УДК 628.987

ПРИМЕНЕНИЕ САПР ДЛЯ РАСЧЕТА ОСВЕЩЕННОСТИ

Ковалев Алексей Анатольевич1, Головин Александр Александрович2
1Уральский государственный университет путей сообщения, доцент, канд. техн. наук
2Уральский государственный университет путей сообщения, студент гр. ЭЭ-410, инженер НИЛ «САПР КС»

Аннотация
Данная статья посвящена расчету освещенности с помощью систем автоматизированного проектирования. Приведено сравнение математического расчета и расчета с помощью программного продукта DIALux.

Ключевые слова: автоматизированный расчет, моделирование, освещение, освещенность, светильник


APPLICATION FOR CAD LIGHTING CALCULATIONS

Kovalev Alexey Anatolievich1, Golovin Alexander Aleksandrovich2
1Ural State University of Railway Transport, Associate Professor, PhD. tehn. Sciences
2Ural State University of Railway Transport, student

Abstract
This paper focuses on lighting calculations using computer-aided design. The comparison of mathematical calculation and calculation using software DIALux.

Keywords: automated calculation, DIALux, light, lighting, modeling


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Ковалев А.А., Головин А.А. Применение САПР для расчета освещенности // Современные научные исследования и инновации. 2014. № 6. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/06/36002 (дата обращения: 29.09.2017).

Рациональное освещение помещений и рабочих мест – один из важнейших элементов благоприятных условий труда. При правильном освещении повышается производительность труда, улучшаются условия безопасности, снижается утомляемость. При недостаточном освещении рабочий плохо видит окружающие предметы и плохо ориентируется в производственной обстановке. Успешное выполнение рабочих операций требует от него дополнительных усилий и большого зрительного напряжения. Неправильное и недостаточное освещение может привести к созданию опасных ситуаций.

Стремительно растущая урбанизация изменяет интенсивность и спектральный состав важнейшего фактора среды обитания человека – солнечной радиации у поверхности земли вследствие загрязнения атмосферного воздуха, снижения его прозрачности и существенного затенение территорий плотной многоэтажной застройкой. Ограниченная прозрачность остекления светопроемов, их затеняемость, а зачастую и несоответствие их размеров площади и глубине помещений, вызывают повышенный дефицит естественного света в помещениях. Недостаток естественного света восполняется искусственным освещением [1].

Следовательно, расчет искусственного освещения влияет на:

– работоспособность и утомляемость сотрудников, а значит, на производительность труда;

– условия труда;

– качество выполняемых работ;

– психологическое состояние человека;

– безопасность жизнедеятельности;

– энергозатраты;

– подбор оборудования для осветительной установки.

Ряд единиц, необходимых для расчета искусственного освещения, вытекает из задач данного мероприятия. Эти единицы нормированы, и поддержание их обеспечивает оптимальное распределение световой энергии, а значит, позволяет выполнить поставленные задачи. Основные параметры, которые учитываются при расчете искусственного освещения таковы:

1. Световой поток. Данная величина, измеряемая в люменах (лм) существенна для расчета искусственного освещения, поскольку характеризует мощность лучистой энергии в 1 Вт.

2. Освещенность. Эта характеристика, измеряемая в люксах (лк), важна для расчета искусственного освещения, поскольку определяет отношение светового потока к площади освещаемой поверхности.

3. Сила света измеряется в канделах (кд) и учитывается при расчете искусственного освещения потому, что характеризует плотность светового потока.

4. Светимость важна для расчета искусственного освещения в силу того, что определяет отношения светового потока к источнику освещения. Принятая единица измерения – лм/м2.

5. Яркость. Эта величина принципиальна для расчета искусственного освещения потому, что определяет отношение силы света к освещаемой поверхности.

Работа, выполняемая с использованием вычислительной техники, имеют следующие недостатки:

– вероятность появления прямой блесткости;

– ухудшенная контрастность между изображением и фоном;

– отражение экрана.

В связи с тем, что естественное освещение слабое, на рабочем месте должно применяться также искусственное освещение.

Для расчета искусственного освещения специалисты прибегают к различным методам.

Для примера сравним два метода расчета: математический и с применением систем автоматизированного проектирования.

Математический расчет освещения научно-исследовательской лаборатории.

Размещение светильников определяется следующими размерами:

Н = 4 м. – высота помещения

hc = 0,25 м. – расстояние светильников от перекрытия

hп = H – h= 4 – 0,25 = 3,75 м. – высота светильников над полом

hp = высота расчетной поверхности = 0,75 м (для помещений, связанных с работой ПЭВМ)

h = hп – h= 2,75 – 0,75 = 2 м – расчетная высота.

