CC BY
71
Оригинальная статья / Original article УДК: 001+376:004
DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-127-135
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ СВЕТОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ В КОМПЛЕКСЕ DIALux
А
© В.А. Пионкевич1
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Резюме. Цель. Рассмотреть светотехнический расчет осветительной установки в комплексе DIALux на примере помещения сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103. Методы. Для проведения исследований осветительной установки была разработана трехмерная модель помещения, на плане помещения было расставлено основное оборудование и вспомогательные объекты. В качестве светильников в проекте были использованы отечественные модели компаний ООО МГК «Световые Технологии» и ОАО «Ардатовский светотехнический завод». Уровень освещенности фиксировался виртуальным люксметром DIALux, а также с помощью инструментов «расчетная точка» и «расчетная поверхность». Для инженерного анализа распределения освещенности использовалась диаграмма фиктивных цветов, которая позволяет выявить зоны с уровнем освещенности ниже установленных стандартом. Результаты. Разработанная модель помещения сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103 позволяет проводить исследования осветительной установки с любыми светильниками, включая современные модели со светодиодными лампами. Анализ освещенности, выполненный в данной программе, позволяет проводить аттестацию рабочего места по условиям труда в соответствии с действующими стандартами и нормами освещенности в РФ. Заключение. Полученные результаты могут использоваться для обучения современным средствам автоматизированного проектирования осветительных установок на основе пакета DIALux, а также для исследования эффективности осветительной установки сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103 с различными светильниками, включая самые современные модели, оснащенные светодиодными лампами. Ключевые слова: освещенность, светильник, DIALux, люксметр, анализ освещенности, расчетная точка.
Формат цитирования: Пионкевич В.А. Разработка и исследование модели для выполнения светотехнического расчета осветительной установки в комплексе DIALux // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 8 (115). С. 127-135. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-127-135
DEVELOPING AND RESEARCHING THE MODEL FOR LIGHTING CALCULATION OF THE LIGHT EQUIPMENT IN DIALUX SOFTWARE V.A. Pionkevich
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
Abstract. The purpose of this paper is to consider the lighting calculation of light equipment in DIALux software on example of the room of the sector K-103 of computer-aided design and engineering analysis. Methods. In order to study the light equipment a three-dimensional model of the room was developed and the main equipment and auxiliary facilities were located on the room plan. Domestic models of the companies of LLC "Lighting Technologies IGC" and "Ardatov Lighting Plant" JSC were used in the project as lighting fixtures. The illumination level was measured by a virtual light meter DIALux as well as by the tools "design point" and "design surface". The engineering analysis of illuminance distr i-bution used a fictitious color diagram, which allowed to identify the zones where the level of illumination was below the standard. Results. The developed model of the sector K-103 of computer-aided design and engineering analysis allows to carry out the study of the lighting equipment with any fixtures including modern models of LED lamps. The illumination analysis performed in this program allows to certify the working place by working conditions in accordance with the current illumination standards and norms of the Russian Federation. Conclusion. The obtained results can be used for teaching students modern means of computer-aided design of lighting equipment based on DIALux software, as well as for studying the lighting fixture efficiency in the sector K-103 of computer-aided design and engineering analysis with a variety of lamps, including the latest LED models.
1Пионкевич Владимир Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и электротехники, e-mail: pionkevichva@istu.edu
Pionkevich Vladimir, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Power Supply and Electrical Engineering, e-mail: pionkevichva@istu.edu
Keywords: lighting (illumination), lighting fixture, DIALux, light meter, illumination analysis, design point
For citation: Pionkevich V.A. Developing and researching the model for lighting calculation of the light equipment in DIALux software. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2016, no. 8 (115), pp. 127-135. (In Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2016-8-127-135
Введение
Программный комплекс DIALux, разработанный немецким институтом прикладной светотехники, широко известен во всем мире и в России в частности, так как на территории нашей страны достаточно заводов-изготовителей по производству светильников различного назначения: для уличного освещения, освещения автомобильных дорог, производственных помещений, цехов и объектов сельского хозяйства.
