Автоматизированное проектирование освещения помещений и открытых производственных площадок

 

 

. Светотехнические расчеты дают возможность определять потребное количество светильников методами удельной мощности, светового потока и точечным методом для различных видов освещения помещений - рабочего, аварийного, эвакуационного и дежурного, а также светильников или прожекторов дорожного освещения, на открытых площадках при выполнении монтажных, строительных и ремонтных работ. В процессе расчетов, конструктивных решений по размещению светильников в помещениях и прожекторов на открытых площадках используется ряд объемных справочных изданий [12-15], содержащих огромное количество таблиц, отражающих специфику проектируемых объектов, характеристики используемых светильников.

В настоящее время для проектирования систем силового электрооборудования и электроосвещения, расчетов параметров освещения в инженерной практике в проектных организациях применяется ряд высокоуровневых, сертифицированных систем автоматизированного проектирования CAD/CAE систем (компьютерное проектирование/поддержка инженерных расчетов с помощью компьютера) - программных комплексов (ПК), программных продуктов, таких как «Light-in-Night, «LightScape, «Relux», «ElectriCA» (подсистемаПроминь, проектирование для светотехнических расчетов), «ElectriCS Light, «Dialux»и др.

Наиболее популярными и эффективными программными комплексами для расчета освещения являются «ElectriCS Light» и «Dialux».

Программный комплекс «ElectriCS Light», разработан компанией-разработчиком программного обеспечения CSoft Development, система автоматизации проектирования «Dialux» - Немецким Институтом Прикладной Светотехники DIAL GmbH (Deutsche Institut fur Angewandte Lichttechnik). Инструментарий систем предоставляет возможность выполнять расчеты как для внутреннего освещения зданий и сооружений, так и для наружного (в том числе прожекторного) освещения.

К существенным преимуществам систем «ElectriCS Light» и «Dialux», заметно отличающим их от программ аналогичного назначения, следует отнести:

– возможность расчета освещенностей в помещениях произвольной конфигурации (прямоугольной, овальной, Г- или T-образной и т.д.);

– получение сводного результата по расчету множества помещений и всего здания (проекта);

– возможность детального анализа распределения освещенности по области расчета, построение полей освещенности, а также оценка освещенности в произвольных точках пространства с различной ориентацией расчетной поверхности;

– возможность ввода исходных данных – координат светильников, стен, точек контроля и т.д. – с использованием графических средств «AutoCAD» (оцифровка планов в AutoCAD) и параллельной выдачей информации на планы;

– просмотр в трехмерном виде (аксонометрии) исходных данных для расчетов: источников света (светильников) с вектором направленности светового потока, точек контроля, а также стен, зданий и сооружений, создающих тень;

– просмотр (в трехмерном виде) результатов расчета как световых полей, что позволяет визуально оценить распределение освещенности по площади освещаемой поверхности;

– отображение на плане (в «AutoCAD» ) линий заданного уровня освещенности, что позволяет визуально оценить и вывести на планы границы области заданного уровня освещенности;

– импорт файлов фотометрических данных светильников;

– итоговая документация в форматах «AutoCAD» и «MS Word».

Оба Программных комплекса позволяют также производить прямой расчет освещенности с использованием кривых силы света светильников (с отслеживанием затенений и отражений от поверхностей).

Исходными данными для светотехнических расчетов являются перечни источников света (светильников), точек контроля, стен, комнат (помещений), мачт, а также зона расчета и группа примитивов зданий и сооружений. Последнюю составляют здания, резервуары, цистерны, сферы, трубы – они используются только для формирования теней (учета затененности при расчете освещенности).

Исходной информацией о помещении служат его геометрические размеры и коэффициенты отражения поверхностей потолка, стен и пола. Число стен помещения произвольно, а само помещение может иметь различную конфигурацию – в том числе и овальную. В один проект (расчет) допускается включение нескольких помещений.

Исходные данные о светильнике содержат его геометрические размеры, описание кривых силы света (КСС), площадь выходного окна светильника, коэффициент полезного действия, число ламп, их мощность и величину светового потока. Светильники могут быть круглосимметричными, иметь две или одну плоскость симметрии. В одном помещении возможно совместное использование светильников разных типов.

Выбор светильников и ламп производится из баз данных (БД). Число светильников, а также способ их расположения в пространстве помещений определяются на основе вариантных расчетов с учетом обеспечения заданных уровней освещенности в контрольных точках и допустимой степени ее неравномерности. Системы работают с определенным набором баз данных изделий и оборудования определенных производителей. Данные ПК имеют возможность создавать постоянно обновляемые, актуализированные БД с расширенными информационными данными и возможностями.

Из двух приведенных пакетов прочное лидерство, особую популярность занимает программный комплекс «Dialux», поскольку его первые версии распространялись бесплатно, а пользовательский интерфейс может быть сконфигурирован на одном из 26 языков мира.

С сайта компании DIAL www.dial.de можно загрузить текущую версию и руководства пользователя «Dialux».

Пакет «Dialux» поддерживает международные и национальные стандарты европейских стран. Программная система предназначена для профессионального проектирования в соответствии с упомянутыми стандартами освещения различных помещений, наружного освещения объектов с обеспечением мощной графической поддержки визуализации проекта, учитывает все современные требования к дизайну и расчету освещения.

ПК «Dialux» позволяет смоделировать различные световые сцены в помещении. Объединяя светильники в одну или более группы управления, можно смоделировать включение и выключение света, различные уровни освещенности. Можно рассчитать дневной свет и тени при планировании освещения.

