Анализ эффективности применения комплекса DIALux для расчета освещенности производственных помещений Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Оригинальная статья / Original article УДК 001+376:004

http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2017-11 -114-122

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСА DIALUX ДЛЯ РАСЧЕТА ОСВЕЩЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

© В.А. Пионкевич1

Иркутский национальный исследовательский технический университет, Российская Федерация, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Анализ эффективности применения комплекса DIALux для расчета освещенности производственных помещений методом коэффициента использования светового потока с использованием различных светильников. МЕТОДЫ. Расчетные модули DIALux с базами данных светильников российского производства. Метод коэффициента использования светового потока. РЕЗУЛЬТАТЫ. С использованием комплекса DIALux выполнен расчет освещенности производственных помещений с различными светильниками и коэффициентами отражения от потолка, стен и пола. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проверена эффективность программного комплекса DIALux для расчета освещенности производственных помещений с использованием светильников со светодиодными лампами и лампами ДРЛ с учетом коэффициентов отражения от потолка, стен и пола. Ключевые слова: освещение, светотехнический расчет, светодиодные лампы, DIALux, лампы ДРЛ.

Формат цитирования: Пионкевич В.А. Анализ эффективности применения комплекса DIALux для расчета освещенности производственных помещений // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 11. С. 114-122 DOI: 10.21285/1814-3520-2017-11-123-114-122

ANALYSIS OF DIALUX APPLICATION EFFICIENCY FOR PRODUCTION AREA ILLUMINATION CALCULATION V.A. Pionkevich

National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russian Federation.

ABSTRACT. The PURPOSE of the article is to analyze the efficiency of DIALux complex application for illumination calculation of production areas. METHODS. Calculation modules DIALux with the databases of luminaires produced in Russia and the method of the light flux utilization coefficient have been used in the study. RESULTS. DIALux complex enables to calculate the illumination of industrial areas with different luminaries and coefficients of reflectance of ceiling, walls and floor. CONCLUSION. We have checked the efficiency of the DIALux software package for calculation of production area illumination using LED lamps and DRL lamps (mercury arc lamps) with regard to the coefficients of reflectance of ceiling, walls and floor.

Keywords: illumination; lighting calculation; LED lamps; DIALux; DRL (mercury arc lamp) lamps

For citation: Pionkevich V.A. Analysis of DIALux application efficiency for production area illumination calculation. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2017, vol. 21, no. 11, pp. 114-122 (in Russian) DOI: 10.21285/18143520-2017-11-114-122

Введение

Светотехнический расчет позволяет определить величину нормируемой освещенности на рабочей поверхности в соответствии с российскими нормативными документами. Если при проектировании осветительной установки при выполнении светотехнического расчета требования российских нормативных документов не выполняются, то это сказывается на безопасности жизнедеятельности рабочих, т.е. может вызвать угрозу жизни или здоровью.

Корректное выполнение светотехнического расчета гарантирует безопасный для сотрудников предприятия технологический процесс производства продукции, позволяет без проблем пройти процедуру аттестации рабочего места по российским требованиям качества освещения рабочих мест. В настоящее время в значительном числе проектов систем освещения используются светильники со светодиодными лампами.

Пионкевич Владимир Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, e-mail: pionkevichva@istu.edu

Vladimir A. Pionkevich, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Power Supply and Electrical Engineering, e-mail: pionkevichva@istu.edu

Целью данной статьи является анализ эффективности применения комплекса DIALux для расчета освещенности произ-

водственных помещении с использованием различных светильников [1-5].

Платформа DIALux

Свободно распространяемая платформа DIALux рассмотрена в работах2 [6-11]. Особенностями DIALux является полностью русифицированный интерфейс, собственный модуль для работы с трехмерными моделями помещений и других объектов, наличие встроенной базы данных светильников, а также возможность загрузки баз данных светильников различных заводов-изготовителей, в том числе и российского производства. Российские заводы «Световые технологии» и «Ардатов-ский светотехнический завод» с 2007 года выпускают модуль базы данных светильников для DIALux, и постоянно пополняют его современными светильниками, включая самые передовые разработки со светодиодными лампами. В DIALux включен дополнительный модуль DIALux Light, который в режиме диалога запрашивает исходные данные о проектируемом объекте, марке светильников и т.д. Использование DIALux Light позволяет быстро и эффективно выполнить светотехнический расчет, на финальном этапе получить итоговую документацию в цифровом формате PDF. В DIALux в качестве расчетного метода светотехнического расчета используется метод коэффициента использования светового потока.