На начальном этапе выполняется проект будущей осветительной установки с определением марок, количества, геометрии расположения светильников с целью расчета требуемого уровня освещенности на рабочей поверхности. Для решения данной задачи можно использовать комплекс ElectriCS Light отечественного производства, подробно рассмотренный в [1], но для полноценной работы с ним необходим графический редактор AutoCAD, что существенно затрудняет проектирование и расчеты. Разработчики DIALux распространяют свой программный комплекс абсолютно бесплатно, и любой проектировщик, пользователь ПК, студент может загрузить DIALux с ресурса [2] без регистрации. С целью мотивации проектировщиков использовать DIALux для выполнения светотехнических расчетов освещения разработчики
включили в состав комплекса ссылки на базы данных всех известных заводов-изготовителей светильников различных стран мира. Главной причиной того, что комплекс DIALux распространяется бесплатно, является то, что все заводы-изготовители финансируют разработку и дальнейшее развитие программного комплекса, что в итоге очень выгодно конечному пользователю и самим заводам-изготовителям. Среди российских заводов-изготовителей две компании имеют в своем распоряжении каталоги светильников для комплекса DIALux - это ООО МГК «Световые Технологии» и ОАО «Ардатовский светотехнический завод», причем эти каталоги постоянно пополняются новыми моделями осветительных приборов. За последние годы вышло значительное количество публикаций, посвященных использованию комплекса DIALux [3-5], в которых можно ознакомиться с базовыми инструментами разработки моделей и выполнения светотехнического расчета.
Целью настоящей статьи является разработка трехмерной модели помещения и выполнение светотехнического расчета осветительной установки сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103.
Выбор параметров и разработка трехмерной модели помещения
Для разработки трехмерной модели сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103 использовался модуль DIALux Light, в котором были заданы геометрические размеры помещения (длина 6 м; ширина 3,2 м; высота 3,2 м). Высота рабочей поверхности для определения нормируемой освещенности была задана на уровне 0,8 м. Так как
для расчета освещенности на рабочей поверхности применялся метод коэффициента использования светового потока, то были заданы коэффициенты отражения от потолка (78%), стен (52%) и пола (27%); их величина задается программным комплексом в зависимости от свойств отражения материалов, из которых выполнены пол, потолок и стены помещения. Так как высо-
та помещения менее 8 м, то из каталога компании «Световые Технологии» был выбран светильник марки ARS/S436 с люминесцентными лампами OSRAM L 36W. В соответствии с рис. 1 были заданы параметры геометрического расположения светильников в помещении.
На рис. 1 представлены результаты светотехнического расчета в виде плана помещения с расположенными на нем светильниками и показанными линиями пространственной освещенности - изолюкса-ми. Также результаты расчета освещенности изображены на рис. 1 в табличном виде. Планируемая освещенность при расчете была задана величиной 500 лк. На заключительном этапе работы с модулем DIALux Light можно сохранить результат све-
тотехнического расчета в формате PDF.
Для выполнения поставленной задачи следующим этапом требуется доработка разработанной модели в главном модуле DIALux. Общий вид разработанной трехмерной модели в модуле DIALux Light, открытой в главном модуле DIALux, представлен на рис. 2.
Была выполнена доработка помещения с помощью нанесения текстур на стены, потолок и пол в соответствии с материалами реального объекта. Также в соответствии с планом помещения были добавлены колонны прямоугольного сечения, основные объекты интерьера и мебели, установлены дверные и оконные проемы, на которые были нанесены соответствующие текстуры (рис. 3).
Рис. 1. План сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103 с результатами расчета в виде линий пространственной освещенности
и расчетного значения освещенности Fig. 1. Plan of the sector K-103 of computer-aided design and engineering analysis with the calculation results in the form of spatial illuminance lines and the calculated illumination value
Рис. 2. Трехмерная модель сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103 с расположенными светильниками и выбранными коэффициентами отражения
от потолка, стен и пола Fig. 2. Three-dimensional model of the sector K-103 of computer-aided design and engineering analysis with located lighting fixtures and selected coefficients of reflection from the ceiling, walls and floor
а) б)
Рис. 3. Трехмерная модель сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103: а - с установленным дверным проемом; б - с установленным оконным проемом Fig. 3. Three-dimensional model of the sector K-103 of computer-aided design and engineering analysis: a - with an installed door opening; б - with an installed window opening
Исследование осветительной установки
Для проведения исследований и инженерного анализа освещенности использовались следующие режимы расчета: учет сцен освещения проекта, учет мебели, светильников, упрощенный расчет объектов декорации для ускорения расчета проекта с большим количеством вспомогательных объектов, имеющих множество плоскостей (рис. 4).
