模擬照度仿真及澳洲工程照明設(shè)計案例

徐可

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

模擬照度仿真及澳洲工程照明設(shè)計案例

徐可

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

利用Calculux Area照明仿真計算軟件研究澳洲工程照明設(shè)計，對澳大利亞羅克蘭茲銅礦選礦廠項目中的搖床重選車間照明數(shù)據(jù)進行整理分析，與國內(nèi)照明設(shè)計進行對比，得出結(jié)論：通過不同的光源在不同高度、不同方位、不同照射角度的配合照明，可以滿足正常照明的最低照度值。通過對國內(nèi)外照明設(shè)計的對比，找出了其中的差異以及國內(nèi)照明需要改進的地方。

照度值；模擬照度計算；等值輪廓線；配光曲線；工作面平均照度

1 國內(nèi)照明設(shè)計現(xiàn)狀

國內(nèi)專業(yè)照明設(shè)計起步較晚，照度計算往往流于形式，尤其是在工業(yè)領(lǐng)域，照明設(shè)計一般由電氣設(shè)計師兼任，遵照《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，參考《照明設(shè)計手冊》和自身經(jīng)驗及感覺進行設(shè)計，與歐美日等發(fā)達國家差距較大。目前，國內(nèi)常用的照度計算有單位容量法、利用系數(shù)法和逐點計算法3種方法[1]。由于影響場所照度的因素太多，如：選用光源的的光通量、燈具的配光、燈具的效率、燈具的安裝高度、房間的尺寸、房間的反射面的材質(zhì)等，且計算過程也相對復(fù)雜，其中任何一項產(chǎn)生誤差，都會導(dǎo)致計算的結(jié)果不一致，從而可能使得其房間的照度偏離規(guī)定的誤差范圍 （新照明規(guī)定場所的實際照度值與照度標(biāo)準(zhǔn)值可有±10%的誤差），所以大部分設(shè)計人員并不太愿意進行此類計算。

為了得到大量數(shù)據(jù)或者實際工程中較為難以獲得的數(shù)據(jù)，可以通過軟件仿真計算的方式。國際上知名的照度計算軟件有荷蘭PHILIPS公司的Calculux Area，德國DIAL公司的DIALux，美國LightingAnalysts公司的Agi32，瑞士Relux Informatik AG公司的Relux系列等。本文以澳大利亞羅克蘭茲銅礦選礦廠項目中17 m×60 m搖床重選車間的正常照明為例,對其進行Calculux Area模擬照度仿真計算，以期為國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的照明設(shè)計提供類似參考。

2 澳洲照明案例及Calculux Area仿真

2.1 項目概況

羅克蘭茲銅礦位于澳大利亞昆士蘭州西北，Mount Isa市以東100 km，Cloncurry鎮(zhèn)以西約17 km處。澳大利亞羅克蘭茲銅礦選礦廠項目設(shè)計規(guī)模為年處理礦石3 000 kt,產(chǎn)品方案有自然銅精礦、浮選銅精礦、硫鈷精礦及鐵精礦。選礦工藝流程為：兩段一閉路破碎－高壓輥磨－跳汰+螺旋溜槽+搖床重選得自然銅精礦－磨礦－浮選得浮選銅精礦及硫鈷精礦－磁選得鐵精礦流程。

中國瑞林工程技術(shù)有限公司作為設(shè)計分包商,在照明設(shè)計中需要提供一份具有專業(yè)認(rèn)證的并且在各個方面均滿足澳洲標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計報告。而使用國內(nèi)的一般照度計算和相關(guān)設(shè)計規(guī)范均不能達到澳洲照明設(shè)計規(guī)范所認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，所以只能借助國際上知名的照度模擬軟件來進行照明設(shè)計并模擬計算出照度值。

2.2 車間照明研究方法

本次工程選用在澳洲廣泛使用且獲得AS認(rèn)證[2]的由荷蘭 PHILIPS公司開發(fā)的模擬照度軟件Calculux Area（軟件版本：Calculux Area 6.5），可支持大量知名廠商的照明產(chǎn)品信息，同時遵循照明領(lǐng)域的很多國際標(biāo)準(zhǔn)，計算結(jié)果也都經(jīng)過了相關(guān)驗證。

燈具的排列與布置有4種基本布燈形式，即單側(cè)布燈、中央布燈、交錯布燈和對稱布燈等。此次設(shè)計采取交錯布燈的形式，按照《AS NZS 1680.1-2006》澳洲照明規(guī)范，此工作區(qū)域可以根據(jù)一般車間的照明要求進行計算，即工作面正常照度值不小于160 lx。

2.3 仿真計算過程

啟動Calculux Area（6.5版）模擬照度軟件，將之前已在AutoCAD軟件上設(shè)計完成的車間平面圖導(dǎo)入其中，設(shè)定好單位照明面積，設(shè)定的單位面積越小，其精準(zhǔn)度越高。接下來根據(jù)車間的高度和用途從Calculux Area軟件的燈具庫中選出設(shè)計照明時所選用的金屬鹵化物泛光燈MVF616MB TD70W/942、MVF616MB TD150W/942以及熒光燈TCW 097/236PC 36W/840三種燈具作為此次模擬照度計算所使用的燈具，并將其按照之前在AutoCAD軟件上完成的設(shè)計定好坐標(biāo)，輸入其安裝高度、調(diào)整其照射角度及方位等（如圖1所示）。根據(jù)其各個單位面積上的照度值，再不斷地修改調(diào)整燈具的位置和高度及增減燈具的個數(shù)之后，最后由Calculux Area計算并生成最終版的計算報告書。

