TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG
3.1.Chiếu sáng bên trong
Bài toán th cự tế:
Tính toán chiếu sáng n iộ thất cho lớp học phòng 501 nhà A8 v i các kíchớ thước hình h c nh sau : Chi u dài a = 14 m chi u r ng b = 7 m chi uọ ư ề ề ộ ề cao h = 3 m , tr n màu tr ng ầ ắ ρ1 = 0,7 , tường màu kem ρ3 = 0,7 ,sàn có h s ph n x ệ ố ả ạ ρ4 = 0,3 ,có đi n 3 pha , b ng đ t theo chi u r ngệ ả ặ ề ộ
.Kho ng cách t sàn đ n m t ph ng làm vi c là 0,85ả ừ ế ặ ẳ ệ Các s li u khác :ố ệ 3 c a s sau có kích thử ổ ước 2x2 m 2 c a chính có kích thử ước 2x1,2 m 9 hàng bàn có kích thước 2x0,6x0,85 m 9 hàng gh có kích thế ước 2x0,2x0,4 m
3.1.1.Tính toán lý thuyết (tính toán thiét kế sơ bộ và kiểm tra) 3.1.1.1.Thiết kế sơ bộ
Chọn độ rọi yêu cầu.
Theo TCXDVN 7114:2002 đ iố với lớp học Eyc=400lx ta ch n đèn phù h pọ ợ v i phòng h c thi t k ta có b đèn nh hình v hình 3.1ớ ọ ế ế ộ ư ẽ
Hình 3.1
hình 3.2
Phương pháp chi u sáng ki u b đènế ể ộ
Đ đ t đ ti n nghi trong l p h c lên dùng ki u chi u sáng tr c ti p ho cể ạ ộ ệ ớ ọ ể ế ự ế ặ h n ỗ h p ta ch n b đèn nh sau ợ ọ ộ ư Hình 3.3 Kích thước 1200x55x60 mm Đ c tr ng c a b đèn 0,7D+0Tặ ư ủ ộ Ch s treo đèn ỉ ố Do đèn đ t sát tr n nên có ch s treo đèn j = 0ặ ầ ỉ ố Ch s đ a đi m ỉ ố ị ể K = = = 2,17 B trí treo đèn ố
Theo c p D, tra ph l c chi u sáng ta đấ ụ ụ ế ược nmax≤ 1,6h ch n ọ nmax= 1,6h =1,6.2,15 = 3,44
Theo c p đèn D, j=0,ấ ρ1 : ρ3 : ρ4 = 7:7:3 K=2,17 tra ph l c ta có U = 1,02ụ ụ Ta có h s bù quang thông d=1,2ệ ố T ng quang thông ổ Ф = = = 65882 S lố ượng đèn yêu c u ầ Chi u sáng chung ế N = = = 12,7 V y ch n 12 b đèn đậ ọ ộ ược b trí nh sau ố ư Hình 3.4 3.1.1.2.Ki m tra đ r i ể ộ ọ
Th c hi n ki m tra đ r i t i đi m P c a b đèn 1 có xét đ n nh hự ệ ể ộ ọ ạ ể ủ ộ ế ả ưởng c a ủ
các b đèn 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12ộ
hình 3.5 có h = 2,15 m L = 1,2m
lượt là L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,L9,L10,L11 ta có ta có L1 = 2,33 m L2 = 4,66m L3 = 3,5m L4 = 4,2m L5 = 5,83m L6 = 7m L7 = 7,38 m L8 = 8,41 m L9 = 10,5 m L10 = 10,76 m L11 = 11,49 m
Coi khuy ch tán hoàn toànế
Quang thông c a b đèn là ф = 5200 lm ủ ộ Cường đ chi u sáng ộ ế
I = = = 468,47 (cd) Các góc
β1 = arctg = arctg = 29,25 → cosβ1 = cos29,25= 0,87
→ β = = 0,51 rad
γ1 = arctg = arctg = 47,30 Đ r i t i đi m Pộ ọ ạ ể 1
EP1 = .( + β) = .( + 0,51) = 101,93 (lux) Đ r i c a b đèn 2 lên P là ộ ọ ủ ộ
EQ1 = EP1.cos γ1 = 101,93.cos47,30 = 69,13 (lux) Tương t ta tính đự ược
γ2 = arctg = arctg = 65,23