тат работы виртуального люксметра: на поверхности стола освещенность составляет 798,45 лк, яркость 106,75 кд/м2 (кан-дела на м2); на стене освещенность составляет 481,72 лк, яркость 93,54 кд/м2. Так как любой трехмерный объект обладает определенным количеством плоскостей, то й!А1их при расчете будет учитывать все плоскости объекта, которые расположены
а)
б)
Рис. 4. Настройки расчета освещенности и результаты измерения освещенности: а - параметры проекта; б - результат расчета освещенности в двух точках (на столе и стене) Fig. 4. Settings for illumination calculation and light measurement results: a - project parameters; б - the result of lighting calculations in two points (on the desk and on the wall)
Любая группа светильников обладает способностью создавать определенный уровень освещенности на рабочей поверхности. Освещенность Е, лк (люкс) нормируется в зависимости от разряда работ и размера объекта различия. Соответствующие таблицы для нормирования освещенности представлены в СНиП 23-05-952. Для оценки освещенности в й!А1их существуют следующие инструменты: виртуальный люксметр; расчетные точки и расчетные поверхности, доступные в окне «Инспектор проекта». На рис. 4, б представлен резуль-
2
СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. М.: Госстрой России, 2004
(SNiP (Construction rules and regulations) 23-05-95* Natural and artificial lighting. Design Standards. M.: Gosstroi Rossii, 2004)._
непосредственно под светильниками. Плоскости объектов, перекрытые стенами или другими объектами, при расчете не учитываются. Любой иной объект в помещении вносит дополнительную корректировку в результат расчета, так как свет от светильников будет отражаться от поверхности каждого объекта [6]. Существует возможность рассчитывать освещенность на дополнительной расчетной поверхности или в точке на заданной высоте.
Для этих целей существуют инструмент «расчетная поверхность - вычисление освещенности по вертикали». Аналогично можно работать с расчетными точками, которые доступны в разделе «Расчетные точки», в окне «Менеджер проекта» [6].
Для анализа освещенности можно использовать команду «Показать фиктив-
ные цвета в CAD», в соответствии с настройками которой можно увидеть зоны распределения освещенности, и проанализировать необходимость использования дополнительных локальных источников света. Результат работы данной команды
приведен на рис. 5. На рис. 6 представлены результаты выполнения команд «Каркасный режим» и «Трехмерное изображение распределения света» в зависимости от параметров выбранной марки светильника и типа кривой силы света.
а)
б)
Рис. 5. Команды для анализа освещенности: а - результаты выполнения команды «Показать фиктивные цвета в CAD»; б - легенда с уровнями освещенности для команды «Показать фиктивные цвета в CAD»
Fig. 5. Commands for illumination analysis: a - results of the execution of the command "Show fictitious colors in CAD"; б - a legend with the illumination levels for the command "Show fictitious colors in CAD"
а)
б)
Рис. 6. Команды для анализа освещенности: а - результаты выполнения команды «Каркасный режим»; б - результаты выполнения команды «Трехмерное изображение распределения света» Fig. 6. Illumination analysis commands: a - results of the execution of the command "Frame mode"; б - results of the execution of the command "Three-dimensional image of light distribution"
Для проведения комплексных исследований осветительной установки в й!А1их применяется метод создания сцен освещения, доступный в окне «Менеджер проекта». После создания новой сцены освещения на вкладке «Коэффициенты дневного света» были заданы параметры даты и времени, в соответствии с которыми й!А1их учитывает коэффициент естественного освещения (КЕО) от оконного проема с учетом положения Солнца на указанную дату и время (рис. 7, а). Результат моделирования сцены освещения с указанными
параметрами представлен на рис. 7, б. Сцены освещения й!А1их позволяют выключить светильники и выполнить замер уровня освещенности с учетом коэффициента естественной освещенности от оконного проема (рис. 8, а). Результат работы осветительной установки совместно с учетом естественного освещения от оконного проема представлен на рис. 8, б. В любой точке сцены освещения в модели можно определить требуемый светотехнический параметр.
а)
б)
Рис. 7. Работа со сценами освещения: а - настройка сцены освещения; б - результаты моделирования сцены освещения Fig. 7. Work with illumination scenes: a - illumination scene setup; б - illumination scene simulation results
а) б)
Рис. 8. Работа со сценами освещения: а - сцена с учетом естественного освещения при отключенных светильниках; б - сцена освещения с учетом работы светильников и коэффициентом естественного освещения Fig. 8. Work with illumination scenes: a - a scene taking into account natural light under turned off lamps; б - an illumination scene taking into account turned on lamps and a coefficient of natural light
а) б)
Рис. 9. Трехмерная модель помещения сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103 с учетом моделирования освещенности, светильников, объектов мебели, текстур: а - общий вид со стороны дверного проема; б - общий вид со стороны оконного проема Fig. 9. Three-dimensional model of the sector K-103 of computer-aided design and engineering analysis taking into account the simulation of illumination, lighting fixtures, furniture items and textures: a - a general view as seen from the doorway; б - a general view as seen from the window opening
Заключение
Была разработана трехмерная модель помещения сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103 (рис. 9), в помещении созданы объекты мебели, компьютерной техники; на потолок, стены, пол, оконные и дверные проемы были нанесены текстуры. Для анализа работы осветительной установки были использованы светильники завода «Световые Технологии». Были получены результаты работы осветительной установки в виде плана с линиями пространственной освещенности (изолюксами), выполнены измерения освещенности и яркости в двух разных точках трехмерной модели помещения. Для инженерного анализа распределения освещенности были получены изображения помещения, по которым мож-
но определить зоны для расположения локальных дополнительных источников света. Разработанная модель помещения позволяет измерять освещенность и другие светотехнические характеристики в любой точке пространства, используя светильники с различными типами ламп, включая свето-диоды. Разработанная модель может использоваться при проведении исследования осветительных установок с компактными люминесцентными лампами, светодиодными светильниками для определения показателей эффективности осветительных установок в составе системы электроснабжения сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103.
