基于節(jié)能目標(biāo)下的圖書館新館建設(shè)探索

徐志庭

（浙江圖書館，浙江 杭州 310007）

〔作者信息〕徐志庭，男，助理館員，物業(yè)管理部主任。

引言

近年來國內(nèi)的圖書館建筑大量采用大空間、全封閉的玻璃一體化設(shè)計，高亮度燈光照明，大規(guī)模中央空調(diào)系統(tǒng)等，在視覺上給讀者帶來了全新的感受，但在一定程度上，卻忽視了節(jié)能環(huán)保的問題。如2006年落成的南方某圖書館，建筑面積達(dá)46589平方米，投資9億元，是一座全封閉式的建筑。正面是大面積的玻璃幕墻，內(nèi)部形成高大的空間，后面及側(cè)面實墻點綴了一些裝飾性的窗戶。除部分辦公室外，絕大部分空間無自然通風(fēng)與天然采光。圖書館要全年開放空調(diào)設(shè)施，以保證其正常運轉(zhuǎn)，每月電費約60萬元。

號稱“知識的水晶宮”的天津某圖書館，4000多平米的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，其形體為下大上小的橢圓形玻璃建筑，外面無窗戶，內(nèi)部空間巨大，其耗能之高不言而喻。

從圖書館新館基建這一環(huán)節(jié)著手，在圖書館建筑室內(nèi)外設(shè)計方面，如何利用有限的資金和資源，采取有效的手段，達(dá)到長期節(jié)能減排的目的，值得我們思考。

1 自然采光的節(jié)能設(shè)計

1.1 大廳的節(jié)能設(shè)計

大廳主要光源來自兩側(cè)直落地面的玻璃門窗。在由室外進(jìn)入室內(nèi)的過程中，人們需要在入口大廳過渡，這種過渡作用需要的是一個中性場所，因而無論空間環(huán)境還是光環(huán)境都需要有個預(yù)示。所以在大量的自然光中也要根據(jù)人體的尺度進(jìn)行中間元素的插入，營造出友好、親和的氛圍。

1.2 中庭的節(jié)能設(shè)計

圖書館的中庭位置處于人流來往必經(jīng)之處，在設(shè)計中需良好地組織空間序列，通過中庭空間而使圖書館內(nèi)部功能的指向性明確，形成良好的空間流線、應(yīng)急疏散線路。中庭應(yīng)盡量采用頂部采光，充分利用自然照明，通過中庭天井、高窗、落地玻璃、幕墻等的多重反射將光線反射到室內(nèi)進(jìn)深的部位。通過自然采光與鍍膜玻璃加遮陽窗簾遮陽，取得光線柔和自然的效果。當(dāng)然，自然采光過強或過弱都是不可取的。為保證盡可能多地吸收自然光，避免眩光，可在玻璃外墻上增加可調(diào)節(jié)的水平遮陽板。

1.3 閱讀區(qū)的節(jié)能設(shè)計

閱覽平臺和書架陳列采用躍層的空間手法，并充分利用側(cè)窗照明，空間變化豐富。直接光照明一般使用在個人書桌、書架、服務(wù)臺及人流通道附近。讀者可以按照自己的意愿調(diào)節(jié)理想的光環(huán)境，讓書頁成為視線所達(dá)區(qū)域內(nèi)最亮的部分，且不影響其他讀者。

1.4 地下一層的節(jié)能設(shè)計

即使在地下一層建筑中，也可以精心考慮自然光的利用。首先將一側(cè)或者一角的下沉庭院敞開，旁邊設(shè)3m寬開敞通道，保證整個地下層面有50%的面積能直接通風(fēng)和自然采光，以大大改善壓抑感，降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能效果。

《圖書館建筑設(shè)計規(guī)范》明確指出：“保持閱覽室空氣流通既是衛(wèi)生要求也有利于夏季的室內(nèi)空氣降溫，首先應(yīng)從建筑設(shè)計上很好地組織穿堂風(fēng)”。正常情況下，任何先進(jìn)設(shè)備制造出來的換風(fēng)，都不如自然風(fēng)更加具有流動性和舒適感。圖書館應(yīng)該最大限度地加以接納和利用。把占多數(shù)的空間設(shè)計為自然通風(fēng)和自然采光。

2 電力照明的節(jié)能設(shè)計

圖書館照明按功能可分為：閱覽照明、書庫照明、交通照明、辦公照明、裝飾照明和室外泛光照明。

現(xiàn)代圖書館以開架閱覽為主，其特點是閱覽與書架共存于一空間，相互間位置會經(jīng)常變動調(diào)整，這對照明系統(tǒng)提出了更高的靈活性要求。

2.1 智能照明控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)照明控制一般是采用主電源經(jīng)配電箱分成多個回路，提供照明回路用電，并由串接照明回路的開關(guān)面板直接通斷電源來實現(xiàn)對燈的控制。其控制只能依靠人工管理才能實現(xiàn)。

