涂装车间工作区室体照度计算及模拟仿真

2020-10-21马郡孙立岩张宝晶王玉

汽车实用技术 2020年11期

马郡　孙立岩　张宝晶　王玉

摘要：在涂装车间内不同的工作区室体所要求的照度不尽相同，设计人员一般会利用照度公式对工位室体的灯具数量进行计算，根据灯具数量在室体内进行排布，从而保证该工位室体的照度。文章阐述了如何通过照度公式来确认涂装车间中灯具的安装数量，并利用DIAlux软件进行验证，确认照度计算的正确，及布置方式的高效性。关键词：工作区室体;照度;DIAlux;仿真中图分类号：TH-3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）11-183-03

Abstract： For different work deck chambers in the painting workshop the requirement of illumination is different. Designers generally use the illumination formula to calculate the number of lamps in the work deck chamber and arrange them in the chamber according to the number of lamps to ensure the illumination. This article explains how to use the illuminance formula to confirm the number of lamps installed in the painting workshop and use DIAlux software to verify that the illuminance is calculated correctly and the efficiency of the layout method.Keywords： Work Deck Chamber; Lllumination; DIAlux; SimulationCLC NO.： TH-3 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2020）11-183-03

引言

涂装车间是汽车生产线的四大车间之一，也是灯具应用量较多的车间之一。各大主机厂为了响应国家的可持续发展战略，从各方面节能减排，降低单台车耗能，这其中就有对于灯具电量消耗的优化。灯具的数量直接决定了后期工厂运行中灯具电量的消耗，灯具的安装位置决定了灯具的使用是否高效，这些都与项目运行中的能耗息息相关。在节能减排大力倡导的今天，精确的确定灯具数量和合理的灯具布置方式显得尤为重要。

1 涂装车间照度计算简介

1.1 涂装车间照度计算的必要性

涂装车间里对于不同工作区室体的照明有不同的要求，一般会根据工作区室体内不同的工种设置不同的照度，这其中大量灯具的使用和排布都依赖与照度计算，而计算的准确性直接影响到工厂的耗能。这对工程设计中灯具数量的计算和排布提出较高要求。

想最大程度降低单台车能耗，精准的照度计算必不可少。

1.2 照度相关参数解析

在涂装车间中工作区工位室体中的照度与灯具的光通量、照明率、灯管数以及工位室体的长度、宽度、灯具在操作平台以上的高度以及维护系数等参数有关。其中照明率与灯具效率有关，维护系数与工厂的环境有关。涂装车间内计算照度的常用公式如下：

照度（E）指单位面积上所接受可见光的光通量，单位勒克斯（Lux或lx）。用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。不同的工作区室体会有不同的照度要求，所以每个室体的灯具数量和布置是不同的。

光通量（F）指人眼所能感觉到的辐射功率，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。它的单位是流明，符号表示为lm，它是衡量光源输出光多少的指标。所以日常生活中，常常用光通量表示可见光输出了多少。随着灯具的研发，每只灯管的光通量逐步变大，现阶段涂装车间常用灯具光通量为（LED 23W F=3700，18W F=2100，14W F=1400，8 W F=800;荧光灯 58W F=5000，36W F=3100，30W F=2600，18 W F=1600）。

维护系数（k）是指照明设备使用一定周期后，在工作面上产生的平均照度与该装置在相同条件下安装时产生的平均照度之比。该参数与工厂的洁净程度等条件相關，该系数根据环境特征的不同进行了分类：例如洁净室具有少量烟尘，该场所灯具维护系数一般可选用0.7;在打磨返修等室体中，具有少量的烟尘，该场所灯具维护系数一般可选用0.6。

利用系数（μ）指于工作面上接收算得之流明光通量对于估计的电灯放射光通量之比值，该系数与室形指数相、灯具、周围环境有关。

室形指数（RI）是指照明计算中表示房间几何形状的数值，室形指数的计算公式如下：

在照明计算中，设计参数的选择需要较高的经验值，如利用系数的确定。在照度相同的情况下，不同利用系数计算所得的灯具数量差异较大，因此本文用DIAlux软件对该计算过程进行验证，确保计算结果的准确，并利用该软件更加直观的对灯具进行布置，合理规划设计方案，提高灯具使用效率。

2 工程实例计算及模拟

2.1 理论计算

某涂装车间的工作区返修室体（维护系数为0.6），室体长度为6米，宽度为4.5米，高度为3.5米，该工位照度需要1，500lx，光源采用philips 23w ，显色指数为80Ra，色温6500k的T8LED灯具。该工作区室体的室形指数，室体顶板为镀锌钢板反射率为50%，侧壁为玻璃反射为10%，操作面为格栅反射率为10%，综合考虑查表所得利用系数μ=0.37。根据照度公式可推导出灯具数量公式为：

返修室体根据上述公式计算得出所需60支灯管可以满足工作区室体照度要求。初步灯具断面布置图如图1。

2.2 DIAlux模拟仿真

在涂装车间工作区室体内照度的不足会严重影响人员的操作效率，从而影响主机厂的生产效率;而照度的超标会造成能源的浪费，主机厂运营成本的升高，不符合与现在社会倡导的节能减排。为避免灯具排布的不合理性，避免照度不足及照度超标浪费能源的情况发生，我们利用仿真软件DIAlux建模并进行仿真。

DIAlux是德国公司研发的专门模拟照明效果的一款软件，具有强大的计算能力，各大照明厂家都为其提供插件，如雷士、飞利浦等。当我们选定好灯具后，将对应的灯具插件导入到DIAlux中，并利用灯具建立与实物相对应的模型（如图1），就可进行模拟。在DIAlux中建立了6米长，4.5米宽，3.5米高的工作区室体，并利用灯具插件对该室体进行布置，按初步灯具断面布置图建模，在DIAlux模型中建立添加60只philips 23w灯具，均布在车身周围。运用软件模拟出该种布置方式的投射光源如图3，主要光源可以垂直投射至车身表面，该种布置方式可使光源使用效率达到最高。

利用DIAlux模拟该布置方式的配光曲线如图4所示，可直观看出曲线密集处覆盖在车身周围，运行软件同时可以

模拟出该方案的等照度分布图如图5，其中蓝色线条为涉及到的工作面，据图反映，工作面照度可达到1650lx，大于所需照度1500lx，验证了照度计算结果的准确性，满足该工位室体的照度需求。

3 结语

经过理论计算，并通过DIAlux软件对工作区室体照度进行模拟仿真和实验验证，验证了照度计算的正确性，且验证了灯具布置方式的高效性，为工作区室体照度的计算提供理论依据。计算结果和模拟仿真结果互为验证，也为主机厂内灯具的合理布置，节能减排提供理论依据和方法。

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