→ EQ2 = EP1.cos γ2 = 101,93.cos65,23 = 42,71(lux) γ3 = arctg = arctg = 58,44
→ EQ3 = EP1.cos γ3 = 101,93.cos58,44 = 53,35 (lux)
γ4 = arctg = arctg = 62,89
→EQ4 = EP1.cos γ4 = 101,93.cos62,89 = 46,45 (lux) γ5 = arctg = arctg = 69,77
→EQ5 = EP1.cos γ5 = 101,93.cos69,77 = 35,27 (lux) γ6 = arctg = arctg = 72,93
→EQ5 = EP1.cos γ5 = 101,93.cos72,93 = 29,93 (lux ) γ7 = arctg = arctg = 73,75
→EQ7 = EP1.cos γ7 = 101,93.cos73,75 = 28,51 (lux ) γ8 = arctg = arctg = 75,66
→EQ8 = EP1.cos γ8 = 101,93.cos75,66 = 25,25 (lux )
γ9 = arctg = arctg = 78,43
γ10 = arctg = arctg = 78,70
→EQ10 = EP1.cos γ10 = 101,93.cos78,70 = 19,97 (lux )
γ11 = arctg = arctg = 79,40
→EQ11 = EP1.cos γ11 = 101,93.cos79,40 = 18,75 (lux ) V y đ r i tác đ ng lên đi m P là :ậ ộ ọ ộ ể
E=EQ1+EQ2+EQ3+EQ4+EQ5+EQ6+EQ7+EQ8+EQ9+EQ10+EQ11+EP1
=69,13+42,71+53,35+46,45+35,27+29,93+28,51+25,25+20,45+19,97+18,75+101,93 = 491,7
Ta có E=491,7> Eyc = 400 .V y đ r i đ t tiêu chu n ậ ộ ọ ạ ẩ Ki m tra đ chói ể ộ
Ch n h s ph n x b m t là 0,7 ọ ệ ố ả ạ ề ặ Theo đ nh lu t Lambert ta có ị ậ ρ.E = π.L
T đó L = ừ = = 109,6 cd/m) < 5000 cd/m .Đ m b o ti n nghi nhìnả ả ệ K t lu n : H th ng chi u sáng đ t yêu c uế ậ ệ ố ế ạ ầ
3.1.2.Ứng dụng phần mềm DIALux trong thiết kế chiếu sáng
Các bước tiến hành thiết kế với DIALux:
Bước 1: Thiết lập mô hình kích thước phòng h cọ và quản lý dự án. Bước 2: Thiết lập n iộ thất trong phòng
Bước 3: Chọn bộ đèn và chạy mô phỏng và hiển thị kết quả.
Ở bước này nếu kết quả không đạt yêu cầu ta có thể thay đổi bộ đèn khác
hoặc thay đ iổ cách bố trí đèn trong phòng.
3.1.2.1. Thiết lập kích thước phòng và quản lý dự án.
Khởi đ nộ g chương trình DIALux 4.6 có giao diện nh hình 3.6ư
hình 3.6
Hình 3.7
M cụ Project manager : bảng quản lý dự án. → Length : chiều dài phòng học 14 m.
→ Width : chiều rộng 7 m
→ Height : chiều cao 3 m. → Ok.
m c
Ở ụ Project manager : ta thi t l p thêm các thông tin d ánế ậ ự
Name : nhập tên dự án.
→ Description : thông tin mô tả về dự án. → Data : ngày lập dự án
Hình 3.8
→Contact: Nhập tên người thiết kế. hình 3.9
→Telephone: số điện thoại người thiết kế.
→FAXvà E-mail:
- Bảng Address : nhập tên địa chỉ của công ty người thiết k hình 3.10ế - Bảng Details: thông tin chi tiết về đối tác, mã số đặt hàng, công ty, khách hàng (hình 3.11).
Hình 3.11
T i phòng 501 nhà A8 ta thi t l p thêm các thông tin ạ ế ậ
Hình 3.12
3.1.2.2. Thiết lập nội thất trong phòng. * Thiêt lập màu cho nền và tường
→ Colors → Textures→ Indoor:
Sàn : → Floor → Tiles → Tilesbrown.
