基于DIALux仿真分析的室內綠色照明方案設計

陳亞男++王燕美++曹荷芳

[摘要]隨著科學技術的進步，人們的環保意識越來越強，由此引入了"綠色照明"的概念。本項目在DIALux系列照明設計軟件的平臺上設計開發，通過對室內照明方案的設計，達到實現綠色照明的目的。

[關鍵詞]綠色照明；DIALux照明軟件；仿真分析

[DOI]1013939/jcnkizgsc201608152

1引言

綠色照明是指通過科學的照明設計，采用效率高、壽命長、安全和性能穩定的照明電器產品（電光源、燈用電器附件、燈具、配線器材，以及調光控制器和控光器件），改善提高人們工作、學習及生活的條件和質量，從而創造一個高效、舒適、安全、經濟、有益的環境并充分體現現代文明的照明。

綠色照明的實施主要通過以下途徑：

（1）使用最有效的照明裝置（包括光源、燈具、鎮流器等）。

（2）合理選擇照明控制方式及其系統。

在傳統的照明設計過程中，設計者在完成了初步的設計方案后，往往對于方案的可實施性把握不準，例如燈具布置可否滿足功能上的需求，燈光表現是否達到預期的效果，整個空間的照度和亮度分布的狀況是否滿足要求等。對于這些問題的傳統解決方法就是通過一系列的公式，進行大量、繁冗的手工計算過程。

目前的照明設計軟件一般是由世界上注明的燈具廠商針對自己的產品進行開發的，如Philips的Calculux，Lithonia Lighting的Visual，Lighting Analysts的Agi32等。這些軟件專業性強，計算結果準確，可以引入各個廠家的數據。另一類應用比較廣泛的照明設計軟件是由第三方軟件公司開發，相對通用、數據庫接口開放，更便于照明設計師的使用。其中包括DIALux系列照明軟件，Relux系列照明設計軟件等。設計師通過這些軟件，就可以專心致力于方案的設計，并利用軟件得出的計算結果進行必要的調整，使得設計工作高效、準確。

本項目是在DIALux系列照明設計軟件的平臺上設計開發。通過對北京服裝學院第一教學樓7個有代表性的教室照明現狀調查，采用ST-85型照度儀進行實地測試，并根據教室具體的數據測量，在DIALux系列照明設計軟件的平臺上進行模擬以及實踐，發現其工作面的平均照度及室內照明功率密度達不到國家照明的標準要求，針對這種情況，我們提出以下改進方案：第一，為提高黑板面的平均照度，加入了黑板燈；第二，對燈具做出了適當的改動與調整，從而提高了工作面的平均照度及室內照明功率密度，使其滿足國家的照明標準要求，從而使教室內照明環境更加優化。

2室內綠色照明方案設計

21DIALux對室內燈光現狀的模擬及與計算結果的比較

根據對我校第一教學樓中的7個教室具體情況統計（詳見表1），使用DIALux軟件進行光照環境模擬。

根據采用ST-85型照度儀實地所測量的數據，我們得到第一教學樓101室課桌即工作面和黑板平面的照度情況，如圖1和2所示。

根據照度計算中的計算方法，我們利用系數法計算工作面和黑板平面的平均照度，選用單位容量法計算光源的比功率。計算過程如下：

（1）工作面的平均照度計算

1）室空間比RCR=5×215×（123+67）123×67=2478

頂棚空間比CCR=5×07×（123+67）123×67=0807

地板空間比FCR=5×075×（123+67）123×67=0865

2）頂棚空間有效反射比ρcc=675%，取70%。

3）墻面平均反射比ρw=484%，取50%。

4）利用系數U=057。

5）地板空間有效反射比ρfc=317%，取30%，不等于20%，故需修正。

6）利用系數的修正值γ=105。

7）工作面的平均照度Eav1=16×2400×08×105×057123×67=2231lx

（2）同（1）的計算方法，可得黑板平面的平均照度Eav2=1373lx。

（3）光源的比功率w=16×36123×67=600W/m2

根據圖1、2所得結果，比較照度儀測量結果與計算結果如表2所示。

表2照度儀測量結果與計算結果的比較

[]照度儀測量結果[]計算結果[]絕對誤差[]相對誤差

工作面平均照度（lx）[]2146[]2231[]85[]380%

黑板面平均照度（lx）[]161[]1373[]237[]173%

由上表可知，照度儀的測量結果與計算結果的誤差比較大，分析原因如下：工作面平均照度低于計算結果，與燈管老化因素有關。而黑板面平均照度高于計算結果，跟外界陽光照射有關。

