基于DIALux仿真分析的室内绿色照明方案设计

基于DIALux仿真分析的室内绿色照明方案设计

陈亚男，王燕美，曹荷芳

(北京服装学院， 北京　100029)

[摘　要]随着科学技术的进步，人们的环保意识越来越强，由此引入了'绿色照明'的概念。本项目在DIALux系列照明设计软件的平台上设计开发，通过对室内照明方案的设计，达到实现绿色照明的目的。

[关键词]绿色照明；DIALux照明软件；仿真分析

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.08.152

1　引　言

绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品(电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材，以及调光控制器和控光器件)，改善提高人们工作、学习及生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。

绿色照明的实施主要通过以下途径：

(1)使用最有效的照明装置(包括光源、灯具、镇流器等)。

(2)合理选择照明控制方式及其系统。

在传统的照明设计过程中，设计者在完成了初步的设计方案后，往往对于方案的可实施性把握不准，例如灯具布置可否满足功能上的需求，灯光表现是否达到预期的效果，整个空间的照度和亮度分布的状况是否满足要求等。对于这些问题的传统解决方法就是通过一系列的公式，进行大量、繁冗的手工计算过程。

目前的照明设计软件一般是由世界上注明的灯具厂商针对自己的产品进行开发的，如Philips的Calculux，Lithonia Lighting的Visual，Lighting Analysts的Agi32等。这些软件专业性强，计算结果准确，可以引入各个厂家的数据。另一类应用比较广泛的照明设计软件是由第三方软件公司开发，相对通用、数据库接口开放，更便于照明设计师的使用。其中包括DIALux系列照明软件，Relux系列照明设计软件等。设计师通过这些软件，就可以专心致力于方案的设计，并利用软件得出的计算结果进行必要的调整，使得设计工作高效、准确。

本项目是在DIALux系列照明设计软件的平台上设计开发。通过对北京服装学院第一教学楼7个有代表性的教室照明现状调查，采用ST-85型照度仪进行实地测试，并根据教室具体的数据测量，在DIALux系列照明设计软件的平台上进行模拟以及实践，发现其工作面的平均照度及室内照明功率密度达不到国家照明的标准要求，针对这种情况，我们提出以下改进方案：第一，为提高黑板面的平均照度，加入了黑板灯；第二，对灯具做出了适当的改动与调整，从而提高了工作面的平均照度及室内照明功率密度，使其满足国家的照明标准要求，从而使教室内照明环境更加优化。

2　室内绿色照明方案设计

2.1　DIALux对室内灯光现状的模拟及与计算结果的比较

根据对我校第一教学楼中的7个教室具体情况统计(详见表1)，使用DIALux软件进行光照环境模拟。

表1　教室内具体情况统计

教室名称教室面积(m2)层高(m)灯具型号功率(w)数量灯地距离(m)课桌高度(m)人均课桌面积(m2)一教10112.3×6.73.6T836162.90.750.29×0.51一教10412.3×6.73.6T836162.90.750.29×0.51一教1089×6.73.6T836122.90.750.29×0.51一教20112.3×6.73.6T836162.90.750.29×0.51一教20412.3×6.73.6T836162.90.750.29×0.51一教20512.3×6.73.6T836162.90.750.29×0.51一教2089×6.73.6T836122.90.750.29×0.51

根据采用ST-85型照度仪实地所测量的数据,我们得到第一教学楼101室课桌即工作面和黑板平面的照度情况,如图1和2所示。

图1　第一教学楼101室的平面图

图2　第一教学楼101室工作面的实际照度情况

根据照度计算中的计算方法,我们利用系数法计算工作面和黑板平面的平均照度,选用单位容量法计算光源的比功率。计算过程如下：

(1)工作面的平均照度计算

1)室空间比

顶棚空间比

地板空间比

2)顶棚空间有效反射比ρcc=67.5%,取70%。

3)墙面平均反射比ρw=48.4%,取50%。

4)利用系数U=0.57。

5)地板空间有效反射比ρfc=31.7%,取30%,不等于20%,故需修正。

6)利用系数的修正值γ=1.05。

7)工作面的平均照度Eav1=

=223.1lx

(2)同(1)的计算方法,可得黑板平面的平均照度Eav2=137.3lx。

(3)光源的比功率

根据图1、2所得结果,比较照度仪测量结果与计算结果如表2所示。

表2　照度仪测量结果与计算结果的比较

照度仪测量结果计算结果绝对误差相对误差工作面平均照度(lx)214.6223.18.53.80%黑板面平均照度(lx)161137.323.717.3%

由上表可知，照度仪的测量结果与计算结果的误差比较大，分析原因如下：工作面平均照度低于计算结果，与灯管老化因素有关。而黑板面平均照度高于计算结果，跟外界阳光照射有关。