Trần : → Ceiling → Ceiling panels
Tường : → Colors → 9xxxBlack/while→ 9001 cream
Khi thao tác c nầ chú ý: giữ chuột trái của vật cần lấy đưa đến chỗ nhận.
* Thiết lập cửa ra vào và cửa sổ.
Hình 2.13
* Thay đ iổ thông tin và cách bố trí cửa
Chỉ chu tộ vào Wall có chứa cửa.
- General : khái quát
+ Name : đặt tên cho cửa (cửa sổ) đ iố v iớ Door còn có type of opening (kiểu mở cửa).
- Position/size : thông tin về cửa
+ With (a) : chiều rộng + Height (b) : chiều cao
+ Distance from left (c) : khoảng cách tường bên trái đến cửa + Distance from below (d) : khoảng cách nền ñến cửa.
- Daylight factors : chỉ số ánh sáng ban ngày
+ Degree of transmission : mức độ ánh sáng + Pollution factor : chỉ số bụi bẩn
+ Framing factor : chỉ số khung
- Texture
+ Size : kích cỡ
+ Displacement : độ dịch chuyển + Rotation : góc quay
- Raytracer options : sử dụng tia sáng
+ Reflection : phản xạ
+ Roughness : độ thô (nhám)
+ Luminosity and reflection behaviour: độ trưng và chế độ phản xạ Lựa ch nọ Plastics (chất dẻo) Metal (kim loại).
Hình 3.14
3.1.2.3 .Ch nọ bộ đèn, ch yạ mô phỏng và ch yạ kết quả tính toán 3.1.2.3.1. Chọn bộ đèn
Hình 3.15
Hình 3.15 th hi n các hãng có s n ph m chi u sáng s d ng trong DiaLux 4.6ể ệ ả ẩ ế ử ụ khi đã cài đ t plugin ta có th ch n b t c hang s n xu t nào sau đây là m t ví d ặ ể ọ ấ ứ ả ấ ộ ụ Ch n hãng Dial s d ng đèn DIAL Lichtband-Fuktionseinseinheitmitext ọ ử ụ T26 58W Khi đã ch n l a đọ ự ược b đèn ta kích vào Apply đ s d ng b đèn ộ ể ử ụ ộ
Hình 3.16
Hình 3.17
3.1.2.3.2.Ch y mô ph ngạ ỏ
→ File→ Wizrards→ Dialux light→ Next và làm theo các bước mà đã gi i ớ thi u ph n trên ta có k t qu File PDF nh sau ệ ở ầ ế ả ư
Hình 3.18
Hình 3.19 Hình chi u c a phòng h c ế ủ ọ
Hình 3.20
Hình 3.21 Ch y k t qu tính toán : Có 2 cách ch y k t qu ạ ế ả ạ ế ả Cách 1 vào menu Output → Star Calculation
Hình 3.22
Cách 2 nh p chu t vào bi u tấ ộ ể ượng trên thanh công c nh hình v ụ ư ẽ
Hình 3.23 Sau đó th c hi n tích các ô nh hình 3.24ự ệ ư
Hình 3.24 Sau đó nh n OK chấ ương trình t tính toán hình 3.25ự
Hình 3.25
Hình 3.26
Hình 3.27
L y k t qu toàn b quá trình toán ấ ế ả ộ
→ Output→ Selected Output (tích các k t qu c n l y ) chế ả ầ ấ ương trình t đ ngự ộ l u các k t qu c n l y b ng file PDF.K t thúc quá trình mô ph ng ư ế ả ầ ấ ằ ế ỏ
3.2.Chiếu sáng bên ngoài Bài toán th cự tế
Tính toán chiếu sáng đường giao thông v iớ các thông số sau:Chiếu sáng đường 32 đo n C u Di n - Nh n v i chi u dài 3km đạ ầ ễ ổ ớ ề ường 2 chi u có d iề ả phân cách r ng 1,5m , m i làn độ ỗ ường chính dành cho ô tô và xe máy r ng 8mộ làn đường dành cho xe đ p r ng 2m m i đạ ộ ỗ ường có v a hè r ng 2m ỉ ộ
