新建大型博物館建筑電氣設(shè)計探析

【摘要】隨著新時代社會公眾對公共文化需求不斷增長，我國也掀起了博物館建設(shè)的新一輪浪潮。新建博物館多具有建筑規(guī)模大，內(nèi)部功能復雜等特點，這些因素均對建筑電氣設(shè)計提出了更高的要求。本文通過對新建大型博物館建筑電氣設(shè)計的要點進行分析、論述，以期為我國博物館建設(shè)提供有益的借鑒。

【關(guān)鍵詞】博物館建筑；電氣設(shè)計；負荷等級；照明設(shè)計

【中圖分類號】G267 【文獻標識碼】A 【文章編號】1007-4198（2021）09-207-03

【本文著錄格式】任 巍.新建大型博物館建筑電氣設(shè)計探析[J].中國民族博覽，2021，05（09）：207-209.

一、引言

電氣不但是人類生活和工作的必需品，而且對各類建筑的安全、穩(wěn)定、高效運營均具有極其重要的作用。博物館建筑亦是如此。其作為收藏、保護、展示、研究藏品，以及為社會公眾提供服務的重要公共文化建筑，而有別于其他建筑，其對建筑電氣的設(shè)計要求也更為嚴格。尤其是進入新時代，廣大人民群眾對公共文化需求不斷增長，我國博物館職能也逐漸延展，特別是隨著一些新建大型博物館的建筑功能更加趨于多樣化、復合化，電氣系統(tǒng)的安全、可靠運行也顯得尤為關(guān)鍵。所以，電氣設(shè)計不僅是實現(xiàn)博物館建筑功能的重要保障，更是新時代衡量博物館建設(shè)水準的重要標準之一。

二、新建大型博物館建筑電氣設(shè)計要點分析

博物館建筑作為保存藏品的重要場所，具有比一般公共建筑更高的電氣設(shè)計要求。尤其是新建大型博物館建筑的電氣設(shè)計應更為科學、合理，其設(shè)計要重點考慮博物館建筑的供電負荷等級、供電電源設(shè)計、照明設(shè)計、防雷設(shè)計以及電氣安全防護措施等方面，以確保建筑整體電氣系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運行。

（一）確定供電負荷等級

近年來，一些新建博物館作為所屬地區(qū)的文化新地標，多具有建筑規(guī)模大，且坐落于本地區(qū)重要位置的特點。而一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將會產(chǎn)生嚴重的負面影響，甚至造成重大經(jīng)濟損失。因此，新建博物館的供電設(shè)計首先應根據(jù)建筑規(guī)模、類別及重要性，科學、合理確定供電負荷等級。按照《博物館建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ66-2015）中規(guī)定，特大型、大型及高層博物館建筑應按一級負荷要求供電，其中重要設(shè)備及部位用電應按一級負荷中特別重要負荷要求供電[1]。博物館建筑內(nèi)的珍貴展品展廳及庫房照明、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡機房、計算機房、應急照明等重要設(shè)備及部位的用電性質(zhì)極其重要，一旦電源出現(xiàn)故障中斷供電，將會造成嚴重后果，故這些設(shè)備及部位的用電屬于一級負荷中特別重要負荷。藏品庫房、展廳是博物館建筑內(nèi)保存藏品的重要功能用房，如果照明電源中斷供電，將會產(chǎn)生重大安全風險，故其照明用電負荷應按一級負荷供電。紙質(zhì)類、紡織品類、竹木制品類等有恒溫恒濕要求的藏品庫房、展廳，如果因電源發(fā)生故障，導致空調(diào)系統(tǒng)不能正常運行，則會給藏品保存造成不利影響。因此，這類藏品庫房、展廳的空調(diào)用電負荷宜按一級負荷供電。此外，客用電梯、生活水泵、污水排水泵也應按照一級負荷供電，以確保供電的可靠性。臨時展覽是博物館展陳的重要組成部分，具有展示形式多樣化、展品經(jīng)常更替等特點。所以，臨時展廳的供電負荷不但要考慮電力供應的可靠性，還應具備較好的靈活性，以滿足各種類型展覽的用電需求。博物館建筑內(nèi)其他用電可根據(jù)重要性及對供電可靠性的要求宜按照二、三級負荷供電。

