(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế chiếu sáng tự nhiên cho công trình đặc trưng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN CHO CƠNG TRÌNH ĐẶC TRƯNG GVHD:TRƯƠNG VIỆT ANH SVTT:ĐỖ MINH HƯNG MSSV:15142049 SVTT:NGUYỄN QUANG MINH MSSV:15142072 SKL005783 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG TỰ NHIÊN CHO CÔNG TRÌNH ĐẶC TRƯNG SVTH: ĐỖ MINH HƯNG NGUYỄN QUANG MINH Khóa: MSSV: 15142049 MSSV: 15142072 2015 Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ GVHD: PGS.TS VÕ VIẾT CƯỜNG Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC  PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BI ỆN MSSV : 15142049 Họ tên sinh viên: Đỗ Minh Hưng MSSV : 15142072 Nguyễn Quang Minh Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện – điện tử Tên đề tài : Thiết kế chiếu sáng tự nhiên cho cơng trình đặc trưng Họ tên giảng viên phản biện : PGS.TS Trương Việt Anh NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: - Nội dung Đồ án đầy đủ, mức Khá - Phương pháp nghiên cứu phù hợp - Đồ án có tham khảo từ nguồn khác có trích dẫn đầy đủ Ưu điểm: Tính ứng dụng Cao Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không: Được bảo vệ cần chỉnh sửa Đánh giá loại: Khá Điểm: 8.1 ( Bằng chữ: Tám chấm điểm ) Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng… năm.… Giáo viên phản biện (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn bảo tận tình Thầy PSG.TS Võ Viết Cường, Giảng viên khoa Đào tạo chất lượng cao, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.HCM Những lời nhận xét góp ý Thầy động lực to lớn giúp nhóm em hồn thành đồ án Ngoài ra, em xin cảm ơn Thầy Th.S Nguyễn Lê Duy Luân, Giảng viên khoa Kỹ thuật đô thị, trường Đại học Kiến Trúc Tp.HCM nhiệt tình giúp đỡ, góp ý cung cấp tài liệu cho nhóm em q trình thực đồ án Cuối em xin cảm ơn tất quý Thầy Cô khoa Đào tạo chất lượng cao trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.HCM giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em khoảng thời gian theo học trường Cảm ơn bạn bè lớp 15142CL2 khuyến khích giúp đỡ tơi vượt qua khó khăn học tập Cảm ơn tất thành viên gia đình ln ủng hộ mặt vật chất tinh thần, quan tâm, động viên, tạo điều kiện cho suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực Đỗ Minh Hưng Nguyễn Quang Minh i TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài thực nhằm nghiên cứu, xây dựng quy trình thiết kế chiếu sáng tận dụng ánh sáng tự nhiên cho cơng trình xây dựng, dựa phần mềm Revit phần mềm DIAlux Evo Phương pháp nghiên cứu sử dụng đề tài phương pháp thu thập thông tin thứ cấp; phương pháp phân tích, tổng hợp phương pháp quy nạp Nội dung nghiên cứu gồm có bốn phần chính: Bước đầu, đề tài liệt kê 08 phần mềm, công cụ hỗ trợ mô lượng thiết kế chiếu sáng tính đến tại, phân tích ưu nhược điểm phần mềm, lựa chọn 02 phần mềm có tính vượt trội, phù hợp với quy mô đề tài làm công cụ hỗ trợ nghiên cứu, cụ thể phần mềm Revit phần mềm DIAlux Evo Ứng với phần mềm, đề tài xây dựng quy trình áp dụng chi tiết để sử dụng phân tích mơ ánh sáng tự nhiên cơng trình, tiến hành áp dụng phần mềm vào cơng trình mẫu Sau mơ phỏng, đề tài phân tích kết quả, so sánh