光导照明系统地下车库应用的可行性分析以及节能分析-建筑节能-可再生能源利用-节能评估.doc

光导照明系统地下车库应用的可行性分析以及节能分析 建筑节能 可再生能源利用 节能评估（可编辑）
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一、 光导照明系统在地下车库中应用的可行性分析
二、 某地下车库光导照明系统节能分析报告

一、光导照明系统在地下车库中应用的可行性分析

1 光导照明系统的基本结构
光导照明系统主要分三部分，一是采光部分，二是导光部分，一般由三段导光管组合而成，导光管内壁为高反射材料，导光管可以旋转弯曲重叠来改变导光角度和长度；三是漫射部分，为了使室内光线分布均匀，系统底部装有漫射器，可避免眩光现象的发生。由于这种自然光光导管照明系统结构简单，安装方便，节电明显，实际照明效果很好，因此在国外发展十分迅速，应用也十分广泛。这种产品的应用大大地提升了人们的生活品质，为人们提供了一种健康环保安全节能的照明方式光导管系统可应用在各种样式的房屋顶上，图1为应用在斜顶房上的示意图：

图1

2光导照明系统的特点
光导照明系统属于纯正的绿色照明光源。国外的许多研究表明，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，且易出现频闪，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。而光导照明系统采用自然光照明，不会产生光污染，对人眼和身心健康极为有利。
光导照明系统的导光部件利用了光学全反射原理进行设计。自然光照度对人眼十分有利，而电光源亮度过高或过低都易引起眼疲劳。光导照明系统还具有环保节能的特点。
光导照明系统不需要用电，完全采用自然光，可以节省电能的消耗，环保不但指系统采用自然光照明，而且全套系统的所有零部件全部采用可回收的材料制成，做到全过程的环保。光导照明系统采用自然光照明，不会有电器故障隐患，十分安全。
3 实测光照度性能曲线
以英国Monodraught公司生产的光导管直径为230mm的产品为例，在2005年6月份北京地区实测光照度效果图，见图2：

图2

这个规格的产品大概可以照射十平米左右的房间，全天光照度基本达到了100lx以上。

4 国外主要应用场所
由于这套系统结构简单、节电明显、又保护环境、安装拆卸灵活，所以在家庭、工业、农业、商业上得到了广泛的应用，图3是英国一所学校应用光导照明系统的图片。

图3
5 光导照明技术应用于地下车库的可行性
5．1．1 国外地下空间照明方面已有成功案例
光导照明技术应用于隧道或地下室走廊在国外已有很多成功的案例。这种光导照明系统基本上都是垂直安装，垂直方向的光导管可穿过结构复杂的地面，把天然光引入地下。为了输送较大的光通量，这种导光管直径一般都比较大。如图4、5、6、7。图7是德国柏林波茨坦广场上使用的光导照明系统，直径约为500mm，管体采用传输效率极高的光导材料制作，可将天然光高效地传输到地下空间，同时该装置也成为广场景观的一部分。

图4 图5

图6

图7

5．1．2 国内地下空间照明方面已有成功案例
光导照明技术应用于地下车库和其它地下空间的在国内已有成功案例。这种光导照明系统有垂直安装，也有加入弯管设计的。如下图：

秦皇岛在水一方：

专家国际花园：

奥林匹克森林公园：

5．2 地下车库光导照明系统设计的特殊性
从照明观点来看，地下车库分为三个区：入口区、停车区出口区。人们在白天从明亮的环境接近，进入和通过此车库停车的过程中与行驶在一般道路上很不一样，因为这个过程将发生种种视觉问题。
5．2．1 入口区
入口区的设计关键是消除黑洞现象，在入口处使路面达到必要的亮度水平，所以入口处必须设置光导管系统。依据地下车库的实际设计情况，如果已有遮光棚设计，可忽略这部门的光导照明系统布置。
5．2．2 停车区
地下车库停车区的能见度比一般路面要低，亮度水平建议为30-50-75lx。在这一低水平的条件下，不可能使用一个连续的光带，所以在使用上必须防止干扰性频闪，而电光源不能避免的存在频闪，因此光导管系统在地下车库中应用非常适宜。
5．2．3 出口区
这个区域容易造成强的眩光效应，采用电光源只能加强这种眩光效应，因此在这一区域采用光导管系统也是非常适宜的。

