DIALux軟件在電梯井道照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1井道照明設(shè)計(jì)依據(jù)

筆者通過查閱標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范,目前有兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)、一項(xiàng)國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)電梯井道的照明做出了相關(guān)規(guī)定。電梯井道照明的設(shè)計(jì),主要依照以下相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行:

(1)GB50310—2002《電梯工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》:

(2)GB7588—2013《電梯制造與安裝安全規(guī)范》:

(3)JGJ16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2井道照明所存問題及解決方案

電梯井道照明設(shè)計(jì)的可參考資料不多,且井道照明設(shè)備單一,結(jié)構(gòu)也較為簡單,因此很少做單獨(dú)的照明設(shè)計(jì)。然而,考慮到照明的井道基本屬于封閉式井道,內(nèi)表面材質(zhì)大多為水泥,反射系數(shù)底,此外燈具的照射角度是否適合,如何從多種燈具的排列方式中選擇最合適的一種,不經(jīng)過實(shí)際測(cè)試難以確認(rèn)。根據(jù)上文所提到的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范,有的沒有燈距要求,有的要求每隔7m安裝,但都要求井道照度達(dá)到50lx。上述要求如果欠缺了對(duì)燈具的功率、光通量、照射角度等參數(shù)的考慮,容易導(dǎo)致實(shí)際安裝后的照度不均勻、亮度不夠等問題。

井道照明設(shè)備安裝完成后,燈具位置被固定,若有不符合要求的地方需要修改,則需要重新拆除安裝,給施工造成不便。安裝完成后如果出現(xiàn)照明不均勻、亮度不夠等問題,需要檢測(cè)也十分不便,電梯井道深且窄,人工作業(yè)有一定危險(xiǎn)性。

為了改善上述問題,本文提出運(yùn)用DIALuxux軟件,對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行基于空間光度學(xué)的照度分布計(jì)算。軟件能夠?qū)⒖臻g光強(qiáng)分布、光束角/有效發(fā)光角、等照度曲線、等光強(qiáng)曲線、亮度限制曲線、眩光等級(jí)、利用系數(shù)、環(huán)帶光通量、燈具總光通量、燈具效率、上/下射光通比、光環(huán)境評(píng)估等信息都完整納入到測(cè)量空間中進(jìn)行計(jì)算,最終通過報(bào)表輸出結(jié)果,既節(jié)省了人工測(cè)量計(jì)算的環(huán)節(jié),又能夠低成本、高效率地完成分析。計(jì)算數(shù)據(jù)可用于后續(xù)的產(chǎn)品采購、性能評(píng)估、數(shù)據(jù)庫的建立以及施工前光環(huán)境的設(shè)計(jì)與評(píng)估。

根據(jù)照度計(jì)算公式:

式中,Eaw為平均照度:N*o為光源總光通量:CU為利用系數(shù):MF為維護(hù)系數(shù):m2為區(qū)域面積。

可以看出,設(shè)置準(zhǔn)確的利用系數(shù)是照明設(shè)計(jì)的必要條件,否則會(huì)導(dǎo)致很大的偏差。影響利用系數(shù)大小的主要因素有以下幾個(gè):燈具的配光曲線,燈具的光輸出比例,室內(nèi)的反射率(如天花板、墻壁、工作桌面),室內(nèi)指數(shù)大小等。

3利用DIALuxux軟件進(jìn)行井道照明仿真設(shè)計(jì)

3.1DIALuxux軟件

目前,已經(jīng)有40多家國內(nèi)外大型燈具廠商對(duì)DIALuxux軟件提供贊助,并提供廠商電子燈具目錄插件,可以在軟件中直接插入到設(shè)計(jì)方案中,也可以支持IEs文件格式導(dǎo)入自定義的燈具。仿真結(jié)果可以以完整的書面報(bào)表和3D模擬圖的形式導(dǎo)出,提供了完整的照明系統(tǒng)數(shù)據(jù),大大提升了照明設(shè)計(jì)的效率和設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度。

3.2建立井道模型

電梯井道通常為全封閉或半封閉井道,因此本次仿真分析不考慮井外自然光線的影響。上下底面以及墻壁通常為深色水泥墻面,忽略實(shí)際電梯井道中的線纜、電氣設(shè)備等,建立井道模型。根據(jù)某一實(shí)際電梯井道尺寸數(shù)據(jù),設(shè)長2.3m、寬2.1m、高20m的井道,加上簡單的轎廂、對(duì)重與鋼絲繩模型。

