圖書館照明節(jié)能的技術(shù)與手段

●莊 青（寧夏大學(xué) 圖書館，銀川 750021）

圖書館是社會(huì)必備的基礎(chǔ)設(shè)施，是公益事業(yè)，在我國(guó)大力推行建筑節(jié)能的21世紀(jì)，圖書館建筑也要體現(xiàn)時(shí)代的建筑理念和時(shí)代特征，更要體現(xiàn)節(jié)能的主題。圖書館同時(shí)也是用電大戶，照明方式的不同，可以在很大程度上影響電耗。照明用電在國(guó)民用電總量中占到相當(dāng)?shù)谋嚷剩话銥?0%-20%，對(duì)于建筑物而言，照明負(fù)荷一般約占整個(gè)建筑物用電負(fù)荷的30%左右，推廣節(jié)能照明對(duì)于提高能效，保護(hù)環(huán)境而言意義重大。

圖書館照明節(jié)能主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是要提高自然光的使用，避免能源浪費(fèi)；二是要提高能源系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備的效率，具體的技術(shù)與手段主要通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1 確定科學(xué)合理的照度標(biāo)準(zhǔn)，選用高效、綠色光源、節(jié)能型燈具

1.1 確定科學(xué)合理的照度標(biāo)準(zhǔn)

圖書館按使用功能劃分為：閱覽室照明、書庫(kù)照明、辦公室照明、走道照明、公共部分照明、裝飾部分照明、室外建筑物景觀照明等。按照我國(guó)民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB133-90），圖書館室內(nèi)空間視覺(jué)環(huán)境的質(zhì)量和水平已成為評(píng)價(jià)一個(gè)圖書館現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志，節(jié)約電能，并不意味著降低照度，尤其是圖書館建筑，它的服務(wù)對(duì)象是數(shù)以萬(wàn)計(jì)的讀者，在圖書館人工照明設(shè)計(jì)中，就應(yīng)該選擇高的照度標(biāo)準(zhǔn)。［1］見(jiàn)下表。

表 圖書館建筑照明的照度標(biāo)準(zhǔn)值

1.2 采用高效節(jié)能的光源

在圖書館中最好采用緊湊型熒光燈或鹵鎢燈取代普通白煤識(shí)燈。在門廳、走廊、電梯、衛(wèi)生間等顯色性不高的場(chǎng)所使用緊湊型熒光燈具，其光通量是普通熒光燈的3-4倍，而壽命可達(dá)1000小時(shí)，是普通白煤識(shí)燈的10倍。在閱覽室、開(kāi)放型書庫(kù)、辦公室等可以用細(xì)管的36WT直管熒光燈，細(xì)管熒光燈與原40W熒光燈相比，在耗電相同的情況下，光輸出可以提高10%，壽命可以提高到24000小時(shí)。

1.3 采用高品質(zhì)的照明燈具

圖書館高品質(zhì)照明燈具主要體現(xiàn)在高效節(jié)能和提高視覺(jué)舒適度兩個(gè)方面，特別是對(duì)閱讀不同視覺(jué)要求的閱覽室和電子閱覽室，人們?cè)诶锩婀ぷ鲿r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，為了減輕疲勞，提高視覺(jué)舒適度，提高工作效率，燈具要求能有效地克服自然眩光和二次反射眩光。在圖書館用電較長(zhǎng)的閱覽室和電子閱覽室最好選用經(jīng)過(guò)中國(guó)電氣產(chǎn)品認(rèn)證委員會(huì)檢測(cè)認(rèn)證的具有綠色環(huán)保標(biāo)志的照明器具，以創(chuàng)造出舒適的閱讀效果，同時(shí)要保持照明設(shè)備的清潔。

1.4 用電子型鎮(zhèn)流器替代電感型鎮(zhèn)流器

根據(jù)1997年中國(guó)綠色照明國(guó)際研討會(huì)提供的數(shù)據(jù)，若用10000只38WT8電子式鎮(zhèn)流器代替10000只40WT12電感式鎮(zhèn)流器，按每天工作10小時(shí)，一年工作350天計(jì)算，可以節(jié)約大約1.2兆瓦的發(fā)電能力。使用高品質(zhì)、可靠性的電子鎮(zhèn)流器，不僅體積小，重量輕，還可以使燈管消除頻閃，無(wú)噪音，燈管光通輸出穩(wěn)定，更可以節(jié)約照明用電20%。

2 按照度等級(jí)分組、分相、間隔的設(shè)計(jì)原則，合理設(shè)計(jì)照明回路

照明設(shè)計(jì)主要是照明回路的設(shè)計(jì)，它是以光線的照度為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮照度的均勻度、眩光度、顯色性、立體感等物理量為指標(biāo)來(lái)進(jìn)行照明環(huán)境的設(shè)計(jì)的。從實(shí)際使用角度來(lái)講，圖書館照明環(huán)境的設(shè)計(jì)不僅只是在照度指標(biāo)、燈具數(shù)量上達(dá)到要求，人們更希望能在一個(gè)舒適、明亮、充實(shí)、更具藝術(shù)魅力的照明環(huán)境下工作、學(xué)習(xí)和生活。因此，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行圖書館照明環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮人眼的視覺(jué)特性、人體的舒適感，以及建筑和照明藝術(shù)，在滿足照度、照度均勻性、眩光度、色溫色差、冷/熱光源等技術(shù)指標(biāo)和特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合圖書館建筑物本身的結(jié)構(gòu)、景深、高度、裝飾、人文環(huán)境等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。