5．3光导照明系统应用于地下车库，可解决由于车库顶部中央开采光井引起的行人失足跌落（不遵章者）的安全问题，雨天雨水突降、杂物乱抛等引起司机驾驶车辆安全等等问题。而且地下车库封闭后顶部绿化景观可得到极大的改善，对于社区管理可带来极大的方便。

6 光导管技术在地下车库中应用的技术要点
6.1 必须充分考虑地下车库照明的特殊性选择合适的光导照明系统；
6.2 防水务必要做好，需要单独设计防水装置；
要做好光导管与地面连接处的防水，以免下大雨时漏水。光导照明系统的防水装置要根据实际情况单独设计。
6.3 光导照明系统漫射器与光导管本体连接处可加防火圈；
地下车库作为公共建筑的一部分，安全很重要。避免火灾时火势蔓延，地下隧道用光导管的光导管漫射器与光导管本体连接处可加防火圈。
6.4 安装光导照明系统前要求土建方面事先预留孔洞；
安装光导照明系统前要求土建方面事先预留混凝土孔洞，尺寸大小视光导管直径确定。
6.5 做好光导照明系统的密封；
按目前我公司的技术水平，能完全保证光导照明系统的密封。
6.6 应给光导照明系统装有人工光源作为后备光源，以便在夜晚的时候用。
综上所述, 光导照明系统在隧道中应用是完全可行的。在设计中要具体情况具体分析，特别注意要考虑到地下车库照明的特殊性采用相应的光导照明系统。

7 应用光导照明系统的经济分析
以“四川绵阳—长虹国际城地下车库：为例
有图纸预估，地下车库总面积约20万平方米，除去楼体部分以及消防车道等不适合布置光导照明系统的部位。

地下一层：
按照10万平方米的面积来做预算，另外，由于不确定覆土层的厚度，光导管长度暂时以2m计算。车库平均照度75lx，电费1元/度。
7.1．1 地下车库应用光导照明系统可节约日间8-10的电力照明，按照平均9小时计算，则一年节约的电力能耗约为：
100000㎡×0.006kw/㎡×9h×365＝1971000kw/h＝197.1万度
荧光灯镇流器耗电为其功率的20-30%，以20%计算，则一年节省的电力能耗约为：
197.1万度×20%＝39.42万度
同时，可节约电力照明的灯具更换和维护费用约：40万。
7.2 光导照明系系统一次性投资约为：9710万
7.3 静态投资回收期计算
合计年度总节省能源费用：276.52万元
该项目光导照明系统总投入费用：约971.8万元
项目静态投资回收期：约3.51年

7.4 50年长期对比
节约耗电费用支出约为： 13826万元
电力照明设备维护更换费用约为：2000万元
碳足迹约为：108534.1吨
节能减排成本投入约为：1943.6万元
节能成本约为：38.872万元/年
50年间节约费用总额约为：11882.4万元，约1.188亿元。