完成井道模型設(shè)置后,將自定義燈具的IEs文件導(dǎo)入當(dāng)前設(shè)計(jì)方案。本次仿真應(yīng)用的燈具模型選取某一常用型號(hào)井道燈,通過專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)認(rèn)定,得出該型號(hào)燈具光強(qiáng)分布,形成IEs文件。

3.3IES文件

燈具的配光曲線是表示光源或燈具在空間中各個(gè)方向的光強(qiáng)分布。IEs文件則是以數(shù)據(jù)形式表現(xiàn)的配光曲線極坐標(biāo)表示方式,可以作為光度學(xué)評(píng)估的檢測(cè)依據(jù)之一。其數(shù)據(jù)的變化與配光曲線的走向相對(duì)應(yīng)。

燈具的IEs文件,包括燈具名稱、功率大小、光輸出比等信息,還包括光源數(shù)量、起始光通量、光強(qiáng)值的倍數(shù)、垂直角度的個(gè)數(shù)、水平角度的個(gè)數(shù)、測(cè)試類型、單位、發(fā)光面寬度、發(fā)光面長度、發(fā)光面高度、安定器系數(shù)、未來使用系數(shù)和燈具輸入功率。光度測(cè)定報(bào)告中的垂直角度、兩個(gè)角度之間對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)值,可以直接導(dǎo)入DIALuxux軟件中,作為照明設(shè)備添加到設(shè)計(jì)方案里。導(dǎo)入后軟件可以通過直觀的該燈具的配光曲線,檢查該照明設(shè)備是否符合設(shè)計(jì)要求,還能夠通過改動(dòng)照明設(shè)備的位置、方向和角度,通過仿真結(jié)果,對(duì)比各項(xiàng)方案的優(yōu)劣?；趯?duì)IEs文件的理解和實(shí)際需求,還可以在設(shè)計(jì)中自行修改照明設(shè)備的IEs文件內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù),以達(dá)到最佳效果。

3.4燈具布設(shè)

燈具模型導(dǎo)入后,選擇自定義的燈具安裝方式,依照電梯井道照明的國家標(biāo)準(zhǔn),在井道上下1m處各安裝一盞燈。再根據(jù)坐標(biāo)位置,選擇燈具的排列方式,例如直線排列、交錯(cuò)排列、側(cè)壁安裝、轉(zhuǎn)角處安裝等多種常用安裝方式分別進(jìn)行仿真。初次井道燈具布設(shè)按照最大標(biāo)準(zhǔn)要求,燈間距約為7m。待仿真結(jié)果計(jì)算完成后,再按實(shí)際情況調(diào)整燈具布設(shè)位置。或是更改IES文件參數(shù),如通光量、照射角度、功率等對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化或修改。本文仿真案例采用單排壁裝自定義燈具的安裝方式進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真。

3.5按需求布設(shè)計(jì)算表面

根據(jù)國標(biāo)要求:轎廂位于井道內(nèi)整個(gè)行程的任何位置,轎頂垂直投影范圍內(nèi)轎頂以上1.0m處的照度至少為50lx:底坑地面人員可以站立、工作和(或)工作區(qū)域之間移動(dòng)的任何地方,地面以上1.0m處的照度至少為50lx:規(guī)定的區(qū)域之外,照度至少為20lx。本設(shè)計(jì)方案共添加了21個(gè)計(jì)算表面,從井道底部向上呈直線排列,模擬轎頂工作面,各個(gè)計(jì)算表面間隔約1m,長寬與井道底面相同。設(shè)置的計(jì)算表面種類均為檢測(cè)豎直照明強(qiáng)度,即方向垂直于計(jì)算表面的照度大小。

4仿真結(jié)果調(diào)整與分析

根據(jù)仿真結(jié)果,按照最大標(biāo)準(zhǔn)7m間隔設(shè)置的井道照明,在采用此型號(hào)自定義燈具的情況下,井道四壁、各個(gè)計(jì)算表面的照度,都沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的照度值。具體仿真結(jié)果如圖1所示。

