建筑照明电气十项设计步骤（导光管照明系统的设计应用）
建筑照明电气十项设计步骤（导光管照明系统的设计应用）对于内部空间高大的建筑物，特别是体育场馆建筑为了营造绿色健康的运动氛围，让使用者拥有回归自然的精神感受，自然光线的引入显得尤为重要。但其屋顶通常是采用带有弧度的球面桁架结构，屋面采用金属板拼接形式，光导照明系统采光孔的设置相对一般建筑物在设计上复杂程度较大，需要根据屋架和屋面金属板的具体构造来均匀合理地布置点位。在满足施工安装的条件下，使光导装置导入室内的光照更加均匀和舒适。需要指出的是由于光导照明系统的设计照度一般为75～150lx，而天然光具有动态的不确定性，对于正式的体育比赛而言（特别是有电视转播要求的比赛），其对比赛空间水平照度、垂直照度、照明的均匀度、眩光指数和显色指数等指标的高要求，光导照明显然是无法满足的。此时为了保证比赛的正常举行，需要通过安装在屋面上的日光电动调节阀关闭光导照明系统，采用人工照明系统。对于照明要求不高的日常体育教学工作或者学生课外体育活动照明，可采用在光导
一、光导照明系统原理及构成
光导照明又叫管道式日光照明，系统通过采光罩高效采集自然光线导入系统内重新分配，再经过特殊制作的导光管传输和强化后，由系统底部的漫射装置把自然光均匀高效地照射到任何需要光线的地方，得到由自然光带来的特殊照明效果。系统由采光区、传输区、输出区构成。
二、特点及优势
节能环保：降低了建筑物内部白天照明的能耗和部分空调制冷的能耗，由于利用的是自然太阳光，也减少了因火力发电而产生的大量二氧化碳和其它污染物的排放。
健康安全：把室外自然光源引入室内，避免了人们长期在电光源环境下生活和工作引起的心理和生理上的不适，同时因为不使用电能，避免了因用电线路老化而引起电气火灾的安全隐患（特别是对于油库、弹药库等放置易燃易爆物品的场所）。
自然光光照时间长，可以极大地科减少电能消耗，进而降低照明成本，尤其是对于我国东南沿海一带和西北地区自然光照资源十分丰富的地区，光导系统使用的时间可以达到平均每天12h以上，甚至在阴天也可以使用，其节能和经济效益是非常显著的。
图（1）光导照明与人工照明相结合的照明方式在体育馆中的应用
对于内部空间高大的建筑物，特别是体育场馆建筑为了营造绿色健康的运动氛围，让使用者拥有回归自然的精神感受，自然光线的引入显得尤为重要。但其屋顶通常是采用带有弧度的球面桁架结构，屋面采用金属板拼接形式，光导照明系统采光孔的设置相对一般建筑物在设计上复杂程度较大，需要根据屋架和屋面金属板的具体构造来均匀合理地布置点位。在满足施工安装的条件下，使光导装置导入室内的光照更加均匀和舒适。需要指出的是由于光导照明系统的设计照度一般为75～150lx，而天然光具有动态的不确定性，对于正式的体育比赛而言（特别是有电视转播要求的比赛），其对比赛空间水平照度、垂直照度、照明的均匀度、眩光指数和显色指数等指标的高要求，光导照明显然是无法满足的。此时为了保证比赛的正常举行，需要通过安装在屋面上的日光电动调节阀关闭光导照明系统，采用人工照明系统。对于照明要求不高的日常体育教学工作或者学生课外体育活动照明，可采用在光导照明的基础上增加人工照明的方法来补充照度的不足，这种情况需要体育馆人工照明系统根据光导照明照度值范围作出几种常用的灯具补光控制模式，以人工照明结合光导照明的形式满足需求。
而对于赛会准备期间或赛前清扫等日常管理情况可仅使用光导照明来满足视觉需求。光导照明与人工照明相结合的照明方式在体育馆中的应用如图1所示，光导照明系统在游泳馆中的实际应用如图2所示。
图（2）光导照明系统在游泳馆中的实际应用
六、光导照明系统的采光面积与节能效益估算
根据GB50033-2013《建筑采光设计标准》，导光管系统采光设计可按下列公式进行天然光照度计算：
Eav——— 平均水平照度，
lx； n——— 拟采用的导光管采光系统数量
φu——— 导光管采光系统漫射器的设计输出光通量，
lm； CU——— 导光管采光系统的利用系数，
可按GB 50033 - 2013 《建筑采光设计标准》表6. 0. 2 取值；
MF——— 维护系数；
l——— 房间的长度或侧窗采光时的开间宽度；
b——— 房间进深或跨度；
Es——— 室外天然光设计照度值，
lx； At——— 导光管的有效采光面积， m2；
η——— 导光管采光系统的效率。
以建筑物的内走廊采光为参考，估算单个导光管（即n=1）的采光效益；根据GB50034-2013《建筑照明设计标准》的要求，一般走廊的照度要求为50lx（即Eav=50lx）；根据GB50033-2013《建筑采光设计标准》中提供的数据，CU值暂取1.04；Es值以成都地区作为参考，取12000lx；导光管的有效采光面积（At）以目前市场上最常见的直径为530mm的圆形导光管计算，At=0.22m2；导光管采光系统的效率，结合多个厂家样本综合考虑，η=0.8×0.98×0.86≈0.674；对于新建建筑，维护系数（MF）非常接近于1，本文考虑到日常情况，MF暂取0.85。
根据以上取值及公式（2）计算可得φu=1779.36lm，再结合公式（1）计算可得l·b≈31.46m2，l·b即为导光管系统实际服务的走廊面积。根据GB50034-2013《建筑照明设计标准》中一般走廊的照明功率密度限值为≤2.0W/m2（目标值）来计算，单个导光管服务的走廊面积所需要的照明功率为31.46m2×2.0W/m2≈63W，公共走廊是人员流动的主要通道，其照明比内部房间的使用时间长，平均每个工作日可达12h，瑌按一年250个工作日计算，单个导光管每年节省的照明耗电量约为190kWh，电价按照0.8元/kWh计算，每年至少可节省电费152元。加之我国绝大部分区域都属于Ⅴ类以上光气候区（即Es值>12000lx），按以上估算，如果能在室外自然光照资源丰富的地区大范围普及应用光导照明系统，将会带来巨大的节能效益和经济效益。在节省火力发电所消耗煤炭资源和水资源的同时，因煤炭燃烧发电所排放的二氧化碳和二氧化硫等污染环境的气体也将得到有效的控制和减少，从而体现了光导照明系统可观的环保价值。
七、综合上述
本文介绍了光导照明系统的构成与原理，对该技术的发展现状、建筑工程实际运用的优势及目前存在的局限性进行了简析，通过对光导照明系统应用的简单计算分析可见该技术普遍应用带来的巨大经济效益和节能环保价值。在国家积极大力推动可再生资源利用和节能环保新技术运用的大背景下，随着科学技术的不断创新与进步，相信现阶段光导照明系统应用中出现的问题也会逐步得到解决且技术更加成熟和完善，从而得到国家和社会高度认可和普遍应用。
