淺談校園圖書館的照明節(jié)能設(shè)計(jì)

呼 娜 / 陳志中 / 李 哲 / 王露晨

(中國(guó)航天建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100071)

淺談校園圖書館的照明節(jié)能設(shè)計(jì)

呼 娜 / 陳志中 / 李 哲 / 王露晨

(中國(guó)航天建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100071)

以某大學(xué)圖書館為例，分析了現(xiàn)圖書館照明系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決措施以減少照明能耗，并簡(jiǎn)單介紹了基于EIB總線的智能照明控制系統(tǒng)。

圖書館 照明節(jié)能 EIB智能控制系統(tǒng)

0 引言

在各高校圖書館中，主要用電負(fù)荷為空調(diào)和照明，照明用電量雖不及空調(diào)，仍占了圖書館總用電量的20%～30%。而我國(guó)照明用電量占總用電量的7%～8%，已成為節(jié)能的重要部分。另外，照明節(jié)能的方式多樣、易于實(shí)施、見效快。因此研究圖書館的照明節(jié)能具有重要意義。

1 項(xiàng)目概況

某大學(xué)圖書館于2000年投入使用，共5層，總面積 12 700m2，閱覽座位約1 700個(gè)。圖書館除藏閱合一的開架閱覽室外，還設(shè)有借閱室、報(bào)告廳、中小型會(huì)議室、信息檢索廳、電子閱覽室、聽音室、自習(xí)室、采編、復(fù)印室、聯(lián)機(jī)檢索、密集書庫(kù)及行政管理辦公室等。其中，閱覽室、借閱室、書庫(kù)、目錄檢索廳采用規(guī)格為40W的單管和雙管熒光燈；辦公室采用規(guī)格為40W的單管熒光燈；走廊采用40W的走道吸頂燈；衛(wèi)生間、樓梯間采用60W的吸頂燈；小會(huì)議室、門廳則采用筒燈及吸頂燈。

該圖書館目前使用的照明系統(tǒng)能夠滿足師生學(xué)習(xí)及借閱所需的照明需求，但是由于圖書館年代較久，會(huì)存在一些問(wèn)題，造成一些不必要的照明能源浪費(fèi)。圖書館照明主要存在以下問(wèn)題。

1)圖書館內(nèi)各房間所使用的照明光源比較單一。如圖書館內(nèi)的借閱室、閱覽室、書庫(kù)等均只采用熒光燈，通過(guò)開關(guān)進(jìn)行人工控制，只能常開或常關(guān)。為了借閱方便，不論是借閱密集區(qū)還是人較少的區(qū)域，圖書館內(nèi)的燈基本整日常亮，造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。

2)一個(gè)房間內(nèi)的開關(guān)數(shù)量較少。通常一個(gè)房間內(nèi)只有1或2個(gè)翹板開關(guān)，1個(gè)開關(guān)能夠控制一片區(qū)域的燈，無(wú)論是否需要，只要開1個(gè)開關(guān)，整片區(qū)域甚至全部的燈都會(huì)點(diǎn)亮。

3)圖書館內(nèi)的燈不分時(shí)間常亮。無(wú)論白天或是晚上，陰天或是晴天，走廊或房間內(nèi)的燈始終是點(diǎn)亮狀態(tài)，館內(nèi)的照明不能很好地與日照度相結(jié)合，充分利用太陽(yáng)光。

4)照明節(jié)能意識(shí)薄弱。館內(nèi)自習(xí)室最后離開的同學(xué)或是借閱區(qū)的管理人員離開時(shí)常常會(huì)忘記關(guān)燈，往往需要最后閉館時(shí)統(tǒng)一關(guān)閉，因而造成浪費(fèi)。

5)圖書館設(shè)計(jì)時(shí)基于原國(guó)家規(guī)定的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，2004年國(guó)家對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了更改，2014年國(guó)家再次對(duì)照明的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改，因此圖書館照明設(shè)計(jì)應(yīng)有相應(yīng)的改進(jìn)措施。

2 基于原圖書館照明系統(tǒng)的節(jié)能措施

2.1 圖書館照明標(biāo)準(zhǔn)

