淺談基于DIALux evo軟件仿真的疏散照明設計研究與應用

【摘要】：《建筑設計防火規范》《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》《應急照明設計與安裝》等給出了建、構筑物設置照明燈具場所的地面低照度要求，而在日常設計中，通常按《應急照明設計與安裝》（19D702-7）圖集中的平均照度計算法或點照度計算法計算照度，進行燈具布置，或直接采用應急照明燈具廠家的照度測試表進行燈具布置。應用燈具壁裝或吸頂安裝等方式實際能否達到《應急照明設計與安裝》（19D702-7）圖集中要求的照度水平無法直觀驗證。對此，文章通過 DIALux evo軟件仿真分析，對疏散照明設計進行仿真驗證。經案例驗證，DIALux evo軟件的疏散照明仿真設計結果可靠、有效。

【關鍵詞】：應急照明；疏散照明；平均照度計算法；點照度計算法；DIALux evo軟件

0前言

應急照明是因正常照明電源失效而啟用的照明，國家規范和行業標準對應急照明設計有明確要求。其中，應急照明燈具的照度是一項重要的燈具評判指標。在日常設計中，常使用公式計算法和應急照明燈具廠家的照度測試表、天正電氣自帶小程序等計算應急照明燈具的照度。公式計算法中利用系數非一一對應時，插值計算煩瑣；廠家的照度測試表中的安裝高度、方式有限；天正電氣自帶小程序的利用系數和光源參數無法對應。此外，上述方法的計算結果均無法以等照度圖的形式直觀展現。

文章利用在照明設計領域廣泛應用的 DIALux evo軟件，對應急照明中的疏散照明進行仿真設計，將設計結果以等照度圖的形式直觀展現，以驗證公式計算的結果。本研究對豐富應急照明設計的方法具有好的意義。

1.應急照明概述

應急照明包括疏散照明、安全照明、備用照明。其中，疏散照明用于確保疏散通道被有效辨認和使用；安全照明和備用照明用于確保處于潛在危險中的人員的安全。疏散照明照度指地面水平低照度，宜采用點照度法計算；安全照明和備用照明的照度均是指工作面上平均水平照度值，宜采用平均照度法計算。

疏散照明是應急照明的重要組成部分，《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）10.3.2條、《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》（GB 51309—2018）第3.2.5條和國標圖集《應急照明設計與安裝》（19D702-7）表3.2.5中列出了不同場所疏散照明的地面低水平照度要求。同時，圖集《應急照明設計與安裝》也給出了各典型場所疏散照明檢測范圍。上述規范和標準為疏散照明的設計指明了目標和范圍。

2.疏散照明設計要求

疏散照明地面低水平照度根據場所不同而不同，可為 1lx、3lx、5lx、10lx。文章以非人員密集場所疏散通道的疏散照明設計為例，進行設計與驗證。

選擇應急照明光源時，應滿足顯色性、啟動時間等要求，并應根據光源、燈具及鎮流器等的效率或效能、壽命等進行綜合技術經濟分析，然后確定照明方案。設計疏散照明時，除滿足特殊場所的照度要求外，宜采用LED光源燈具，以達到經濟節能效果；宜選用高色溫的燈具，可加快人員對周圍事件的反應，提高應急疏散的效率。照明光源設置在距地 8m及以下時，基于電擊防護的考慮，應選擇A型應急照明燈具，其工作電壓不大于DC36V。吸頂安裝的燈具材質不應采用玻璃，宜選用節能環保型材料，可降低燈具損壞對人員的人身威脅。在隧道、潮濕場所，燈具的防護等級不應低于 IP65。

1. 照度計算方法

應急照明的照度計算方法有平均照度計算法和點照度計算法。按國標圖集《應急照明設計與安裝》，疏散照明在走道的檢測范圍為走道的中間線兩側，寬度為走道寬度的一半（見圖1）。

圖1 走道應急照明布燈和照度檢測范圍示意圖

3.1平均照度計算法

平均照度計算式為：

（1）

式中：Eav -工作面上的平均照度（lx）；

Ф -光源光通量（lm）；

N -光源數量；

U -利用系數；

A -工作面面積（m2）；

K -燈具的維護系數。

平均照度法可計算光源直射光通量和房間各表面反射光通量。通過工作面的平均照度和燈具利用系數等參數，可求得某一區域內所需的光源數量，即滿足照度要求的燈具數量。具體計算方法如下。