Программа принимает во внимание географическое расположение здания, погодные условия и тени от окружающих строений и прочих объектов.

Модуль «Raytracer», позволяет получить фотореалистичное трёхмерное изображение. Также можно работать с двумерными чертежами в формате.dxf, импортируя файл, обрабатывая его и экспортируя в «AutoCAD». Наклонные полы и потолки в «Dialux» моделируются при помощи различных специальных элементов. Это облегчает вычисление вертикальной освещенности, как полуцилиндрической, так и цилиндрической. Таким образом, можно получить расчет освещенности и яркости света на требуемой поверхности. К ПК прилагается расширенная библиотека мебели и текстур.

ПК «Dialux» производит светотехнические расчеты, учитывая множество факторов, которые не учитываются при проектировании освещенности табличным методам. Это наиболее точный инструмент светотехнического проектирования. В «Dialux» встроен визуализатор «POV-Ray™», позволяющий получить трёхмерное изображение распределения освещенности и оценить результат по различного вида диаграммам распределения освещенности и трёхмерной визуализации. Есть возможность импорта планов и экспорта результатов расчета в «AutoCAD». «Dialux» производит расчет всех требуемых световых характеристик: яркости, всех видов освещенности, показателей блесткости и пр. ПК «Dialux»» сопровождается документацией на русском языке.

В состав ПК входят основной пакет «Dialux», облегченная составляющая Ассистент «Dialux Light», а также «POV-Ray™»-инструмент создания высококачественной компьютерной графики. Методической основой расчета освещенности программного комплекса являются методы светового потока и точечный метод.

 

 

Рис. 2.10. Главное Окно «Dialux»

 

 

Рис. 2.11. Вкладка строки меню «Выбор светильников - каталоги « Dialux»

Кроме основной функции, т.е. выполнения светотехнических расчетов, большим преимуществом ПК «Dialux» является возможность презентации своих продуктов производителями. Кроме стандартной информации, т.е. фотометрических данных светильников, в каталоге содержатся также описания продуктов и фотографии. Чёткие критерии поиска позволяют быстро найти светильник или группу светильников, которую мы хотим использовать в проекте освещения (рис.2.11.).

«Dialux Light» – это версия для упрощенного расчета и проверки требуемого количества светильников. Данное программное приложение используется в учебном процессе при проведении практических занятий по теме «Проектирование установки искусственного освещения для помещений». Программой предусмотрена поэтапная, пошаговая реализация задачи расчета потребного количества светильников. Проект открывается вводом в окно «Проектная информация» (рис.2.12.) информации о разработчике.

В окне «Ввод данных»(рис.2.13.) определяем геометрию комнаты в соответствующих полях. По умолчанию «Dialux Light» предлагает прямоугольную комнату. Если установить флажок в поле «L-образная комната», «Dialux Light» покажет L-образную комнату. Длины сторон комнаты a, b, c и d показаны на рисунке. Можно изменять в соответствующих полях коэффициенты отражения потолка, стен и пола. Установленный коэффициент отражения стен применяется ко всем существующим стенам.

 

 

 

 

Рис. 2.12.Ассистент «Dialux Light» – Окно «Проектная информация»

 

Рис. 2.13. Ассистент «Dialux Light» – Окно «Ввод данных»

На следующем этапе выбирается светильник,который будет использоваться в проекте. Щелчок кнопкой «Каталог»открывает доступ к каталогам светильников и «Собственному банку данных»(пользовательская база данных избранных светильников), рис.2.14.

Рис. 2.14. Ассистент «Dialux Light» – Окно «Выбор каталога светильников»

В окне «Расчет и результаты»(рис.2.15) «Dialux Light» рассчитает необходимое число светильников по методу светового потока и точечным методом, чтобы достичь требуемой освещенности. Можно ввести освещенность в поле «Планируемая освещенность Emin».

Рис. 2.15. Ассистент «Dialux Light» – Окно «Расчет»

Используя поля Горизонтальное расположение или Вертикальное расположение, можно определить расстояния светильников друг от друга и от стены. После проверки корректности введенных значений, нажать на кнопку «Рассчитать»и «Dialux Light» запустит расчет. Затем «Dialux Light» показывает результаты в виде рисунка из линий изолюкс и таблицы для рабочей плоскости.

 

 

Рис. 2.16. Ассистент «Dialux Light» – Окно «Результаты расчета»

В окне «Вывести результаты, можно выбрать - печатать результаты или сохранить их в электронной форме как PDF файл. Используя поля рядом с символами распечатки можно выбирать, какие результаты должны распечатываться. По умолчанию все результаты активированы. Если выбрать, например, только краткий обзор, нужно активировать только резюме. Если необходимо полностью представить результаты, то активируются все результаты.

В конце расчетов (после закрытия «Dialux Light» ) результаты расчета будут показаны как трехмерный тонированный вид в окне программы «Dialux».

Сравнивая и анализируя результаты расчетов выполненных по «ручной» традиционной технологии с проектировочными решениями «Dialux Light», студенты получают возможность глубоко познать все особенности методик проектирования, многообразие факторов, определяющих формирование оптимальных условий рационального освещения на рабочем месте, а также оптимизировать процесс подбора светильников с учетом эстетических, энергосберегающих и экономико-эксплуатационных требований. Применение на практике современных систем автоматизированного проектирования расширяет инновационный потенциал студентов, готовит к будущей инженерной деятельности, работе на современном предприятии, фирме, учреждении, формирует профессиональные компетенции будущего специалиста.