基于DIALux Evo软件的某办公楼照明的优化设计

2018-08-03 04:50马秀峰王立雄
照明工程学报 2018年3期
关键词:办公区均匀度照度

马秀峰,王立雄

(天津大学建筑学院,天津 300072,China)

引言

随着经济与社会的发展,公共建筑特别是办公建筑的数量急剧增多。很多大型办公建筑由于建筑进深过大,导致天然采光不足,白天工作时间仍然依赖人工照明[1-11]。人工照明的传统设计方法是根据公式计算照度,通过经验选择光源类型,确定照明灯具数量、照明方式等,照明效果图也利用3D max软件渲染后处理。这种设计方式在灯具安装完毕后容易造成照度均匀度差、局部照度值过高、眩光值偏高等缺陷,不仅浪费了能源,同时大大降低了办公环境的视觉舒适度,给办公人员的视力健康造成了很大的损伤。

本文第一作者有幸参与中国建筑文化中心C座办公楼照明优化设计项目,利用专业照明软件DIALux Evo进行办公楼照明环境模拟,经过数次调整参数进行优化并应用,最后形成此文,意在帮助照明设计师开拓视野,并对办公照明设计问题形成一定的参考性和实用价值。

1 办公室照明环境现状

本次照明设计优化项目选取中国建筑文化中心C座标准层平面。经实际测量统计,办公区(本次研究范围)为东西长为11.55 m,南北长为25.85 m,净高为3.6 m的三维空间。照明面积为 257.85 m2,照明空间为 928.26 m3。办公区分为综合办公区和总经理办公室(如图1所示)。

图1 办公平面图Fig.1 Office area plan

根据实测数据,综合办公区照明方式为直接照明,光源采用T5直管荧光灯,每3根灯管为一组,使用一枚镇流器。灯具安装高度为3.60 m(如图2所示);总经理办公室使用LED型面板灯具,灯具安装高度为3.60 m(如图3所示)。

图2 综合办公区现状Fig.2 Integrated office area status

1)照明能耗。综合办公区使用的灯管总数为36组(每三根为一组),T5直管荧光灯单根灯管功能为28 W,每组使用一枚镇流器,镇流器功率为4 W,一组灯管总功率为28 W×3+4 W=88 W;总功率为88 W×36=3 168 W;总经理办公室共有3组型灯具,单组功率为18 W,总功率为54 W。因此,办公区总照明功率为 3 168 W+54 W=3 222 W(包括综合办公区和总经理办公室)。

图3 总经理办公室现状Fig.3 General manager office status

2)工作面照度统计分析。综合办公区工作面共设置129个照度采样点。工作面高度设置为0.85 m;总经理办公室工作面照度采样点共设置6个,工作面高度设置为0.85 m。为避免其他光线对测量数据造成影响,选择测量时间为夜间,并将窗户用不透光材料遮挡,屏蔽室外光线,以保证工作面照度测量值的准确性与有效性。

根据工作面照度实测数据(如图4所示)可知,综合办公区工作面照度统计中,300 lx以下的区间共有4组数据;300~400 lx区间共有12组数据;400~500 lx区间共有41组数据;500~600 lx区间共有42组数据;600~700 lx区间共有28组数据;700 lx以上的区间共有2组;平均照度为513 lx;最小照度为145 lx;最大照度为732 lx;最小值/平均值为0.28;最小值/最大值为0.20。

图4 工作面照度测量值Fig.4 Face value measurement

总经理办公室工作面照度统计中, 50~100 lx区间共有2组数据;100~150 lx区间共有3组数据;150~200 lx区间共有1组数据;平均照度为120 lx;最小照度为87 lx;最大照度为153 lx;最小值/平均值为0.73;最小值/最大值为0.57。

3)照明现状存在问题。根据照明环境实际测量值以及办公人员视觉舒适度问卷评价表,可以总结出目前办公区照明环境存在如下问题:综合办公区的工作面平均照度为513 lx,照度值偏高,造成能源浪费;最小值/平均值为0.28,证明照度均匀度较低,导致视觉舒适度较差;柱子旁边的局部照度为145 lx和265 lx,照度值偏低;总经理办公室工作面平均照度为120 lx,照度值偏低,造成室内光环境偏暗,严重影响办公人员正常工作。

2 基于DIALux Evo 软件优化设计环境

利用DIALux Evo软件,根据办公区测量的长、宽、高等数值,将模型按照1∶1的比例建立起来。通过软件的素材功能,将地面和墙面材质选择与办公区现状相同的材质。将地面材质设置为灰色地毯,单位尺寸为300 mm×300 mm,反射率为30%;墙面材质设置为9010纯白色,喷漆效果,反射率为86%;天花材质设置为9003灰白色,喷漆效果,反射率为70%。

为提高光环境模仿精确度,考虑家具材质的反射率,因此将建立好的办公区模型内添加桌椅等家具。综合办公区共有办公桌54套;总经理办公室办公桌1套(如图5所示)。

图5 家具布置效果Fig.5 Furniture layout effect

1)优化过程。将模型建立完毕后,利用软件布置灯具功能选择灯具。原始灯具尺寸为1 200 mm×600 mm,在选择新灯具时,考虑与原始灯具及吊顶形成模数并匹配,减少吊顶更换工作量,最终确定采用的灯具型号为NLED4204型办公侧发光灯盘(如图6所示),灯具功率为40 W,尺寸为1 200 mm×300 mm,色温为5 700 K,显色指数为86,单个灯具光通量3 200 lm,发光效率为80 lm/W。

图6 NLED4204办公侧发光灯盘Fig.6 NLED4204 office side light panel

灯具布置过程中,利用DIALux照明计算精灵将综合办公区和总经理办公室照射区域分别限定后,软件将根据光环境条件智能布置灯具。灯具布置完毕后,根据情况再进行人工微调优化,利用软件计算出光环境分布,同时导出等照度图、3D效果图、光强度表等进行分析。在多次改变灯具高度、局部调整灯具位置,多次对计算结果对比分析后,最终确定了优化方案(如图7所示)。

图7 灯具布置图Fig.7 Luminaire layout

综合办公区在西侧入口处设置横向灯盘1枚,其他区域设置纵向灯盘37枚;南向数第五排和北向数第二排最东侧灯管,为避免柱子干扰,沿南北轴向北平移600 mm;灯具高度设置为距地面3.5 m,总经理办公室采用灯具横向布置,共设置2枚灯具。灯具高度设置为距地面3.5 m。

2)优化设计的结果与分析。通过DIALux Evo软件计算报表,得出0.85 m高度工作面垂直照度图(如图8所示)。根据工作面照度图可知,综合办公区工作面照度数值中,300 lx以下的区间共有2组数据;300~400 lx区间共有28组数据;400~500 lx区间共有99组数据;平均照度为436 lx;最小照度为207 lx;最大照度为499 lx;最小值/平均值为0.47;最小值/最大值为0.42。总经理办公室工作面照度统计中,平均照度为324 lx;最小照度为290 lx;最大照度为352 lx;最小值/平均值为0.90;最小值/最大值为0.82。

图8 优化后工作面照度Fig.8 Optimized illuminance of working face

优化后的综合办公区平均照度对比原始照明状态降低77 lx,照度均匀度由28%提高到47%,柱子旁边的局部照度由现状145 lx提升至478 lx;总经理办公室平均照度由120 lx提升至324 lx,照度均匀度由原始照明状态73%提高到90%。在能源消耗方面,优化后办公区总照明功率为40 W×40=1 600 W,仅为现状的总功率3 222 W的49.7%。优化后软件渲染出效果图(如图9所示)。

图9 渲染效果图Fig.9 Rendering chart

办公环境优化设计前后相关参数的对比如表1所示。从表1中可以看出,优化方案相比原始照明状态,办公照明的工作面照度均匀度明显提高,且优化方案使用新型LED光源,提高了能源使用率。

表1 办公环境照明优化前后对比

图10 天花等照度图Fig.10 Ceiling illuminance map

3)室内光环境舒适度的分析。通过DIALux Evo软件计算出天花和墙体的直角照度,天花的表面平均照度为153 lx(如图10所示),照度均匀度良好;墙体的表面平均照度为161 lx(如图11所示),照度均匀度良好,视觉舒适度较高。

4)灯具控制设计优化后的办公区灯具控制由以前的2枚开关改变为11枚开关,其中1~8号开关主要控制综合办公区主要作业面区域灯具;9~10号开关控制综合办公区作业面临近区域灯具;11号开关控制总经理办公室灯具(如图12所示)。

图12 灯具控制图Fig.12 Lamp control

3 结语

本文通过利用DIALux Evo软件对办公建筑进行光环境模拟,利用软件智能设计功能对原始照明状况进行优化提升,根据实际条件再进行人工微调并对比实验结果,最终获得最优照明优化方案。

将优化方案与原始照明状态对比评价,数据证明优化后照明方案提高了办公照明的照度均匀度,减少了柱子旁边局部照明的盲区;优化方案使用新型LED光源,提高了能源使用率,节约了能源。

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