সূচিপত্র
1. ভূমিকা
এই গবেষণাপত্রটি CODYRUN সফটওয়্যারের ভেতরে কৃত্রিম আলোকসজ্জা সিমুলেশন ক্ষমতার একটি বৈধতা যাচাই অধ্যয়ন উপস্থাপন করে। CODYRUN হল বিল্ডিং ফিজিক্স অ্যান্ড সিস্টেমস ল্যাবরেটরি (L.P.B.S) দ্বারা উন্নত ভবনের বায়ুপ্রবাহ এবং তাপীয় সিমুলেশনের জন্য একটি গণনামূলক সরঞ্জাম। এই নির্দিষ্ট ভৌত ঘটনাটি সিমুলেট করার ক্ষেত্রে সফটওয়্যারের নির্ভরযোগ্যতা মূল্যায়ন করার জন্য এই অধ্যয়ন শুরু করা হয়েছিল, যার লক্ষ্য এর সীমাবদ্ধতা এবং উন্নতির সম্ভাবনা চিহ্নিত করা। বৈধতা যাচাইয়ে আন্তর্জাতিক আলোকসজ্জা কমিশনের (CIE) টাস্ক-৩ TC-৩৩ দ্বারা উন্নত টেস্ট কেস (বিশেষভাবে দৃশ্যকল্প ১ এবং ৩) ব্যবহার করা হয়েছে, যা আলোকসজ্জা সিমুলেশন সফটওয়্যার মূল্যায়নের জন্য প্রমিত পদ্ধতি সরবরাহ করে।
2. কক্ষের ভেতরের আলোকসজ্জা গণনার জন্য নতুন সরলীকৃত মডেল
কক্ষের ভেতরের আলোকসজ্জা পরিমাণগতভাবে নির্ধারণ করতে, CODYRUN প্রত্যক্ষ এবং বিচ্ছুরিত উভয় কৃত্রিম আলোর উপাদান বিবেচনায় নিয়ে একাধিক সম্মিলিত মডেলকে সংহত করে। নতুনভাবে প্রবর্তিত এই সরলীকৃত মডেলটি ধারণাগতভাবে DIALux এবং CALCULUX-এর মতো প্রতিষ্ঠিত আলোকসজ্জা নকশা সফটওয়্যারগুলিতে ব্যবহৃত মডেলগুলির অনুরূপ।
2.1 CODYRUN-এ সিমুলেশনের অনুমিতিসমূহ
মডেলটি বেশ কয়েকটি মূল অনুমানের অধীনে কাজ করে: আলোর বিচ্ছুরণ ল্যাম্বার্টিয়ান হিসাবে বিবেচিত (সব দিকে সমান); আলোক যন্ত্রগুলি প্রস্তুতকারক-প্রদত্ত আলোকমিতিক ডেটা দ্বারা চিহ্নিত করা হয় এবং তাদের মাধ্যাকর্ষণ কেন্দ্রে একটি বিন্দু উৎসে হ্রাস করা হয়; এবং আলোর উৎস এবং কাজের তলের আলোকিত বিন্দুর মধ্যে কোনও প্রতিবন্ধকতা নেই।
2.2 আলোকসজ্জার প্রত্যক্ষ অংশ (কৃত্রিম আলোর উৎস থেকে)
কাজের তলের একটি বিন্দুতে প্রত্যক্ষ আলোকিততা উৎসের আকৃতি এবং আলোকিত বিন্দুতে উৎসের সাপেক্ষে সৃষ্ট কঠিন কোণের উপর ভিত্তি করে গণনা করা হয়। চিত্র ১ এই ধারণাটি চিত্রিত করে, যা সিলিং-মাউন্ট করা একটি উৎস থেকে কাজের তলের একটি বিন্দুতে আলোর বিস্তার দেখায়।
2.3 আলোকসজ্জার বিচ্ছুরিত অংশ (কক্ষের ভেতরের পুনঃপ্রতিফলন থেকে)
বিচ্ছুরিত উপাদানটি কক্ষের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠতল (দেয়াল, সিলিং, মেঝে) থেকে প্রত্যক্ষ আলোর পুনঃপ্রতিফলনের ফলে সৃষ্টি হয়। এই উপাদানটি এই পৃষ্ঠতলগুলির প্রতিফলন ক্ষমতা (রঙ) এর উপর নির্ভর করে। CODYRUN-এর মডেলটি অভ্যন্তরীণ দেয়ালগুলির গড় প্রতিফলন সহগ দ্বারা প্রত্যক্ষ আলোকিততাকে ওজন করে এটি গণনা করে, যেমনটি চিত্র ২-এ দেখানো হয়েছে।
3. মূল অন্তর্দৃষ্টি: বিশ্লেষকের দৃষ্টিভঙ্গি
মূল অন্তর্দৃষ্টি: এই কাজটি বৈধতা যাচাইয়ের জন্য একটি ব্যবহারিক, প্রকৌশল-কেন্দ্রিক পদ্ধতির প্রতিনিধিত্ব করে, যা সর্বোচ্চ সম্ভাব্য ভৌত নির্ভুলতা অর্জনের চেয়ে গণনামূলক দক্ষতা এবং একটি বিদ্যমান বহু-পদার্থবিজ্ঞান প্ল্যাটফর্ম (CODYRUN) এ সংহতকরণকে অগ্রাধিকার দেয়। রেডিওসিটি বা রে ট্রেসিং-এর মতো আরও কঠোর পদ্ধতির চেয়ে একটি সরলীকৃত, আধা-বিশদ মডেল বেছে নেওয়া একটি কৌশলগত সমঝোতা।
যুক্তিসঙ্গত প্রবাহ: গবেষণাপত্রের যুক্তি সরল এবং সমর্থনযোগ্য: ১) একটি ফাঁক চিহ্নিত করা (একটি তাপীয় সিমুলেটরে বৈধতা যাচাই করা আলোকসজ্জার অভাব)। ২) সংহতকরণের জন্য উপযুক্ত একটি গণনামূলকভাবে হালকা ওজনের মডেল গ্রহণ/উন্নয়ন করা। ৩) এটি একটি শিল্প-মানদণ্ড (CIE টেস্ট কেস) এর বিপরীতে বৈধতা যাচাই করা। এটি একটি ক্লাসিক সফটওয়্যার V&V (যাচাই ও বৈধতা) কার্যপ্রবাহ, যা বিল্ডিং এনার্জি সিমুলেশনের জন্য ASHRAE স্ট্যান্ডার্ড ১৪০ বা BESTEST পদ্ধতিতে আলোচিত পদ্ধতিগুলির অনুরূপ।
শক্তি ও ত্রুটি: প্রাথমিক শক্তি হল সংহতকরণ নিজেই। আলোকসজ্জাকে তাপীয় এবং বায়ুপ্রবাহ সিমুলেশনের সাথে একত্রিত করা সামগ্রিক বিল্ডিং কর্মক্ষমতা বিশ্লেষণের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যা আলোকসজ্জা এবং শীতলীকরণের জন্য শক্তি ব্যবহারকে প্রভাবিত করে। CIE মানদণ্ড ব্যবহার করা বিশ্বাসযোগ্যতা যোগ করে। প্রধান ত্রুটি, যা লেখকরা মডেলটিকে "সরলীকৃত" বলে স্বীকার করে, তা হল পদার্থবিজ্ঞানের উল্লেখযোগ্য সরলীকরণ। জটিল আলোক যন্ত্রগুলিকে বিন্দু উৎসে হ্রাস করা এবং পুনঃপ্রতিফলনের জন্য একটি ওজনযুক্ত-গড় পদ্ধতি ব্যবহার করা (একটি অপরিশোধিত ফর্ম ফ্যাক্টর আনুমানিকতার অনুরূপ) অনিবার্যভাবে জটিল, অ-বিচ্ছুরিত বা প্রতিবন্ধকতাপূর্ণ স্থানে ত্রুটি প্রবর্তন করবে। এটি কম্পিউটার গ্রাফিক্স গবেষণায় ব্যবহৃত উচ্চ-নির্ভুলতা, ভৌত-ভিত্তিক রেন্ডারিং কৌশলগুলির সাথে তীব্রভাবে বৈপরীত্য প্রদর্শন করে, যেমন কাজিয়ার যুগান্তকারী রেন্ডারিং সমীকরণের উপর নির্মিত কৌশলগুলি।
কার্যকরী অন্তর্দৃষ্টি: অনুশীলনকারীদের জন্য, প্রাথমিক পর্যায়ের, তুলনামূলক নকশা অধ্যয়নের জন্য এই সরঞ্জামটি মূল্যবান যেখানে গতি মূল চাবিকাঠি। তবে, চূড়ান্ত আলোকসজ্জা নকশা সম্মতি বা বিস্তারিত দৃশ্য আরাম বিশ্লেষণের জন্য, নিবেদিত আলোকসজ্জা সফটওয়্যার (যেমন, রেডিয়েন্স-ভিত্তিক সরঞ্জাম) অপরিহার্য থেকে যায়। ভবিষ্যতের পথটি স্পষ্ট: মডেলটি একটি ভাল ভিত্তি হিসাবে কাজ করে। পরবর্তী পদক্ষেপ হওয়া উচিত একটি স্তরযুক্ত পদ্ধতি—দ্রুত পুনরাবৃত্তির জন্য সরল মডেল ব্যবহার করা এবং সমালোচনামূলক দৃশ্য বা চূড়ান্ত বৈধতা যাচাইয়ের জন্য আরও সঠিক রেডিওসিটি বা ফোটন ম্যাপিং গণনা (যেমন ওপেন-সোর্স রেডিয়েন্স স্যুটে থাকা) ট্রিগার করা, একটি হাইব্রিড বহু-নির্ভুলতা সিমুলেশন পরিবেশ তৈরি করা।
4. প্রযুক্তিগত বিবরণ এবং গাণিতিক সূত্রায়ন
গবেষণাপত্র দ্বারা ইঙ্গিত করা হয়েছে, মূল গণনাটি প্রত্যক্ষ এবং বিচ্ছুরিত উপাদানগুলির সমষ্টি জড়িত। একটি বিন্দুতে প্রত্যক্ষ আলোকিততা $E_{direct}$ বিপরীত বর্গ সূত্র এবং আপতন কোণের কোসাইন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যা উৎসের আলোকমিতিক ফাইল দ্বারা প্রদত্ত তার আলোক তীব্রতা $I(\theta)$ থেকে উদ্ভূত:
$E_{direct} = \frac{I(\theta) \cdot \cos(\alpha)}{d^2}$
যেখানে $d$ হল উৎস বিন্দু থেকে আলোকিত বিন্দুর দূরত্ব, এবং $\alpha$ হল আলোর দিক এবং পৃষ্ঠের স্বাভাবিকের মধ্যবর্তী কোণ।
বিচ্ছুরিত আলোকিততা $E_{diffuse}$ প্রত্যক্ষ উপাদান এবং কক্ষের পৃষ্ঠ প্রতিফলনের একটি ফাংশন হিসাবে আনুমানিক করা হয়। একটি সাধারণ সরলীকৃত পদ্ধতি ("ওজন" দ্বারা ইঙ্গিত) হল একটি গড় প্রতিফলন $\rho_{avg}$ এবং একটি পুনঃপ্রতিফলন ফ্যাক্টর ব্যবহার করা, যা প্রায়শই "লুমেন পদ্ধতি" বা সরল ফর্ম-ফ্যাক্টর আনুমানিকতা থেকে উদ্ভূত:
$E_{diffuse} \approx E_{direct} \cdot \frac{\rho_{avg}}{1 - \rho_{avg}}$ (বা কক্ষের জ্যামিতি বিবেচনায় নেওয়া অনুরূপ সূত্রায়ন)।
মোট আলোকিততা $E_{total}$ তখন: $E_{total} = E_{direct} + E_{diffuse}$।
5. পরীক্ষামূলক ফলাফল এবং চার্টের বিবরণ
গবেষণাপত্রটি CODYRUN-এ CIE টেস্ট কেস (TC-৩-৩৩ থেকে দৃশ্যকল্প ১ এবং ৩) প্রয়োগ করে। প্রদত্ত অংশে নির্দিষ্ট সংখ্যাসূচক ফলাফল বিস্তারিতভাবে দেওয়া না থাকলেও, এই ধরনের টেস্ট কেসের উদ্দেশ্য সাধারণত নির্দিষ্ট গ্রিড পয়েন্টে সফটওয়্যার-গণনা করা আলোকিততা মানগুলিকে রেফারেন্স মান বা অন্যান্য বৈধতা যাচাই করা সফটওয়্যারের ফলাফলের বিপরীতে তুলনা করা।
চিত্র ১: প্রত্যক্ষ আলোর উৎস – এই স্কিমাটিক একটি সরলীকৃত কক্ষের ক্রস-সেকশন চিত্রিত করে। সিলিংয়ে একটি বিন্দু আলোর উৎস দেখানো হয়েছে। একটি সরল রেখা (রশ্মি) এই উৎসটিকে অনুভূমিক কাজের তলের একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর সাথে সংযুক্ত করে (যেমন, একটি ডেস্ক)। আপতন কোণ নির্দেশিত হয়েছে। এই চিত্রটি প্রত্যক্ষ আলোকিততা গণনায় ব্যবহৃত চলকগুলি (দূরত্ব, কোণ) দৃশ্যত সংজ্ঞায়িত করে।
চিত্র ২: বিচ্ছুরিত আলো – এই ডায়াগ্রামটি পুনঃপ্রতিফলন ধারণাটি চিত্রিত করে। এটি সম্ভবত একই কক্ষ দেখায়, কিন্তু এখন একাধিক তীর দেয়াল, সিলিং এবং মেঝের মধ্যে বাউন্স করে অবশেষে কাজের তলের বিন্দুতে পৌঁছাচ্ছে। এটি বিচ্ছুরিত উপাদানটিকে প্রতিনিধিত্ব করে যা সরাসরি উৎস থেকে নয় বরং প্রতিফলন থেকে আসে, যা পৃষ্ঠের রঙগুলির (প্রতিফলন ক্ষমতা) উপর এর নির্ভরতার উপর জোর দেয়।
6. বিশ্লেষণ কাঠামো: উদাহরণ কেস
দৃশ্যকল্প: একটি আদর্শ ৫মি x ৫মি x ৩মি অফিস কক্ষে ফ্লুরোসেন্ট ট্রফার থেকে LED প্যানেলে পরিবর্তনের আলোকসজ্জা কর্মক্ষমতা এবং সংশ্লিষ্ট কুলিং লোড প্রভাব মূল্যায়ন করা।
CODYRUN-এর মডেল ব্যবহার করে কাঠামো প্রয়োগ:
- ইনপুট সংজ্ঞা: CODYRUN-এ দুটি মডেল বৈকল্পিক তৈরি করুন। বৈকল্পিক A: বিদ্যমান ফ্লুরোসেন্ট আলোক যন্ত্রের জন্য আলোকমিতিক ডেটা (IES/LDT ফাইল) ব্যবহার করুন। বৈকল্পিক B: প্রস্তাবিত LED প্যানেলের জন্য আলোকমিতিক ডেটা ব্যবহার করুন। একই কাজের তল উচ্চতা (০.৭৫মি) এবং গণনা বিন্দুর গ্রিড সংজ্ঞায়িত করুন।
- সিমুলেশন নির্বাহ: উভয় বৈকল্পিকের জন্য আলোকসজ্জা সিমুলেশন চালান। সরলীকৃত মডেলটি প্রতিটি গ্রিড বিন্দুতে $E_{total}$ গণনা করবে। একই সাথে, CODYRUN-এর তাপীয় ইঞ্জিন আলোকসজ্জা সিস্টেম থেকে তাপ লাভ গণনা করবে (তাদের ওয়াটেজ এবং বিকিরণ ভগ্নাংশের ভিত্তিতে)।
- বিশ্লেষণ:
- আলোকসজ্জা মেট্রিক্স: গড় আলোকিততা, অভিন্নতা অনুপাত (ন্যূনতম/গড়), এবং EN ১২৪৬৪-১-এর মতো মানদণ্ডের সাথে সম্মতি তুলনা করুন।
- শক্তি প্রভাব: আলোকসজ্জা শক্তি ঘনত্ব (LPD) তুলনা করুন।
- তাপীয় প্রভাব: আলোকসজ্জা তাপ লাভের পরিবর্তনের কারণে সংবেদনশীল কুলিং লোডের পার্থক্য বিশ্লেষণ করুন।
- বৈধতা যাচাই: সমালোচনামূলক বিন্দুগুলির জন্য (যেমন, একটি জানালার নিচে, কোণে), সরলীকরণ দ্বারা প্রবর্তিত ত্রুটি পরিমাপ করার জন্য DIALux ব্যবহার করে বা একটি ম্যানুয়াল সূত্র ব্যবহার করে দ্রুত গণনার বিপরীতে আলোকিততা মানগুলির স্পট-চেক করুন।
7. প্রয়োগের সম্ভাবনা এবং ভবিষ্যৎ দিকনির্দেশনা
CODYRUN-এর মতো সম্পূর্ণ-বিল্ডিং কর্মক্ষমতা সরঞ্জামগুলিতে আলোকসজ্জা সিমুলেশনের সংহতকরণ বেশ কয়েকটি ভবিষ্যৎ পথ উন্মুক্ত করে:
