国际项目工厂照明的数字化设计方法研究

引言

近年来,随着国内新建炼厂工程市场的逐渐饱和,越来越多的炼化工程公司开始向中东、北非、南美等地区寻求业务发展。由于历史原因,此部分地区工程项目大多执行欧美体系建设标准,与国内项目相比,其建设周期较长,对数字化交付程度、设计过程资料提交以及施工图质量要求更严格,同时运用的设计软件也有所不同,对于刚开展国际项目的工程公司来说执行较为困难。

本文以某大型国外炼厂项目为例,对工厂照明数字化设计进行介绍和总结。

1国内与国际项目工厂照明设计对比

由于执行标准、用户要求以及建设模式不同,国内和国际项目工厂照明设计有较大差异,以某个按照欧美标准体系执行的大型国外炼厂项目为例,其国内外项目工厂照明设计对比如表1所示。总的来说,国际项目照明设计要求更高,对照明设计人工时要求较高,此方式是否适用于国内项目还需要根据项目实际情况进行分析。

2照明设计应用软件

项目主要用到三种设计软件,分别为照度计算软件、三维建模软件、平面图软件,本文主要介绍照度计算和三维建模软件的应用。

照度计算软件通常用DIALux,它是由德国的DIAL公司开发设计,目前主要应用于欧洲市场。近些年,DIALux已进入中国市场,目前已有中文简体版本,鉴于其免费的策略,已有很多国人在使用。

国内外应用比较普遍的三维模型设计软件有英国AVEVA公司的PDMS、美国Intergraph公司的SmartPlant3D(以下简称SP3D)、Bentley公司的ProjectwiSeTM、AutodeSk公司的RevitTMMEP等,本文主要介绍PDMS和SP3D,这两个软件的使用对比如表2所示。

平面图软件通常用AutoCAD,由于存在与三维建模软件兼容问题,建议优先采用低版本。

3照度计算方法

3.1建立计算模型

利用三维模型在DIALux软件中搭建出管桥、构架、平台以及设备等基本模型,也可以自由创建一些参数化设备,例如泵、塔或者罐等设备,只需要建立一个模型,其他同类设备通过改参数的方法就可以复制生成。图1为某项目搭建完成的计算模型。

3.2创建计算平面

在需要照度计算的区域创建计算平面。对于有操作要求的区域,计算平面设置在操作点高度:对于需要观测的区域,计算平面设置在观测高度:对于通道及平台,计算平面设置在地面高度。

图2为某项目中搭建的管桥下的计算平面,高度为地面上1m。

3.3布置灯具

灯具布置有多种方式:(1)对于管桥及矩形平台,可以使用矩阵排列方式:(2)对于走道,可以使用直线排列方式:(3)对于圆形平台,可以使用圆形排列方式:(m)部分区域灯具布置无规则,可以使用单一布置方式。图3为某项目管桥下灯具布置图。

3.4生成照度计算报告

前面做的所有工作都是为了生成照度计算结果,生成后首先设计人员应与执行标准比对,找出灯具布置不合理的平面,然后根据计算报告对不合理的灯具布置进行调整,再对修改后的灯具布置重新计算直到符合要求,最终得到符合要求的照度计算结果。所有计算区域的照度计算结果汇总后与计算执行标准以及灯具选型原则合并,即可得到一份完整的照度计算报告。图4为某项目管桥下的照度计算结果。

4三维建模方法

4.1创建灯具元件库

一个项目可能要用到多种类型灯具,因此先建立元件库,需要用某类灯具时可以直接调用。PDMS的Equipment功能模块下,设计人员可以自由创建设备元件模型,主要使用两个工具—正实体元件、负实体元件,二者搭配使用可以创建出各种各样的设备模型。此外,PDMS和SP3D均支持将灯具厂家模型文件导入生成元件库功能。

4.2三维模型中布置灯具

布置灯具可以使用鼠标拖拽的方式或直接在灯具属性中输入坐标数据,当一类灯具初次布置完成后,此类灯具可以直接使用复制的方式在模型中布置。图5为某项目管桥下灯具在三维模型中的布置效果,因为建模过程中可能会出现灯具与管道碰、与支架碰、与电缆桥架碰、与检修通道碰的情况,所以设计过程中可能会多次更改布置,最终做到既布置美观,又能避免碰撞。

4.3导出平面图

灯具布置完成后可以随时根据项目进度要求导出平面图,平面出图设置在项目伊始由管理员设置好,设计人员只需要进行简单操作,例如添加文件名、出图范围及选取图框等即可生成平面图作为施工建设依据。

5总结与展望

相比国内常用的二维设计方式,应用三维模型设计软件能够确保灯具布置合理,再结合照度计算软件可以确保照明设计满足设计规范,并能显著减少现场施工变更。随着国内外项目数字化交付的标准越来越完善,用户要求越来越高,设计人员使用专业软件进行设计已经是大势所趋,能够熟练使用软件不仅能提高设计质量,还能提高公司竞争力。

目前,照度计算软件与三维模型设计软件还存在着功能不统一的问题,设计过程中需要在DIALux、PDMS和SP3D中重复构建工厂场景模型,消耗很多人工时,主要原因在于PDMS和SP3D都是多专业共用的平台,是工程公司主要使用的三维建模软件,但不具备照度计算功能:DIALux虽然照度计算功能强大,但不适用于多专业协同设计。如果PDMS和SP3D能够增加照度计算功能,或者DIALux能够直接提取PDMS和SP3D的模型并作为计算平面,那么照度计算与三维模型布置就可以同步完成,照明设计的效率会大大提高,相信这样的软件会有更加广阔的市场需求。