3.2.1. Tính toán lý thuyết.
Ch nọ cách bố trí đèn Ta có th ch n cách b trí n m 2 bên v a hè ể ọ ố ằ ỉ Ch n góc nghiêng đèn ọ Ta ch n góc nghiêng c a đèn là 5ọ ủ Ch n đ vọ ộ ươn c a c n đèn ủ ầ Ta ch n đ vọ ộ ươn c a c n đèn là 2m ủ ầ Xác đ nh đ r i tiêu chu n , đ đ ng đ u ị ộ ọ ẩ ộ ồ ề
Ch n đ chói tiêu chu n Lọ ộ ẩ tb = 1,5 cd/m Đ đ ng đ u chung Uo = 0,4ộ ồ ề
Đ đ ng đ u chi u d c Uộ ồ ề ề ọ 1 = 0,7 Ch s ti n nghi G = 6 ỉ ố ệ
Ch n chi u cao treo đèn ọ ề
H = 12m
Lo i đèn và kho ng cách gi a các đènạ ả ữ
Đ h n ch chói lóa và đ m b o phân b ánh sáng đ u nói chung ta nên ch nể ạ ế ả ả ố ề ọ các đèn có phân b ánh sáng bán r ng ( Iố ộ max n m trong kho ng 65 đ n 75 ) ằ ả ế
Chi u sáng đế ường n i b nên ta ch n bóng đèn c a hãng MAZDA v i b đènộ ộ ọ ủ ớ ộ MoDula G SGS306 hình 3.27 Hình 3.28 Xác đ nh h s s d ng ị ệ ố ử ụ H s s d ng ŋ là t ng c a h s s d ng trệ ố ử ụ ổ ủ ệ ố ử ụ ước (ŋ2) và h s s d ng sauệ ố ử ụ (ŋ1) V i a = 2m , H = 12 m ta có ớ = = 0,67 ⇒ ŋ2 = 0,38 = = 0,17 ⇒ ŋ1 = 0,06 V y h s s d ng ŋ = ŋậ ệ ố ử ụ 2 + ŋ1 = 0,06 + 0,38 = 0,44
(Tính hệ số sử d ngụ tra theo Catalog của nhà sản xuất hoặc tra theo
bảng 4.15 trang 186 KTCS NhàXB KHKT năm 2008)
Kho ng cách gi a các đèn ả ữ
đ đ ng đ u c a đ chói theo chi u d c đòi h i t s ≤ 3,5 nghĩa là v i h =ộ ồ ề ủ ộ ề ọ ỏ ỉ ố ớ 12 thì kho ng cách l n nh t gi a các c t là e = 42m ả ớ ấ ữ ộ
Nh v y s c t c n thi t là ư ậ ố ộ ầ ế = = 71,43 làm tròn 72 c t nh v y s c t c nộ ư ậ ố ộ ầ là (72+1).2 = 73.2 = 146 c t cho c 2 bên độ ả ường
KHKT 2008. V iớ đèn phân bố ánh sáng bán r ngộ Imax = 65% ÷ 75% và bê
tông nhựa màu trung bình → R=14. Ф = = = 20045,46 (lm)
Vậy ch n bóng đèn cao áp Sodium có công su t 250W- 23000(lm)ọ ấ
3.2.2. Ứng d nụ g ph nầ mềm DIALux 4.6 trong chiếu sáng đường giao thông
Đường đôi, mỗi đuờng có 2 làn xe, mỗi làn r ngộ 4m.