光导照明系统在地下二层车库
中应用的可行性分析

1 光导管技术在地下二层车库中应用的技术要点
一般项
6.1 必须充分考虑地下车库照明的特殊性选择合适的光导照明系统；
6.2 防水务必要做好，需要单独设计防水装置；
要做好光导管与地面连接处的防水，以免下大雨时漏水。光导照明系统的防水装置要根据实际情况单独设计。
6.3 光导照明系统漫射器与光导管本体连接处可加防火圈；
地下车库作为公共建筑的一部分，安全很重要。避免火灾时火势蔓延，地下隧道用光导管的光导管漫射器与光导管本体连接处可加防火圈。
6.4 安装光导照明系统前要求土建方面事先预留孔洞；
安装光导照明系统前要求土建方面事先预留混凝土孔洞，尺寸大小视光导管直径确定。
6.5 做好光导照明系统的密封；
按目前我公司的技术水平，能完全保证光导照明系统的密封。
6.6 应给光导照明系统装有人工光源作为后备光源，以便在夜晚的时候用。
综上所述, 光导照明系统在隧道中应用是完全可行的。在设计中要具体情况具体分析，特别注意要考虑到地下车库照明的特殊性采用相应的光导照明系统。
特别项
6.7 光导照明系统的布点位置
要充分考虑到地下二层位置光导预留孔的位置。原则上遵循在地下车库的行车道布置光导照明系统，且应该避开所有的柱子、梁以及管道。
6.8 光导照明系统设计布点的两种方式
（1）根据建筑物现有设计方案和施工图纸进行具体的设计。这种方式相对比较被动。有些适合应用光导的区域可能会被排除。不过，这种方法相对而言对对于配套的设计基本无影响。
（2）结合规划图纸进行布点设计，暂不考虑其他因素。随后根据光导的布点进行停车位的布置和地面景观的设计。这种方法需要其它的配套设计方案考虑到光导的布点。

2 应用光导照明系统的经济分析
以“四川绵阳—长虹国际城地下车库：为例
有图纸预估，地下车库总面积约20万平方米，除去楼体部分以及消防车道等不适合布置光导照明系统的部位。

地下二层：
按照10万平方米的面积全部应用光导照明来做预算。另外，由于不确定覆土层的厚度，光导管长度暂时以5.5m计算。车库平均照度75lx，电费1元/度。
7.1．1 地下车库应用光导照明系统可节约日间8-10的电力照明，按照平均9小时计算，则一年节约的电力能耗约为：
100000㎡×0.006kw/㎡×9h×365＝1971000kw/h＝197.1万度
荧光灯镇流器耗电为其功率的20-30%，以20%计算，则一年节省的电力能耗约为：
197.1万度×20%＝39.42万度
同时，可节约电力照明的灯具更换和维护费用约：40万。
7.2 光导照明系系统一次性投资约为：1596.8万
7.3 静态投资回收期计算
合计年度总节省能源费用约为：276.52万元
该项目光导照明系统总投入费用约为：约1596.8万元
项目静态投资回收期：约5.75年

7.4 50年长期对比
节约耗电费用支出约为： 13826万元
电力照明设备维护更换费用约为：2000万元
碳足迹约为：108534.1吨
节能减排成本投入约为：3193.6万元
节能成本约为：63.872万元/年
50年间节约费用总额约为：10632.4万元，约1.063亿元。

综上，在地下车库应用光导照明系统不仅方法可行，在经济上也为国家节约了大量的能源，为业主节约了不菲的开支。是目前为止地下车库最佳的照明解决方案。

二、某地下车库光导照明系统节能分析报告

概 述
影响地下停车场的视觉环境因素有很多，包括垂直照度、光源和眩光等等．需要在这些因素间取得一个平衡，营造一个舒适的环境，来吸引顾客，使他们显得安全，除了照明的数量外，照明的质量也是非常重要的．什么类型的照明能提供最佳的环境，需要达到怎么样有吸引力的照明环境都是我们值得考虑的．
目前很多在建和已建高层住宅大部分都建有地下停车场，这些停车场一般都有多个人员出入口和多个车辆出入口，由于这些停车场面积大、光线差，需要大量的照明设备长期照明。由于各出人口与行车路线之间不是简单的一一对应关系，因此很难用简单的强电控制方式实现停车场内部照明的自动控制，通常只能采用连续照明方式。有的地方虽然采用红外或声控开关来控制照明，但是只能对某一个小区域(如出入楼梯口处)实现自动控制，而不能对全部停车场照明实现自动控制。这样不仅造成巨大的能源浪费和设备损耗，也给小区的物业管理造成很大的经济负担。
几乎所有的地下停车场都存在这样的问题，国外已经开发出类似的智能照明控制系统解决以上的问题，但是产品的价格很高；国内市场上尚无此类的产品出现，本文设计的光导照明系统则可以填补此项空白。