Библиографический список
1. 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. Иркутск: ИрНИТУ, 2016. С. 356-360.
2. Сайт разработчика DIALux [Электронный ресурс]. URL: http://www.dial.de/ (12.06.2016).
3. 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: ИрГТУ, 2009. С. 330-338.
4. Бондаренко С.И., Пионкевич В.А., Лукина Г.В. Пакеты прикладных программ для выполнения светотехнических расчетов // Вестник ИрГСХА. 2009. № 35. С. 42-50.
5. 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: ИрГТУ, 2010. С. 448-458.
6. Пионкевич В.А. Разработка и исследование модели внутреннего освещения помещения в программном комплексе DIALux // Вестник ИрГТУ. 2016. № 1 (108). С. 85-91.
1. Pionkevich V.A., Rogoleva I.A. Svetotekhnicheskii raschet osveshcheniya v komplekse ElectriCS Light [Lighting calculations of illumination in ElectriCS Light complex]. Materialy Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchasti-em "Povyshenie effektivnosti proizvodstva i ispol'zovaniya energii v usloviyakh Sibiri" [Materials of All-Russian scientific and practical conference with international participation "Improving efficiency of energy production and use in Siberia"]. Irkutsk, IrNITU Publ., 2016, pp. 356-360. (In Russian)
2. Sait razrabotchika DIALux [DIALux developer site]. Available at: http://www.dial.de/ (accessed 12 June 2016).
3. Bondarenko S.I., Pionkevich V.A. Sistemy avtoma-tizirovannogo proektirovaniya osveshcheniya [Lightning computer-aided design systems]. Materialy Vserossiis-koi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarod-nym uchastiem "Povyshenie effektivnosti proizvodstva i ispol'zovaniya energii v usloviyakh Sibiri" [Materials of All-Russian scientific and practical conference with international participation "Improving efficiency of energy production and use in Siberia"]. Irkutsk, IrGTU Publ., 2009, pp. 330-338. (In Russian)
Критерии авторства
Пионкевич В.А. рассмотрел светотехнический расчет осветительной установки в комплексе DIALux на примере помещения сектора автоматизированного проектирования и инженерного анализа К-103, провел обобщение результатов и написал рукопись. Пионкевич В.А. несет ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила 15.06.2016 г.
4. Bondarenko S.I., Pionkevich V.A., Lukina G.V. Pa-kety prikladnykh programm dlya vypolneniya svetotekhnicheskikh raschetov [Application program packages for performing lighting engineering calculation]. Vestnik IrGSKhA [Vestnik IrGSCHA]. 2009, no. 35, pp. 42-50. (In Russian).
5. Pionkevich V.A. Instrumenty DIALux dlya vy-polneniya svetotekhnicheskikh raschetov osveshcheniya na primere proekta IrGTU - AutoCAD-Tsentra [DIALux tools to perform lighting calculations of illumination on example of the ISTU project of the AutoCAD Center]. Materialy Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem "Povyshenie effektivnosti proizvodstva i ispol'zovaniya energii v usloviyakh Sibiri". [Materials of All-Russian scientific and practical conference with international participation "Improving efficiency of energy production and use in Siberia"]. Irkutsk, IrGTU Publ., 2010, pp. 448-458. (In Russian)
6. Pionkevich V.A. Razrabotka i issledovanie modeli vnutrennego osveshcheniya pomeshcheniya v pro-grammnom komplekse DIALux [Development and study of the indoor lighting model in DIALux software]. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University]. 2016, no. 1 (108), pp. 85-91. (In Russian)
Authorship criteria
Pionkevich V.A. considered the lighting calculation of a lighting installation in DIALux software on the example of the computer aided design and engineering analysis sector K-103, summarized the results and wrote the manuscript. Pionkevich V.A. bears the responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The author declares that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
The article was received on 15 June 2016