（二）供電電源設(shè)計

一級負荷供電是指由雙重電源供電，通常由本地區(qū)市政電網(wǎng)引接兩路電源（兩路市電）供電，一旦其中一路電源出現(xiàn)故障，另一路電源依然可以提供不中斷供電。對大型博物館建筑內(nèi)一級負荷中特別重要負荷的供電應在雙重電源供電的基礎(chǔ)上，再設(shè)置備用電源。備用電源通常選用柴油發(fā)電機組，如果兩路市電同時發(fā)生故障，可在15秒內(nèi)快速自啟動柴油發(fā)電機組，以確保具備可靠、連續(xù)的電力供應。但柴油發(fā)電機組運行時產(chǎn)生的噪聲和振動會對周圍環(huán)境造成較大影響，其機房應設(shè)置于建筑地下層，并靠建筑外墻布置，發(fā)電機組宜選用具有良好消聲性能的機組，并在機組基礎(chǔ)部位設(shè)置隔振基座，機房也要進行相應的隔聲、吸聲處理。而且柴油發(fā)電機房還應設(shè)置火災自動報警系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)，并采用柴油泄漏探測報警器及防排煙裝置，當柴油氣體濃度超過設(shè)定限值時，則會及時報警并啟動防排煙裝置，以有效降低火災的隱患。

博物館建筑內(nèi)的安防系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)一旦由于電源故障導致無法正常運行，勢必會造成嚴重后果。比如，防盜報警系統(tǒng)的電源如果出現(xiàn)供電中斷，博物館將會面臨藏品被盜的風險。因此，安防控制室、消防控制室、網(wǎng)絡機房、計算機房等不允許中斷供電的部位應設(shè)置UPS不間斷電源裝置。這種電源裝置主要由變流器、蓄電池、切換開關(guān)等部件組成，可在正常交流供電發(fā)生中斷時保證供電的穩(wěn)定性及連續(xù)性。大型博物館建筑內(nèi)的文物保護實驗室通常會配置一些重要的精密儀器，如果在儀器工作時，因電源故障中斷供電，則會嚴重影響儀器的正常運行，降低其工作精度，甚至會損壞儀器內(nèi)部元件，故也應設(shè)置UPS不間斷電源裝置，以便提供穩(wěn)定、連續(xù)的電力保障。

（三）照明設(shè)計

照明設(shè)計是新建博物館建筑電氣設(shè)計的重要組成部分，其不但是建筑穩(wěn)定運行的基本保障，更是影響展品展示效果和觀眾觀展體驗的重要因素。博物館建筑照明設(shè)計主要包括各功能場所照明、智能照明控制系統(tǒng)、應急照明等。

1.各功能場所照明設(shè)計

博物館建筑內(nèi)照明系統(tǒng)供電應采用220V/380V電壓。各功能場所由于實際使用功能不同，對照度標準值、統(tǒng)一眩光值、照度均勻度、光源一般顯色指數(shù)的要求也有所不同。在《博物館建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ66-2015）中規(guī)定了博物館建筑相關(guān)場所照度標準值（表1）[2]，可作為照明設(shè)計的參數(shù)指標。

展廳內(nèi)照明設(shè)計要重點考慮展品的展示效果和展品的防護要求，照明光源可采用直管型熒光燈、鹵素燈、LED等光源，并應根據(jù)展品的類別、對光的敏感程度及辨色要求，合理確定照明光源的照度、色溫、一般顯色指數(shù)等參數(shù)指標。比如，織繡品、紙質(zhì)等對光特別敏感的展品的照度標準值不應超過50lx，色溫要控制在2900K以內(nèi)，并且要采用無紫外線的照明光源；瓷器、玉器、石刻等對光不敏感的展品的照度標準值要控制在300lx以內(nèi)，色溫不應超過4000K；對展示繪畫、彩色織物等對辨色要求較高的展品展廳，應選用一般顯色指數(shù)高于90的照明光源，以便更加真實地還原文物的色彩，為觀眾提供良好的觀賞效果。此外，為達到節(jié)約照明用電的目的，可對展廳內(nèi)一般照明采取分區(qū)、分組的控制方式，并集中設(shè)置照明控制箱，便于有效管理。

藏品庫房是博物館建筑內(nèi)保存藏品的重要場所，其室內(nèi)應采用LED等無紫外線的照明光源，以避免光學輻射對藏品的危害。從節(jié)能、環(huán)保、高效以及避免光學輻射等方面考慮，LED照明光源比其他傳統(tǒng)照明光源具有明顯優(yōu)勢，可在博物館建筑內(nèi)多個功能場所應用。但LED照明光源的藍光強度會隨著其色溫的升高而增強，當色溫過高時，會對人體健康造成一定危害，故在博物館建筑內(nèi)的公眾區(qū)域、辦公區(qū)域等人員長時間停留的場所，如果采用LED照明光源，其色溫不應超過4000K[3]。

有些新建大型博物館由于建筑自身形態(tài)特點所限，導致部分人員經(jīng)常工作、停留的區(qū)域不具備采光條件或采光效果不佳，則可運用光導照明技術(shù)將天然光導入需要采光的區(qū)域，既可以提升建筑內(nèi)的光環(huán)境質(zhì)量，利于人員身心健康，又可實現(xiàn)節(jié)約建筑照明能耗的效果，更好地體現(xiàn)了綠色照明的理念。如2015年建成并正式對外開放的上海自然博物館便運用了導光管技術(shù)，將天然光引入至采光條件不理想的建筑西側(cè)三層辦公區(qū)域，實現(xiàn)了較好的應用效果[4]。

2.智能照明控制系統(tǒng)

新建大型博物館由于建筑規(guī)模大，且內(nèi)部功能較為復雜，通常電氣照明系統(tǒng)耗電功率較大，所以應采用智能照明控制系統(tǒng)，以達到有效節(jié)約能源，降低運營維護成本的目的。

智能照明控制系統(tǒng)可對博物館展廳、門廳、綜合大廳、走廊、車庫等公共區(qū)域的照明集中控制，根據(jù)不同時段實現(xiàn)燈光的自動開關(guān)、照度的自動調(diào)節(jié)，并可對報告廳、多功能廳、展廳預設(shè)多種照明場景模式，根據(jù)使用需求進行場景智能切換。特別是臨時展廳，往往要結(jié)合不同的展覽主題營造不同的燈光效果，這就需要利用智能照明控制系統(tǒng)實現(xiàn)照明場景的切換，更好地將燈光與展陳設(shè)計相融合，以便為觀眾提供一個高質(zhì)量的光環(huán)境觀展氛圍。此外，還可設(shè)置布展、撤展等照明控制模式，以滿足不同的使用需求。在博物館展陳照明設(shè)計中，不但要保證展品的觀賞效果，而且還應重點考慮展品的防護要求。通過智能照明控制系統(tǒng)來達到減少展品的曝光量則是降低燈光對展品損害的必要措施。展品的曝光量是指光照度和時間的乘積，包括展覽和非展覽時段的全部光照度。其與展品的受損程度成正比，曝光量越高，展品受到損害越大[5]。尤其是織繡品、紙質(zhì)、染色皮革等對光特別敏感的展品的年曝光量要控制在50000lx·h以內(nèi)，這就需要采用智能照明控制系統(tǒng)，通過人體感應傳感器來自動開關(guān)展臺燈光，從而可以最大限度地減少展品在燈光下的暴露時間，有效降低展品的曝光量。

3.應急照明

應急照明是現(xiàn)代公共建筑中不可或缺的重要安全設(shè)施，尤其是大型博物館建筑一旦發(fā)生火災或電源出現(xiàn)故障導致供電中斷，應急照明無論對人員疏散、火災救援，還是建筑內(nèi)重要區(qū)域的正常工作均會起到關(guān)鍵作用。

大型博物館建筑內(nèi)的安防控制室、消防控制室、網(wǎng)絡機房、計算機房、變配電室、消防水泵房等部位應設(shè)置應急備用照明，其照度值應與正常工作照度值相同；展廳內(nèi)也應設(shè)置應急備用照明，其照度值應不低于一般照明照度值的10%。大型博物館建筑內(nèi)通常人員較為密集，為了在緊急情況下，確保人員安全疏散，應在展廳、疏散通道、疏散樓梯等部位設(shè)置應急疏散照明，并在消防控制室集中控制，其水平照度值不應小于5lx。在展廳、疏散通道、安全出口以及疏散門的正上方還應設(shè)置燈光疏散指示標志，并在展廳內(nèi)疏散通道的地面上設(shè)置導向光流型應急標志燈，便于引導人員安全疏散。

（四）防雷設(shè)計

雷電不但會引發(fā)建筑火災，而且還會對建筑內(nèi)的電氣系統(tǒng)造成極大破壞。按照《博物館建筑設(shè)計規(guī)范》（JGJ66-2015）中規(guī)定，特大型、大型、大中型博物館應按第二類防雷建筑物進行設(shè)計[6]。為此，新建大型博物館建筑應根據(jù)所處地區(qū)的氣象、地質(zhì)條件以及雷電發(fā)生頻率等因素，并結(jié)合建筑形態(tài)、結(jié)構(gòu)特點及實際使用性質(zhì)，采取建筑外部防雷和內(nèi)部防雷相結(jié)合的措施，以有效避免雷電事故的發(fā)生。其中，建筑外部防雷主要是防止直擊雷，由接閃器、引下線、接地裝置構(gòu)成。首先，可在建筑頂部的突出部位設(shè)置采用熱鍍鋅鋼管制作而成的接閃桿，在建筑的屋面、屋檐及女兒墻等部位設(shè)置接閃帶。并利用接閃桿、接閃帶以及金屬屋面共同組成接閃器，以有效承接直擊雷放電。其次，可將建筑鋼結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)支柱的鋼筋用作引下線，并與接閃器、接地裝置焊接牢固，以確保將雷電流順利從接閃器引導至接地裝置。再次可采用建筑鋼筋混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的鋼筋作為接地裝置，將雷電流安全引入大地。建筑內(nèi)部防雷主要是防止雷電電磁脈沖對電氣線路、電子信息系統(tǒng)、電子設(shè)備等造成的損害。較為有效的方法是建筑結(jié)構(gòu)及建筑內(nèi)的機房、電子設(shè)備、電氣線路等均應采取電磁屏蔽措施，并且要布線合理。在博物館建筑內(nèi)的網(wǎng)絡機房、計算機房、安防控制室、消防控制室等重要部位以及低壓供電系統(tǒng)還應配置電涌保護器，避免遭受因雷電流導致瞬時過壓的電涌造成的破壞。

（五）電氣安全防護措施

大型博物館建筑內(nèi)部功能復雜，且人員較為密集，一旦由于電氣故障引發(fā)事故，勢必會造成嚴重后果。所以，采取有效的防護措施，確保電氣系統(tǒng)及設(shè)備的安全運行，對博物館建筑、人員、藏品的安全具有重要意義。

大型博物館的展廳內(nèi)往往人員密度較大，電氣線路及設(shè)備的安全則顯得尤為重要。比如，為了增強展陳的互動性和體驗性，展廳內(nèi)通常會設(shè)置一些供觀眾操作、觸摸的多媒體互動體驗設(shè)備，為確保用電安全，這些設(shè)備的供電方式要采用安全低電壓供電。展廳內(nèi)的配電設(shè)備也不應外露，以避免因設(shè)備故障導致人員觸電的危險。而且展廳的照明供電線路應采用銅芯絕緣導線穿金屬管暗敷的方式，以降低火災隱患。藏品庫房是博物館建筑內(nèi)藏品集中存放的重要場所，為保證用電的安全性，應在藏品庫房總庫門外統(tǒng)一安裝電源配電箱，對電源集中管理，并設(shè)置漏電保護器，防止因電氣線路漏電引發(fā)的火災。由于大型博物館建筑內(nèi)電氣線路較多，為及時有效對建筑內(nèi)電氣短路、漏電等火災隱患進行監(jiān)測、預警，還應設(shè)置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，以防止電氣火災事故的發(fā)生。此外，建筑內(nèi)的弱電布線要采用暗敷方式，并選用具有低煙無鹵阻燃性能的線纜，可有效降低火災發(fā)生時因線纜燃燒產(chǎn)生的有毒有害煙霧和氣體，以利于人員疏散和滅火救援。

三、結(jié)語

隨著新時代社會公眾對公共文化需求不斷增長，我國也掀起了博物館建設(shè)的新一輪浪潮。新建博物館多具有建筑規(guī)模大、內(nèi)部功能復雜等特點，這些因素均對建筑電氣設(shè)計提出了更高的要求。博物館建筑電氣設(shè)計則是一項系統(tǒng)工程，其設(shè)計不但要科學、合理確定供電負荷等級及供電電源，而且還應重點考慮照明設(shè)計和防雷設(shè)計，并采取有效的安全防護措施，為博物館建筑整體的安全、穩(wěn)定、高效運營提供重要保障。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.博物館建筑設(shè)計規(guī)范[S]：北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

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[3]任巍. 新建博物館建筑光環(huán)境設(shè)計探析[J].中國民族博覽，2021（08）.

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[5]任巍.淺談天然采光與人工照明在博物館光環(huán)境設(shè)計中的應用[J].首都博物館論叢，2020（00）：371-378.

[6]同[1].

作者簡介：任巍（1977-），男，北京，助理館員，研究方向為博物館建筑。