Методы расчета искусственного освещения

опубликовано: .

      СОДЕРЖАНИЕ:

  1. Онлайн расчет освещения
  2. Программы расчета освещенности
  3. Системы автоматизированного проектирования

Понятие светотехнического расчета, как и любого другого технического расчета, подразумевает под собой выполнение определенных математических операций, объединяющих светотехнические параметры осветительных приборов (их числа, мощности, количества, расположения в помещении и других) с результирующими световыми показателями (освещенностью, яркостью и так далее) получающимися в результате их работы.

Число таких параметров и показателей может быть весьма разнообразным, из-за чего оказывается велико и число светотехнических задач. Расчеты условно можно поделить на прямые – когда параметры осветительных приборов определяются по заданным светотехническим показателям, и проверочные – в ходе решения которых, при известных параметрах, определяется ожидаемое значение показателей.

Достаточно разнообразными могут быть и способы расчета. Это, прежде всего, определяется характером решаемых задач: осветительные приборы или устройства бывают точечными, линейными или двухмерными; их светораспределение может быть круглосимметричным, иметь две, одну или ни одной плоскости симметрии; освещаемые поверхности могут быть вертикальными, наклонными или горизонтальными; интерес расчета может заключаться в определении наибольшего, наименьшего или среднего значения светотехнических показателей и так далее.

Вместе с тем, для решения одной и той же конкретной задачи довольно часто разными авторами методик расчета предлагаются различные пути, в практике же используются лишь некоторые предложения.

Разные методики и способы расчета отличаются степенью точности результатов расчетов.

Конечно, в первую очередь точность расчетов интересует инженеров-проектировщиков работающих в проектных организациях, так как объектами их деятельности являются общественные и административные здания, производственные помещения, дороги, парки отдыха и другие. То есть те объекты, в которых продолжительное время находится большое количество людей. В таких случаях в последнее время используют специальные платные или бесплатные программы (системы автоматического проектирования (САПР)), в которых инженер строит чертеж освещаемого объекта, выбирает необходимые световые приборы, имеющиеся в базе данных программы, расставляя их по объекту вручную или автоматически, и производит расчет. Иногда расчеты производятся и вручную с помощью калькулятора по известным методикам.

Для подавляющего большинства людей, проживающих в индивидуальных домах или квартирах и интересующихся вопросом обеспечения нормируемой освещенности жилых и нежилых комнат, достаточно произвести ориентировочный расчет освещения комнаты или расчет уличного освещения  и определить необходимое количество светильников для ее достижения. Такой светотехнический расчет освещения можно выполнить при помощи специализированных онлайн-калькуляторов расчета освещенности. Такие калькуляторы сейчас распространены в сети интернет, на сайтах производителей световых приборов.

Познакомимся с перечисленными инструментами расчета освещенности.

Онлайн расчет освещения

Само выражение – "онлайн расчет", говорит о том, что необходимые вычисления производятся в сети интернет, а точнее на страницах сайтов имеющих такой сервис. Число таких сайтов достаточно большое. Если ввести в строке наиболее популярных поисковых систем "Яндекс" или "Google" поисковые запросы типа: – "Онлайн расчет освещенности помещения" или – "Расчет освещения калькулятор онлайн", то поисковики выдадут порядка десятка таких сайтов. К наиболее известным, можно отнести сайты фирм производителей световых приборов, таких как  ОАО "Ардатовский светотехнический завод" и "Световые технологии". Также можно отметить очень интересный сайт "Онлайн калькулятор", который полностью посвящен тематике онлайн-расчетов и содержит на своих страницах огромное количество калькуляторов из разных областей наук и жизнедеятельности человека в целом. Подобные расчеты абсолютно бесплатны.

Форма расчета количества светильников Ардатовского светотехнического завода

Рисунок 1. Форма расчета количества светильников Ардатовского светотехнического завода

Форма расчета количества светильников компании "Световые технологии"

Рисунок 2. Форма расчета количества светильников компании "Световые технологии"

Форма расчета количества светильников и светового потока одного светильника сайта "Онлайн калькулятор"

Рисунок 3. Форма расчета количества светильников и светового потока одного светильника сайта "Онлайн калькулятор"

Как видно из рисунков результатом расчета всех калькуляторов является необходимое количество светильников для определенного помещения с заданными размерами. При расчете также задается минимальный ряд параметров, без которых расчет будет невозможен. Это коэффициент отражения поверхностей помещения (стен, потолка, пола); параметры светильника, а точнее его тип, так как, выбрав тип светильника все параметры светильника (кривые распределения света, световой поток и другие) применяются в расчете автоматически; тип ламп; требуемая освещенность помещения; коэффициент запаса (величина учитывающая снижение эффективности работы лампы и светильника); высота подвеса светильника и высота расчетной поверхности.

Программы расчета освещенности

Кроме онлайн расчетов существуют автономные программы, работающие на базе операционной системы Windows.

Первой программой такого рода, которую я обнаружил в интернете, является программа "Формула света", разработанная светотехнической компанией "Электро". Программа напоминает онлайн-калькуляторы, и по функциональности ничем от них не отличается.

