DIALux軟件在照明優化中的應用及其精度驗證

謝 敬，康 毅

(湖北省電力勘測設計院，武漢430040)

火力發電廠與變電站作為電網的重要組成部分，關系到國民生產，意義重大，而火力發電廠和變電站的建筑種類復雜，對照明要求較高，所以準確、規范、科學地對其進行照明設計顯得尤為重要［1－2］。

在以往的照明設計中，燈具的布置方案主要依賴于設計人員的個人設計經驗和粗略的手工計算，由于個人經驗差異較大，粗略的手工計算僅僅能夠估算房間的平均照度，對房間特定點的照度或形狀不規則房間的照度很難估計;此外，手工估算沒有考慮到房間內設備布置位置的特殊性，對統一眩光值、顯色系數、色溫、照明均勻度等指標也難以反映［3－6］。由此可見，傳統的照明設計流程已經越來越難以滿足日益增高的照明需求。

隨著計算機技術的發展與應用，各類照明軟件的出現使軟件計算照度成為現實，因此采用這些軟件，設計人員能夠根據照度計算結果，方便地修改照明方案。2007年7月，國家正式發布新版《DL/T 5390－2007火力發電廠和變電站照明設計技術規定》［7］，對火力發電廠和變電站的照明功率密度值等其他參數有了明確的要求。所以為了更方便、更有效地進行照明設計，利用照明軟件進行輔助設計的方法已經越來越多地被設計人員運用。本文結合實例，運用DIALux軟件建立了三維仿真模型，分析了多種照明方案，優化了照明設計方法，通過比較實測值與仿真值的方法驗證了軟件的計算精度。

1 DIALux軟件簡介

DIALux是由德國DIAL GmbH公司所開發的一款專業用于照明分析計算的輔助設計軟件，已在全球范圍內獲得了廣泛的認可與應用。該軟件功能強大，可以進行室內、室外、道路照明等各種場合和類型的照明設計，用戶可免費從DIALux的官方網站下載到該軟件的最新簡體中文版。DIALux擁有簡單便捷的工作界面，支持鼠標拖拽，易于入門并迅速應用于設計實踐。軟件支持與AutoCAD、Microstation的交互，可通過載入DWG或DXF文件導入房間尺寸信息，避免了手工輸入的繁瑣和誤差。

國內外主流燈具廠家基本都與DIALux合作發布了燈具庫插件，目前已有200多款燈具庫插件發布。國外已發布燈具庫插件的廠家包括Philips、OSRAM、BEGA、iGuzzini等，國內廠家包括雷士、上海亞明、三雄極光、史福特等。用戶可以通過廠商的官方網站免費下載到燈具庫插件，并且可以根據產品系列、產品編號、安裝方式、光源等不同類別對所需的燈具進行查找、添加和布置。DIALux軟件帶有立方體、圓柱燈標準組件，以及家具、車輛等室內室外場景元素，更能導入.sat格式的對象文件，方便設計者模擬更加逼真的現場環境。DIALux軟件還能提供強大的報表生成功能，所生成的報表將以PDF文件形式保存計算結果。在進行報表生成前可以完善設計方案的信息，使得生成的報表更加規范美觀。生成的報表內容包括設計案封面、照明器具表、燈具資料表、輸入協定、照明位置圖、3D效果圖、偽色表現圖、各個空間表面的等照度圖、灰階等照度圖、點照度圖等幾十項表單內容，用戶可以根據自身需要自主選擇生成PDF的內容。

2 照度計算分析

利用DIALux軟件不僅可以進行照度計算，使設計人員對所布置的照明方案的效果有直觀明確的了解，而且還可以幫助設計人員優化燈具布置，合理選擇燈具數量。同時在提升運檢人員使用舒適度，實現節能經濟環保。

以某工程主控室為研究對象，該房間幾何尺寸為10.12m×19.68 m×4.6 m。在DIALux中設置參數時，根據《DL/T 5930－2007火力發電廠和變電站照明設計技術規定》中規定，主控室的照度維護系數設定為0.7，工作面高度設定為0.75 m。天花板選擇為標準天花板，反射系數為70%，墻壁選擇為標準墻壁，反射系數為50%，地板選擇為標準地板，反射系數為20%。

2.1 初版照明設計方案

方案一:選擇iGuzzini 5096 BOS range ceiling luminaires 1×100W作為直流常明燈，共3盞，其排列如圖1中的1號燈具;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，其排列如圖1中的2號燈具所示;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，其排列如圖1中的3號燈具所示。

圖1 燈具布置方案一(單位:m)Fig.1 Lighting layout plan A

將初版的燈具排列方案導入到DIALux中，通過計算得到了方案一的照度計算報表，如表1所示。

從表1的計算數據可以看出，方案一的照明功率密度為14.28 W/m2高于《DL/T 5930－2007火力發電廠和變電站照明設計技術規定》中所規定的照明功率密度的最大值13 W/m2;平均照度達到423 lx，也與規定中所規定的主控室的照度標準值300 lx相差較大，一定程度上造成了電能的浪費。

2.2 照明設計方案的優化

方案二:將3號燈具減少為4行3列，共12盞，相比方案一減少了4盞雷士NDL483/2×36W T8電感平蓋支架熒光燈。其他照明設備數量和位置與方案一一致。重新布置后的燈具排列方式如圖2所示。

