設(shè)計(jì)軟件Dialux輔助照明設(shè)計(jì)課程教學(xué)的探索

史媛 張俊蓮 楊傳燕

摘要：本文討論了運(yùn)用設(shè)計(jì)軟件Dialux輔助《建筑供配電與照明》課程中照明設(shè)計(jì)教學(xué)的方法。學(xué)生可直接運(yùn)用軟件進(jìn)行照明設(shè)計(jì)幫，有助于學(xué)生理解抽象的理論知識(shí)，同時(shí)也有助于驗(yàn)證計(jì)算的正確性，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)本次探索，對(duì)于利用設(shè)計(jì)軟件就《建筑供配電與照明》課程的教學(xué)起到積極作用。

關(guān)鍵詞：照明;Dialux;設(shè)計(jì)

《建筑供配電與照明》是建筑智能化技術(shù)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課，需要通過(guò)具體的工程設(shè)計(jì)使理論知識(shí)便于掌握與理解，同時(shí)，也利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。了解并運(yùn)用有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)程，掌握建筑供配電與照明的基本內(nèi)容及程序。這樣就要求學(xué)生能夠運(yùn)用相關(guān)的理論知識(shí)，進(jìn)行照明供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、動(dòng)力配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算、防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，熟悉并能正確的應(yīng)用有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。著重于知識(shí)的運(yùn)用、分析和解決問(wèn)題的能力的培養(yǎng)和提高，課后需要學(xué)生提交設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)、相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖及最終的成果。

在照明設(shè)計(jì)課程里對(duì)于不同工作區(qū)室體的照明有著不同的要求，一般情況下，會(huì)根據(jù)工作區(qū)室體內(nèi)不同的工種設(shè)置不同的照度，其中大量燈具的使用和排布都依賴于照度計(jì)算，而計(jì)算的準(zhǔn)確性能直接影響到建筑物后期的耗能。在大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的今天，如何精確的確定燈具數(shù)量和合理的燈具布置方式顯得尤為重要。

為實(shí)現(xiàn)最大程度降低能耗，精準(zhǔn)的照度計(jì)算必不可少。照度的計(jì)算是需要在燈具的形式、懸掛高度及布置方案確定之后，根據(jù)初步擬訂的照明方案計(jì)算工作面上的照度，并參照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算燈具數(shù)目，最終確定布置方案。常見(jiàn)的照度計(jì)算方法有四種：利用系數(shù)法、概算曲線法、單位容量法和逐點(diǎn)計(jì)算法。前三種都只計(jì)算水平面上的平均照度;后一種可用來(lái)計(jì)算任一傾斜面，包括垂直面上的照度。

下面就具體的教學(xué)方式進(jìn)行分析：

一、常規(guī)課堂教學(xué)

比如課程中進(jìn)行工廠照度計(jì)算：工作區(qū)工位室體中的照度與燈具的光通量、照明率、燈管數(shù)以及工位室體的長(zhǎng)度、寬度、燈具在操作平臺(tái)以上的高度以及維護(hù)系數(shù)等參數(shù)有關(guān)，其中照明率與燈具效率有關(guān)，維護(hù)系數(shù)與工廠的環(huán)境有關(guān)。計(jì)算照度的常用公式如下：

其中：

E——工位室體所要求照度（lx）

F——每只燈管光通量（lm）

μ——利用系數(shù)

N——所需燈管數(shù)量（支）

L——工位室體長(zhǎng)度

B——工位室體寬度

k——維護(hù)系數(shù)

照度（E）指單位面積上所接受可見(jiàn)光的光通量，單位勒克斯（Lux 或 lx）。用于指示光照的強(qiáng)弱和物體表面積被照明程度的量。不同的工作區(qū)室體會(huì)有不同的照度要求，所以每個(gè)室體的燈具數(shù)量和布置是不同的。

光通量（F）指人眼所能感覺(jué)到的輻射功率，它等于單位時(shí)間內(nèi)某一波段的輻射能量和該波段的相對(duì)視見(jiàn)率的乘積。它的單位是流明，符號(hào)表示為 lm，它是衡量光源輸出光多少的指標(biāo)。所以日常生活中，常用光通量表示可見(jiàn)光輸出了多少。

隨著燈具的研發(fā)，每只燈管的光通量逐步變大，現(xiàn)車間常用燈具光通量為（LED 23W F=3700，18W F=2100，14W F=1400，8 W F=800）。

維護(hù)系數(shù)（k）是指照明設(shè)備使用一定周期后，在工作面上產(chǎn)生的平均照度與該裝置在相同條件下安裝時(shí)產(chǎn)生的平均照度之比。該參數(shù)與工廠的潔凈程度等條件相關(guān)，該系數(shù)根據(jù)環(huán)境特征的不同進(jìn)行了分類：例如潔凈室具有少量煙塵，該場(chǎng)所燈具維護(hù)系數(shù)一般可選用0.7;在打磨返修等室體中，具有少量的煙塵，該場(chǎng)所燈具維護(hù)系數(shù)一般可選用0.6。

