DIALux软件在电梯井道照明设计中的应用

1井道照明设计依据

笔者通过查阅标准和相关规范,目前有两项国家标准、一项国内行业标准,对电梯井道的照明做出了相关规定。电梯井道照明的设计,主要依照以下相关标准执行:

(1)GB50310—2002《电梯工程施工质量验收规范》:

(2)GB7588—2013《电梯制造与安装安全规范》:

(3)JGJ16—2008《民用建筑电气设计规范》。

2井道照明所存问题及解决方案

电梯井道照明设计的可参考资料不多,且井道照明设备单一,结构也较为简单,因此很少做单独的照明设计。然而,考虑到照明的井道基本属于封闭式井道,内表面材质大多为水泥,反射系数底,此外灯具的照射角度是否适合,如何从多种灯具的排列方式中选择最合适的一种,不经过实际测试难以确认。根据上文所提到的国家标准和行业规范,有的没有灯距要求,有的要求每隔7m安装,但都要求井道照度达到50lx。上述要求如果欠缺了对灯具的功率、光通量、照射角度等参数的考虑,容易导致实际安装后的照度不均匀、亮度不够等问题。

井道照明设备安装完成后,灯具位置被固定,若有不符合要求的地方需要修改,则需要重新拆除安装,给施工造成不便。安装完成后如果出现照明不均匀、亮度不够等问题,需要检测也十分不便,电梯井道深且窄,人工作业有一定危险性。

为了改善上述问题,本文提出运用DIALuxux软件,对照明设备进行基于空间光度学的照度分布计算。软件能够将空间光强分布、光束角/有效发光角、等照度曲线、等光强曲线、亮度限制曲线、眩光等级、利用系数、环带光通量、灯具总光通量、灯具效率、上/下射光通比、光环境评估等信息都完整纳入到测量空间中进行计算,最终通过报表输出结果,既节省了人工测量计算的环节,又能够低成本、高效率地完成分析。计算数据可用于后续的产品采购、性能评估、数据库的建立以及施工前光环境的设计与评估。

根据照度计算公式:

式中,Eaw为平均照度:N*o为光源总光通量:CU为利用系数:MF为维护系数:m2为区域面积。

可以看出,设置准确的利用系数是照明设计的必要条件,否则会导致很大的偏差。影响利用系数大小的主要因素有以下几个:灯具的配光曲线,灯具的光输出比例,室内的反射率(如天花板、墙壁、工作桌面),室内指数大小等。

3利用DIALuxux软件进行井道照明仿真设计

3.1DIALuxux软件

目前,已经有40多家国内外大型灯具厂商对DIALuxux软件提供赞助,并提供厂商电子灯具目录插件,可以在软件中直接插入到设计方案中,也可以支持IEs文件格式导入自定义的灯具。仿真结果可以以完整的书面报表和3D模拟图的形式导出,提供了完整的照明系统数据,大大提升了照明设计的效率和设计准确度。

3.2建立井道模型

电梯井道通常为全封闭或半封闭井道,因此本次仿真分析不考虑井外自然光线的影响。上下底面以及墙壁通常为深色水泥墙面,忽略实际电梯井道中的线缆、电气设备等,建立井道模型。根据某一实际电梯井道尺寸数据,设长2.3m、宽2.1m、高20m的井道,加上简单的轿厢、对重与钢丝绳模型。

完成井道模型设置后,将自定义灯具的IEs文件导入当前设计方案。本次仿真应用的灯具模型选取某一常用型号井道灯,通过专业机构检测认定,得出该型号灯具光强分布,形成IEs文件。

3.3IES文件

灯具的配光曲线是表示光源或灯具在空间中各个方向的光强分布。IEs文件则是以数据形式表现的配光曲线极坐标表示方式,可以作为光度学评估的检测依据之一。其数据的变化与配光曲线的走向相对应。

灯具的IEs文件,包括灯具名称、功率大小、光输出比等信息,还包括光源数量、起始光通量、光强值的倍数、垂直角度的个数、水平角度的个数、测试类型、单位、发光面宽度、发光面长度、发光面高度、安定器系数、未来使用系数和灯具输入功率。光度测定报告中的垂直角度、两个角度之间对应的光强值,可以直接导入DIALuxux软件中,作为照明设备添加到设计方案里。导入后软件可以通过直观的该灯具的配光曲线,检查该照明设备是否符合设计要求,还能够通过改动照明设备的位置、方向和角度,通过仿真结果,对比各项方案的优劣。基于对IEs文件的理解和实际需求,还可以在设计中自行修改照明设备的IEs文件内的各项参数,以达到最佳效果。