將方案二的燈具排列方案導入到DIALux中，通過計算得到照度計算報表，如表2所示。

兩方案的數據對比如表3所示。

表1 方案一的照明報表Tab.1 Plan A’lighting report forms

表2 方案二的照明報表Tab.2 Plan B lighting report forms

圖2 燈具布置方案二(單位:m)Fig.2 Lighting layout plan B

通過對比數據可以看出，優化燈具排列后，照明功率密度由14.28 W/m2降低為12.54 W/m2，滿足了《DL/T 5390－2007火力發電廠和變電站照明設計技術規定》中對照明節能的要求。平均照度雖然降為360 lx，但依然符合規定中對照度的要求。此外，方案二照度均勻度由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計人員在照明設計時的輔助，在保證照明質量的同時實現節能增效目的。

3 軟件精確度驗證實驗

為檢驗DIALux軟件照度計算結果的精確度，分析DIALux對真實的照明環境的模擬水平，本文選取一真實辦公室為研究對象進行了DIALux照度計算及實測驗證。具體的驗證步驟:首先，依據真實的空間環境，在DIALux中搭建三維仿真模型，輸入維護系數、反射系數等參數，導入燈具，計算軟件得到照度模擬值;其次，在盡量減小外界干擾因素的情況下，對辦公室的照度情況進行實測;最后，將軟件模擬值與實測值進行比較，驗證軟件精確度。

表3 方案一與方案二照明指標對比Tab.3 Lighting index contrast Plan A and Plan B

3.1 軟件計算

利用實際數據對辦公室空間環境進行建模，經測量，辦公室幾何尺寸為12.6m×3.25 m×2.39 m。照明布置方案包括5盞T8高效節能熒光燈管，每盞燈光通量為2400 lm，安裝在靠門側的墻壁上，安裝高度為2.2 m。根據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，故取燈具維護系數取0.8。桌、椅、柜子等家具直接從DIALux自帶的家具庫中拖取。空間環境建立完畢后，在DIALux中插入高度為1.2 m，5行3列共15點的測量網格，網格與房間的相對位置如圖3所示，通過DIALux計算可得到網格上15個測量點的照度計算模擬值。

圖3 房間與測量點布局Fig.3 Room and measurement point layout

3.2 現場實測

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7:30時，將室外光源對房間照度的影響減小到最低。測量時，對每個測量點進行三次測量，取三次結果的平均值為照度實測值。仿真數據和實測數據的對比如表4所示。

表4 仿真照度值與實測值的比較Tab.4 Simulation illumination compare with the measured values

3.3 軟件精確度分析

從分析數據可得，軟件計算出的平均照度與現場實測的平均照度誤差僅為3.7 lx。15個測量點中，照度誤差在20 lx以內的點共有11個，占總數的73.3%。根據實測評估，±20 lx的誤差僅相當于測量點周邊10 cm范圍的照度變化。總的來說，利用DIALux軟件進行的照度計算，照度分布趨勢很接近實際值。

4 結語

在利用DIAlux軟件對火力發電廠和變電站進行的照明設計過程中，先根據經驗給出初版照明方案，通過對比該方案的模擬照度與設計規范值的差異，反復修改燈具的型號、數量和布置位置，確定最優布置方案。最優方案的選擇過程中，因遵循在滿足規范要求的平均照度下，所以應盡量降低房間的照明功率密度，使得最終方案既能提供較高的照明質量，同時符合節能環保的設計目標。軟件精確度驗證實驗，證實了DIAlux模擬的計算數據和實測數據基本一致，保證了設計精度。

［1］ 李輝.DIALux軟件在水泥廠照度計算中的應用［J］.中國水泥，2014(1):91－92.LI Hui.Application of DIALux in illuminance calculation for cement plants［J］.China Cement，2014(1):91 －92.

［2］ 黃旭.基于DIALux仿真分析的廠房照明設計［J］.照明工程學報，2013(6):120－124.HUANG Xu.Lighting design of factory building based on DIALux simulation analysis［J］.China Illuminating Engineering Journal，2013(6):120－124.

［3］ 吳玥含，陳勇良.基于DIALux的公路隧道照明設計優化［J］.四川建筑，2011，31(5):124 －125.WU Yuehan，CHEN Yongliang.Optimimal design for highway tunnel illumination based on DIALux［J］.Sichuan Architecture，2011，31(5):124 －125.

［4］ 羅奕，付強.大專院校照明設計與DIALux軟件應用［J］.電氣應用，2010，29(7):60 －62.LUO Yi，FU Qiang.Illumination design for research institutes and application of DIALux［J］.Electrotechnical Application，2010，29(7):60－62.

［5］ 樊燁.DIALux軟件在鐵路客運站房照明設計中的應用［J］.電氣應用，2014，33(2):25 －32.FAN Ye.Application of DIALux in illumination design for railway passenger station［J］.Electrotechnical Application，2014，33(2):25－32.

［6］ 覃佳奎.變電站照明系統優化探討［D］;廣州:華南理工大學，2007.TAN Jiakui.Discussion on power station illumination system optimization［D］.Guangzhou:South China University of Technology，2007.

［7］ 中華人民共和國國家發展和改革委員會.DL/T 5390—2007火力發電廠和變電站照明設計技術規定［S］.北京:中國電力出版社，2007.