ưu nhược điểm 02 phần mềm Qua đề tài đánh giá, lựa chọn sử dụng hai kết nhằm xây dựng giải pháp chiếu sáng tận dụng ánh sáng tự nhiên cho cơng trình mẫu, tính tốn lượng chi phí tiết kiệm ứng dụng giải pháp Qua trình nghiên cứu, ứng dụng thực tế quy trình xây dựng, đề tài tổng hợp kết quả, đưa quy trình kết hợp phần mềm Revit DIAlux Evo, ứng dụng thiết kế hệ thống chiếu sáng tận dụng ánh sáng tự nhiên cho cơng trình xây dựng Kết nghiên cứu cuối đề tải quy trình kết hợp phần mềm Revit DIAlux Evo, ứng dụng thiết kế hệ thống chiếu sáng ban ngày tận dụng ánh sáng tự nhiên cho cơng trình xây dựng ii ABSTRACT The project was conducted in order to research and build up the lighting design process which utilizes the natural light for constructions projects using Revit software and DIAlux Evo software Throughout the research, collecting secondary data, analysis, synthesis and inductive methods are used collectively The research content consists of four main parts: In the first part, the topic lists 08 softwares which are the supporting tools of energy simulation and lighting design The topic, then, analyze the advantages and disadvantages of each software, and choose 02 softwares which have outstanding features, and are the most suitable supporting tools for the project, Revit software and DIAlux Evo software in detail For each software, the project creates a detailed application process which helps analyze the natural light simulation of the constructions, then applies each software, in turn, to the sample construction In the next part, the topic analyzes the results and compares the advantages and disadvantages between 02 softwares The topic, thereby, assesses and chooses to use one of the results to come up with the solution of using natural light onto the sample construction, and calculate the cost savings of it After researching, applying practically the developed processes, the topic synthesizes the results, introduces the process of combining Revit and DIAlux Evo softwares, applies the lighting system design using natural light for construction projects The last result of the research is the process of combining Revit and DIAlux Evo softwares which applies the design of daylighting system to utilize the natural light for construction works iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………….i TÓM TẮT ĐỀ TÀI ii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG _TỔNG QUAN 1.1.Đặt vấn đề 1.2.Mục tiêu đề tài 1.3.Phương pháp nghiên cứu đối tượng nghiên cứu 1.3.1.Phương pháp nghiên cứu 1.3.2.Đối tượng nghiên cứu 1.4.Kết dự kiến 1.5.Giới hạn đề tài CHƯƠNG 2_CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.Lý thuyết chiếu sáng CSTN 2.1.1.Một số khái niệm CSTN (Daylighting) 2.1.2.Ưu điểm CSTN 2.1.3.Khuyết điểm CSTN 2.2.Tình hình chiếu sáng thời điểm 2.2.1.Trên Thế giới 2.2.2.Tại Việt Nam 2.3.Phân tích xu hướng tương lai phương pháp Daylighting 10 2.4.Giới thiệu công nghệ mô lượng TKCS 11 2.4.1.Calculux 11 iv 2.4.2.Luxicon 13 2.4.3.Visual 14 2.4.4.AGi32 16 2.4.5.DIAlux Evo 18 2.4.6.Relux 20 2.4.7.Ecotect 22 2.4.8.Revit 24 CHƯƠNG 3_LỰA CHỌN VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM VÀO CƠNG TRÌNH MẪU 26 3.1.Mở đầu 26 3.2.Lựa chọn phần mềm 28 3.2.1.Phần mềm Revit 28 3.2.2.Phần mềm Dialux Evo 29 3.3.Quy trình áp dụng phần mềm 30 3.3.1.Phần mềm Revit 30 3.3.2.Phần mềm DIAlux Evo 37 3.4.