Рабочая форма программы "Формула света"

Рисунок 4. Рабочая форма программы "Формула света"

Заданными параметрами при расчете являются: габариты помещения; требуемый уровень освещенности; коэффициент запаса; тип светильника; коэффициент отражения. То есть все те, что задаются при онлайн расчетах. Результатом расчета является количество светильников требуемых для создания указанного в задании уровня освещенности помещения. Довольно скромно.

Стоить отметить, что программа давно уже не поддерживается и база данных световых приборов сильно устарела.

Результат расчета в программе "Формула света"

Рисунок 5. Результат расчета в программе "Формула света"

Мое мнение, программа полезна тем, у кого нет возможности подключиться к сети интернет. Хотя в данный момент таких людей, наверное, уже не найти.

Следующая, более интересная программа, дающая более точные результаты расчета, это – Beroes OS 1.1. Данная программа позволяет произвести расчет освещения в помещении зданий и сооружений двумя методами: методом удельной мощности и методом коэффициента использования светового потока. Кроме того, возможна проверка результатов расчета точечным методом и методом расчета от светящих линий с последующей коррекцией количества светильников и их размещения. Программа предназначена для проектных организаций и студентов учебных заведений, занимающихся расчетом искусственного освещения зданий и сооружений.

Вид главной формы программы Beroes OS 1.1

Рисунок 6. Вид главной формы программы Beroes OS 1.1

Проект программы является эквивалентом отдельного расчета искусственного освещения здания или сооружения, которые могут иметь неограниченное количество помещений. Программа позволяет управлять любым количеством проектов, создавая, открывая, удаляя и копируя их.

С первого взгляда программа немного сложна. Во всяком случае, мне не удалось сразу же после создания нового проекта добавить в него нужный светильник с лампой, чтобы рассчитать их общее количество. Зато возможности программы впечатляют. Программа распространяется бесплатно.

Системы автоматизированного проектирования

САПР "Компас"

Подобные результаты расчета можно получить и с помощью входящего в состав универсальной системы автоматизированного проектирования (САПР) "Компас-График", приложения "КОМПАС. Электроснабжение: ЭС/ЭМ". Приложение позволяет не только выполнить автоматическую расстановку световых приборов, расчет освещенности и в результате получить наглядную визуальную картину распространения светового потока в виде кривых сил света, но и выполнить целиком проект в части силового электрооборудования (ЭМ), внутреннего электроосвещения (ЭО) и электроснабжения (ЭС).

План расстановки оборудования, электрических щитов, подключения электроприемников к распределительным устройствам, трассировки кабеля

Рисунок 7. План расстановки оборудования, электрических щитов, подключения электроприемников к распределительным устройствам, трассировки кабеля

Расчет количества светильников методом коэффициентов использования Айзенберга Ю.Б.

Рисунок 8. Расчет количества светильников методом коэффициентов использования Айзенберга Ю.Б.

Просмотр построения в трехмерном пространстве светильников и кабельных трасс

Рисунок 9. Просмотр построения в трехмерном пространстве светильников и кабельных трасс

План расположения оборудования и электропроводок

Рисунок 10. План расположения оборудования и электропроводок

Однолинейная расчетная схема

Рисунок 11. Однолинейная расчетная схема

Таблица значений освещенности в помещении и изолюксы, дающие наглядную картину распределения освещенности

Рисунок 12. Таблица значений освещенности в помещении и изолюксы, дающие наглядную картину распределения освещенности

Единственный недостаток, заключается в том, что расчет освещенности производится только для прямоугольной области. То есть если вы построили помещение, форма которого отлична от прямоугольника или квадрата, то расчет будет произведен в пределах прямоугольной области, длина сторон которого равна максимальной длине стен помещения. Соответственно результаты немного отличаются от действительных. Но они вполне удовлетворяют строительным нормам и правилам при сдаче объекта после строительства или реконструкции. Мое мнение таково, что данную программу лучше всего использовать для расчета освещения производственного помещения.

САПР "DIALux"

И наконец, вкратце расскажем о шедевре всех программ светотехнического расчета, о системе автоматизированного проектирования профессионального освещения DIALux. САПР разработана инжиниринговой компанией DIAL GmbH, основным видом деятельности которой является измерение, испытание, аудит, а также проверка соответствию нормам и правилам используемых источников света, световых приборов, аппаратного и программного обеспечения.

САПР DIALux распространяется бесплатно, поэтому ее самая последняя версия может быть скачана с официального сайта, любым желающим www.dial.de. DIALux полностью русифицирована, поэтому особых трудностей с ее освоением, у большинства пользователей, возникнуть не должно.

Функционал DIALux позволяет производить расчет освещения, как внутренних помещений зданий, так и наружных объектов, например, игровых площадок, спортивных сооружений, открытых складов, автомагистралей и других.

Если вы работаете в DIALux первый раз, то вы можете воспользоваться ассистентом, который предлагает несколько вариантов сложности компоновки освещаемого объекта.

