境下工作和学习极易造成眼疲劳，影响人们的工作和学习效率，影响人们的身心健康。这也是那些在暗无天日的工厂、办公室工作学习的人们为什么效率低，总想要离开岗位休息一下，或出来晒晒太阳的原因。多项权威研究显示，每天接受自然光线能够改善身心健康。
3、4导光管式照明系统的保温性能与整个建筑的保温性能是相当的
我们都有这样的经历，当一盏灯打开亮了十几分钟后，它的表面温度是烫手的，如果灯的功率较大就不是烫手那么简单了，它不断加热周围的空气。在江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区贴标车间内导光管式照明已经安装完成，工人正在涂刷周围的涂料，虽然是下午，导光管式照明已经照明了大半天，但工人抚摸漫射器表面的感觉与室内的温度几乎没什么区别。原因是导光管中是个密封的空腔，里面只有空气。
4、对江苏汤沟两相和酒厂新厂区的贴标车间进行节电经济分析
江苏汤沟两相和酒业有限公司新厂区位于江苏省连云港市灌南县，其中包装中心项目的贴标车间2992.68平方米，一层，框架结构，无自然采光，只有入口一些漫射光线，车间内不满足建筑采光设计标准。贴标流水线平均照度要求为300 lx。根据GB/T 50033—2001《建筑采光设计标准》可知，该地区属于光气候分区第IV区，其地区全年平均照度22kLx≤Eq< 24 kLx，以全年平均照度照度23klx进行导光管式照明的选型、布点等设计工作。
4、1当采用电力照明时的用电量的理论计算
1、根据GB-50034-2004《建筑照明设计标准》中第六节照明节能中工业建筑照明功率密度表中的规定，生产车间照度要求为300Lx时，单位面积用电量为12W/平方米。
2、采用导光管式照明解决的是白天照明，根据我国我国在春分日和秋分日时，即3月21日与9月23日左右是昼夜等长的，也就是说这两天，有12小时的日照。从3月21至9月23日期间，我国全国各地的日照时间都长于12小时，且越往北方，日照时间越长。在6月22日，全国都达到日照时间最长。从9月23至次年3月21期间，我国全国各地日照时间都短于12小时，且越往北方，日照时间越短。在12月22日，全国都达到日照时间最短约为8到9小时。计算中取全年白天有日照的时间下平均以10小时计算，日照天数取280天。
3、根据1、2两点来计算一年电力照明所花的费用。
贴标车间一天照明用电费用为（电费以商业用电1元/KW计算），2992.68×0.012KW/平×1元/KW×10小时×1天＝359.12元/天，全年照明用电费用为，359.12元/天×280＝100553.6元/年。
镇流器及线路损耗电量约占照明用电的20%，损耗电量100553.6元×20%＝20110.72元/年。
照明系统中光源更换、控制开头更换、灯具线路维护等费用根据相同规模的厂房车间使用情况，由于减少的电力照明设备使用时间增加了电力照明设备使用时间，这部分费用取3万。
那么全年电力照明总共运营费用为100553.6元/年＋20110.72元/年＋30000元/年＝15.066万元。
4、2采用导光管式照明的一次性投资
1、本工程导光管式照明设备投入费用约50万元，
2、年平均白天照明时间为10小时，每年平均照明280天。
3、产品使用寿命≥25年
4、维护费：5万元（25年）
安装导光管式照明总投资为：50万元。
4、3导光管式照明系统投资回收期：
50万元÷15.066万元/年＝3.32年
5、结论
导光管式照明技术主要解决了建筑自然采光，当一个建筑内部没有自然采光，那是不合格的建筑，除非它有特殊要求，导光管式照明解决了这个问题。因此做为建筑师看重的是自然采光，而做为发展商则更看重的是经济利益，两方面都得到了满足，在展馆、场馆等公共建筑使用导光管式照明则大大降低了运营成本，在工厂、企业等电力消耗大的单位缓解了峰电时用电紧张的矛盾。
在可再生能源利用的领域中，导光管式照明技术是一项建设成本最低的，带来的效果也是非常明显的。但使用局限性较大，通常只能用于建筑的顶层和上部就有自然光的地下室一层。
这只是理论上的经济分析，只能说明在理论上是成立的，而实际运行中经济性表现如何，还没有仔细测量过，一定有差别，在不同的使用部位和使用情况有时差别会较大，比如当使用部位是一个狭长的走道导光管式照明只在两个方向上是有效的，另外两个方向的光线只能照射在墙上，经济性是无法体现出来的，还有使用人的用电习惯，和安装的照明节能设备的节能效率有关。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。