В качестве объекта в работе было принято помещение длиной 54 м., шириной 36 м., высотой 9 м (отметим, что предложенный алгоритм может быть использован для любого объекта с различными размерами помещения (например, цеха какого-либо промышленного предприятия)). Высота рабочей поверхности для определения нормируемой освещенности задана равной 0,8 м. Метод коэффициента использования светового потока, который используется в DIALux, требует задания коэффициентов отражения от потолка, стен и пола. Коэффициенты отражения можно выбрать отдельно для потолка стен и пола с учетом материалов их отделки, например, бетон, штукатурка и т.д. В рамках данной работы были выбраны коэффициенты отражения, чаще всего используемые при реальных практических расчетах осветительных установок. Для удобства все коэффициенты отражения и результаты расчета сведены в таблицу. Для первой категории расчетов из базы светильников завода «Световые технологии» был выбран светильник для производственных помещений марки HBA 400М IP65 metallic SET P1 с дуговой ртутной люминесцентной (ДРЛ) лампой мощностью 400 Вт.

Уровень нормируемой освещенности

При необходимости уровень норми- работ можно выбрать по СНиП 23-05-95 руемой освещенности в зависимости от или СП 52.13330.20103,4. Другие расчеты размера объекта, характера выполняемых проведены с коэффициентами отражения

2Бондаренко С.И. Электрическое освещение. Электроснабжение промышленных предприятии: учеб. пособие, Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2000. 51 с. / Bondarenko S.I. Electric lighting. Electric power supply of industrial enterprises: Learning aids, Irkutsk: IrGTU Publ., 2000. 51 p.

3СНиП 23-05-95*. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. Введен 1996-01-01; изм. 2003-29-05, № 44. М.: Госстрой России, 2004 / SNiP (Construction rules and regulations) 23-05-95*. Natural and artificial lighting. Design standards. Introduced 1 January 1996; amended 29 May 2003, no. 44. Moscow: Gosstroy of Russia, 2004.

4 СП 52.13330.2010. Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция. Введен 2011-20-05, № 783. М.: Росстандарт, 2011 / SP 52.13330.2010 Natural and artificial lighting. Updated version. Introduced 20 May 2011, no. 783. Moscow: Rosstandart, 2011.

от потолка, стен и пола, приведенными в таблице. Все рассмотренные коэффициенты отражения от потолка, стен и пола являются штатными параметрами комплекса

Р1АЬих и изменению не подлежат. При необходимости можно определить коэффициенты отражения с шагом в 1% для потолка, стен и пола.

Коэффициенты отражения от потолка, стен, пола и результаты расчета Coefficients of reflectance of the ceiling, walls, floor and calculation results

Светильник HBA 400М IP65 metallic Светильник светодиодный HB LED 152 HFD

SET P1 / Luminaire HBA 400М IP65 D64 (IP20) 5000 K / LED luminaire HB LED

metallic SET P1 152 HFD D64 (IP20) 5000 K

% Сценарий/ Scenario Количество, шт. / Number, pcs Удельная мощность, Вт/м2 / Specific power, W/m2 Мощность установки, кВт / Unit capacity, kW Количество, шт. / Number, pcs Удельная мощность, Вт/м2 / Specific power, W/m2 Мощность установки, кВт / Unit capacity, kW

Сценарий 1 / Scenario 1

70% - стандартный

потолок/

standard ceiling 50% - стандартные 90 18,52 36 80 6,17 12

стены /

standard walls

20% - стандартный пол / standard floor

Сценарий 2 / Scenario 2

47% - известковая

штукатурка / lime plaster 99 20,37 39,6 81 6,25 12,15

П5 27% - бетон /

О О 1= О concrete

- U— X CD (Л H = о го 68% - мрамор / marble

го * i 2 Сценарий 3 / Scenario 3

g '8 Ei ° гт- <!> СБ Q 6% - стекло / glass 20% - кирпич / brick 27% - бетон / 99 20,37 39,6 90 6,94 13,5

t ™ concrete

I = H Ï Сценарий 4 / Scenario 4

о 2 ° 28% - 1011

H <л g аз s ¡¡= ■t s (коричнево-бежевый) / (brown-beige) 75% - 1014 90 18,52 36 80 6,17 12

о (стоновой кости) / (Ivory) 5% - 3007 (черно-красный) / (black and red)

