人民大會堂萬人大禮堂及周邊廳室照明節(jié)能改造示范工程

周偉良

(人民大會堂管理局，北京 100800)

1 引言

人民大會堂位于天安門廣場西側(cè)，于1959年建成，總建筑面積為171800m2，最高部分為46.5m，人民大會堂是全國人民代表大會召開會議的地方，由中央部分的萬人大禮堂、北部宴會廳、南部人大辦公樓及大禮堂周邊廳室組成。萬人大禮堂是人民大會堂的主體建筑，東西進深60 m，南北寬76 m，高32m，主席臺臺面寬32m，高18m。萬人大禮堂作為照明節(jié)能改造示范工程項目，將原有的白熾燈、節(jié)能燈、T8熒光燈、雙絞鎢絲反射燈、鹵素?zé)舻忍鎿Q為LED燈，通過對大功率LED燈的研制開發(fā)、合理的照明設(shè)計，精心施工和嚴格的檢測驗收。實踐證明，全部照明指標(biāo)均達到了預(yù)期目標(biāo)，整個空間環(huán)境亮度適中、舒適怡人，無論是主席臺還是觀眾席，人物均能清晰可見，無眩光感覺，具有明顯的節(jié)能效益［1，2］。

2 改造前的基本狀況

萬人大禮堂是人民大會堂中最核心的會議禮堂，萬人大禮堂平面呈扇形，共分三層，設(shè)有近萬個軟席座位，所有的座位都能看到主席臺。禮堂頂棚呈穹隆形與墻壁圓曲相接，體現(xiàn)出“水天一色”的設(shè)計思想。頂部中央是紅寶石般的巨大五角星燈，周圍有鎦金的70道光芒線和40個葵花瓣，與頂棚500多盞滿天星燈交相輝映。萬人大禮堂的照明光源除演出燈和熒光燈以外，色溫全部為2700 K，熒光燈色溫為3000 K。觀眾廳頂部的滿天星、葵花瓣及主席臺口1000W雙絞鎢絲反射燈、主席臺上的頂光排燈1000W防爆鹵素?zé)簟⒂^眾廳以及主席臺的面光燈5000W回光燈等均屬于耗電量大、效率低、壽命短的光源。所使用光源的數(shù)量和燈具安裝高度如表1和表2所示。

表1 人民大會堂萬人大禮堂光源類型、功率及數(shù)量(數(shù)量僅供參考)

表2 人民大會堂萬人大禮堂燈具安裝高度 (m)

照明改造前由人民大會堂主管部門委托國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心采光照明部對萬人大禮堂及周邊廳室的照明狀況進行了檢測，檢測的目的除了對照明現(xiàn)狀有所了解以外，還將為照明改造后應(yīng)達到的照明水平提供參考依據(jù)，檢測結(jié)果和主觀評價表明，萬人大禮堂及周邊廳室的照明水平需要進一步提高。檢測結(jié)果如表3所示。

表3 人民大會堂照明改造前的檢測結(jié)果

3 LED在室內(nèi)照明的應(yīng)用前景

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，2012年LED照明已逐步從室外照明轉(zhuǎn)向室內(nèi)照明，室內(nèi)照明的應(yīng)用將有望成為主流。LED應(yīng)用于室內(nèi)有其更好的穩(wěn)定性、可靠性、安全性，LED照明在室內(nèi)照明領(lǐng)域的應(yīng)用在未來將是一個重要的發(fā)展方向。目前，LED在商業(yè)照明和酒店已經(jīng)得到比較多的應(yīng)用，但仍然需要關(guān)注LED的光品質(zhì)、燈具配套、安全性等問題。LED在室內(nèi)照明的應(yīng)用除了滿足基本的功能性需求外，更主要的是考慮人的感受、人的視覺舒適性的問題。LED照明在萬人大禮堂這么高大的室內(nèi)空間、這么重要的場所應(yīng)用，無論是對光源燈具產(chǎn)品的研制、還是照明設(shè)計研究、安裝調(diào)試均是一個巨大的挑戰(zhàn)，也為LED在室內(nèi)照明應(yīng)用起到了示范作用。LED照明在萬人大禮堂應(yīng)用具有以下有利因素::

(1)節(jié)能效果顯著、安全可靠

萬人大禮堂采用傳統(tǒng)光源照明時，照明總功率達758 KW，能源消耗遠高于普通大型公共建筑，對萬人大禮堂進行照明節(jié)能改造，采用LED照明將會對人大會堂產(chǎn)生巨大的照明節(jié)能效益。