表1為GBJ 133-90《民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的圖書館的照明標(biāo)準(zhǔn)，表2為2014年實(shí)施的GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中圖書館的照明標(biāo)準(zhǔn),表3為圖書館建筑照明功率密度限值。

表1 原圖書館建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值[1]

表2 圖書館建筑照明標(biāo)準(zhǔn)值[2]

表3 圖書館建筑照明功率密度限值[2]

從表1～3可以看出，新的照明標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)房間性質(zhì)對(duì)照度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行了調(diào)整，對(duì)眩光、顯色指數(shù)、功率密度都做了規(guī)定。根據(jù)規(guī)范要求，圖書館內(nèi)應(yīng)設(shè)置有正常照明、應(yīng)急照明及值班照明[3]。應(yīng)急照明包括備用照明和疏散照明。在房間內(nèi)設(shè)置正常照明及備用照明，在走廊、樓梯間等公共區(qū)域設(shè)置正常照明及疏散照明。

在滿足規(guī)范要求的前提下，對(duì)于閱覽室、借閱室、書庫(kù)、走廊等不同區(qū)域而言，若使用傳統(tǒng)面板控制方式來(lái)保證這些區(qū)域的不同照明要求會(huì)增加照明管線，施工布線工藝復(fù)雜且室內(nèi)照明效果不佳。因此，在進(jìn)行圖書館照明設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合房間的實(shí)際功能，并利用先進(jìn)的燈具和開關(guān)靈活設(shè)計(jì)。

2.2 照明節(jié)能措施

2.2.1 照明燈具的選擇

1)光源的選擇

熒光燈是圖書館內(nèi)照明光源之一。熒光燈是利用汞蒸汽放電時(shí)發(fā)出的紫外線激發(fā)管內(nèi)壁的熒光粉而發(fā)光的光源，屬于氣體放電光源。熒光燈在使用時(shí)需配用鎮(zhèn)流器。它的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光較均勻，亮度適中，光色比較柔和，溫度低，發(fā)光效率和壽命都高于白熾燈；缺點(diǎn)是頻繁開關(guān)易損壞燈具，頻閃效應(yīng)比較明顯，且不宜用于低溫環(huán)境等。

LED燈也被應(yīng)用于圖書館照明中。LED白光燈誕生于1998年，但是在近年來(lái)才得以廣泛應(yīng)用。LED燈的主要優(yōu)勢(shì)是相對(duì)較為節(jié)能，LED白光燈的能耗僅為白熾燈的1/10，是節(jié)能燈的1/4；壽命長(zhǎng)，不會(huì)產(chǎn)生燈絲熔斷現(xiàn)象，僅會(huì)逐漸老化，一般 LED燈可以使用50 000h以上，其發(fā)光強(qiáng)度會(huì)從標(biāo)稱值100%逐步下降到70%左右；LED的面光源增大了發(fā)光面、消除眩光、無(wú)頻閃、視覺(jué)效果較好；不含鉛、汞等污染元素，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，LED燈在穩(wěn)定性、防水、防雷擊、散熱性、美觀性等各方面都有所提高，現(xiàn)已成為較為常用的光源之一。

2)燈具的選擇

圖書館照明設(shè)計(jì)中，除了應(yīng)滿足照明規(guī)范中的照度和顯色指數(shù)要求外，還需考慮選擇高效節(jié)能燈具而不是有眩光的燈具。在書庫(kù)、借閱室等有藏書的房間，最好選擇防紫外線燈，以減少對(duì)書籍的損害。

3)節(jié)能型鎮(zhèn)流器的選擇

在選擇高效熒光燈的基礎(chǔ)上，一般選擇同系列的智能型電子鎮(zhèn)流器。智能鎮(zhèn)流器具有智能節(jié)能功能，在燈管啟動(dòng)后，電子鎮(zhèn)流器可切斷多余的燈絲電流，兩個(gè)45W燈管可節(jié)約3W左右的功率。

2.2.2 照明節(jié)能措施

在現(xiàn)圖書館照明系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可通過(guò)一些改動(dòng)措施來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。如圖1所示，為圖書館照明改造后的控制流程示意圖。

圖1 閱覽室/借閱室照明控制流程圖

1)實(shí)行分區(qū)照明控制

由于有些區(qū)域人員較少(如密集書庫(kù)或借閱室等不常用的圖書區(qū))，在借閱室、閱覽室、書庫(kù)等地方可多添加一些開關(guān)，將照明區(qū)域細(xì)小化，把整個(gè)房間的燈分開控制，可在人員較少時(shí)只開部分燈具，節(jié)約能源。

2)實(shí)行分時(shí)照明控制

由于閱覽室、借閱室、書庫(kù)等地方進(jìn)深很大，同一區(qū)域、同一時(shí)間段內(nèi)的自然光照度相差很大。針對(duì)這一情況，可在閱覽區(qū)與外玻璃幕墻之間適當(dāng)設(shè)置一些亮度傳感器，以便根據(jù)同一時(shí)間內(nèi)不同自然光照度控制相應(yīng)燈具組由內(nèi)向外逐行或逐個(gè)點(diǎn)亮，從而充分利用自然光源。

3)安裝感應(yīng)開關(guān)及臺(tái)燈

在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可安裝一些感應(yīng)開關(guān)。將翹板開關(guān)作為總開關(guān)，當(dāng)打開翹板開關(guān)時(shí)，控制只有部分燈亮，其他燈只有通過(guò)感應(yīng)開關(guān)感應(yīng)到燈下有人且照度不夠時(shí)才會(huì)亮，當(dāng)人離開時(shí)，感應(yīng)開關(guān)斷開，燈滅。在閱覽室內(nèi)的學(xué)習(xí)區(qū)，可將臺(tái)燈固定于桌面上，當(dāng)學(xué)習(xí)所需亮度不夠時(shí)，學(xué)生可手動(dòng)開啟臺(tái)燈照明。

4)走廊使用低瓦數(shù)光源或設(shè)定隔盞開燈

在過(guò)道、走廊等無(wú)需強(qiáng)光而且照度需求較低的區(qū)域，可以使用瓦數(shù)較低的光源或設(shè)定隔盞開燈模式，以便節(jié)約用電。

5)采用光伏發(fā)電作為照明供電電源之一

近年來(lái)，太陽(yáng)能作為取之不盡的無(wú)污染自然能源，已被廣泛使用。而太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為普通照明的供電電源之一，能夠大大降低能耗。

6)加強(qiáng)照明用電的管理

加強(qiáng)照明用電管理是照明節(jié)電的重要措施，圖書館內(nèi)的辦公區(qū)、會(huì)議室等可繼續(xù)使用熒光燈，但管理人員要養(yǎng)成離開時(shí)隨手關(guān)燈的習(xí)慣，不開長(zhǎng)明燈、無(wú)人燈；學(xué)生要養(yǎng)成不需要時(shí)隨手關(guān)掉學(xué)習(xí)區(qū)桌上臺(tái)燈的習(xí)慣，加強(qiáng)節(jié)能意識(shí)。另外，管理人員要保持室內(nèi)的衛(wèi)生整潔，燈泡、燈具、玻璃、墻壁不清潔時(shí)，其反射率和透光率也會(huì)大大降低，當(dāng)燈管積污時(shí)，其光通量可能降到正常光通量的50%以下，因此需根據(jù)環(huán)境情況定期清潔。

3 基于EIB總線的照明控制系統(tǒng)

歐洲安裝總線(European Installation Bus，EIB)在亞洲稱為電氣安裝總線(Electrical Installation Bus)，是較常用的電氣布線標(biāo)準(zhǔn)。它采用一根多芯電纜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多根電纜，大大減少了電氣管線的使用量，使布線更為便捷。EIB標(biāo)準(zhǔn)的制定也使得電氣設(shè)備的兼容性越來(lái)越好。

3.1 EIB系統(tǒng)在照明方面可以實(shí)現(xiàn)的功能

1)日光控制。EIB可以根據(jù)陽(yáng)光的強(qiáng)弱，智能化控制燈具的開/關(guān)和亮度。當(dāng)室外照射入室內(nèi)的光線較強(qiáng)時(shí)，燈光控制系統(tǒng)即會(huì)將靠窗處燈光調(diào)暗或關(guān)閉，以保證室內(nèi)的整體亮度一致。