Áp dụng quy trình vào cơng trình mẫu 44 3.4.1.Giới thiệu 44 3.4.2.Phân tích ASTN sử dụng phần mềm Revit 48 3.4.3.Phân tích ASTN sử dụng phần mềm DIAlux Evo 56 CHƯƠNG 4_PHÂN TÍCH, SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ GIẢI PHÁP CHIẾU SÁNG CHO CƠNG TRÌNH MẪU 66 4.1.Phân tích kết phần mềm 66 4.1.1.Phần mềm Revit 66 4.1.2.Phần mềm Dialux Evo 67 4.2.So sánh ưu nhược điểm hai phần mềm áp dụng phân tích ASTN 68 4.3.Đánh giá kết 69 4.4.Giải pháp chiếu sáng cho cơng trình 70 v 4.5.Tính tốn chi phí tiết kiệm 76 4.5.1.Tính tốn chi phí đầu tư vận hành năm cho việc chiếu sáng nhân tạo 76 4.5.2.Tính tốn chi phí tiết kiệm 78 CHƯƠNG 5_KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .79 5.1.Kết luận đề tài 79 5.1.1.Kết nghiên cứu 79 5.1.2.Kết luận 80 5.2.Hướng phát triển 80 5.3.Đề xuất nghiên cứu 81 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TKCS: Thiết kế chiếu sáng CSTN: Chiếu sáng tự nhiên ASTN: Ánh sáng tự nhiên vii 123 Sử dụng theo thiết kế ban đầu 127 Sử dụng theo thiết kế ban đầu Bảng 4.4 Phương án sử dụng đèn cho phịng Hình 4.1 Phịng 107 trước sau phân bố lại đường dây kết nối đèn 71 Hình 4.2 Phịng 109 trước sau phân bố lại đường dây kết nối đèn 72 Hình 4.3 Phịng 111 trước phân bố lại đường dây kết nối đèn 73 Hình 4.4 Phịng 111 sau phân bố lại đường dây kết nối đèn 74 Hình 4.5 Phịng 118 trước sau phân bố lại đường dây kết nối đèn 75 4.5 Tính tốn chi phí tiết kiệm Ngồi lợi ích mặt sức khỏe việc thiết kế CSTN mang lại hiệu kinh tế cho cơng trình, tiêu chí giúp thiết kể trở thành cơng trình bền vững, phần chi phí tiết kiệm từ việc tận dụng ASTN 4.5.1 Tính tốn chi phí đầu tư vận hành năm cho việc chiếu sáng nhân tạo Chi phí lắp đặt chiếu sáng (K) bao gồm chi phí cố định (K’) chi phí vận hành hàng năm (K”):  K=K’+K”(1) Chi phí cố định:  K’ = n p K1 (2) Chi phí vận hành hàng năm:  K” = n.tB( a.P + ) (3) Chi phí lắp đặt chiếu sáng:  K = n[p.K1 + tB(a.P + K2/tLa)] (4) Với:  a (đồng/kWh) – giá tiền lượng  K (đồng/năm) – chi phí hàng năm hệ chiếu sáng  K’ (đồng/năm) – chi phí hàng năm cố định  K’’ (đồng/năm) – chi phí vận hành hàng năm  K1 (đồng) – giá tiền đèn kể công lắp đặt  K2 (đồng) – giá tiền bóng đèn kể cơng thay  K1 (đồng) – chi phí đầu tư (n.K1)  n – số đèn  p (1/năm) = – khấu hao lắp đặt  P (kw) – công suất đèn  t (năm) – thời gian hoàn vốn  tB (h) – thời gian làm việc năm  TLa (h) – tuổi thọ bóng đèn 76 Từ cơng thức ta tính chi phí phương án sử dụng tồn đèn phương án có kết hợp ASTN sau Loại đèn sử dụng Đèn LED downlight âm trần IP 20 Đèn LED downlight có góc xoay IP 20 Đèn treo trần bóng Đèn treo trần Highbay Đèn treo trần Highbay wireless controller Tổng cộng Bảng 4.5 Chi phí đầu tư đèn ban đầu 77 4.5.2 Tính tốn chi phí tiết kiệm Bảng 4.6 Chi phí tiết kiệm sau tận dụng ASTN chiếu sáng ban ngày 78 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận đề tài 5.1.1 Kết nghiên cứu Qua trình nghiên cứu, lựa chọn, ứng dụng phần mềm Revit phần mềm DIAlux Evo để