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淺談基于DIALux evo軟件仿真的疏散照明設計研究與應用

更新時(shí)間:2023-05-25瀏覽:690次

【摘要】:《建筑設計防火規范》《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》《應急照明設計與安裝》等給出了建、構筑物設置照明燈具場(chǎng)所的地面低照度要求,而在日常設計中,通常按《應急照明設計與安裝》(19D702-7)圖集中的平均照度計算法或點(diǎn)照度計算法計算照度,進(jìn)行燈具布置,或直接采用應急照明燈具廠(chǎng)家的照度測試表進(jìn)行燈具布置。應用燈具壁裝或吸頂安裝等方式實(shí)際能否達到《應急照明設計與安裝》(19D702-7)圖集中要求的照度水平無(wú)法直觀(guān)驗證。對此,文章通過(guò) DIALux evo軟件仿真分析,對疏散照明設計進(jìn)行仿真驗證。經(jīng)案例驗證,DIALux evo軟件的疏散照明仿真設計結果可靠、有效。

【關(guān)鍵詞】:應急照明;疏散照明;平均照度計算法;點(diǎn)照度計算法;DIALux evo軟件

0前言

應急照明是因正常照明電源失效而啟用的照明,國家規范和行業(yè)標準對應急照明設計有明確要求。其中,應急照明燈具的照度是一項重要的燈具評判指標。在日常設計中,常使用公式計算法和應急照明燈具廠(chǎng)家的照度測試表、天正電氣自帶小程序等計算應急照明燈具的照度。公式計算法中利用系數非一一對應時(shí),插值計算煩瑣;廠(chǎng)家的照度測試表中的安裝高度、方式有限;天正電氣自帶小程序的利用系數和光源參數無(wú)法對應。此外,上述方法的計算結果均無(wú)法以等照度圖的形式直觀(guān)展現。

文章利用在照明設計領(lǐng)域廣泛應用的 DIALux evo軟件,對應急照明中的疏散照明進(jìn)行仿真設計,將設計結果以等照度圖的形式直觀(guān)展現,以驗證公式計算的結果。本研究對豐富應急照明設計的方法具有好的意義。

 

1.應急照明概述

應急照明包括疏散照明、安全照明、備用照明。其中,疏散照明用于確保疏散通道被有效辨認和使用;安全照明和備用照明用于確保處于潛在危險中的人員的安全。疏散照明照度指地面水平低照度,宜采用點(diǎn)照度法計算;安全照明和備用照明的照度均是指工作面上平均水平照度值,宜采用平均照度法計算。

疏散照明是應急照明的重要組成部分,《建筑設計防火規范》(GB 50016—2014)10.3.2條、《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》(GB 51309—2018)第3.2.5條和國標圖集《應急照明設計與安裝》(19D702-7)表3.2.5中列出了不同場(chǎng)所疏散照明的地面低水平照度要求。同時(shí),圖集《應急照明設計與安裝》也給出了各典型場(chǎng)所疏散照明檢測范圍。上述規范和標準為疏散照明的設計指明了目標和范圍。

2.疏散照明設計要求

疏散照明地面低水平照度根據場(chǎng)所不同而不同,可為 1lx、3lx、5lx、10lx。文章以非人員密集場(chǎng)所疏散通道的疏散照明設計為例,進(jìn)行設計與驗證。

選擇應急照明光源時(shí),應滿(mǎn)足顯色性、啟動(dòng)時(shí)間等要求,并應根據光源、燈具及鎮流器等的效率或效能、壽命等進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟分析,然后確定照明方案。設計疏散照明時(shí),除滿(mǎn)足特殊場(chǎng)所的照度要求外,宜采用LED光源燈具,以達到經(jīng)濟節能效果;宜選用高色溫的燈具,可加快人員對周?chē)录姆磻?,提高應急疏散的效率。照明光源設置在距地 8m及以下時(shí),基于電擊防護的考慮,應選擇A型應急照明燈具,其工作電壓不大于DC36V。吸頂安裝的燈具材質(zhì)不應采用玻璃,宜選用節能環(huán)保型材料,可降低燈具損壞對人員的人身威脅。在隧道、潮濕場(chǎng)所,燈具的防護等級不應低于 IP65。

  1. 照度計算方法

應急照明的照度計算方法有平均照度計算法和點(diǎn)照度計算法。按國標圖集《應急照明設計與安裝》,疏散照明在走道的檢測范圍為走道的中間線(xiàn)兩側,寬度為走道寬度的一半(見(jiàn)圖1)。

圖1 走道應急照明布燈和照度檢測范圍示意圖

3.1平均照度計算法

平均照度計算式為:

(1)

式中:Eav -工作面上的平均照度(lx);

Ф -光源光通量(lm);

N -光源數量;

U -利用系數;

A -工作面面積(m2);

K -燈具的維護系數。

平均照度法可計算光源直射光通量和房間各表面反射光通量。通過(guò)工作面的平均照度和燈具利用系數等參數,可求得區域內所需的光源數量,即滿(mǎn)足照度要求的燈具數量。具體計算方法如下。

(1)確定原始數據,包括燈具光通量 F,區域的長(cháng) L、寬 W、室空間高 hr,維護系數 K 和反射率 ρ。

(2)計算室形指數 Ri。

(2)

(3)求有效反射比,疏散照明暫不考慮反射比,即ρ=0。

(4)參考圖集 19D702-7 燈具維護系數表,確定燈具維護系數。

(5)利用圖集 19D702-7 燈具利用系數表,采用內插法求利用系數 Ui。

(6)計算燈具數量 N。

(3)

3.2點(diǎn)照度計算法

點(diǎn)照度計算式為:

(4)

式中: -點(diǎn)光源產(chǎn)生的水平照度(lx);

-點(diǎn)光源在角度照射方向的光強(cd);

h 為光源的安裝高度(或計算高度)(m);

θ 為地面通過(guò)光源的法線(xiàn)與入射光線(xiàn)的夾角(見(jiàn)圖 2)

圖2 點(diǎn)光源的照射關(guān)系圖

點(diǎn)照度計算方法可以計算疏散照明區域內的點(diǎn)照度值,點(diǎn)照度僅基于來(lái)自燈具的直射光,不考慮房間表面相互反射的影響。該方法為圖集 19D702-7 推薦的疏散照明照度計算方法,具體如下。

(1)確定原始數據。包括光源的安裝高度 h,水平距離 r。

(2)計算角度 θ。

(5)

(3)查找燈具發(fā)光強度表,獲得對應的發(fā)光強度值 。

(4)利用圖集 19D702-7 燈具維護系數表,確定維護系數。

(5)計算水平照度 。

4.案例分享

選取空間大小為 30 m×5 m×3 m(長(cháng) × 寬 × 高)的非人員密集型場(chǎng)所疏散走道作為布置區域,此區域的地面水平低照度要求為 1 lx。通過(guò)兩種照度計算法分別計算所需應急照明燈具數量。

(1)平均照度計算法:選取 3 W 的應急照明燈具,光通量為 360 lm,維護系數通過(guò)查表選取 K=0.7;按式(1)計算得 N=3 盞。

(2)點(diǎn)照度計算法:r=5 m 時(shí),按式(4)計算得=1 lx;根據燈具間距布置圖(見(jiàn)圖 3),燈具按照間距D=10.5 m 布置,可使陰影區域的照度值為 1 lx。通過(guò)CAD 進(jìn)行燈具排布可得,疏散走道內應布置 3 盞 3 W的應急照明燈。

圖3 燈具間距布置圖

利用 DIALux evo 仿真軟件對上述案例進(jìn)行仿真實(shí)驗,根據區域內應急照明燈具的照度分布情況,直接判斷選定區域是否滿(mǎn)足要求的地面低水平照度,對兩種照度計算法的計算結果進(jìn)行驗證。

4.1軟件特性

DIALux 是當今市場(chǎng)上頗具功效的照明計算軟件,能滿(mǎn)足目前所有照明設計及計算的要求。DIALux evo強化了建模和渲染功能,建模更方便、渲染效果更真實(shí)、計算更準確。DIALux evo 軟件一方面內置了國際相關(guān)的照明標準,可以提供符合標準的算法和指標,提高計算的有效性;另一方面,DIALux evo 與眾多照明廠(chǎng)家合作,可直接將廠(chǎng)家提供的帶有完整參數的燈具插件融入軟件進(jìn)行照度計算,并模擬燈光分布,提高了仿真的真實(shí)性。

4.2仿真驗證

選取我司 3 W 的 LED 應急照明燈具,其光通量為 360 lm,滿(mǎn)足前述燈具的選型要求。在 DIALux evo 軟件中設置一個(gè) 30 m×5 m×3 m(長(cháng) × 寬 × 高)的走道空間,空間內天花板、墻壁、地板的反射比均設置為 0%。在軟件中導入相應的燈具,燈具采用吸頂安裝方式,安裝高度距地 3 m。調整燈具相關(guān)參數,按照不同計算方法布置燈具,并對空間進(jìn)行照度分析。

根據仿真實(shí)驗結果可知,燈具在通道中間線(xiàn)兩側各 1.25m 范圍內的照度值大于 1 lx,滿(mǎn)足規范要求(見(jiàn)圖 4)。

圖4 照度分布圖(照度單位:lx;長(cháng)度單位:mm)

5.安科瑞照度計算表與燈具選型

我司所有應急燈具產(chǎn)品的配光曲線(xiàn)均完善,能使用DIALux evo快速模擬現場(chǎng)照度,選擇適合的燈具滿(mǎn)足要求。

除此以外,我司制作燈具照度計算表(如圖5),直接按安裝方式、燈具功率、安裝稿度進(jìn)行選擇,自動(dòng)計算等照度半徑值,同時(shí)選擇兩燈中間照度值可直接計算安裝間距,便于客戶(hù)更快速、直觀(guān)的進(jìn)行燈具選型。

圖5 安科瑞應急照明燈照度計算表

結合以上照度計算結果已經(jīng)上述燈具照度計算表,我司對應燈具選型如下:

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6.結束語(yǔ)

文章分析了應急照明的要求、燈具選型和計算方法,并以疏散走道應急照明設計為例,通過(guò) DIALux evo建模驗證照度計算的結果。仿真結果表明,通過(guò)照度計算設計的應急照明布置滿(mǎn)足規范要求,照度結果表達直觀(guān),實(shí)際應用中亦可使用 DIALux evo 軟件對應急照明燈具選型和布置進(jìn)行設計。

參考文獻

[1] GB50116-2014 《建筑設計防火規范》[S].

[2] GB50034-2013《建筑照明設計標準》[S].

[3] GB51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》[S].

[5] 楊國宏.《DIALux軟件在室內照明設計中的應用》[J].

[6] 曾慶鋒,陳碧君. 《基于 DIALux?evo 軟件仿真的疏散照明設計研究》[J].

[7] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.


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