14 基于DIALux的剧场照明设计_汪小芃_李平

照明技术 汪小芃( 1991) ， 女， 从事建筑电气设计工 作。 李平( 1970) ， 男， 高级工程师， 从事建筑电气设计工作。 基于 DIALux 的剧场照明设计 汪小芃， 李平 ( 浙江大学建筑设计研究院有限公司，浙江 杭州310007) 摘要:结合某学校剧场改造工程实例， 运用 DIAlux 软件建立三维模型， 对剧场 采用的 LED 照明方案进行了系统的模拟、 计算及优化， 以达到最佳照明效果， 并与 原照明方案在节能环保及性能方面进行了对比分析。测试结果验证了 LED 照明 改造方案的可行性。 关键词:剧场建筑;照明设计;DIALux 仿真软件;LED 灯具 中图分类号:TU 88文献标志码:B 文章编号: 1674- 8417( 2017) 03- 0051- 04 DOI: 10 16618/j cnki 1674- 8417 2017 03 014 0引言 近年来， 随着我国经济的快速增长和文化产 业繁荣， 对剧场建筑的照明提出了更高的要求， 不仅需要满足演出表演时的灯光需要， 同时要求 在电影放映、 会议举行等不同的灯光环境下满足 场景灯光的需求。因此， 为响应国家绿色建筑的 节能政策， 选用更高效的光源取代当前常用的传 统灯具， 对可持续发展和环境保护都有着深远的 意义 1- 2 。 本文结合某学校剧场 LED 改造工程， 运用 DIALux 软件仿真， 对比分析了 LED 照明改造方 案与原有照明方案在节能环保及性能方面的不 同， 验证 LED 照明改造方案的可行性。 1工程概况 至 2015 年， 某学校学生剧场投用已近10 年， 部分灯光设备老化， 故障时有发生， 平均照度实 测只有 50 lx， 远达不到规范的照度要求; 晶闸管 调光设备全部损坏， 已无法满足正常使用需求。 因此， 需要对该剧场进行优化改造， 适应未来发 展需要。改造设计依据 GB 500342013建筑照 明设计标准 ， 确定剧场不同区域的照度、 照明光 源、 灯具类型、 灯具布置及安装方式等。改造方 案选用大功率 LED 灯替换原有传统照明灯具， 以 提高照度， 并达到节能、 改善照明质量等目的。 照明灯具对比如表 1 所示。 表 1照明灯具对比 原照明灯具LED 照明灯具 100 W 白炽灯 C21LP- N- 60 W 32 W 环形节能灯C22DL- Q8- 30 W 2DIALux 软件仿真 DIALux 是一款可模拟计算室内外照明的仿 真软件， 为实际配置灯具提供比较准确的参考信 息， 可导入 CAD 文件， 建模快速， 能实现照明设 计及仿真计算的要求， 并提供完整的数码报表及 三维效果图。采用 DIALux 模拟高大空间建筑 ( 剧院) ， 可提高计算精确度， 得到更优化、 更合理 15 照明技术 的设计方案， 提高工程质量。 LED 改造方案中， 剧场空间的三维视图和灯 具布置如图 1、 图 2 所示， 可直观地了解剧场的灯 具布置情况和效果。经过多次方案调整， 调节灯 具功率等参数， 并通过模拟仿真， 确定灯具参数 和布置方式。 图 1剧场空间的三维视图 图 2灯具布置 DIALux 模拟的照度效果如图3 所示， 达到了 剧场的照明要求。 图 3 DIALux 模拟的照度效果 3LED 灯方案与传统灯具方案的比较 3 1光源性能比较 3 1 1基本性能 白炽灯、 环形灯与 LED 灯性能对比如表 2 所示。 表 2白炽灯、 环形灯与 LED 灯性能对比 指标白炽灯环形灯LED 灯 光源功率/W10032 30 光效/( lm/W)10 2055 80 80 显色性 a80 80 80 寿命/ h1 000 10 00035 000 发热量高高低 频闪度无频闪有频闪无频闪 启动性能瞬时启动 差， 低温时 难以启动 瞬时启动 光衰大大小 由表 2 可见， LED 灯具的各项性能相较于传 统白炽灯和荧光灯更优越。LED 灯具有稳定的 电性能， 芯片使用宽电压、 宽频率输入， 无频闪， 能适应更大范围的电压波动。因此， 市电的波动 不影响 LED 灯具， 而电源电压高低波动会大大缩 短传统荧光灯和白炽灯的使用寿命， 并造成频 闪， 影响照明质量。LED 灯具采用高效恒流驱动 电路， 通断电响应时间短， 适合频繁开关的场合， 在保证品质的条件下寿命已高达数万小时。传 统荧光灯每启动一次， 灯管的灯丝受高压冲击， 启动时的电流是正常点燃时电流的 2 3 倍， 加 速灯丝上电子发射物质的消耗， 缩短使用寿命。 3 1 2灯光控制 传统灯具调光困难， 需采用大型晶闸管调光 设备， 设备易损且占用空间。LED 灯具的光源和 控制、 驱动电源结合， 直接使用 220 V 交流电源， 并受 DMX 512 信号的控制， 不再需要传统的晶闸 管调光器。改造前， 剧场 2F 预留专用调光室， 造 价高， 调光操作复杂， 使用不到 8 a 全部损坏。改 造后， LED 灯光调光回路控制线直接引至音响灯 光控制室， 与调光盘相连接， 可根据不同应用环 境快速调节剧场的灯光亮度， 得到更好的使用 效果 3 。 3 2经济节能性比较 3 2 1灯具购置费用 灯具寿命及购置费用比较如表 3 所示。 25 照明技术 表 3灯具寿命及购置费用比较 灯 具寿命/h 单价 /元 年更换 数 数量 年成本 /元 100 W 白炽灯1 000 887916 333 32 W 环形灯10 000 40087551 914 C21LP- N- 60 W35 000328025282 296 C22DL- Q8- 30 W35 0001680251184 956 由表 3 可见， 原方案年成本为 8 247 元， 改造 后方案为 7 252 元。因此， LED 灯具虽初期购置 费用较高， 但从长期使用角度上考虑是更加优化 的选择。 3 2 2灯具维护费用 剧场灯光开闭频繁， 原方案灯具维修频繁， 维护成本高， 且灯具安装于马道下方， 维修困难， 存在一定安全隐患。采用寿命更长的 LED 灯具， 可解决因灯具损坏造成的诸多问题。 3 2 3灯具能耗比较 年耗电量的计算方式是按剧场照明灯具每 天工作时间4 h， 每年工作120 d 来计算的。