利用系數(shù)（μ）指于工作面上接收算得之流明光通量對(duì)于估計(jì)的電燈放射光通量之比值，該系數(shù)與室形指數(shù)相、燈具、周圍環(huán)境有關(guān)。室形指數(shù)（RI）是指照明計(jì)算中表示房間幾何形狀的數(shù)值，室形指數(shù)的計(jì)算公式如下：

其中 H 為燈具計(jì)算高度。在照明計(jì)算中，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇需要較高的經(jīng)驗(yàn)值，如利用系數(shù)的確定。在照度相同的情況下，不同利用系數(shù)計(jì)算所得的燈具數(shù)量差異較大，因此用 DIAlux 軟件對(duì)該計(jì)算過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確，并利用該軟件更加直觀的對(duì)燈具進(jìn)行布置，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，提高燈具使用效率。

二、Dialux應(yīng)用于課堂教學(xué)

Dialux由德國(guó)DIALGmbH.出品，是一款為了模擬計(jì)算室內(nèi)室外照明需求，為實(shí)際配置燈具提供比較準(zhǔn)確的參考信息的仿真軟件。主要通過(guò)運(yùn)用設(shè)計(jì)方案中將要采用的燈具的配光曲線文件進(jìn)行照度計(jì)算來(lái)得出一些關(guān)鍵的照明指標(biāo)，通過(guò)對(duì)這些關(guān)鍵指標(biāo)的分析可以提前得出該照明方案的合理性。該軟件采用制造商定制數(shù)據(jù)庫(kù)，仿真數(shù)據(jù)計(jì)算準(zhǔn)確;該軟件開(kāi)放性強(qiáng)，可導(dǎo)入眾多廠家ies格式光度文件，國(guó)內(nèi)使用最廣的照度計(jì)算軟件，沒(méi)有之一，使用免費(fèi)，操作簡(jiǎn)單，插件豐富，深受廣大照明設(shè)計(jì)師的喜愛(ài)。

第一步，讓學(xué)生先按照GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求并根據(jù)工廠實(shí)際情況，確定照度標(biāo)準(zhǔn)值、功率密度和照度均勻度，然后根據(jù)實(shí)際情況選擇合適燈具。以工廠為例，目前工廠一般照明都使用的是LED天棚燈，所以選用LED天棚燈。

第二步，熟悉標(biāo)準(zhǔn)，了解實(shí)際，合理選擇

在制定燈具布置方案前，用Dialux模擬空間，維護(hù)系統(tǒng)0.8，頂棚、墻面、地面反射比分別為0.7、0.5、0.2。燈具安裝方式采用管吊。同一廠房可能會(huì)有滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的幾種布燈方案，要充分結(jié)合廠房的生產(chǎn)特點(diǎn)、安裝條件，并通過(guò)對(duì)不同布燈方案的節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性的對(duì)比分析，選出最為合理的方案。

第三步，運(yùn)用Dialux 建模

先在Dialux 軟件中建立了滿足實(shí)際長(zhǎng)寬高的工廠模型，并利用燈具插件對(duì)該室體進(jìn)行布置，Dialux軟件可自動(dòng)完成照度計(jì)算，通過(guò)方案是否滿足功率密度、照度均勻度和平均照度等可判別方案是否滿足設(shè)計(jì)要求，Dialux軟件模擬平面燈具布置圖如下：

Dialux軟件通過(guò)導(dǎo)入不同產(chǎn)品的燈具，設(shè)計(jì)出不同的方案。能夠讓學(xué)生在減少計(jì)算的基礎(chǔ)上，用更短的時(shí)間充分了解并設(shè)計(jì)符合要求方案。

課堂上要求每組學(xué)生至少完成三個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案，引導(dǎo)學(xué)生在滿足功率密度、照度均勻度和平均照度等基本要求上分別從節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)方案進(jìn)行對(duì)比，最終選出最優(yōu)方案。

因此在教學(xué)中使用DIAlux軟件不僅讓學(xué)生可以更生動(dòng)、直觀的掌握整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，擺脫了枯燥乏味的傳統(tǒng)計(jì)算、畫(huà)圖等工作，對(duì)課程和專業(yè)產(chǎn)生了更多興趣，并且使得學(xué)生可以提前掌握畢業(yè)后從事照明設(shè)計(jì)工作所必須掌握的設(shè)計(jì)軟件，極大的提升學(xué)生的自身競(jìng)爭(zhēng)力。