Светильник типа ДРЛ (4х18 Вт). Длина 0,6 м, ширина 0,6 м, высота 0,11 м.

L – расстояние между соседними светильниками (рядами люминесцентных светильников), Lа (по длине помещения) = 1,2 м, Lв (по ширине помещения) = 1,2 м.

l – расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стены, l = 0,3 – 0,5L.

lа = 0,5La, lв = 0,3Lв

la= 0,6 м., lв = 0,36 м.

Светильники с люминесцентными лампами в помещениях для работы рекомендуют устанавливать рядами.

Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затемняющих предметов. Потребный поток ламп в каждом светильнике:

где     Е – заданная минимальная освещенность равна 500 лк., т.к. разряд зрительных работ = 3

r – коэффициент запаса = 1,3 (для помещений, связанных с работой ПЭВМ)

S – освещаемая площадь = 45,36 м2.

z – характеризует неравномерное освещение, z = Еср / Еmin
- зависит от отношения
l = L/h , la = La/h = 0,6, lв = Lв/h = 1,5. Т.к.
l превышают допустимых значений, то z=1,1 (для люминесцентных ламп).

N – число светильников, намечаемое для расчета. Первоначально намечается число рядов n, которое подставляется вместо N. Тогда F – поток ламп одного ряда.

где F1 – поток ламп в каждом светильнике.

h – коэффициент использования. Для его нахождения выбирают индекс помещения i и предположительно оцениваются коэффициенты отражения поверхностей помещения rпот. (потолка) = 70 %, rст. (стены) = 50 %, rп. (пола) = 30 %.


Расчеты показали, что рационально использовать 12 светильников, расположив их: 4 светильника в длину и 3 светильника в ширину. Светильники вмещаются в ряд, так как длина ряда 8,4 м., ширина – 5,4 м. Применяем светильники с лампами 4х18 Вт в количестве 12 шт. получим освещенность помещения:


Схема расположения светильников представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема расположения светильников

Так же, провести расчет освещенности становится возможным с помощью применения различных программных продуктов. Для расчетов освещения применяется программный продукт DIALux , разработанный DIAL GmbH (Deutche Institut fur Angewandte Lichttechnik) – Немецким Институтом Прикладной светотехники.

DIALux одна из самых эффективных программ для расчета освещения на рынке программного обеспечения. Она учитывает все современные требования к дизайну и расчету освещения. Этот комплекс поддерживает международные и национальные стандарты европейских стран.

Процесс проектирования освещения состоит из следующих этапов [3]:

  1. Задание геометрических размеров расчетного помещения;
  2. Выбор и расположение оборудования в помещении;
  3. Задание для пола, стен и потолка коэффициента отражения;
  4. Подбор и расположение светильников;
  5. Автоматизированный расчет;
  6. Вывод результатов.

Модель помещение лаборатории, созданная в программе DIALux и
распределение освещенности приведены на рис. 2 и рис.3 соответственно.

Рисунок 2 – Модель лаборатории

Рисунок 3 – Распределение освещенности

Проведенные исследования показали, что для расчета освещенности существует несколько подходов. При выборе их необходимо исходить из возможности более точного подхода к расчету.

Моделирование помогает проектировщикам понять, какие компромиссы и решения в области проекта они должны сделать для оптимизации своей продукции. Моделирование значительно сокращает затраты на разработку продукта.

По итогам моделирования получен готовый проект освещения лаборатории. Математические расчеты и расчеты в программном комплексе DIALuxсовпадают. Из рис.2 и рис.3 видно, что лаборатория удовлетворяет условиям минимальной освещенности в 500 лк [4].

С целью повышения точности проектно-сметной документации и совершенствования расчетов освещения можно проводить расчеты в программных комплексах, специально предназначенных для этих целей.


Библиографический список
  1. Русскоязычный сайт – URL: http://www.coolreferat.com (дата обращения: 10.03.2014)
  2.  Руководство пользователя DIALux 4.11. Стандартное программное обеспечение для расчета расположения освещения – Люденшайд, Германия: Корпорация «DIAL GmbH» 2006 – 242 с.
  3. Лаборатория САПР КС. http://www.sapr-ks.usurt.ru (дата обращения 1.11.2012).
  4. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» – Москва: Минюст РФ 2003 – 118 с.


Все статьи автора «Alexandr_111»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: