Facebook

Projektowanie oświetlenia w BIM-ie

Z:A 82

KATEGORIA: Praktyka

Profity płynące z zastosowania BIM-u w planowaniu oświetlenia są rozmaite. Nie chodzi tylko o „pracę w środowisku BIM” polegającą na stworzeniu modelu i wygenerowaniu na jego podstawie rysunków budowlanych, ale też o świadome i aktywne wykorzystywanie możliwości, które daje projektantom takie oprogramowanie

Na temat projektowania w systemie bim napisano już wiele artykułów, w których wymieniono chyba wszystkie jego zalety. Każdy zainteresowany ma wyrobioną na ten temat opinię. Pomimo pewnych oporów, związanych z wprowadzaniem nowych technologii projektowych, również w Polsce liczba użytkowników tego systemu rośnie i można przypuszczać, że ten trend się utrzyma. W usa już od wielu lat projektowanie i realizacja wszystkich inwestycji publicznych musi odbywać się z wykorzystaniem bim-u. Podobnie jest w Finlandii, Norwegii, a od 2011 roku także w Wielkiej Brytanii. Komisja Europejska rekomenduje zastosowanie tej technologii w przypadku przetargów dotyczących inwestycji publicznych. Zalecenia te zostały wprowadzone dyrektywami Parlamentu Europejskiego i Rady Europy: 2014/24/ue1 i 2014/25/ue2. W przypadku zamówień publicznych na roboty budowlane i konkursów państwa członkowskie mogą wymagać użycia narzędzi do elektronicznego modelowania danych budowlanych lub podobnych. Wszystkie kraje ue – z większym lub mniejszym zaangażowaniem – podążają tą drogą. Również w Polsce nowelizacja Prawa zamówień publicznych wprowadziła wymóg stosowania nowoczesnych technik i standardów dokumentacji, zarówno podczas samego procesu projektowania, jak i współpracy jego wszystkich uczestników.

Rys. 1. Wykres iluminacji przestrzeni klatki schodowej, projekt: Muzeum Literatury, Warszawa; architektura: BDR Architekci.

WIERNE ODWZOROWANIE RZECZYWISTOŚCI

Podstawową metodą pracy w bim-ie jest tworzenie wirtualnego modelu, który stanie się możliwie wiernym odzwierciedleniem projektowanego obiektu i będzie zawierał wszelkie niezbędne informacje. W tym celu należy rzetelnie wprowadzić poszczególne elementy budynku i jego otoczenia. W przypadku obiektów już istniejących, podlegających przebudowie lub nowo projektowanych, ściśle wpisujących się w zastany krajobraz, niezwykle ważna jest skrupulatna inwentaryzacja i odwzorowanie stanu obecnego wraz materiałami i kolorystyką. Dzięki precyzyjnemu odzwierciedleniu zastanej rzeczywistości oraz stanu projektowanego jesteśmy w stanie uwzględnić nie tylko kształt i wymiary pomieszczenia, lecz także – a może przede wszystkim – materiały wykończeniowe i kolorystykę, które w zasadniczy sposób wpływają na odbicie światła i  jego odbiór przez użytkowników. Model 3d, uwzględniający elementy architektoniczne, konstrukcyjne i  instalacyjne, pozwala na stworzenie optymalnych rozwiązań oświetleniowych, np. poprzez ukrycie źródeł światła w konstrukcji czy dekoracji architektonicznej. Ponadto umożliwia on właściwe wyeksponowanie za pomocą światła ciekawych elementów architektonicznych odnajdywanie przeszkód (belek, podciągów, instalacji), które często nie są widoczne na płaskich rysunkach cad ani w modelach 3d tworzonych na potrzeby wizualizacji.

INFORMACJA

Szczególna wartość pracy w bim-ie polega na swobodnym przepływie danych, stałym dostępie wszystkich zaangażowanych stron do aktualnej wersji projektu, możliwości weryfikowania na bieżąco rozwiązań przed ich ostatecznym wprowadzeniem oraz automatycznym tworzeniu i aktualizacji wszelkich zestawień materiałów, urządzeń czy – jak w naszym przypadku – opraw oświetleniowych i urządzeń pomocniczych. Dla projektanta oświetlenia – bardziej może niż dla innych specjalistów branżowych – istotna jest możliwość otrzymania spójnego, aktualnego modelu 3d, zawierającego informacje o sposobie wykończenia elementów budynku i ich kolorystyce. Pozwala to głównie oszczędzić czas potrzebny na jego zbudowanie w programie obliczeniowym lub zaimportowanie (często z błędami wynikającymi z konwersji formatów) tego, który przygotowali architekci. Jeśli projekt utrzymywany jest w chmurze, a twórcy mają dostęp do centralnego modelu, wszystkie zmiany wprowadzane przez każdą osobę są natychmiast widoczne dla pozostałych, co pozwala na reagowanie i korygowanie rozwiązań bez konieczności oczekiwania na najnowszą wersję podkładów. Kolejną kwestią, która przyspiesza działanie, są parametryczne obiekty bim, będące wirtualnymi odpowiednikami rzeczywistych urządzeń. Przykładowo, w przypadku decyzji o zmianie rodzaju oprawy oświetleniowej, zastosowanej w różnych pomieszczeniach w budynku, wystarczy w jednym miejscu wprowadzić właściwe informacje o nowej bez konieczności wyszukiwania wszystkich miejsc, w których została zaplanowana. I wreszcie, zestawienia są zawsze aktualne, generowane w czasie rzeczywistym, pozwalające na śledzenie liczby i parametrów poszczególnych opraw, obwodów, urządzeń zasilających itp. Przy użyciu zakładki „opcje” można przygotować kilka wariantów rozwiązań projektowych, wykonać obliczenia, stworzyć zestawienia i bilans kosztów, a następnie przedstawić je inwestorowi. Wyniki tych wszystkich działań są przechowywane w jednym pliku i mogą być w każdej chwili przywołane, bez konieczności utraty danych zapisanych z wykorzystaniem innej opcji.

Rys. 2. Analiza oświetlenia słonecznego holu; projekt: Wydział Psychologii UW; architektura: arch. Piotr Bujnowski + Projekt Praga

WSPÓŁPRACA I WYMIANA DANYCH

Zdalny dostęp wszystkich projektantów do wspólnego, umieszczonego w chmurze, modelu centralnego sprawia, że wszystkie decyzje i wprowadzane do niego dane są natychmiast widoczne oraz dostępne dla pozostałych członków zespołu. Sprawny bim manager może zadbać o zminimalizowanie liczby przypadkowych i nieuprawnionych zmian przez udzielanie poszczególnym uczestnikom procesu odpowiednich uprawnień, np. projektant oświetlenia nie będzie miał możliwości modyfikowania ścian i stropów, zaś elektryk od razu może zasilić wprowadzone przez oświetleniowca oprawy. W polskiej praktyce – nawet wśród firm, które od dawna stosują bim – taka dostępność pliku centralnego jest rzadkością. Częściej zdarza się, że architekci przekazują projektantom branżowym jego kopię. Ci wprowadzają wówczas swoje rozwiązania (np. oprawy oświetleniowe) i przekazują architektom do koordynacji wyłącznie zaprojektowane przez obiekty np. na wydzielonych workspace’ach. Jest to sposób dużo bardziej uciążliwy, powolny i obarczony większym niebezpieczeństwem powstania błędu, ale i tak zdecydowanie bardziej efektywny niż płaskie rysowanie w programie cad.

KONTROLA, KOORDYNACJA I ROZWIĄZYWANIE KONFLIKTÓW

Niewątpliwą zaletą tworzenia wielobranżowego wirtualnego modelu budynku jest łatwość koordynacji poszczególnych branż i wykrywania kolizji oraz konfliktów różnych elementów. Oświetlenie zasługuje na nieco uprzywilejowaną pozycję wśród instalacji. O ile bowiem zwykle dąży się do stanu, w którym przewody i urządzenia wentylacyjne, sanitarne czy elektryczne są zakryte lub przynajmniej nie rzucają się użytkownikom w oczy, o tyle widoczność oświetlenia jest wręcz pożądana i wpływa na charakter przestrzeni. Warto zatem przesunąć rurę czy nawiewnik, aby zachować równy rytm opraw. Tymczasem na budowie są one montowane jako jeden z ostatnich elementów. Kiedy kolizja ujawnia się na tym etapie, jest już zbyt późno, by cokolwiek zmienić i wówczas to oświetlenie trafia w inne, przypadkowe miejsce.

Oczywiście nie ma co się łudzić, że system komputerowy rozwiąże wszystkie sytuacje konfliktowe. Jednak rzetelnie przygotowany model, zawierający dane o wszystkich instalacjach, pozwala na etapie projektowania oraz koordynacji dostrzec i rozwiązać większość z nich, co powoduje znaczne oszczędności na etapie realizacji.

Rys. 3. Analiza oświetlenia holu głównego w budynku kanałów informacyjnych TVP, architektura: Mąka Sojka Architekci

OBLICZENIA, SYMULACJA I WIZUALIZACJA

BIM to nie tylko model i gromadzenie informacji. To również potężne narzędzie do obliczeń i symulacji. Jednym z wiodących systemów oferujących taką funkcjonalność – również w przypadku światła – jest Revit firmy Autodesk. W podstawowym wariancie dysponuje on narzędziami umożliwiającymi umieszczanie w projekcie opraw oświetleniowych i wykonywanie wizualizacji z wykorzystaniem plików fotometrycznych. Nie zapewnia on jednak narzędzi do analizy i obrazowania uzyskanych w ten sposób danych. W tej sytuacji z pomocą przychodzą twórcy specjalistycznych nakładek – pluginów. Dostępne są aplikacje dla Revita umożliwiające profesjonalne symulowanie i obliczenia światła, np. Elum Tools, oraz specjalistyczne narzędzie do obliczeń i zarządzania światłem dziennym, np. Licaso, obie autorstwa firmy Lighting Analysts. Elum Tools pozwala przeanalizować i obliczyć oświetlenie ogólne (użytkowe), awaryjne i dzienne, a także określić parametry, takie jak: • iluminacja (natężenie światła na oświetlanej powierzchni); • luminancja (jasność powierzchni świecących lub oświetlanych); • współczynnik olśnienia (ugr); • współczynnik światła dziennego (daylight factor). Z kolei Licaso uzupełnia te mechanizmy o bogatą bazę danych astronomicznych i meteorologicznych z całego świata, pozwalających na szczegółową symulację oświetlenia słonecznego w dowolnym miejscu kuli ziemskiej, z dokładnością co do minuty i przy uwzględnieniu wieloletnich danych meteorologicznych dotyczących m.in. zachmurzenia. To rozbudowane narzędzie pozwala na szczegółowe badanie przebiegu i rozkładu światła słonecznego, analizowanie nasłonecznienia oraz zacieniania, obliczanie współczynników autonomii światła dziennego (daylight autonomy), a nawet ilości energii przypadającej na jednostkę powierzchni w określonym czasie. Takie zaawansowane symulacje pozwalają na dostosowanie projektowanej architektury do osiągnięcia optymalnego oświetlenia miejsc pracy światłem dziennym, a także na ochronę wnętrza przed nadmierną ekspozycją na słońce i zapobieganie nadmiernym olśnieniom i przegrzewaniu. Firma Autodesk oferuje również darmową aplikację Lights. Jest to rozbudowana biblioteka opraw led. Dzięki serwisowi w chmurze aktualizuje się ona automatycznie i gwarantuje najnowsze modele oraz aktualne dane techniczne i fotometrie. Pozwala ona na wykonywanie zarówno prostych wizualizacji, jak i podstawowych obliczeń.

ZARZADZANIE INFORMACJĄ, EKSPORT DANYCH, PREZENTACJA

Model wykonany w bim to ogromna baza danych. Standardowe narzędzia pozwalają na przyporządkowanie poszczególnym pomieszczeniom parametrów oświetleniowych, m.in. temperatury barwowej, wymaganego natężenia światła, równomierności oświetlenia, sposobu sterowania czy liczby obwodów. Konkretnym oprawom możemy przypisać podstawowe informacje, takie jak typ, moc, strumień świetlny, a także sposób zasilania i sterowania, numer obwodu, adres rozdzielnicy. Wszystkie te informacje da się w dowolny sposób zestawiać i wyświetlać w formie tabelarycznej lub na rysunkach. Oczywiście dane wprowadzone przez projektanta oświetlenia są dostępne dla wszystkich innych projektantów i mogą być wykorzystywane np. w planowaniu instalacji elektrycznej. Informacje zebrane w modelu bim można w łatwy sposób wyeksportować jako: widoki 3d, rzuty, przekroje, elewacje, zestawienia uwzględniające żądane parametry oraz wizualizacje, mapy natężeń, wykresy, a nawet animacje obrazujące zmianę parametrów oświetlenia (np. dziennego) w czasie. Ponieważ każda oprawa, każdy łącznik czy urządzenie sterujące występują w modelu jako osobny obiekt, program zlicza je automatycznie i generuje zestawienia bez konieczności pracochłonnych działań projektanta. Dzięki temu kosztorys i zamówienia na budowie mogą być praktycznie bezbłędne, o ile projektanci zachowają dyscyplinę podczas opracowywania projektu. Wspomniane wcześniej symulacje, obliczenia i dane – choć bardzo istotne – zwykle nie przemawiają do wyobraźni inwestora. Na szczęście, aplikacje oświetleniowe oferują możliwość prezentacji wyników w formie wizualizacji i wykresów oraz animacji. Nie są to – co prawda – fotorealistyczne obrazy, jakie znamy z programów do wizualizacji, ale za to posługują się prawdziwymi bryłami fotometrycznymi opraw i pokazują rzeczywisty rozkład światła w projektowanych przestrzeniach, a także umożliwiają prezentowanie różnych scen świetlnych w tej samej przestrzeni.

DALSZE ETAPY PROJEKTU

Etap projektowania to dopiero początek życia budynku. Obiekt, którego projekt rzetelnie opracowano z wykorzystaniem technologii bim, jest szybszy i łatwiejszy w realizacji, ułatwia wykonawcy zamawianie potrzebnych materiałów, a na budowie minimalizuje liczbę błędów. Zestawienia opraw, zasilaczy lub urządzeń sterujących generowane wprost z programu bim pozwalają zamawiać dostawy z dużą dokładnością, bez obaw o pomyłkę w zestawieniu. Zaprojektowany system adresowania oraz sterowania umożliwia łatwe i szybkie uruchomienie instalacji oświetleniowej, a zawarte w modelu dane mogą być użyte w systemie sterowania oświetleniem i bms. Wszystko to sprawia, że projektowanie z wykorzystaniem bim-u staje się standardem i wymogiem, zwłaszcza w przypadku dużych i skomplikowanych inwestycji. Rys. 3. Analiza oświetlenia holu głównego w budynku kanałów informacyjnych TVP, architektura: Mąka Sojka Architekci. I chociaż ciężar zarzadzania modelem oraz wypracowania standardów leży po stronie architekta i jego bim managera, to jednak warto – nawet w przypadku oświetlenia – znaleźć partnera, który potrafi wykorzystać atuty, jakie niesie ze sobą ta technologia. •

 

 

 

 

Tomasz Klimek
Tomasz Klimek

projektant, założyciel i prezes firmy QLAB Laboratory of Light, która zajmuje się m.in. projektowaniem światła naturalnego i sztucznego,  od 2018 roku prowadzi badania dotyczące wpływu światła na organizm człowieka

Piotr Zowada
Piotr Zowada
Architekt IARP

architekt z wieloletnim doświadczeniem w zakresie obiektów publicznych, od kilku lat zajmuje się tematyką światła w architekturze i projektowaniem oświetlenia

reklama

Warto przeczytać