Сценарий 5 / Scenario 5

46% - 1002

(песочно-желтый) / (sand yellow) 31% - 1019 156 32,1 62,4 80 6,17 12

(серо-бежевый) / (grey-beige)

15% - древесина (темная) / Dark (timber)

Для каждого светильника, представленного в таблице, рассматривалось 5 сценариев настройки коэффициентов отражения от потолка, стен и пола. Количество светильников, расстояние между горизонтальными и вертикальными рядами светильников определялись программным комплексом автоматически (при необходимости эти параметры можно корректировать вручную). Для реализации 10 сценариев расчета было разработано 10 трехмерных моделей в формате DIALux для помещений с одинаковыми геометрическими размерами без установленного технологического оборудования. Итоговые результаты сведены в таблицу.

Для всех пяти рассмотренных сценариев суммарная мощность осветительной установки со светильниками со светодиодными лампами не выходило за значение 12-14 кВт, в то время как для сценариев 1-4 суммарная мощность осветительной установки со светильниками с ДРЛ лампами находилась в пределах 36-40 кВт, а в 5-м сценарии составила 62,4 кВт. Так как нормируемая освещенность для всех сценариев была равна 500 лк и геометрические размеры помещения не изменялись, то количество светильников определялось коэффициентами отражения от потолка, стен и пола, что свидетельствует о прямой

зависимости суммарной установленной мощности осветительной установки от этих параметров при использовании светильников с газоразрядными ДРЛ лампами. По итогам расчета установлено, что изменение значений коэффициентов отражения от потолков, стен и пола несущественно повлияло на суммарную мощность осветительной установки со светильниками со светодиодными лампами (см таблицу). Внешний вид и параметры светильника представлены на рис. 1. Светильники устанавливаются на троссовый подвес.

Для второй категории расчетов из базы светильников завода «Световые технологии» был выбран светильник для производственных помещений марки HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K со светодиодными лампами мощностью 150 Вт.

Уровень освещенности контролировался только по расчетной поверхности высотой 0,8 м, дополнительные расчетные точки и плоскости не использовались. Исходные данные для расчета по сценарию 1 для светильника марки HBA 400М IP65 metallic SET P1 представлены на рис. 2. Были получены планы расположения светильников, результаты светотехнического расчета и линии пространственной освещенности (изолюксы) (рис. 3).

Рис. 1. Внешний вид и параметры светильника HBA 400МIP65 metallic SET P1 Fig. 1. Design and parameters of the luminaire HBA 400MIP65 metallic SET P1

Рис. 2. Первая категория светотехнических расчетов со светильником HBA 400МIP65 metallic SET P1 со стандартными настройками коэффициентов отражения

от потолка (70%), стен (50%) и пола (20%) Fig. 2. First category of lighting calculations with the luminaire of HBA 400MIP65 metallic SET P1 brand with standard settings of the coefficients of reflectance of the ceiling (70%),

walls (50%) and floor (20%)

Рис. 3. Результаты расчета освещенности в помещении со светильниками марки HBA 400МIP65 metallic SET P1 со стандартными настройками коэффициентов отражения

от потолка (70%), стен (50%) и пола (20%) Fig. 3. Results of illumination calculation in a room with luminaires of HBA 400MIP65 metallic SET P1 brand with standard settings of the coefficients of reflectance of the ceiling (70%), walls (50%)

and floor (20%)

Внешний вид и параметры светильника представлены на рис. 4. Данный светильник предназначен для установки в помещениях высотой более 8 м и имеет высокую светоотдачу - более 100 лм/Вт. В

качестве нормируемой освещенности была определена величина 500 лк. Исходные данные для расчета по сценарию 1 для светильника марки HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K представлены на рис. 5.

Рис. 4. Внешний вид и параметры светильника HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K Fig. 4. Design and parameters of the luminaire HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K

Рис. 5. Вторая категория светотехнических расчетов со светильником HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K со стандартными настройками коэффициентов отражения

от потолка (70%), стен (50%) и пола (20%) Fig. 5. Second category of lighting calculations with luminaires of HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K brand with standard settings of the coefficients of reflectance of the ceiling (70%), walls (50%) and floor (20%)

По выполненным расчетам были получены планы расположения светильников, данные светотехнического расчета и линии пространственной освещенности (изолюксы) (рис. 6).

На рис. 7 представлен общий вид трехмерных моделей для сценария 1 с установленными светильниками и заданными коэффициентами отражения от потолка, стен и пола.