一、项目概况
工程名称：德宏地下车库采光项目
建设单位：-------
工程地点：石家庄
工程规模：采光面积约为8360㎡
采光设备：“SUNTUBE尚拓”光导照明系统
设计单位：北京东方风光新能源技术
二、产品特点
节能环保：系统无需常规能源就能为白天室内提供照明，减小由常规能源带来的环境污染，光源取自室外自然光红，通过特殊的传输与分配后，导入到室内需要光线的地方，得到由自然光带来的特殊照明效果。产品能够回收利用，在生产和消费过程符合行态标识标准。是一种绿色健康，节能环保的新型照明产品。
密封保温：系统本身的密封性能有效防止空气对流，减轻空调的负荷。
安全防盗：采光系统无需配带电器设备和传导线路，避免了因线路老化引起的火灾隐患，且整个系统设计先进、工艺考究、具有防水、防火、防盗、防尘、隔热、隔音、自洁以及防紫外线等性能好等特点。
健康时尚：光导照明系统外型美观，创造了低耗能、高舒适度的健康娱乐、办公、居住环境，是自然光与人工建筑的完美结合，是当今国内处普遍推崇的一种绿色健康，节能环保的新型照明系统，太阳光采光导入系统发出的阳光，具有人造光永远无可比拟的健康功能。阳光对于人类之珍贵，犹如空气对于人之重要。人类需要阳光，需要阳光带来的健康元素。
三、光导照明系统在地下建筑中的应用

此外，光导照明系统还广泛应用于体育场馆、学校、国防军事、医院、疗养中心、商场超市、展览馆、动物园、海洋馆、办公场所、工厂、监狱、物流中心、港口、机场、火车站、地铁、轻轨、移动房、酒店、住宅、别墅、高级会馆等等。

四、光导照明采光设计
1、设计依据
·CECS 45：92 《地下建筑采光设计标准》；
·GB/ 50034-2004 《建筑照明设计标准》；
·GB/ 50189-2005 《公共建筑节能设计标准》；
·GB50057-94 《建筑物防雷设计规范》；
·DBJ 01-93-2004 《屋面防水施工技术规程》；
·GB 50180 《城市居住区规划设计规范》；
·CECS56:94《室内灯具光分布分类和照明设计参数标准》；
·其他有关国家及地方的现行规程和规范；
·甲方提供的有关设计要求和设计资料。
2、设计目的
·阳光照明
·节能环保
3、设计理念
·清洁、自然、明朗；
·让生活回归大自然；
·体现生态的发展观，采用环保节能新技术、新材料。
4、设计方案
（1）根据《地下一层平面图》照明布点设计。根据GB50034—2004《建筑照明设计标准》相关规定，地下车库地面照度要求75lx，以此标准进行光导照明设计。设计使用型号为STGC530-Y的光导照明系统，即光导管直径为530㎜。详见设计说明图。
（2）照明方式为车道主要照明，车位辅助照明。即光导照明系统均安放在车道上。
（3）本工程除标高以m为单位外,其余尺寸均以mm为单位。
（4）工程做法参考建筑构造通用图集88J5-1（屋面）。
（5）本图纸应与设计院各专业图纸配合使用。
（6）照度分析
根据GB/T 50033—2001《建筑采光设计标准》可知，石家庄地区属于光气候分区第III区，其地区全年平均照度24 kLx≤Eq＜26 kLx。
照度计算：
以全年平均照度照度25 klx进行照度计算：
车道平均照度为75 lx；
车位平均照度为30 lx。
注：当室外临界照度大于25 klx时，其室内照度就越大，照明范围就越大，室内也就越亮。
（7）系统数量
99套（STGC530-Ⅰ）
（8）CECS 45:92《地下建筑照明设计标准》中规定，车道照度标准值为30 lx≤50 lx≤75 lx，车位照度标准值为20 lx≤30 lx≤50 lx。
五、电力照明分析
说明：因光导照明系统提供的是日间照明，所以电力照明用电量以平均每天10小时的时间计算。
①当照度为75 lx时单位面积用电量为7.5w/㎡。
② 本工程安装光导照明系统可以节省95％的白天用电量，平均每天采光照明10小时左右。
③ 由图纸可知，光导照明系统照明面积约为8360㎡
所以，一天日间照明用电量为（电费以商业用电1元/kw·h计算）：
8360㎡×0.0075kw/㎡×10h=627kw·h
④荧光灯镇流器耗电量约占照明用电的20%-30%，以20%计算，其镇流器年耗电量为：
627kw·h×20%=125.4 kw·h
一天日间照明总耗电量约为：
627 kw·h +125.4 kw·h =752.4 kw·h
一年日间照明总用电费用约为：
752.4kw·h×365 =274626 kw·h
综上所述，电力照明系统一年的的总耗电量为274626kw·h，在此期间，电力照明设备存在必要的维护和更换费用。同时，由于电力照明期间，对于部分电能转化为的热能，也会造成空调制冷费用的增加。在此，暂忽略计算。
六、光导照明
① 使用光导照明系统一年节约耗电量为274626kw·h。参考现市场价格，商业用电为1元/kw·h（局部地区为1.2元/kw·h）。
274626 kw·h/年×1元/kw·h=274626元/年=27.46万元/年
②电力照明设备维护费和更换费
维护费约为：0.2万元/年
更换费约为：0.1万元/年
0.2万元/年+0.1万元/年=0.3万元/年
综上计算：
①+②=27.46万元/年+0.3万元/年=30.46万元/年