根據上述所得結果，比較軟件模擬結果與計算結果如表3所示。

表3模擬結果與計算結果的比較

[]軟件模擬結果[]計算結果[]絕對誤差[]相對誤差

工作面平均照度（lx）[]226[]2231[]29[]130%

黑板面平均照度（lx）[]133[]1373[]43[]313%

光源的比功率（W/）[]716[]699[]017[]243%

由上表可知，軟件模擬的結果與計算結果的誤差在允許范圍內，模擬結果有效。

22現存照明系統的不足之處

根據中華人民共和國國家標準GB 50034-2004《建筑照明設計標準》中規定，教室內的工作面平均照度需滿足300lx，黑板平面的平均照度需滿足500lx，教室的照明功率密度現行值為11 W/ 、目標值為9 W/ 。

根據我們對第一教學樓101室內基本情況的統計以及燈光的模擬情況，我們可以看出室內的照明系統存在以下幾個問題：

首先，統計的7個教室均無黑板燈，工作面和黑板面的平均照度值分別為226lx和133lx，照明功率密度值為7.16 W/ ，均未達到國家的標準要求。

其次，選用燈具的顯色性一般，不能滿足照明需要。根據統計結果，我們發現教室內的燈具使用的均是飛利浦公司的T8型號36W的燈具，其顯色指數Ra為63，而根據學校建筑照明標準值，顯色指數Ra應達到80。顯色指數是用來定量評定光源顯色的優劣，即表示光源的顯色性。毋庸置疑，光源的顯色指數越高，其顯色性越好。一般認為

Ra=100～80，顯色性優良；

Ra=79～50，顯色性一般；

Ra<50，顯色性較差。

對于教室來說，是一個需要色彩正確判斷的場所，顯色指數Ra應在80～89之間為宜。

23具體改進方案的提出

根據上述指出的教室照明系統中所存在的不足之處及問題，提出了以下具體的改進方案：

首先，針對室內工作面和黑板平面的照度值未達到國家標準要求的問題，可以在教室內安裝黑板燈，并將工作區域內的燈具由原來飛利浦公司的T8型號36W的燈具換為T5型號28W的燈具。 因為教室照明一般采用蝙蝠翼配光照明器，而原燈具為不對稱配光燈具。教室黑板需采用垂直照度，可選用傾斜安裝的照明器或不對稱配光的照明器。此外，T5燈管比T8燈管節電20%。

24改進后的教室照明情況

根據提出的具體方案，加入黑板燈后并更換燈具后的工作面的照度值模擬結果如圖3所示。

加入黑板燈后的黑板所在平面的照度值如圖4所示。

3結論

本項目通過對北京服裝學院第一教學樓7個有代表性的教室照明現狀的調查，采用ST-85型照度儀進行實地測試，并根據教室具體的測量數據，在DIALux系列照明設計軟件的平臺上進行模擬及實踐，發現其工作面及黑板的平均照度及室內照明功率密度均達不到國家照明的標準要求。針對這種情況，我們提出以下改進方案：第一，為提高黑板面的平均照度，加入了黑板燈；第二，對燈具做出了適當的改動與調整，從而提高了工作面的平均照度及室內照明功率密度，使其滿足國家的照明標準要求，從而使教室內照明環境更加優化。我們將工作區域內的燈具由原來飛利浦公司的T8型號36W的燈具換為T5型號28W的燈具，T5燈管比T8燈管節電20%。

我們對改進后的教室的照明系統用DIALu照明設計軟件燈光精靈4.10進行了模擬，改進后的第一教學樓101教室的照明情況模擬結果如下：工作面的平均照度值為316lx（國家標準為300lx），黑板平面的平均照度值為500lx（國家標準為500lx），室內照明功率密度值為12.72 W/ ） （國家標準為11 W/ ），均達到國家的標準要求。

參考文獻：

[1]衣博淺析室內設計的新特性[J].中國市場，2011（2）

[2]李博人與環境的關系對室內設計的影響[J].中國市場，2012（10）