3.4灯具布设

灯具模型导入后,选择自定义的灯具安装方式,依照电梯井道照明的国家标准,在井道上下1m处各安装一盏灯。再根据坐标位置,选择灯具的排列方式,例如直线排列、交错排列、侧壁安装、转角处安装等多种常用安装方式分别进行仿真。初次井道灯具布设按照最大标准要求,灯间距约为7m。待仿真结果计算完成后,再按实际情况调整灯具布设位置。或是更改IES文件参数,如通光量、照射角度、功率等对设计方案进行优化或修改。本文仿真案例采用单排壁装自定义灯具的安装方式进行设计仿真。

3.5按需求布设计算表面

根据国标要求:轿厢位于井道内整个行程的任何位置,轿顶垂直投影范围内轿顶以上1.0m处的照度至少为50lx:底坑地面人员可以站立、工作和(或)工作区域之间移动的任何地方,地面以上1.0m处的照度至少为50lx:规定的区域之外,照度至少为20lx。本设计方案共添加了21个计算表面,从井道底部向上呈直线排列,模拟轿顶工作面,各个计算表面间隔约1m,长宽与井道底面相同。设置的计算表面种类均为检测竖直照明强度,即方向垂直于计算表面的照度大小。

4仿真结果调整与分析

根据仿真结果,按照最大标准7m间隔设置的井道照明,在采用此型号自定义灯具的情况下,井道四壁、各个计算表面的照度,都没有达到国家标准的照度值。具体仿真结果如图1所示。

图1以某一井道侧壁以及其中两处计算表面为例,可以看出,如果按照标准最大要求,灯间距约为7m的情况下,井道大部分区域的照度都在20lx或以下,远远没有达到国家标准要求的50lx。在不更换灯具的情况下,只有通过减少灯间距,来达到增加照度的目的。经过多次实验得出,该型号的井道灯若在不改变安装方式的情况下,需要将灯间距缩短至3m,在井道各处照度才能基本达到标准要求。除去离灯具距离过近的计算表面,几乎所有计算表面都能够满足照度大小在50lx左右。从侧壁上看,在这种安装方案下,井道照明也能保持比较均匀的照明强度。按照这种方案安装井道灯具,可以保证井道照明符合国家标准要求。

5扩展实验分析

以上设计方案为DIALuxux设计方案的最基本应用,实际安装中灯具大多为90°壁装,由于灯具规格的局限,照射角度和壁装角度下的配光曲线不均匀,对于平行于井道底面的各个工作面的垂直照度不均。因此,还可以尝试以下几种方法,寻找灯具选择以及安装的最佳方案。

5.1更改灯具壁装角度

假设样本灯具照射角度在60°以内时,光强最大。通过适当调整灯具照射角度,例如将壁装角度调整为与井道壁呈50°。实验发现,调整照射角度后,计算平面的照度分布更为均匀。通过对比结果发现,根据灯具特性,适当调整安装方法,可以得到更好的照明效果。

5.2修改灯具IES文件

IES文件以数据形式表现灯具的配光曲线,通过手动编辑IES文件,可以依照需求自行改造灯具的特征。如图2所示,左图灯具的配光曲线经过修改后,增大了60°~90°范围内的光强值,得到新的灯具模型。灯具配光曲线如右图所示,修改后的灯具照射角度增加,在90°垂直墙面安装时,对投射到计算表面的光强增大,也更加均匀,在安装时,相对前者可以增加灯间距,能够满足国标照度要求。

通过修改IES文件获得目标灯具模型,若仿真实验结果通过,在灯具采购时可以以自定义灯具模型为参考,选择合适的产品。为配件选择和采购提供可靠依据,增加了采购工作的效率,也能够避免产品性能不符合实际需求的情况发生。

5.3扩展应用

除了前文讨论的井道照明分析应用以外,国家标准中对电梯轿厢、机房等都有明确的照度要求。尤其现在轿厢的装饰可选择范围广,例如镜面壁板、装饰性壁灯的安装等,都将影响轿厢的照明情况。在方案设计前,运用DIALux软件提前对照明环境进行分析,可以达到节省成本、提升用户使用舒适度的效果。

6结语

为更好地贯彻国标的照明要求,需对电梯井道的照明条件进行优化,满足电梯井道作业的需求,并最大限度地节约电能。本文实践总结了DIALux软件在井道照明系统进行多种优化方向的仿真模拟。通过软件的快速精确计算,生成可靠的照明设计方案和计算结果,帮助设计人员对作业人员进入井道的安全性和舒适度进行综合评价和考量。

此外,中央在供给侧结构性改革重大战略部署中,"降成本"作为其中的一个重要环节,广受制造业为主的实体经济部门关注。实现生产设计环节的智能化,高效达成任务目标,是当今智能制造时代"降成本"方案的主流。设计仿真软件的运用,可提升设计灵活性和设计效率,进一步达到降低人工设计成本、提高生产效率的作用。