本工程投入费用891831.6元，即约为：89.18万元
回收期
89.18万元÷30.46万元/年≈2.9年
安装光导照明系统回收期约为两年零十一个月
七．节能分析
在节能环保方面，电的生产过程中会耗费大量的非可再生资源，在照明的同时会释放二氧化碳等有害气体，并伴随着热污染。
以下数据均依照国家标准计算。我国现在还主要是以火力发电的国家，火力发电厂所使用的燃料基本上都是煤炭，全国煤炭消费总量的49%用于发电。所以，在节能分析中我们主要计算煤的消耗量。其中指出每节约1度（1千瓦时）电，就相应节约了0.4千克标准煤和4升净水，即
① 标准煤：0.4kg/kw·h（1kg原煤=0.7143kg标准煤）
② 净水：4L/kw·h
由以上数据计算得出以下数据：
① 标准煤：274626 kw·h×0.4kg/kw·h=109850.4kg=109.85吨
原煤： 109.85吨÷0.7143=153.79吨
② 净水274626kw·h×4L/kw·h=1098504L=1098.5吨
也就是说，在这个项目当中，在使用光导照明系统的情况下，在使用煤炭发电的地区，每年可以至少可以节约标准煤109.85吨（相当于153.79吨原煤），同时节约净水1098.5吨。
八、减排分析
以下数据均依照国家标准计算。参考标准：
其中明确指出，每生产一度电就会释放不同量的有害气体。
标准煤（同时排放）：
① C02：0.997kg/kw·h
② S02：0.03kg/kw·h
③ NOX：0.015 kg/kw·h
④ 碳粉尘：0.272 kg/kw·h
由以上数据计算得出以下数据：
① 274626 kw·h×0.997kg/kw·h=273802.1kg=273.8吨
② 274626kw·h×0.030kg/kw·h=8238.78kg=8.24吨
③ 274626kw·h×0.015 kg/kw·h=4119.39kg=5.12吨
④ 274626kw·h×0.272 kg/kw·h=74698.3kg=74.70吨

综上述，燃煤发电途径，属于不可再生资源，也是污染型能源，释放二氧化碳等有害气体，所以，它不属于清洁、绿色、自然的资源。而光导照明系统恰恰应用了最清洁、绿色、自然的太阳光，无任何污染。真正做到，利用大自然，保护大自然。
同时，光导照明系统大部分可进行回收利用，因此会节约大量的原材料。