OBD三維照明設(shè)計研究

李鏨 章永志 楊柳

隨著國內(nèi)三維設(shè)計的逐步推廣，設(shè)計軟件逐漸趨于完善，對電力三維設(shè)計要求更加嚴(yán)苛，并且隨著海外市場逐步擴(kuò)大，業(yè)主除了要求提供負(fù)荷計算書外，還需提供廠區(qū)和建筑物照度計算報告，以確定燈具布置的合理性。傳統(tǒng)照明設(shè)計中依靠典型方案和經(jīng)驗值來進(jìn)行燈具布置的方式難以符合業(yè)主對照度精細(xì)化設(shè)計的需求。

數(shù)字化設(shè)計包括信息系統(tǒng)建立、數(shù)字化建模、協(xié)同設(shè)計、設(shè)計成果數(shù)字化移交，其成果具有可視化展示、屬性齊全、數(shù)據(jù)完善等優(yōu)點。OBD全稱Open Building Designer，軟件融合了設(shè)計自動化、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分析接口、各設(shè)計專業(yè)之間的相互操作性以及建筑全信息模型等功能，包括配電、照明、火警、通訊、安保系統(tǒng)以及其它建筑配套設(shè)施。利用Bentley軟件MicroStation作為基礎(chǔ)設(shè)計平臺，存儲格式為DGN文件，數(shù)據(jù)模型間的相互轉(zhuǎn)換更為便捷，OBD在當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展新時期提供了高效準(zhǔn)確的照明設(shè)計方案，同時三維空間的可視化為成果展示提供支撐。高度自由的平臺設(shè)計，使其廣泛適用于各類工程，有效解決各類施工問題。

參考專業(yè)模型

OBD與其它專業(yè)設(shè)計軟件共享數(shù)據(jù)，房屋模型、室內(nèi)電氣模型、土建結(jié)構(gòu)等可直接從數(shù)據(jù)庫中參考至OBD，不僅減少了大量重復(fù)勞動，同時數(shù)據(jù)間的貫通聯(lián)動使修改變得方便，各專業(yè)協(xié)同設(shè)計。

在OBD中放置燈具。模型建立初期已賦予了相關(guān)屬性，包括型號、尺寸、功率等，并保存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，可在設(shè)備目錄中查找，如此一來節(jié)省大量相同模型的重復(fù)建模時間。將模型庫內(nèi)的設(shè)備布置在OBD中，設(shè)置模型的高度、旋轉(zhuǎn)角度，由于房屋梁、板、管道等均在三維圖紙中顯示，因此燈具的排列布置若出現(xiàn)碰撞等問題，可以及時調(diào)整。

為了方便負(fù)荷計算，OBD提供了線纜連接功能，切換到房屋模型的2D映射模式，在設(shè)備間連接導(dǎo)線。為了模擬真實的施工情景，導(dǎo)線的長度弧度均可設(shè)置，通過三維模型的可視化展示，可以選擇導(dǎo)線的最優(yōu)連接路徑，設(shè)備模型、導(dǎo)線、開關(guān)等均有對應(yīng)的屬性標(biāo)注，為設(shè)計人員檢查漏洞發(fā)現(xiàn)問題提供便捷。

將建好的三維模型導(dǎo)入至DIALux中進(jìn)行照度計算，OBD與專業(yè)照度計算軟件DIALux開通了數(shù)據(jù)接口，使得OBD中的設(shè)備屬性信息在DIALux里同樣適用。在DIALux內(nèi)新建設(shè)計方案，同時為方案填寫設(shè)計人以及保存時間。利用自身功能將房屋內(nèi)模型貼上相應(yīng)材質(zhì)，材質(zhì)的不同對照明結(jié)果也有較大的影響，軟件可自動搜索燈具信息，按照搜索結(jié)果選擇燈具對應(yīng)的實物模型。

對于軟件來說，照度計算不同于回路電流計算以及負(fù)荷計算，照度計算的輸出結(jié)果繁多，結(jié)果的準(zhǔn)確性關(guān)聯(lián)了很多因素，不僅需要大量的數(shù)據(jù)信息，同時也需要提供可視化展示用來檢查、美化、優(yōu)化設(shè)計成果。OBD與DIALux的數(shù)據(jù)貫通，使得照明設(shè)計在結(jié)果精確的同時更加高效，并能提供三維模型展示給人以直觀的了解。

電氣設(shè)備繁亂復(fù)雜，建模規(guī)則也各不相同，數(shù)據(jù)的類別也有所差異，因此模型建立以及數(shù)據(jù)對接工作較為復(fù)雜，目前常見設(shè)備如燈具、屏柜、桌椅等已基本完成，可滿足幾乎所有配電室的照明設(shè)計。然而我們得利于Bentley軟件共用的SQL Server模型數(shù)據(jù)庫，各專業(yè)間數(shù)據(jù)貫通使得設(shè)備模型可以共用，OBD只用提供模型屬性的轉(zhuǎn)換接口，有效識別參考的其他專業(yè)模型，便可為全廠照明提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)報告。