mô ASTN, áp dụng thực tế vào cơng trình mẫu, đề tài rút ưu, nhược điểm phần mềm Từ đó, đề tài xây dựng quy trình thiết kế hệ thống chiếu sáng tận dụng lượng ánh sáng mặt trời cho cơng trình cách kết hợp hai phần mềm Revit DIAlux Evo Đầu tiên, sử dụng phần mềm Revit để phân tích mơ lượng cho cơng trình, xác định khu vực tận dụng ASTN để chiếu sáng ban ngày Tiếp theo, sử dụng phần mềm Dialux Evo TKCS nhân tạo cho công trình, khu vực xác định, phân bố nhóm đèn kết nối đèn cho thời gian ban ngày, hệ thống đèn bổ sung cho ASTN, cung cấp đủ độ rọi cho nhu cầu sử dụng cách hợp lý tiết kiệm Những loại đèn điều chỉnh độ sáng qua dimer cảm biến ánh sáng nên trọng sử dụng thiết kế 79 BẮT ĐẦU (1) Nhập file vẽ cơng trình vào phần mềm (2) Phân tích cơng trình (8) Thiết kế chiếu sáng nhân tạo cho cơng trình (3) Thiết lập mơ hình áp dụng mô (9) Độ rọi >= Độ rọi yêu cầu KHƠNG ĐẠT (4) Thiết lập tọa độ cho cơng trình ĐẠT (5) Thiết lập công cụ mô ánh sáng tự nhiên (6) Chạy mô (10)Xuất kết KẾT THÚC (7) Phân tích kết Hình 5.1 Lưu đồ thiết kế hệ thống chiếu sáng tận dụng ASTN cho cơng trình 5.1.2 Kết luận Đề tài đạt mục tiêu nghiên cứu ban đầu, hiệu quy trình thiết kế kiểm tra cơng trình văn phịng nhà xưởng tích hợp Tuấn Việt Kết đề tài ứng dụng thực tiễn cho cơng trình thuộc loại cơng trình văn phịng Việt Nam có quy mơ tương đương cơng trình mẫu 5.2 Hướng phát triển Nhằm tăng độ xác áp dụng phần mềm quy trình thiết kế, cần có vẽ mơ 3D chuẩn phần mềm Revit, thơng số vật liệu kính, tường, sàn thiết lập theo thơng số thực tế cơng trình Khi đó, từ phần mềm Revit chuyển định dạng file sang phần mềm DIALux cách nhanh chóng, sử dụng mơ hình thống chung cho phần mềm tăng độ xác kiểm tra kết thiết kế 80 Ngồi ra, nghiên cứu TKCS nhân tạo trực tiếp phần mềm Revit, mô cơng trình có ASTN ánh sáng nhân tạo cần sử dụng phần mềm Revit 5.3 Đề xuất nghiên cứu Để đưa việc thiết kế hệ thống chiếu sáng tự nhiên trở nên phổ biến Việt Nam, cần nghiên cứu thêm, áp dụng, cải thiện, đưa quy trình hiệu quả, cụ thể cho loại cơng trình đặc thù khác Mặt khác, yếu tố định khả áp dụng hiệu hệ thống CSTN phụ thuộc chủ yếu vào kiến trúc cơng trình, đặc biệt hướng đặt, diện tích tường bao cấu tạo lớp vỏ cơng trình, cho cơng trình nhận nhiều ASTN đảm bảo mặt kết cấu, phân bổ lượng cơng trình Qua đó, người nghiên cứu u cầu cần có kiến thức sâu lĩnh vực kiến trúc; nghiên cứu kết hợp, xây dựng phương án CSTN cho cơng trình q trình thiết kế, hình thành kiến trúc; góp phần tiết kiệm lượng hiệu từ mảng chiếu sáng cho cơng trình xây dựng Việt Nam 81 ... cho nghiên cứu sau CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết chiếu sáng CSTN Chiếu sáng hiểu sử dụng ánh sáng để đạt hiệu độ rọi nghệ thuật Có loại hình chiếu sáng chiếu sáng nhân tạo CSTN Chiếu sáng. .. kế chiếu sáng bao gồm ứng dụng chiếu sáng đường giao thông chiếu sáng khu vực công cộng liên quan - Đặc điểm  Mơ phân tích nhiều phương án chiếu sáng cho hệ thống để chọn phương án tối ưu  Cho. .. tế quy trình xây dựng, đề tài tổng hợp kết quả, đưa quy trình kết hợp phần mềm Revit DIAlux Evo, ứng dụng thiết kế hệ thống chiếu sáng tận dụng ánh sáng tự nhiên cho cơng trình xây dựng Kết nghiên