- প্রাকৃতিক আলো এবং কৃত্রিম আলোকসজ্জা হাইব্রিড নিয়ন্ত্রণ: পরবর্তী যৌক্তিক পদক্ষেপ হল একটি বৈধতা যাচাই করা প্রাকৃতিক আলোকসজ্জা মডেল (যেমন, পেরেজ স্কাই মডেলের উপর ভিত্তি করে) সংহত করা। এটি বিদ্যমান প্রাকৃতিক আলোর ভিত্তিতে বৈদ্যুতিক লাইটগুলির জন্য গতিশীল নিয়ন্ত্রণ কৌশলগুলির সিমুলেশন সক্ষম করবে, যা বাস্তব-বিশ্বের শক্তি সঞ্চয়ের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
- দৃশ্য আরাম এবং অ-দৃশ্য প্রভাব: সরল আলোকিততা থেকে এগিয়ে গিয়ে ডেলাইট গ্লেয়ার প্রোবাবিলিটি (DGP), ইউনিফাইড গ্লেয়ার রেটিং (UGR), এবং সার্কাডিয়ান উদ্দীপনা-এর মতো মেট্রিক্সের পূর্বাভাস দেওয়া। এটি WELL বিল্ডিং স্ট্যান্ডার্ডে দেখা যায়, ভবনে স্বাস্থ্য এবং সুস্থতার ক্রমবর্ধমান ফোকাসের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
- মডেল নির্ভুলতা স্কেলিং: একটি অভিযোজিত সিমুলেশন কাঠামো উন্নয়ন করা যেখানে আলোকসজ্জা মডেলের বিশদ স্তর বিশ্লেষণের পর্যায়ের উপর ভিত্তি করে সামঞ্জস্য করে—পরামিতিক অন্বেষণের জন্য সরল মডেল, এবং চূড়ান্ত নকশা বৈধতা যাচাইয়ের জন্য উচ্চ-নির্ভুলতা রেডিয়েন্স সিমুলেশনের স্বয়ংক্রিয় ট্রিগারিং।
- BIM এবং রিয়েল-টাইম নিয়ন্ত্রণের সাথে সংহতকরণ: রিয়েল-টাইম বিল্ডিং ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (BMS) কে অবহিত করতে বা পূর্বাভাসমূলক আলোকসজ্জা নিয়ন্ত্রণের জন্য মেশিন লার্নিং মডেল প্রশিক্ষণের জন্য ডেটা তৈরি করতে সিমুলেশন কোর ব্যবহার করা।
8. তথ্যসূত্র
- CODYRUN সফটওয়্যার। বিল্ডিং ফিজিক্স অ্যান্ড সিস্টেমস ল্যাবরেটরি (L.P.B.S)।
- CIE. (বছর)। আলোকসজ্জা সফটওয়্যার মূল্যায়নের জন্য টেস্ট কেস। আন্তর্জাতিক আলোকসজ্জা কমিশন, টেকনিক্যাল কমিটি TC-৩-৩৩।
- রেইনহার্ট, সি. এফ. (২০১৪)। ডেলাইটিং হ্যান্ডবুক I & II। বিল্ডিং টেকনোলজি প্রেস।
- কাজিয়া, জে. টি. (১৯৮৬)। দ্য রেন্ডারিং ইকুয়েশন। ACM SIGGRAPH কম্পিউটার গ্রাফিক্স, ২০(৪), ১৪৩–১৫০।
- DIALux। DIAL GmbH।
- CALCULUX। ফিলিপস লাইটিং (সিগনিফাই)।
- ASHRAE. (২০১৯)। স্ট্যান্ডার্ড ১৪০-২০১৭, বিল্ডিং এনার্জি অ্যানালাইসিস কম্পিউটার প্রোগ্রামের মূল্যায়নের জন্য স্ট্যান্ডার্ড পদ্ধতি।
- ওয়ার্ড, জি. জে. (১৯৯৪)। দ্য RADIANCE লাইটিং সিমুলেশন অ্যান্ড রেন্ডারিং সিস্টেম। প্রসিডিংস অফ দ্য ২১স্ট অ্যানুয়াল কনফারেন্স অন কম্পিউটার গ্রাফিক্স অ্যান্ড ইন্টারেক্টিভ টেকনিকস (SIGGRAPH '৯৪), ৪৫৯–৪৭২।