Диалоговое окно DIALux

Рисунок 13. Диалоговое окно DIALux

Окно выбора ассистентов создания проекта

Рисунок 14. Окно выбора ассистентов создания проекта

DIALux Light является самым простым способом ввода исходных данных и состоит из четырех этапов:

  • ввод проектной информации;
  • опрос геометрии помещения, расчетных параметров и выбора светильников. Нужно отметить, что с помощью данного ассистента, возможно, построить только прямоугольные и L-образные помещения;
  • размещение светильников с расчетом и индикацией результатов;
  • установка опций печати и распечатка результатов расчета.

Окно DIALux Light для ввода проектной информации

Рисунок 15. Окно DIALux Light для ввода проектной информации

Окно DIALux Light для ввода исходных данных

Рисунок 16. Окно DIALux Light для ввода исходных данных

Окно DIALux Light для изменения условий расчета

Рисунок 17. Окно DIALux Light для изменения условий расчета

Окно DIALux Light с результатами расчета

Рисунок 18. Окно DIALux Light с результатами расчета

Окно DIALux Light для определения способа вывода результатов расчета

Рисунок 19. Окно DIALux Light для определения способа вывода результатов расчета

Трехмерная модель, получившаяся в результате расчета в DIALux Light

Рисунок 20. Трехмерная модель, получившаяся в результате расчета в DIALux Light

Второй способ ввода исходных данных в ассистенте позволяет быстро выполнить стандартные компоновки помещений. По способу ввода исходных данных он ничуть не сложнее DIALux Light но в отличие от него позволяет строить помещения полигональной формы, то есть имеющих сложную форму стен и углов.

Третий способ ввода идентичен второму, но почему-то рассчитан на более опытных пользователей. Хотя не по сложности не по функциональности его не превосходит.

Ну и наконец, при помощи четвертого способа ввода исходных данных можно быстро скомпоновать объект для уличного (наружного) освещения. Здесь также как и в DIALux Light нужно пройти три основных этапа:

  • задание дорожного профиля и иная информация;
  • задание критериальных полей и соответствующих им классов освещенности;
  • выбор и размещение светильников.

В качестве демонстрации возможностей САПР приведу несколько изображений с результатами расчета, которые были взяты на сайте "Freelance":

Пример расчета освещения спортивного зала

Рисунок 21. Пример расчета освещения спортивного зала

Пример расчета освещения автомойки

Рисунок 22. Пример расчета освещения автомойки

Пример расчета освещения автосалона Nissan

Рисунок 23. Пример расчета освещения автосалона Nissan

Пример расчета освещения магазина одежды

Рисунок 24. Пример расчета освещения магазина одежды

Пример расчета освещения входной группы ресторана

Рисунок 25. Пример расчета освещения входной группы ресторана

Пример расчета подсветки внешних стен жилого дома

Рисунок 26. Пример расчета подсветки внешних стен жилого дома

Пример расчета освещения ванной комнаты

Рисунок 27. Пример расчета освещения ванной комнаты

Пример расчета освещения гостиничного номера

Рисунок 28. Пример расчета освещения гостиничного номера (вид сверху)

Рисунок 29. Пример расчета освещения гостиничного номера

Рисунок 30. Пример расчета освещения гостиничного номера

С октября 2012 года стала доступна новая САПР DIALux evo, предназначенная не только для расчета внутреннего и наружного освещения, но и для архитектурного проектирования в целом. Основным достоинством нового пакета является то, что в одном проекте одновременно можно создавать как наружные объекты (дороги, мосты, тротуары, спортивные сооружения, здания, озеленение и другое), так и внутреннюю компоновку помещений, включая мебель и бытовую технику.

Диалоговое окно DIALux evo

Рисунок 31. Диалоговое окно DIALux evo

При расчете освещения данной САПР учитывается даже фотометрические свойства стекол. Это достоинство особенно важно, когда помещение, где производится расчет, имеет панорамное остекление.

В целом сам пользовательский интерфейс пакета выглядит более функционально и интуитивно понятнее. Вот примеры рабочих окон и изображений полученных в результате работы в DIALux evo:

Кроме DIALux существуют и другие системы автоматизированного проектирования, имеющие похожий функционал и распространяющиеся бесплатно, ну или условно бесплатно, например, RELUX, но, на мой взгляд, DIALux заслуживает самого пристального внимания. Пакет разработан довольно давно, постоянно усовершенствуется и обновляется. Его основное преимущество перед другими САПР предназначенных для расчета освещения и визуализации получившихся результатов в виде трехмерного изображения, это то, что он полностью переведен разработчиками на русский язык.

Итак, если вам нужно быстро "прикинуть" какой уровень освещенности будет обеспечен при использовании тех или иных типов световых приборов воспользуйтесь онлайн-калькуляторами. Если у вас есть свободное время, желание построить трехмерную модель своего жилища и визуально оценить эффект от использования конкретного светового прибора, расположенного в том или ином месте, советую воспользоваться САПР DIALux или DIALux evo.

3.6666666666667 1 1 1 1 1 Рейтинг 3.67 (3 Голоса -ов)