圖1以某一井道側(cè)壁以及其中兩處計(jì)算表面為例,可以看出,如果按照標(biāo)準(zhǔn)最大要求,燈間距約為7m的情況下,井道大部分區(qū)域的照度都在20lx或以下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求的50lx。在不更換燈具的情況下,只有通過減少燈間距,來達(dá)到增加照度的目的。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)得出,該型號(hào)的井道燈若在不改變安裝方式的情況下,需要將燈間距縮短至3m,在井道各處照度才能基本達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。除去離燈具距離過近的計(jì)算表面,幾乎所有計(jì)算表面都能夠滿足照度大小在50lx左右。從側(cè)壁上看,在這種安裝方案下,井道照明也能保持比較均勻的照明強(qiáng)度。按照這種方案安裝井道燈具,可以保證井道照明符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

5擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)分析

以上設(shè)計(jì)方案為DIALuxux設(shè)計(jì)方案的最基本應(yīng)用,實(shí)際安裝中燈具大多為90°壁裝,由于燈具規(guī)格的局限,照射角度和壁裝角度下的配光曲線不均勻,對(duì)于平行于井道底面的各個(gè)工作面的垂直照度不均。因此,還可以嘗試以下幾種方法,尋找燈具選擇以及安裝的最佳方案。

5.1更改燈具壁裝角度

假設(shè)樣本燈具照射角度在60°以內(nèi)時(shí),光強(qiáng)最大。通過適當(dāng)調(diào)整燈具照射角度,例如將壁裝角度調(diào)整為與井道壁呈50°。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),調(diào)整照射角度后,計(jì)算平面的照度分布更為均勻。通過對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn),根據(jù)燈具特性,適當(dāng)調(diào)整安裝方法,可以得到更好的照明效果。

5.2修改燈具IES文件

IES文件以數(shù)據(jù)形式表現(xiàn)燈具的配光曲線,通過手動(dòng)編輯IES文件,可以依照需求自行改造燈具的特征。如圖2所示,左圖燈具的配光曲線經(jīng)過修改后,增大了60°~90°范圍內(nèi)的光強(qiáng)值,得到新的燈具模型。燈具配光曲線如右圖所示,修改后的燈具照射角度增加,在90°垂直墻面安裝時(shí),對(duì)投射到計(jì)算表面的光強(qiáng)增大,也更加均勻,在安裝時(shí),相對(duì)前者可以增加燈間距,能夠滿足國標(biāo)照度要求。

通過修改IES文件獲得目標(biāo)燈具模型,若仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過,在燈具采購時(shí)可以以自定義燈具模型為參考,選擇合適的產(chǎn)品。為配件選擇和采購提供可靠依據(jù),增加了采購工作的效率,也能夠避免產(chǎn)品性能不符合實(shí)際需求的情況發(fā)生。

5.3擴(kuò)展應(yīng)用

除了前文討論的井道照明分析應(yīng)用以外,國家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電梯轎廂、機(jī)房等都有明確的照度要求。尤其現(xiàn)在轎廂的裝飾可選擇范圍廣,例如鏡面壁板、裝飾性壁燈的安裝等,都將影響轎廂的照明情況。在方案設(shè)計(jì)前,運(yùn)用DIALux軟件提前對(duì)照明環(huán)境進(jìn)行分析,可以達(dá)到節(jié)省成本、提升用戶使用舒適度的效果。

6結(jié)語

為更好地貫徹國標(biāo)的照明要求,需對(duì)電梯井道的照明條件進(jìn)行優(yōu)化,滿足電梯井道作業(yè)的需求,并最大限度地節(jié)約電能。本文實(shí)踐總結(jié)了DIALux軟件在井道照明系統(tǒng)進(jìn)行多種優(yōu)化方向的仿真模擬。通過軟件的快速精確計(jì)算,生成可靠的照明設(shè)計(jì)方案和計(jì)算結(jié)果,幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)作業(yè)人員進(jìn)入井道的安全性和舒適度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和考量。

此外,中央在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革重大戰(zhàn)略部署中,"降成本"作為其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),廣受制造業(yè)為主的實(shí)體經(jīng)濟(jì)部門關(guān)注。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的智能化,高效達(dá)成任務(wù)目標(biāo),是當(dāng)今智能制造時(shí)代"降成本"方案的主流。設(shè)計(jì)仿真軟件的運(yùn)用,可提升設(shè)計(jì)靈活性和設(shè)計(jì)效率,進(jìn)一步達(dá)到降低人工設(shè)計(jì)成本、提高生產(chǎn)效率的作用。