Рис. 6. Результаты расчета освещенности в помещении со светильниками марки HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K со стандартными настройками коэффициентов отражения

от потолка (70 %), стен (50 %) и пола (20 %) Fig. 6. Results of lighting calculatoin in a room with luminaires of HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K brand with standard settings of the coefficiencts of reflectance of the ceiling (70%), walls (50%)

and floor (20%)

b

а

Рис. 7. Трехмерная модель помещения в комплексе DIALux со стандартными настройками коэффициентов отражения от потолка (70 %), стен (50 %) и пола (20 %): а - со светильниками марки HBA 400МIP65 metallic SET P1; b - со светильниками марки HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K Fig. 7. Three-dimensional model of a room in the DIALux complex with standard settings of the coefficients of reflectance of the ceiling (70%), walls (50%) and floor (20%): a - for luminaries of HBA 400MIP65 metallic SET P1 brand; b - for luminaires of HB LED 152 HFD D64 (IP20) 5000 K

Заключение

Проверена эффективность программного комплекса DIALux для расчета освещенности производственных помещений с использованием светильников со светодиодными и ДРЛ лампами с учетом коэффициентов отражения от потолка, стен и пола. Комплекс позволяет исключить ошибки при проектировании и расчете осветительных установок, а также повысить эффективность светотехнических расчетов с учетом особенностей конкретных объектов. Программный комплекс позволяет анализировать освещенность в помеще-

ниях любой формы и размеров (от офисного помещения до спортивных сооружений), а также автомобильных дорог. Кроме того, с помощью программного комплекса DIALux можно выполнять исследования осветительных установок аварийного освещения с возможностью выбора расчетных точек и поверхностей на требуемой высоте. Программный комплекс позволяет формировать проектную документацию с результатами выполненного светотехнического расчета для любого объекта.

Библиографический список

1. Кнорринг Г.М., Оболенцев Ю.Б., Берим Р.И, Крючков В.М. Справочная книга для проектирования электрического освещения. Л.: Энергия, 1976. 384 с.

2. Айзенберга Ю.Б., Рохлин Г.Н., Варфоломеев Л.П., Коробко А.А. Справочная книга по светотехнике. М.: Знак, 2006. 972 с.

3. Пионкевич В.А., Русанов Д.Е. Проектирование систем электроснабжения промышленных и гражданских объектов в Project Studio CS Электрика // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (Иркутск, 21-25 апреля 2015 г.). Иркутск, 2015. С. 210-214.

4. Пионкевич В.А., Марач Я.М. Автоматизированное проектирование систем электроснабжения в программном комплексе Project Studio CS Электрика // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (Иркутск, 19-22 апреля 2016 г.). Иркутск, 2016. С. 288-292.

5. Пионкевич В.А. Системы автоматизированного проектирования электроснабжения. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. 264 с.

6. Пионкевич В.А., Роголева И.А. Светотехнический расчет освещения в комплексе ElectriCS Light // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (Ир-

кутск, 19-22 апреля 2016 г.). Иркутск, 2016. С. 356-360.

7. Бондаренко С.И., Пионкевич В.А. Системы автоматизированного проектирования освещения // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (Иркутск, 21-25 апреля 2009 г.). Иркутск, 2009. С. 330-338.

8. Бондаренко С. И., Пионкевич В.А., Лукина Г.В. Пакеты прикладных программ для выполнения светотехнических расчетов // Вестник ИрГСХА. 2009. № 35. С. 42-50.

9. Пионкевич В.А. Инструменты DIALux для выполнения светотехнических расчетов освещения на примере проекта ИрГТУ-AutoCAD-Центра // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (Иркутск, 24-28 апреля 2012 г.). Иркутск, 2010. С. 448-458.

10. Пионкевич В.А. Разработка и исследование модели внутреннего освещения помещения в программном комплексе DIALux // Вестник ИрГТУ. 2016. № 1. С. 85-91.