智能照明控制系統(tǒng)，則是通過總線通信系統(tǒng)來實現(xiàn)控制，系統(tǒng)配有簡單的可編程序控制模塊。這種系統(tǒng)的優(yōu)點在于控制線與燈具電源線分置。通過控制總線將照明電源控制模塊之間以及開關(guān)控制器之間進(jìn)行連接，使各個分散的操作元件有機地結(jié)合起來，使照明電源線路與開關(guān)控制回路不必形成傳統(tǒng)的一一對應(yīng)關(guān)系，而是組成開放式的控制關(guān)系?？刂颇Ｊ娇赏ㄟ^編程實現(xiàn)，使“隨意”布置、“隨心”控制成為現(xiàn)實。

智能照明控制系統(tǒng)的特點如下：

（1）布線總線化 利用數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)照明線路與開關(guān)設(shè)備的“一線”控制，提高了布線設(shè)計及施工的靈活性。

（2）系統(tǒng)智能化 根據(jù)工作場所的不同需求及工況要求，通過計算機控制系統(tǒng)對照明系統(tǒng)實施人工智能控制，最大限度地節(jié)約成本和能源。

（3）設(shè)置人性化 根據(jù)管理的需要設(shè)定系統(tǒng)的狀態(tài)，可根據(jù)傳統(tǒng)的習(xí)慣布置控制設(shè)備。

（4）管理安全化 通過各系統(tǒng)的集成聯(lián)網(wǎng)功能，提高了應(yīng)急照明系統(tǒng)的可靠性、安全性。

（5）控制多元化 可實現(xiàn)照明環(huán)境的預(yù)置，在同一空間內(nèi)營造不同的光影氛圍?？蓪崿F(xiàn)多處、多點對同一區(qū)域的照明控制。

（6）布置靈活性 照明燈具的布置與開關(guān)控制設(shè)備的設(shè)置完全分置，為室內(nèi)布置的調(diào)整提供了條件。

2.2 照明的區(qū)域控制設(shè)計

圖書館的照明區(qū)域主要分公共區(qū)域、閱覽室、書庫、辦公室及室外照明區(qū)域。根據(jù)各區(qū)域的工況條件及工作特點，分析如下：

（1）由于場館較大，空間關(guān)系復(fù)雜，管理人員少，其公共區(qū)域的照明基本無人值守，照明燈可能會長期處于“無效”狀態(tài)，浪費了大量能源。因此，對于這類人員活動較少的區(qū)域應(yīng)設(shè)置人體紅外感應(yīng)控制器，實施人性化自動控制。

（2）閱覽室的面積較大，可利用自然光的區(qū)域及時間有限，因此，在閱覽室中設(shè)置照度采集器，可根據(jù)室內(nèi)照度的情況自動控制燈具開起數(shù)量。電子閱覽室、多功能室、會堂等處可實施自動調(diào)光。

（3）書庫的照明控制主要考慮管理及安全的需要，在書庫門口設(shè)置統(tǒng)一的照明控制器，管理人員在任一門口均可控制庫內(nèi)的照明。在書庫還可設(shè)置紅外感應(yīng)器，當(dāng)有人進(jìn)入時將自動開起通道照明，以利安全。

（4）辦公區(qū)域的公共走道照明應(yīng)設(shè)置多點控制器，為較長走道的照明節(jié)電提供控制手段。

（5）室外照明的控制可采用照度及時間控制兩種自動模式。

（6）圖書館內(nèi)應(yīng)急照明應(yīng)充分利用智能照明控制系統(tǒng)，結(jié)合火災(zāi)報警系統(tǒng)實現(xiàn)集中、自動控制。

2.3 照明燈具的選擇

除了有效結(jié)合自然天光與燈具照明使用外，科學(xué)地選用燈具也是照明節(jié)能設(shè)計的重要一環(huán)，具體措施如下：

（1）優(yōu)選燈具?！督ㄖ彰髟O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中對燈具功率有明確規(guī)定，選用燈具時，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定?？刹捎靡韵挛宸N燈具：①大格柵、多平面發(fā)光鏡嵌入式高效熒光燈具，不宜采用效率低、透光性能差的燈具；②使用板面反射器、低壓鹵鎢簡燈聚光燈具，以提高光輸出比；③要求有合理的環(huán)境溫度（23℃～25℃可得到最大的光輸出）；④首選環(huán)保、節(jié)能燈具；⑤增強燈具光通。當(dāng)然，選配高效燈具應(yīng)當(dāng)根據(jù)照明場所的空間以及照明空間的形狀選取最合適的配光曲線。

