DIALux軟件在電梯井道照明設(shè)計中的應(yīng)用

1井道照明設(shè)計依據(jù)

筆者通過查閱標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范,目前有兩項國家標(biāo)準(zhǔn)、一項國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對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,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,因此很少做單獨的照明設(shè)計。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)過實際測試難以確認。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到50lx。上述要求如果欠缺了對燈具的功率、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,需要檢測也十分不便,電梯井道深且窄,人工作業(yè)有一定危險性。

為了改善上述問題,本文提出運用DIALuxux軟件,對照明設(shè)備進行基于空間光度學(xué)的照度分布計算。軟件能夠?qū)⒖臻g光強分布、光束角/有效發(fā)光角、等照度曲線、等光強曲線、亮度限制曲線、眩光等級、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)境評估等信息都完整納入到測量空間中進行計算,最終通過報表輸出結(jié)果,既節(jié)省了人工測量計算的環(huán)節(jié),又能夠低成本、高效率地完成分析。計算數(shù)據(jù)可用于后續(xù)的產(chǎn)品采購、性能評估、數(shù)據(jù)庫的建立以及施工前光環(huán)境的設(shè)計與評估。

根據(jù)照度計算公式:

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)計的必要條件,否則會導(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: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軟件進行井道照明仿真設(shè)計

3.1DIALuxux軟件

目前,已經(jīng)有40多家國內(nèi)外大型燈具廠商對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)計的效率和設(shè)計準(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)計方案。本次仿真應(yīng)用的燈具模型選取某一常用型號井道燈,通過專業(yè)機構(gòu)檢測認定,得出該型號燈具光強分布,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方向的光強分布。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)評估的檢測依據(jù)之一。其數(shù)據(jù)的變化與配光曲線的走向相對應(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、光強值的倍數(shù)、垂直角度的個數(shù)、水平角度的個數(shù)、測試類型、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。光度測定報告中的垂直角度、兩個角度之間對應(yīng)的光強值,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)計要求,還能夠通過改動照明設(shè)備的位置、方向和角度,通過仿真結(jié)果,對比各項方案的優(yōu)劣?；趯Es文件的理解和實際需求,還可以在設(shè)計中自行修改照明設(shè)備的IEs文件內(nèi)的各項參數(shù),以達到最佳效果。

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)果計算完成后,再按實際情況調(diào)整燈具布設(shè)位置?；蚴歉腎ES文件參數(shù),如通光量、照射角度、功率等對設(shè)計方案進行優(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行設(shè)計仿真。

3.5按需求布設(shè)計算表面

根據(jù)國標(biāo)要求:轎廂位于井道內(nèi)整個行程的任何位置,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)計方案共添加了21個計算表面,從井道底部向上呈直線排列,模擬轎頂工作面,各個計算表面間隔約1m,長寬與井道底面相同。設(shè)置的計算表面種類均為檢測豎直照明強度,即方向垂直于計算表面的照度大小。

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,在采用此型號自定義燈具的情況下,井道四壁、各個計算表面的照度,都沒有達到國家標(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,遠遠沒有達到國家標(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,來達到增加照度的目的。經(jīng)過多次實驗得出,該型號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到標(biāo)準(zhǔn)要求。除去離燈具距離過近的計算表面,幾乎所有計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擴展實驗分析

以上設(shè)計方案為DIALuxux設(shè)計方案的最基本應(yīng)用,實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,對于平行于井道底面的各個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,光強最大。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°。實驗發(fā)現(xiàn),調(diào)整照射角度后,計算平面的照度分布更為均勻。通過對比結(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,對投射到計算表面的光強增大,也更加均勻,在安裝時,相對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,若仿真實驗結(jié)果通過,在燈具采購時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)品性能不符合實際需求的情況發(fā)生。

5.3擴展應(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)中對電梯轎廂、機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)計前,運用DIALux軟件提前對照明環(huán)境進行分析,可以達到節(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,需對電梯井道的照明條件進行優(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。本文實踐總結(jié)了DIALux軟件在井道照明系統(tǒng)進行多種優(yōu)化方向的仿真模擬。通過軟件的快速精確計算,生成可靠的照明設(shè)計方案和計算結(jié)果,幫助設(shè)計人員對作業(yè)人員進入井道的安全性和舒適度進行綜合評價和考量。

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"作為其中的一個重要環(huán)節(jié),廣受制造業(yè)為主的實體經(jīng)濟部門關(guān)注。實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計環(huán)節(jié)的智能化,高效達成任務(wù)目標(biāo),是當(dāng)今智能制造時代"降成本"方案的主流。設(shè)計仿真軟件的運用,可提升設(shè)計靈活性和設(shè)計效率,進一步達到降低人工設(shè)計成本、提高生產(chǎn)效率的作用。