11. Пионкевич В.А. Разработка и исследование модели для выполнения светотехнического расчета осветительной установки в комплексе DIALux // Вестник ИрГТУ. 2016. № 8. С. 127-135. http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2016-8-127-135

References

1. Knorring G.M., Obolencev Ju.B., Berim R.I, Krjuchkov V.M. Spravochnaja kniga dlja proektirovanija jelektricheskogo osveshhenija [Reference book for electrical lighting design]. Leningrad: Jenergija Publ., 1976. 384 p. (In Russian)

2. Ajzenberga Ju.B., Rohlin G.N., Varfolomeev L.P., Korobko A.A. Spravochnaja kniga po svetotehnike [Reference book on lighting equipment]. Moscow: Znak

Publ., 2006, 972 p. (In Russian) 3. Pionkevich V.A., Rusanov D.E. Proektirovanie sistem jelektrosnabzhenija promyshlennyh i grazhdanskih ob'ektov v Project Studio CS Jelektrika [Designing power supply systems for industrial and civil facilities in Project Studio CS Elektrika]. Materialy Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem "Povyshenie jeffektivnosti proizvodstva i

ispo'zovanija jenergii v uslovijah Sibiri" [Materials of All-Russia scientific and practical conference with international participation "Improving efficiency of energy production and use in Siberia", Irkutsk, 21-25 April 2015]. Irkutsk, 2015, pp. 210-214. (In Russian)

4. Pionkevich V.A., Marach Ja.M. Avtomatizirovannoe proektirovanie sistem jelektrosnabzhenija v pro-grammnom komplekse Project Studio CS Jelektrika [Automated design of power supply systems in the Project Studio CS Elektrika software package]. Materialy Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem "Povyshenie jeffektivnosti proizvodstva i ispol'zovanija jenergii v uslovijah Sibiri" [Materials of All-Russia scientific and practical conference with international participation "Improving efficiency of energy production and use in Siberia", Irkutsk, 1922 April 2016]. Irkutsk, 2016, рр. 288-292. (In Russian)

5. Pionkevich V.A. Sistemy avtomatizirovannogo proek-tirovanija jelektrosnabzhenija. [Systems of automated design of power supply]. Irkutsk: IRNITU Publ., 2016, 264 р. (In Russian)

6. Pionkevich V.A., Rogoleva I.A. Svetotehnicheskij raschet osveshhenija v komplekse ElectriCS Light [Lighting calculation of illumination in ElectriCS Light]. Materialy Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konfer-encii s mezhdunarodnym uchastiem "Povyshenie jeffektivnosti proizvodstva i ispo'zovanija jenergii v uslovijah Sibiri" [Materials of All-Russia scientific and practical conference with international participation "Improving efficiency of energy production and use in Siberia", Irkutsk, 19-22 April 2016]. Irkutsk, 2016, рр. 356-360. (In Russian)

7. Bondarenko S.I., Pionkevich V.A. Sistemy avtoma-tizirovannogo proektirovanija osveshhenija [Systems of computer-aided design of illumination]. Materialy Vse-

Критерии авторства

Пионкевич В.А. полностью подготовил статью и несет ответственность за плагиат.

Автор заявляет интересов.

rossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem "Povyshenie jeffektivnosti proizvodstva i ispol'zovanija jenergii v uslovijah Sibiri" [Materials of All-Russia scientific and practical conference with international participation "Improving efficiency of energy production and use in Siberia", Irkutsk, 21-25 April 2009]. Irkutsk, 2009, pp. 330-338. (In Russian)

8. Bondarenko S. I., Pionkevich V.A., Lukina G.V. Application program packages for lighting calculations. Vestnik Irkutskoj gosudarstvennoj sel'skohozjajstvennoj akademii [Vestnik IrGSHA]. 2009, no. 35, pp. 42-50. (In Russian)

9. Pionkevich V.A. Instrumenty DIALux dlja vypolnenija svetotehnicheskih raschetov osveshhenija na primere proekta IrGTU-AutoCAD-Centra [DIALux tools for illumination lighting calculations on example of the ISTU-AutoCAD-Center project]. Materialy Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem "Povyshenie jeffektivnosti proizvodstva i ispol'zovanija jenergii v uslovijah Sibiri" [Materials of All-Russia scientific and practical conference with international participation "Improving efficiency of energy production and use in Siberia", Irkutsk, 24-28 April 2012]. Irkutsk, 2010, pp. 448-458. (In Russian)

10. Pionkevich V.A. Development and study of the indoor lighting model in DIALux software. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk Sate Technical University]. 2016, no. 1, pp. 85-91. (In Russian)

11. Pionkevich V.A. Developing and researching the model for lighting calculation of the light equipment in DIALux software. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk Sate Technical University]. 2016, no. 8, pp. 127-135. (In Russian) http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2016-8-127-135

Authorship criteria

Pionkevich V.A. has prepared the article for publication and is responsible for plagiarism.

<фликт интересов

об отсутствии конфликта

Conflict of interests

The author declares that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.

Статья поступила 30.10.2017 г.

The article was received 30 Oktober 2017