原照 明方案中， 年耗电量为 1 296 kWh， 用电费用为 1 036 8 元; LED 照明改造方案中， 年耗电量为 624 kWh， 用电费用为504 元。 3 2 4经济比较分析 通过对比剧场 LED 灯与传统灯具的购置费 用、 灯具维护费用和用电费用， 表明使用 LED 灯 具的成本约是普通灯具的 50%， 在节能方面效果 显著。 自 2011 年以来， 国家发展改革委员会提出 要进一步加快发展和推广节能灯， 逐步淘汰家 居、 办公、 酒店等通用照明领域中被广泛使用的 白炽灯， 同时加大对照明行业的财政补贴， 支持 半导体照明产业健康发展， 显示我国对照明能耗 控制的决心。 3 3环保比较 LED 光源是一种发光颜色纯正， 不含紫外和 红外辐射的绿色光源。现阶段， 市面上大量使用 的荧光灯、 金属卤化物灯等含有害重金属汞， 生 产过程和废管的不当处理都会对环境造成污染。 4照度测量结果 剧场 LED 照明改造后， 对现场灯光进行实地 测试。改造后照度实测结果如表 4 所示。由表 4 可见， 现场照度有显著提高， 灯光的控制更加便 捷， 满足不同场景需求。现场实测数据与 DIALux 仿真结果相差不大， 验证了 LED 照明改造方案的 可行性。 表 4改造后照度实测结果 lx 模式位置测试点 1测试点 2测试点 3测试点 4测试点 5测试点 6测试点 7平均照度 全亮 1F 地面( 主席台)355351372373362342363360 1F 座位 679690711720710680650691 2F 座位 481489460500470496486483 80% 点亮 1F 地面( 主席台)275288290287287276280283 1F 座位 387408398432425387390400 2F 座位 391404404406402401395400 50% 点亮 1F 地面( 主席台)179188187180181185180182 1F 座位 227245261251243250232244 2F 座位 223240240256251241215238 35 照明技术 剧场 LED 照明改造后效果如图 4 所示。 图 4剧场 LED 改造后效果 5结语 本文结合某学校剧场改造项目， 进行了以提 高照度、 节能降耗为目的的照明系统研究及改 造， 并对改造前后的照明效果进行了比较分析， 验证了 LED 灯具在剧场照明改造方案中的可行 性与优越性， 可为类似新建剧场采用LED 照明 提供参考。LED 照明方案具有一定的局限性， 主 要是当前 LED 照明产品没有统一的规格， 国内企 业生产的 LED 照明产品的参数不统一， 电气设计 人员无法正确选型。随着科学技术的不断发展， LED 在剧场照明中的应用前景广阔。 1 窦林平2016 中国 LED 照明行业趋势展望 J 照 明工程学报， 2016( 1) : 44- 48 2 冯思伟 LED 在工业厂房照明设计中的应用J 照明工程学报， 2015， 25( 3) : 28- 29 3 何伟， 杨春宇 多功能报告厅舞台灯光照明设计 J 灯与照明， 2015， 39( 2) : 6- 7 收稿日期: 2016- 10- 23 Lighting Design of Theater Based on DIALux Software WANG Xiaopeng， LI Ping ( The Architectural Design esearch Institute of Zhejiang University Co ，Ltd ，Hangzhou 310007，China) Abstract:Combining by a school theater renovation project as an example， the three- dimensional model was established by using DIAlux software The simulation， calculation and optimization of LED lighting solution were adopted， in order to achieve the best lighting effect The energy conservation and environmental protection， performances between LED lighting solution and the original lighting solution were compared The measurement results validate the feasibility of LED lighting solution Key words:theater building;lighting design;DIALux simulation software; 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 LED lamp ( 上接第 50 页) Application Analysis of LED Lighting in Large Garage ZHU Liangliang， ZHOU Ainong， CAO Hua， ZHANG Ai， WANG Jie ( Chongqing Architectural Design Institute，Chongqing 400015，China) Abstract:Combining by a large garage as an example， this paper introduced the use of LED lighting， and compared and analyzed the field measurement data before and after LED lighting renovation It is pointed out that the LED ligh