（2）優(yōu)質(zhì)啟動設(shè)備。電子鎮(zhèn)流器重量輕、體積小、噪聲低且無頻閃效應(yīng)，以電子鎮(zhèn)流器取代電感鎮(zhèn)流器應(yīng)用于啟動熒光燈、節(jié)能燈、金屬鹵化物、高壓鈉燈，節(jié)能效果顯著。

（3）光通量維持率好的燈具。當(dāng)光源或燈具積污時，其光通量可能降到正常光通量的50%以下。光源、燈具、玻璃、墻壁不清潔時，其反射率和透光率也會大大降低。

3 空氣循環(huán)的節(jié)能設(shè)計

空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能是圖書館節(jié)能的重點。圖書館中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)可分為電空調(diào)和燃?xì)饪照{(diào)。電空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)備操作簡便，能保證環(huán)境不受或少受污染，在圖書館能耗中占的比例很大。因此，設(shè)法降低空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的耗能是圖書館節(jié)能首先要考慮的問題。

3.1 準(zhǔn)確估算圖書館的冷負(fù)荷

建筑物的冷負(fù)荷值有專門的公式進(jìn)行估算。圖書館的冷負(fù)荷估算要充分考慮自身特點，如：①同時使用空調(diào)的館舍面積，如密集書庫通常并無讀者，一般不需要使用空調(diào)；②要考慮一般閱覽區(qū)與電子閱覽區(qū)的環(huán)境差別；③空調(diào)溫度的設(shè)置，如大堂可略高于閱覽區(qū)等。雖然空調(diào)系統(tǒng)配置時以最大冷負(fù)荷為依據(jù)，但實際使用中一定要合理確定空調(diào)的冷負(fù)荷值。如果冷負(fù)荷值過小，不能滿足實際需求；冷負(fù)荷值過大，則系統(tǒng)絕大部分時間運行在部分工況狀態(tài)，能效比過低、能耗過高。

3.2 適當(dāng)減少新風(fēng)負(fù)荷

控制新風(fēng)量是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的有效措施。新風(fēng)量太小，不利于補償排風(fēng)、稀釋有害氣體；新風(fēng)量太大則會造成能耗損失。圖書館空調(diào)確定新風(fēng)負(fù)荷時，在確保滿足衛(wèi)生等要求的前提下，不要盲目增大新風(fēng)量。同時也可以采用二氧化碳濃度控制器等先進(jìn)設(shè)備來控制新風(fēng)進(jìn)風(fēng)量，降低能耗。

3.3 有效降低水泵的電耗

一般情況下，空調(diào)機組水泵的耗電量占整套空調(diào)系統(tǒng)耗電量的15%～25%左右。為了減少水泵電耗，可采取減少循環(huán)流量和降低水泵揚程來實現(xiàn)。條件好的單位還可以采用變流量水系統(tǒng)，使循環(huán)水量隨冷負(fù)荷變化而變化，避免出現(xiàn)大流量小溫差。采用集中控制智能操控系統(tǒng)的運行參數(shù)。在開啟空調(diào)時，注意關(guān)好門、窗，在基本滿足舒適性要求的前提下，盡可能降低能耗。

4 溫度控制的節(jié)能設(shè)計

根據(jù)南方氣候的實際情況，夏季溫度在30℃以上、冬季溫度在10℃以下時開啟中央空調(diào)系統(tǒng)，由物業(yè)公司派專人管理。一般每天按12小時開放中央空調(diào)（8∶00～20∶00），余溫基本能保持到閉館。按照燃?xì)饪照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計，湖南某高校新圖書館夏天需用天然氣約60M3／h，一天只需用氣720M3，冬季制熱時氣耗略高于夏天。但在開館初期，由于缺乏管理經(jīng)驗，兩臺機組全部啟動，導(dǎo)致夏天制冷實際消耗天然氣達(dá)80M3／h，冬天制熱實際消耗天然氣達(dá)160M3／h，運行成本猛增，經(jīng)濟壓力很大。后來，安排專門的物業(yè)管理人員進(jìn)行管理，根據(jù)對中央空調(diào)系統(tǒng)每天的氣溫變化實施開啟與關(guān)閉。每天啟動時，開啟兩臺機組，使溫度快速達(dá)到設(shè)定值。待溫度達(dá)到后，即關(guān)閉一臺機組，并規(guī)定，使用中央空調(diào)必須關(guān)閉門窗，以減少冷（熱）空氣外泄，以保證節(jié)能減排。

〔1〕 許仲雍，陳清.現(xiàn)代圖書館建筑空間規(guī)劃設(shè)計之探討〔J〕.江西圖書館學(xué)刊，2008（2）

〔2〕 王幸強.南京圖書館照明控制節(jié)能設(shè)計〔J〕.電氣時代，2008（1）

〔3〕 黃波.和諧統(tǒng)一的圖書館建筑空間規(guī)劃與功能布局〔J〕.成都信息工程學(xué)院學(xué)報，2009（15）