目前的實(shí)際狀況是，很多圖書館在照明設(shè)計(jì)上大多采用類比設(shè)計(jì)，更多的是采用常規(guī)燈具，滿足照度指標(biāo)，簡(jiǎn)單地進(jìn)行照明回路的分配，在設(shè)計(jì)上不考慮書架與燈光的關(guān)系，無(wú)窗區(qū)與有窗區(qū)的關(guān)系。然而，在照明環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)，僅完成照度指標(biāo)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在無(wú)窗區(qū)的開(kāi)放式書架庫(kù)區(qū)，燈光的照度應(yīng)該保證標(biāo)準(zhǔn)要求的200LX，才能保證讀者和工作人員查找圖書。在臨窗的開(kāi)放式書架庫(kù)區(qū)和閱覽區(qū)，應(yīng)根據(jù)照度情況分組、分相對(duì)照明進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖書館開(kāi)架書庫(kù)和閱覽室應(yīng)盡量減少屋頂初裝燈具，滿足安全照明即可，開(kāi)架書庫(kù)和閱覽室照明由二次裝修來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣就可能避免和減少燈光與書架位置不匹配，有窗區(qū)和無(wú)窗區(qū)照明控制不分組、分相的弊端，減少浪費(fèi)，節(jié)約電能。同時(shí)還可以通過(guò)二次裝修把用電量大和用電時(shí)間長(zhǎng)的閱覽室照明進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，根據(jù)閱覽桌的擺放、使用閱覽桌桌面低位照明來(lái)節(jié)約電能。以國(guó)家圖書館為例，在1000平米的書庫(kù)，原裝有352盞40W熒光燈的閱覽室，按每天10小時(shí)，365天開(kāi)館計(jì)算，采用低位照明一年可節(jié)電2.8萬(wàn)度，如果在同等區(qū)域使用閱覽桌桌面照明，則節(jié)電量在70%左右。［2］

3 利用先進(jìn)的控制技術(shù)對(duì)圖書館照明回路進(jìn)行有效的控制

現(xiàn)代照明控制技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互融合、相互滲透用于照明領(lǐng)域的綜合性控制技術(shù)。它集照明配電與智能控制技術(shù)于一體，適用于現(xiàn)代建筑物中照明環(huán)境的有效控制，營(yíng)造一種有益于提高生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)效率，提高人群生活質(zhì)量，保護(hù)人群身心健康的照明環(huán)境。照明控制技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)涉及到照明環(huán)境質(zhì)量的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行隨即的控制和調(diào)整，而且可以實(shí)現(xiàn)照明回路的節(jié)能降耗的運(yùn)行。

3.1 設(shè)計(jì)最舒適的建筑光環(huán)境

采用智能照明控制系統(tǒng)后，可以對(duì)自然光進(jìn)行調(diào)節(jié)，加強(qiáng)自然光對(duì)建筑光環(huán)境有利的作用，可以達(dá)到節(jié)能的效果。同時(shí)限制太陽(yáng)直射造成的眩光、室內(nèi)過(guò)熱、照度不均勻等負(fù)面影響。

3.2 實(shí)現(xiàn)照明控制智能化

人工照明系統(tǒng)將按預(yù)先設(shè)定的若干基本狀態(tài)進(jìn)行工作。這些狀態(tài)會(huì)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)地切換，并將照度自動(dòng)調(diào)整到工作最合適的水平。在靠近窗戶等自然采光較好的場(chǎng)所，系統(tǒng)會(huì)很好地利用自然光照明，調(diào)節(jié)到最合適的水平。當(dāng)天氣發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)仍能夠自動(dòng)將照度調(diào)節(jié)到最合適的水平?？傊?，無(wú)論在什么場(chǎng)所或天氣如何變化，系統(tǒng)均能保證室內(nèi)的照度維持在預(yù)先設(shè)定的水平。

3.3 設(shè)制相適宜的控制手段

采用智能照明控制系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)置不同的場(chǎng)景于模塊中，在需要時(shí)只要對(duì)相應(yīng)的控制面板進(jìn)行操作即可調(diào)入相應(yīng)的場(chǎng)景。用戶還可以通過(guò)可編程控制面板對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行適時(shí)調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同的場(chǎng)景要求。另外，用戶還可以通過(guò)可編程接口用便攜式編程器進(jìn)行不同場(chǎng)景的變換設(shè)置。比如可以采用：

（1）圖書館時(shí)鐘自動(dòng)控制。采用智能照明控制系統(tǒng)，可以使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)，按預(yù)定時(shí)間自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉照明，按照日歷上確定的程序，區(qū)分工作與非工作時(shí)間。例如，當(dāng)一個(gè)工作日結(jié)束后，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入晚上的工作狀態(tài)。