目前LED光源的發(fā)光效率已達到100 lm/W以上，相同照度下能耗僅為白熾燈的10%，熒光燈的50%;LED不含汞，替代白熾燈和熒光燈，環(huán)保無污染，無紫外輻射;啟動時間短，無需預(yù)熱，瞬間再啟動無頻閃;LED可實現(xiàn)智能調(diào)光，亮度可根據(jù)要求任意調(diào)節(jié);使用安全可靠，便于維護，是目前最為綠色環(huán)保和高度安全的光源。尤其在舞臺照明中應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢，光效高可節(jié)省大量的照明用電，連續(xù)調(diào)光色溫變化很小。

(2)可有效減少傳統(tǒng)光源的熱輻射

萬人大禮堂原采用的照明光源多以白熾燈和鹵素?zé)魹橹?，發(fā)熱量大、光效低，消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化成為熱能，造成能源的極大浪費，給環(huán)境帶來溫升，增加了空調(diào)負荷，同時也造成了能源的浪費。由于LED是冷光源，光電轉(zhuǎn)換效率高，極低的紅外輻射可有利于改善使用環(huán)境，最終可有效提高人的健康水平和視覺舒適度。

(3)壽命長、可大大減少維護費用

LED光源的壽命長達50000小時，是白熾燈的50倍，熒光燈的5倍，專業(yè)舞臺燈鹵鎢光源的壽命只有200小時，而且不穩(wěn)定、不安全，特別是對于這樣高大的室內(nèi)空間，更換燈泡和清潔維護很困難，運行過程中大大增加了維護管理費用。

4 LED在萬人大禮堂及周邊廳室的應(yīng)用

人民大會堂半導(dǎo)體照明示范應(yīng)用要求采取統(tǒng)一規(guī)劃、總體設(shè)計、分步實施、同步展開的思路。遵循的主要原則是:

◇保障絕對安全，無故障。

◇滿足原有照明設(shè)計理念和技術(shù)要求，包括照度、光分布、色溫度等。

◇滿足節(jié)能要求，舒適、高可靠性、少維護。

◇滿足高清電視轉(zhuǎn)播技術(shù)要求，包括顯色性、色溫、無眩光等。

◇盡量減少目標(biāo)空間的熱量及控制熱輻射。

◇充分發(fā)揮LED可調(diào)光等技術(shù)優(yōu)勢。

◇保證實地檢測驗證不影響人民大會堂日常工作。

(1)對LED燈具的技術(shù)要求

萬人大禮堂照明節(jié)能改造的主要關(guān)鍵是對燈具的技術(shù)要求:首先，基于安全考慮，燈具的重量要符合要求;照明燈具的色溫、顯色指數(shù)、光度指標(biāo);與原有控制系統(tǒng)的匹配性;燈具的熱學(xué)、電學(xué)設(shè)計;燈具的長壽命及可靠性指標(biāo)均應(yīng)滿足使用要求。在替換的各類燈中，其中20W以下的LED球泡燈已屬于成熟產(chǎn)品，LED遠程聚光燈 (400W、500W)在國內(nèi)也有應(yīng)用的案例，也屬于比較成熟的產(chǎn)品。替換燈具LED下照式投光燈 (200W，用于大禮堂滿天星)和LED舞臺排燈 (200W，用于主席臺)需要根據(jù)大會堂的要求進行開發(fā)和研制。

大會堂燈光改造項目在招標(biāo)文件中對萬人大禮堂滿天星LED燈、萬人大禮堂及周邊廳室LED小光源以及大禮堂演出燈光LED均提出了具體的技術(shù)性能指標(biāo)，表4為對滿天星LED燈的技術(shù)性能要求。

表4 滿天星燈的技術(shù)性能要求

(2)大禮堂照明改造采用的LED燈具

大會堂照明改造中，替換燈具以觀眾席滿天星、葵花瓣燈具及主席臺頂光排燈、臺口燈為主要攻關(guān)對象，其照明功率大，對重量、配光設(shè)計要求較高，經(jīng)過相關(guān)單位密切配合、深入研究、科學(xué)實驗、反復(fù)論證，最終開發(fā)出了適合于大禮堂使用要求的替換燈具，無論在技術(shù)性能上，還是在可靠性方面均優(yōu)于原來的產(chǎn)品。表5和表6為大禮堂和主席臺采用的LED燈具明細表。

表5 大禮堂燈具明細表 (數(shù)量僅供參考)