根据上述所得结果，比较软件模拟结果与计算结果如表3所示。

表3　模拟结果与计算结果的比较

软件模拟结果计算结果绝对误差相对误差工作面平均照度(lx)226223.12.91.30%黑板面平均照度(lx)133137.34.33.13%光源的比功率(W/)7.166.990.172.43%

由上表可知，软件模拟的结果与计算结果的误差在允许范围内，模拟结果有效。

2.2　现存照明系统的不足之处

根据中华人民共和国国家标准GB 50034-2004《建筑照明设计标准》中规定，教室内的工作面平均照度需满足300lx，黑板平面的平均照度需满足500lx，教室的照明功率密度现行值为11 W/ 、目标值为9 W/ 。

根据我们对第一教学楼101室内基本情况的统计以及灯光的模拟情况，我们可以看出室内的照明系统存在以下几个问题：

首先，统计的7个教室均无黑板灯，工作面和黑板面的平均照度值分别为226lx和133lx，照明功率密度值为7.16 W/ ，均未达到国家的标准要求。

其次，选用灯具的显色性一般，不能满足照明需要。根据统计结果，我们发现教室内的灯具使用的均是飞利浦公司的T8型号36W的灯具，其显色指数Ra为63，而根据学校建筑照明标准值，显色指数Ra应达到80。显色指数是用来定量评定光源显色的优劣，即表示光源的显色性。毋庸置疑，光源的显色指数越高，其显色性越好。一般认为

Ra=100～80，显色性优良；

Ra=79～50，显色性一般；

Ra<>

对于教室来说，是一个需要色彩正确判断的场所，显色指数Ra应在80～89之间为宜。

2.3　具体改进方案的提出

根据上述指出的教室照明系统中所存在的不足之处及问题，提出了以下具体的改进方案：

首先，针对室内工作面和黑板平面的照度值未达到国家标准要求的问题，可以在教室内安装黑板灯，并将工作区域内的灯具由原来飞利浦公司的T8型号36W的灯具换为T5型号28W的灯具。 因为教室照明一般采用蝙蝠翼配光照明器，而原灯具为不对称配光灯具。教室黑板需采用垂直照度，可选用倾斜安装的照明器或不对称配光的照明器。此外，T5灯管比T8灯管节电20%。

2.4　改进后的教室照明情况

根据提出的具体方案，加入黑板灯后并更换灯具后的工作面的照度值模拟结果如图3所示。

图3　第一教学楼101室灯具更换后的工作面照度值

加入黑板灯后的黑板所在平面的照度值如图4所示。

图4　第一教学楼101室加入黑板灯后的黑板平面照度值

3　结　论

本项目通过对北京服装学院第一教学楼7个有代表性的教室照明现状的调查，采用ST-85型照度仪进行实地测试，并根据教室具体的测量数据，在DIALux系列照明设计软件的平台上进行模拟及实践，发现其工作面及黑板的平均照度及室内照明功率密度均达不到国家照明的标准要求。针对这种情况，我们提出以下改进方案：第一，为提高黑板面的平均照度，加入了黑板灯；第二，对灯具做出了适当的改动与调整，从而提高了工作面的平均照度及室内照明功率密度，使其满足国家的照明标准要求，从而使教室内照明环境更加优化。我们将工作区域内的灯具由原来飞利浦公司的T8型号36W的灯具换为T5型号28W的灯具，T5灯管比T8灯管节电20%。

我们对改进后的教室的照明系统用DIALu照明设计软件灯光精灵4.10进行了模拟，改进后的第一教学楼101教室的照明情况模拟结果如下：工作面的平均照度值为316lx(国家标准为300lx)，黑板平面的平均照度值为500lx(国家标准为500lx)，室内照明功率密度值为12.72 W/ ) (国家标准为11 W/ )，均达到国家的标准要求。

参考文献：

[1]衣博.浅析室内设计的新特性[J].中国市场，2011(2).

[2]李博.人与环境的关系对室内设计的影响[J].中国市场，2012(10).

[作者简介]陈亚男,北京服装学院信息工程学院。