（1）確定原始數據，包括燈具光通量 F，區域的長 L、寬 W、室空間高 hr，維護系數 K 和反射率 ρ。

（2）計算室形指數 Ri。

（2）

（3）求有效反射比，疏散照明暫不考慮反射比，即ρ=0。

（4）參考圖集 19D702-7 燈具維護系數表，確定燈具維護系數。

（5）利用圖集 19D702-7 燈具利用系數表，采用內插法求利用系數 Ui。

（6）計算燈具數量 N。

（3）

3.2點照度計算法

點照度計算式為：

（4）

式中： -點光源產生的水平照度（lx）；

-點光源在角度照射方向的光強（cd）；

h 為光源的安裝高度（或計算高度）（m）；

θ 為地面通過光源的法線與入射光線的夾角（見圖 2）

圖2 點光源的照射關系圖

點照度計算方法可以計算疏散照明區域內的點照度值，點照度僅基于來自燈具的直射光，不考慮房間表面相互反射的影響。該方法為圖集 19D702-7 推薦的疏散照明照度計算方法，具體如下。

（1）確定原始數據。包括光源的安裝高度 h，水平距離 r。

（2）計算角度 θ。

（5）

（3）查找燈具發光強度表，獲得對應的發光強度值 。

（4）利用圖集 19D702-7 燈具維護系數表，確定維護系數。

（5）計算水平照度 。

4.案例分享

選取空間大小為 30 m×5 m×3 m（長 × 寬 × 高）的非人員密集型場所疏散走道作為布置區域，此區域的地面水平低照度要求為 1 lx。通過兩種照度計算法分別計算所需應急照明燈具數量。

（1）平均照度計算法：選取 3 W 的應急照明燈具，光通量為 360 lm，維護系數通過查表選取 K=0.7；按式（1）計算得 N=3 盞。

（2）點照度計算法：r=5 m 時，按式（4）計算得=1 lx；根據燈具間距布置圖（見圖 3），燈具按照間距D=10.5 m 布置，可使陰影區域的照度值為 1 lx。通過CAD 進行燈具排布可得，疏散走道內應布置 3 盞 3 W的應急照明燈。

圖3 燈具間距布置圖

利用 DIALux evo 仿真軟件對上述案例進行仿真實驗，根據區域內應急照明燈具的照度分布情況，直接判斷選定區域是否滿足要求的地面低水平照度，對兩種照度計算法的計算結果進行驗證。

4.1軟件特性

DIALux 是當今市場上頗具功效的照明計算軟件，能滿足目前所有照明設計及計算的要求。DIALux evo強化了建模和渲染功能，建模更方便、渲染效果更真實、計算更準確。DIALux evo 軟件一方面內置了國際相關的照明標準，可以提供符合標準的算法和指標，提高計算的有效性；另一方面，DIALux evo 與眾多照明廠家合作，可直接將廠家提供的帶有完整參數的燈具插件融入軟件進行照度計算，并模擬燈光分布，提高了仿真的真實性。

4.2仿真驗證

選取我司 3 W 的 LED 應急照明燈具，其光通量為 360 lm，滿足前述燈具的選型要求。在 DIALux evo 軟件中設置一個 30 m×5 m×3 m（長 × 寬 × 高）的走道空間，空間內天花板、墻壁、地板的反射比均設置為 0%。在軟件中導入相應的燈具，燈具采用吸頂安裝方式，安裝高度距地 3 m。調整燈具相關參數，按照不同計算方法布置燈具，并對空間進行照度分析。

根據仿真實驗結果可知，燈具在通道中間線兩側各 1.25m 范圍內的照度值大于 1 lx，滿足規范要求（見圖 4）。

圖4 照度分布圖（照度單位：lx；長度單位：mm）

5.安科瑞照度計算表與燈具選型

我司所有應急燈具產品的配光曲線均完善，能使用DIALux evo快速模擬現場照度，選擇適合的燈具滿足要求。

除此以外，我司制作燈具照度計算表（如圖5），直接按安裝方式、燈具功率、安裝稿度進行選擇，自動計算等照度半徑值，同時選擇兩燈中間照度值可直接計算安裝間距，便于客戶更快速、直觀的進行燈具選型。

圖5 安科瑞應急照明燈照度計算表

結合以上照度計算結果已經上述燈具照度計算表，我司對應燈具選型如下：

6.結束語

文章分析了應急照明的要求、燈具選型和計算方法，并以疏散走道應急照明設計為例，通過 DIALux evo建模驗證照度計算的結果。仿真結果表明，通過照度計算設計的應急照明布置滿足規范要求，照度結果表達直觀，實際應用中亦可使用 DIALux evo 軟件對應急照明燈具選型和布置進行設計。

參考文獻

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[7] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.