2.4 計算結(jié)果

Calculux Area計算報告書可以分為6個部分，第一個部分是設(shè)計描述，可以按照工程需要，選擇視圖角度全方位看到所設(shè)計照明區(qū)域。第二個部分是簡要說明，介紹照明設(shè)計所使用的燈具型號及個數(shù)、工作面照明的最高照度值、最低照度值及平均照度值。第三部分是模擬照度計算的結(jié)果（如圖2所示），可以看到其單位面積上各個區(qū)域的照度值，其中也包括工作面最高、最低照度及平均照度值，各個單位面積上的照度值，以及此工作面的照明等值輪廓線（如圖3、圖4所示）等詳細(xì)計算數(shù)值。第四部分是所用燈具的詳細(xì)參數(shù)資料（如圖5所示），包括燈具的型號、光通量、額定功率和配光曲線等信息。最后的兩個部分則是燈具的安裝信息和市場價格等信息。

圖1 搖床重選車間坐標(biāo)

圖2 照度值詳表

圖3 Iso Contour（等值輪廓線）

圖4 Filed Iso Contour（等值輪廓線）

圖5 Luminaire Details（光源明細(xì)）

3 對比分析與結(jié)論整理

在國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的照明設(shè)計，設(shè)計師更多的是遵照《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[3]和依靠《照明設(shè)計手冊》中的照明功率密度限值[4]以及自身經(jīng)驗及感覺來進行照明設(shè)計。國內(nèi)的設(shè)計手冊和規(guī)范中的限定值指的是工作面照度平均值[5]，在一些工作區(qū)域的照度相差很大，離實際照明情況相差甚遠(yuǎn),而且燈具的選擇也很隨意,其設(shè)計缺乏科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撟鳛橹巍Ｍㄟ^對澳大利亞羅克蘭茲銅礦選礦廠項目的照明設(shè)計,不難發(fā)現(xiàn)澳洲的照明設(shè)計相比于國內(nèi)其照度要求更貼合實際。其規(guī)范《AS NZS 1680.1-2006》要求在正常照明的情況下工作面照度的最低值不能低于其限定值[6]，而不是平均值，這樣在工作面的任何一個區(qū)域都能滿足其工作照明。而且澳洲的照明設(shè)計,每個工程都必須經(jīng)過認(rèn)證過的專業(yè)的設(shè)計軟件所計算出的報告書作為依據(jù),在燈具的選擇上也非常規(guī)范。從上述模擬照度軟件Calculux Area的計算報告書中,可以全面、清晰地反應(yīng)出該照明區(qū)域內(nèi)的照明情況以及車間工作面上各個單位面積上的照度計算值。這樣就可以通過調(diào)整燈具的安裝高度、照射角度，以及增減燈具的個數(shù)來調(diào)整和驗證其各個單位面積上的照度值，從而使得在工作面上所有區(qū)域的照度值都能滿足其規(guī)定的限定值,這正是國內(nèi)一般照明設(shè)計所缺乏的。

通過這次澳大利亞羅克蘭茲銅礦選礦廠項目的照明設(shè)計,筆者獲得了很多寶貴的設(shè)計經(jīng)驗,同時也發(fā)現(xiàn)了國內(nèi)照明設(shè)計與國外照明設(shè)計的差距。比如,澳洲規(guī)定照明設(shè)計所使用的燈具必須為AS認(rèn)證且能夠在澳洲本地購買,而本次設(shè)計由于條件和軟件的限制,燈具庫中的所有替工參數(shù)型號的燈具均為PHILIPS公司在我國國內(nèi)銷售且未獲得AS認(rèn)證的燈具。因此，在今后的項目施工和采購的過程中,將替換為參數(shù)相近且通過認(rèn)證的澳洲燈具。

4 結(jié)語

使用模擬照度軟件設(shè)計、計算，在國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的照明設(shè)計中并不多見，很大原因是由于專業(yè)照明設(shè)計軟件在國內(nèi)工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域還沒有普及，其軟件和資料庫也不完善，很多廠商和國家的燈具資料都有待補充。

照度值的高低直接影響著人們的日常生產(chǎn)生活,在強調(diào)節(jié)能降耗的今天,模擬照度計算對照明設(shè)計更是意義重大。因此,在照明設(shè)計中加入對照度模擬計算的使用和研究,是有學(xué)術(shù)價值和現(xiàn)實意義的。

[1] 肖輝.電氣照明技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社,2010.

[2] AS 2293 Set-2005 Emergency escape lighting and exit signs Set

[3] GB 50034-2013,建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] 北京照明學(xué)會照明設(shè)計專業(yè)委員會.照明設(shè)計手冊[M].2版.北京：中國電力出版社，2006.

[5] JGJ 16-2008,民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].

[6] AS NZS 1680.1-2006 Interior and workplace lighting-General principles and recommendations.

Emulation of Simulation Illumination and Design Case of Australia Engineering Illumination

XU Ke
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Calculux Area-illumination emulation calculation software is used for study of Australia engineering illumination design,illumination data of shaking table gravity separation workshop for Australia LOCKLANDS copper concentrator project is analyzed and collected and made a comparison with domestic illumination design,the results shows that illumination of the different light sources at the different heights,different positions and different radiation angle can meet the minimum illumination value of normal illumination.By comparison of illumination designs at home and abroad,the differences and some problems need to be improved in domestic illumination can be found.

illumination value;simulation illumination calculation;equivalent contour line;light distribution curve;average illumination of working face

TM923

B

1004-4345(2015)03-0069-03

2014-11-14

徐可（1990—），男，主要從事電力相關(guān)設(shè)計工作。