表6 主席臺區(qū)燈具明細表

(3)大禮堂及周邊廳室照明改造后的檢測結(jié)果

人民大會堂萬人大禮堂及周邊廳室照明節(jié)能改造工程在各方的積極配合下于2012年8月順利完成，為了檢驗改造后的照明效果和用電情況，由大會堂再次委托國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心采光照明部進行檢測，檢測時:①開啟會議模式全部照明燈 (電視轉(zhuǎn)播模式另有補光燈)。②大禮堂觀眾廳測點覆蓋全部觀眾席座位。檢測結(jié)果表明，各項照明指標(biāo)均達到和超過了《建筑照明設(shè)計標(biāo)準》GB50034和招標(biāo)文件的要求，照明用電量也有大幅度降低，此外，大禮堂及主要廳室的諧波電流也達到了相關(guān)標(biāo)準規(guī)定的限值。表7為招標(biāo)時對LED照明工程提出的照明技術(shù)指標(biāo)要求。表8為照明改造后的檢測結(jié)果。

5 LED的照明效果及節(jié)能效益

將人民大會堂萬人大禮堂及周邊廳室照明節(jié)能改造前后的檢測結(jié)果進行比較 (如表8所示)，可得出以下幾點結(jié)論:

(1)改造后大禮堂及周邊廳室的水平照度均超過GB50034規(guī)定的300lx。大禮堂主席臺的平均水平照度為1010 lx;觀眾席的平均水平照度為505 lx，觀眾席主要區(qū)域的水平照度可達到700～800 lx。

(2)改造后大禮堂觀眾席及周邊廳室的的垂直照度、柱面照度的平均值均超過200lx;主席臺的垂直照度、柱面照度的平均值超過400lx。

表7 萬人大禮堂LED照明工程技術(shù)指標(biāo)要求

表8 人民大會堂照明改造后檢測結(jié)果

(3)水平照度值、垂直照度值、柱面照度值比改造前增長一倍左右。

(4)改造前后的顯色指數(shù)和色溫基本一致。

(5)改造后照明用電節(jié)電率為41%～84%，折算到相同照度時的照明節(jié)電率為45%～90%(表9中括號內(nèi)的數(shù)值)。

表9 人民大會堂照明改造前后檢測結(jié)果對比

人民大會堂萬人大禮堂及周邊廳室照明節(jié)能改 造后的照明效果見圖1～圖6。

圖1 大禮堂LED照明效果圖

圖2 大禮堂現(xiàn)場測試照片

圖3 四川廳現(xiàn)場測試照片

圖4 湖南廳現(xiàn)場測試照片

圖5 118廳現(xiàn)場測試照片

圖6 江蘇廳現(xiàn)場測試照片

6 結(jié)束語

半導(dǎo)體照明作為新型的照明技術(shù)，已在多個領(lǐng)域得到應(yīng)用，是照明市場一次新的革命。這種新的照明方式既節(jié)能又能提高光的質(zhì)量，并且具有長的使用壽命，采用LED照明將是照明發(fā)展的必然趨勢。在人民大會堂這一重要場所采用LED照明，是貫徹國家發(fā)改委提出的《關(guān)于加快發(fā)展半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)的意見》的重要舉措，對促進LED在室內(nèi)照明的應(yīng)用具有重大的示范作用，對推動國家倡導(dǎo)的節(jié)能減排策略具有重要意義。

近期美國能源部發(fā)布名為《LED照明在—通用照明中的節(jié)能潛能》的報告，聲稱隨著半導(dǎo)體照明的廣泛應(yīng)用，如果半導(dǎo)體照明燈具的性能和價格能夠達到路線圖所預(yù)測的發(fā)展目標(biāo)，到2030年能源消耗將減少近50%。該報告還表明，LED照明在通用照明領(lǐng)域的節(jié)能潛力巨大，如果LED燈具能達到預(yù)期的能效、使用壽命和價格目標(biāo)的話，LED照明一定會有很大的市場占有率，據(jù)估計，到2020年半導(dǎo)體照明的銷售額 (以流明小時為單位)能占到通用照明市場的36%，到2030年這一比率可提高到74%。

可見，LED照明發(fā)展前景廣闊，無疑也是全球關(guān)注的焦點。

注:文中所有涉及燈具、光源數(shù)量僅供參考。

［1］《人民大會堂萬人大禮堂及周邊廳室照明節(jié)能改造示范工程》可行性研究報告.

［2］《人民大會堂萬人大禮堂及周邊廳室照明節(jié)能改造示范工程》檢測報告.