OBD提出了全新的負(fù)荷計算以及回路電流計算解決方案，在三維圖中布置連接導(dǎo)線，軟件直接計算負(fù)荷結(jié)果，布置計算出圖一體化。在Bentley開發(fā)的Substation軟件中已經(jīng)用到廠區(qū)負(fù)荷計算，而照明系統(tǒng)的負(fù)荷計算相對更加簡單，因此在ABD中得以輕松實現(xiàn)。

導(dǎo)線的布置是負(fù)荷計算的要點，以便展示完整的施工圖，同時這也為室內(nèi)繁雜的導(dǎo)線排列提供了直觀的參考，相比以前純理論的計算結(jié)果，OBD根據(jù)室內(nèi)實際情況布置導(dǎo)線燈具會更有實用價值，同時直觀的室內(nèi)導(dǎo)線布置，也減少了施工人員的重復(fù)工作，節(jié)約大量工時。

設(shè)計結(jié)果驗證

為了驗證照度計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們在實際房屋中做了照度測驗，測試對象為某辦公室。利用實際數(shù)據(jù)對辦公室空間環(huán)境進(jìn)行建模，經(jīng)測量辦公室?guī)缀纬叽鐬?2.6m×3.25m×2.39m，照明布置方案包括5盞T8高效節(jié)能熒光燈管，每盞燈光通量為2400lm，安裝在靠門側(cè)的墻壁上，安裝高度為2.2m。根據(jù)DIALux軟件范例提示，本辦公室年使用率較低，為相對干凈的空間，故取燈具維護(hù)系數(shù)取0.8，桌、椅、柜子等家具直接從DIALux自帶的家具庫中拖取?？臻g環(huán)境建立完畢后，在DIALux中插入高度為1.2m，5行3列共15點的測量網(wǎng)格，網(wǎng)格與房間的相對位置，通過DIALux計算可得到網(wǎng)格上15個測量點的照度計算模擬值，DIALux軟件生成辦公室三維效果圖。

為了避免外界因素的影響，照度實測的測量時間選定為晚上7點半，將室外光源對房間照度的影響減小到最低。測量時，每個測量點進(jìn)行三次測量，取三次結(jié)果的平均值為照度實測值。軟件計算的測量點平均照度與實測平均照度誤差為4.38%，誤差處于較低范圍內(nèi)，由此可見通過DIALux軟件進(jìn)行的照度計算，其結(jié)果接近實際值，完全可用于實際工程應(yīng)用。

利用DIALux軟件不僅可以進(jìn)行照度計算，使設(shè)計人員對所布置的照明方案的效果有直觀明確的了解，還可以幫助設(shè)計人員優(yōu)化燈具布置，合理選擇燈具數(shù)量，在提升運檢人員使用舒適度的同時，實現(xiàn)節(jié)能經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

工程實際應(yīng)用

以某工程主控室為研究對象，該房間幾何尺寸為10.12m×19.68m×4.6m，。在DIALux中設(shè)置參數(shù)時，根據(jù)《DL/T 5930-2007 火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計技術(shù)規(guī)定》中規(guī)定，主控室的照度維護(hù)系數(shù)設(shè)定為0.7，工作面高度設(shè)定為0.75m，天花板選擇為標(biāo)準(zhǔn)天花板，反射系數(shù)為70%，墻壁選擇為標(biāo)準(zhǔn)墻壁，反射系數(shù)為50%，地板選擇為標(biāo)準(zhǔn)地板，反射系數(shù)為20%。

方案1 ?選擇iGuzzini 5096 BOS range ceiling luminaires 1×100W作為直流常明燈，共3盞;雷士 NDL482/1×36W T8 電感平蓋支架熒光燈作為屏柜的照明燈具，共27盞;雷士NDL483/2×36W T8 電感平蓋支架熒光燈作為C字形工作臺的照明燈具，共有4行4列16盞。將初版的燈具排列方案導(dǎo)入到DIALux中，通過計算，得到方案一的照度計算報表。

方案一的照明功率密度為14.28W/m2高于《DL/T 5930-2007 火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計技術(shù)規(guī)定》中所規(guī)定的照明功率密度的最大值13 W/m2;平均照度達(dá)到423lx，也與規(guī)定中所規(guī)定的主控室的照度標(biāo)準(zhǔn)值300lx相差較大，一定程度上造成了電能的浪費。

方案2 ?將3號燈具減少為4行3列，共12盞，相比方案1減少了4盞雷士NDL483/2×36W T8 電感平蓋支架熒光燈，其他照明設(shè)備數(shù)量和位置與方案1一致。將方案2的燈具排列方案導(dǎo)入到DIALux中，通過計算得到照度計算報表。

通過對比數(shù)據(jù)可以看出，優(yōu)化燈具排列后，照明功率密度由14.28 W/m2降低為12.54 W/m2，滿足了《DL/T 5930-2007 火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計技術(shù)規(guī)定》中對照明節(jié)能的要求。平均照度雖然降為360lx，但仍然符合規(guī)定中對照度的要求。此外，方案2照度均勻度由0.468升高至0.527，提升了運檢人員的照明使用舒適度。 由此可見，照度計算軟件可作為設(shè)計人員在照明設(shè)計時的輔助，在保證照明質(zhì)量的同時實現(xiàn)節(jié)能增效的目的。