（2）圖書館照度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。照度傳感器能夠檢測(cè)周圍環(huán)境的照度，然后將此照度值與外界人為設(shè)定的照度值進(jìn)行比較，如果兩值相等則說(shuō)明此時(shí)的照度值已經(jīng)達(dá)到了設(shè)定的要求；如果兩值不相等，控制器發(fā)出信號(hào)，調(diào)節(jié)照明電路，直到周圍環(huán)境中的照度值與設(shè)定值相等為止。例如，在靠近窗戶等自然采光較好的場(chǎng)所，系統(tǒng)會(huì)很好地利用自然光照明，少開(kāi)燈或調(diào)節(jié)燈的亮度，保證室內(nèi)照度維持在預(yù)先設(shè)定的水平。

（3）圖書館動(dòng)靜探測(cè)控制。系統(tǒng)具有移動(dòng)探測(cè)功能，通過(guò)紅外傳感器來(lái)檢測(cè)人的活動(dòng)情況，將無(wú)人區(qū)域的燈自動(dòng)關(guān)閉，并將有人區(qū)域的燈光調(diào)至最合適的亮度，這是一種最有效的節(jié)能的控制方法。

（4）圖書館區(qū)域場(chǎng)景控制。合理的區(qū)域劃分能有效地節(jié)約能源，通過(guò)編程可改變各區(qū)域的光照度，以適應(yīng)各種場(chǎng)合的不同場(chǎng)景要求，自動(dòng)將照度調(diào)整到工作最佳狀態(tài)。照明區(qū)域劃分要適當(dāng)，過(guò)大不利于控制，過(guò)小又會(huì)增加控制成本。對(duì)區(qū)域劃分后的各區(qū)域的照明能夠單獨(dú)控制，并可在控制室內(nèi)監(jiān)視各區(qū)照明狀態(tài)。

（5）圖書館手動(dòng)遙控控制。照明系統(tǒng)也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)安裝的開(kāi)關(guān)和按鍵控制按扭手動(dòng)控制或者由遙控開(kāi)關(guān)等進(jìn)行控制。標(biāo)準(zhǔn)安裝的墻壁開(kāi)關(guān)是最普通的控制方法，僅有打開(kāi)和關(guān)閉兩種狀態(tài)。在其中加入一些人工調(diào)光裝置，能夠連續(xù)調(diào)節(jié)燈光的亮度或通過(guò)固定設(shè)置的檔位調(diào)節(jié)燈光的亮度，滿足人們對(duì)不同生活環(huán)境的照度要求。另外，為了大家使用的方便，使用手動(dòng)遙控開(kāi)關(guān)，能夠在房間的不同位置直接進(jìn)行控制，緩慢地調(diào)節(jié)各區(qū)域的燈光。

3.4 采用智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)使用了先進(jìn)的電力電子技術(shù)，能對(duì)大多數(shù)燈具(包括白熾燈、日光燈、配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等)進(jìn)行智能調(diào)光，從而能夠充分利用自然光實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

智能照明控制還可以將照度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，將光電單元安裝在利用自然光的區(qū)域，當(dāng)室外光強(qiáng)時(shí)，室內(nèi)照度自動(dòng)調(diào)暗；室外光弱時(shí)，室內(nèi)照度則自動(dòng)調(diào)亮，從而使室內(nèi)的照度始終保持在恒定值附近，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可觀的節(jié)能效果，一般可達(dá)30%以上。

4 采用區(qū)域場(chǎng)景控制的方法

區(qū)域場(chǎng)景控制就是將每層走廊、首層大廳、開(kāi)架書庫(kù)、閱覽室等設(shè)為不同的控制區(qū)域，每個(gè)控制區(qū)域的照明環(huán)境分為4個(gè)不同的照度等級(jí)：緊急照明、33%照度、66%照度和100%照度。緊急照明納入到消防控制電源或UPS電源供電中，不受照明控制系統(tǒng)控制，其余的3個(gè)不同的照度等級(jí)設(shè)計(jì)為3個(gè)不同的照明供電回路。采用筒燈或射燈的照明回路采用按A、B、C（即L1、L2、L3） 三相電源間隔分布的原則，采用三管日光燈管格柵燈具的照明回路，采用3個(gè)燈管分別接入A、B、C三相電源的做法。每一路照明回路通過(guò)BA系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)DDC控制，實(shí)現(xiàn)3個(gè)不同照度等級(jí)的控制。

照明電源供電由單相電源改為三相電源供電的好處是：一是有利于三相負(fù)載的平衡；二是有利于減弱光源閃爍現(xiàn)象，改善光使用環(huán)境。［3］

［1］胡惠芳.對(duì)圖書館建筑中綠色照明的應(yīng)用探討［J］.圖書館建設(shè)，2001（1）：88-89.

［2］董曦京.解析圖書館建筑的節(jié)能、結(jié)構(gòu)與設(shè)備［J］.建筑，2006（15）：68-69.

［2］楊國(guó)棟.公共建筑照明系統(tǒng)的控制與節(jié)能［J］.樓宇自動(dòng)化，2005（11）：78-81.