- Mặt đuờng theo Rtable: R3007, hệ số ph nả chiêu Q0: 0.070 - Dải phân cách giữ r ngộ 1,5m
- Đèn công suất 250W/cao áp Sodium - Đèn lắp ở độ cao: 12m
- Độ ngẩng đèn (inclination): 5 - Trụ lắp đặt hai bên đở ường
- Kho ngả cách treo đèn (overhang): 0,5m - Kho ngả cách trụ: 42m
Các b u ớ c t h i ê t k ế
Bước 1: Khởi đ ngộ DIALux từ Start – All Programs–DIALux–DIALux 4.6
Hoặc từ bi uể tuợng trên màn hình Desktop
Bước 2: T i c aạ ử s ổ Welcome c a ủ DIALux, ch n ọ New Street Project
Hình 3.29
Bước3 : sáu ô c a ủ Project manager ta ch n ọ Project đ t tên cho d án và môặ ự t ả
Hình 3.30 hình 3.31
Sau đó kích vào ph n street màn hìn xu t hi n đ đ t tên cho tuy n đầ ấ ệ ể ặ ế ường
Hình 3.32
Sau đó kích chu t vào m c Arangement đ thêm các tuy n độ ụ ể ế ường
Ch n Roadway đ thêm m t tuy n đọ ể ộ ế ường và lúc này d i phân cách cũng t đ ngả ự ộ xu t hi n ấ ệ
Hình 3.33 Ch n Bicycle Lane : làn đọ ường dành cho xe đ p ạ Ch n Sidewalk : v a hè dành cho ngọ ỉ ười đi b ộ
Bước 4 : Hi u ch nh thông s v đệ ỉ ố ề ường
Ch n ọ vào Roadway 1. Vào thẻ General, nh p ậ tên cho đường làn đường ph i,ả
Ô Width: nh p 8ậ
Ô Number of Lanes: nh p 2 tậ ương t thao tác ự Roadway 2
Ch n ọ Median 1: Đ t tên : d i phân cách ặ ả , Ô Width nh p ậ 1.5, Height: nh p ậ 0.2
Ch n ọ BicycleLane 1 : Đ t tên : làn dành cho xe đ p ặ ạ Width : 2 Height : 0 Tương t v iự ớ BicycleLane 2 Ch nọ Sidewalk đ t tên : v a hè ặ ỉ Width : 2 Height : 0,3 Bước 5 : ch n đèn ọ
Vào Menu Luminaire Selection ch n ọ DIALux Catalogs ch n nhà s nọ ả su t hình 3.34ấ
Hình 3.34 Ch n bong đèn nh hình 3.35ọ ư
Hình 3.35 Sau đó nh n add đ s d ng ấ ể ử ụ
Bước 6 : Phân b đèn và hi u ch nh đèn ố ệ ỉ
Sau khi ch n đọ ược đèn ta vào Menu paste đ hi u ch nh đèn ể ệ ỉ
Sau đó màn hình xu t hi n giao di n và đi n đ y đ các thông s nh hình 3.37 ấ ệ ệ ề ầ ủ ố ư
Hình 3.37 Nh n paste sau đó ta ch n nh hình ấ ọ ư
Hình 3.38
Hình 3.39
Hình 3.40
Bước 7 : Tính toán chi u sáng và mô ph ng ế ỏ
hình
Sau đó xu t hi n ấ ệ
Hình 3.41
Tính toán chi u sáng ch n Output ế ọ → Start Calculation ho c nh n nút startặ ấ Calculation tren thanh công c ụ
Sau đó chương trình t tính toán ự
Hình 3.42
Hình 3.42 Ch y mô ph ng và ki m tra k t qu ạ ỏ ể ế ả
File → wizads Selection
Kích Next màn hình xu t hi n giao di n hình 3.44ấ ệ ệ
Hình 3.44 Kích ti p vào Next và đi n thông s nh hình 3.45 ế ề ố ư
Ti p t c thao tác kích Nextế ụ
Hình 3.46 Ti p Next ế
Hình 3.50
Hình 3.51 Kích Finish đ hoàn thành quá trình mô ph ng ể ỏ Sau đó màn hình su t hi n giao di nấ ệ ệ
Th c hi n quá trình in k t qu ự ệ ế ả
Kích vào bi u tể ượng trên menu màn hình l p t c xu t hi n giao di n ậ ứ ấ ệ ệ
Hình 3.53 Kích OK chương trình s t in k t qu ẽ ự ế ả
Nh nậ xét
Ta thấy, kết quả tính toán bằng phần mềm và tính toán sơ bộ lý thuyết cho kết quả gần giống nhau. Như vậy trong quá trình thiết kế ta có thể sử dụng cả 2 phương pháp này.Việc sử dụng phần mềm sẽ cho kết quả chính xác hơn, ta có thể kiểm tra độ rọi, độ chói tại từng điểm (thiết kế bên trong) hay t nừ g làn đường (thiết kế bên ngoài) m tộ cách rễ ràng. Kết quả thiết k bế ằng DIALux cho ta cách nhìn trực quan, sinh đ ngộ gần với th cự tế. Song việc thiết kế bằng phần mềm còn những hạn chế, đó là việc sử d nụ g những bộ đèn, m tộ số hãng sản xuất thiết bị chiếu sáng của Việt Nam