2)定時(shí)開關(guān)。圖書館內(nèi)的非應(yīng)急照明燈具可設(shè)置定時(shí)功能，當(dāng)上課時(shí)間或寒暑假學(xué)生較少時(shí)，可調(diào)暗室內(nèi)燈光；當(dāng)閉館時(shí)，統(tǒng)一關(guān)閉燈具。這種方式可防止管理人員忘記關(guān)燈后造成燈具徹夜長(zhǎng)明的情況，節(jié)約能源。

3)移動(dòng)探測(cè)器。燈具因?yàn)槿展饪刂苹蚨〞r(shí)開關(guān)的情況調(diào)暗或關(guān)閉后，若探測(cè)器探測(cè)到有人員進(jìn)入，可根據(jù)實(shí)時(shí)亮度啟動(dòng)燈具。

4)集中監(jiān)控。以上方式需由上位機(jī)控制，以方便管理人員了解館內(nèi)各處的照明情況或人工控制館內(nèi)照明。

3.2 EIB智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的比較

傳統(tǒng)照明系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：1)傳統(tǒng)照明系統(tǒng)采用手動(dòng)開關(guān)控制，同一路燈具統(tǒng)一控制開關(guān)，控制方式單一；2)控制開關(guān)直接接在燈具負(fù)荷回路中，當(dāng)燈具負(fù)荷較大時(shí)需增大控制開關(guān)容量；3)傳統(tǒng)照明主要為人為控制，當(dāng)管理人員節(jié)能意識(shí)薄弱時(shí)，浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

EIB智能照明系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：1)可實(shí)現(xiàn)智能調(diào)光、定時(shí)開關(guān)控制，控制方式更為多樣化；2)控制開關(guān)未接在燈具負(fù)荷回路中，而是采用總線控制，燈具的負(fù)荷與開關(guān)無(wú)關(guān)；3)可實(shí)現(xiàn)人為智能化管理，通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控和管理所有照明系統(tǒng)，更為便捷。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)某高?，F(xiàn)有圖書館的情況對(duì)照明設(shè)計(jì)的改造進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。照明系統(tǒng)是日常生活中接觸到的最為普通、必不可少的電氣系統(tǒng)之一，但是隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展、能源浪費(fèi)和污染現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，如何應(yīng)用高新技術(shù)使照明利用率最大化成為急需解決的問(wèn)題之一。

[1] GBJ 133-90民用建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1991.

[2] GB 50034-2013建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

[3] JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[4] 洪偉.杭州圖書館新館照明的節(jié)能設(shè)計(jì).建筑電氣[J].2009，28(15)：54-57.

[5] 陜西師范大學(xué)新校區(qū)圖書館I-bus智能照明總線系統(tǒng)的應(yīng)用.

[6] 王幸強(qiáng).南京圖書館智能照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).低壓電器[J].2008(8)：29-31.

[7] 王改華,劉楚湘,姜波等.基于EIB總線的燈光照明系統(tǒng)控制.低壓電器[J].2007(12)：35-37.

[8] 孫成軍.重慶市高校圖書館LED照明研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2007.

[9] 唐志平.供配電技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

《智能建筑電氣技術(shù)》雜志約稿函|充電樁技術(shù)專輯

近年來(lái)，隨著我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)規(guī)模的快速發(fā)展，充電樁的需求也大幅提升。根據(jù)發(fā)改委印發(fā)的《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)》顯示，我國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的目標(biāo)是到2020年，建成集中式充換電站1.2萬(wàn)座，分散充電樁480萬(wàn)個(gè),滿足全國(guó)500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車充電需求。隨著充電設(shè)施“十三五”規(guī)劃的下發(fā)和充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展，我國(guó)充電樁行業(yè)將有廣闊的發(fā)展空間。

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咨詢電話：86-10-57368792(王煒)

Discussion on the Lighting Energy Saving Design of School Library

Hu Na / Chen Zhizhong / Li Zhe / Wang Luchen

Through taking an university library as an example, the problems existing in the present library lighting are analyzed, and some corresponding measures to reduce the lighting energy consumption are put forward. In addition, the intelligent lighting control system based on EIB bus is introduced.

library， lighting energy-saving， EIB intelligent control system