圖書館照明節(jié)能的技術與手段

●莊 青（寧夏大學 圖書館，銀川 750021）

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

圖書館照明節(jié)能主要表現(xiàn)在兩個方面，一是要提高自然光的使用，避免能源浪費；二是要提高能源系統(tǒng)和相關設備的效率，具體的技術與手段主要通過以下方式來實現(xiàn)。

1 確定科學合理的照度標準，選用高效、綠色光源、節(jié)能型燈具

1.1 確定科學合理的照度標準

圖書館按使用功能劃分為：閱覽室照明、書庫照明、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。按照我國民用建筑照明設計標準（GB133-90），圖書館室內空間視覺環(huán)境的質量和水平已成為評價一個圖書館現(xiàn)代化程度的重要標志，節(jié)約電能，并不意味著降低照度，尤其是圖書館建筑，它的服務對象是數(shù)以萬計的讀者，在圖書館人工照明設計中，就應該選擇高的照度標準。［1］見下表。

表 圖書館建筑照明的照度標準值

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燈。在門廳、走廊、電梯、衛(wèi)生間等顯色性不高的場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1000小時，是普通白煤識燈的10倍。在閱覽室、開放型書庫、辦公室等可以用細管的36WT直管熒光燈，細管熒光燈與原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。

1.3 采用高品質的照明燈具

圖書館高品質照明燈具主要體現(xiàn)在高效節(jié)能和提高視覺舒適度兩個方面，特別是對閱讀不同視覺要求的閱覽室和電子閱覽室，人們在里面工作時間過長，為了減輕疲勞，提高視覺舒適度，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。在圖書館用電較長的閱覽室和電子閱覽室最好選用經(jīng)過中國電氣產品認證委員會檢測認證的具有綠色環(huán)保標志的照明器具，以創(chuàng)造出舒適的閱讀效果，同時要保持照明設備的清潔。

1.4 用電子型鎮(zhèn)流器替代電感型鎮(zhèn)流器

根據(jù)1997年中國綠色照明國際研討會提供的數(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，一年工作350天計算，可以節(jié)約大約1.2兆瓦的發(fā)電能力。使用高品質、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 按照度等級分組、分相、間隔的設計原則，合理設計照明回路

照明設計主要是照明回路的設計，它是以光線的照度為基礎，同時考慮照度的均勻度、眩光度、顯色性、立體感等物理量為指標來進行照明環(huán)境的設計的。從實際使用角度來講，圖書館照明環(huán)境的設計不僅只是在照度指標、燈具數(shù)量上達到要求，人們更希望能在一個舒適、明亮、充實、更具藝術魅力的照明環(huán)境下工作、學習和生活。因此，設計者在進行圖書館照明環(huán)境設計時，必須綜合考慮人眼的視覺特性、人體的舒適感，以及建筑和照明藝術，在滿足照度、照度均勻性、眩光度、色溫色差、冷/熱光源等技術指標和特性的基礎上，結合圖書館建筑物本身的結構、景深、高度、裝飾、人文環(huán)境等進行綜合設計。

目前的實際狀況是，很多圖書館在照明設計上大多采用類比設計，更多的是采用常規(guī)燈具，滿足照度指標，簡單地進行照明回路的分配，在設計上不考慮書架與燈光的關系，無窗區(qū)與有窗區(qū)的關系。然而，在照明環(huán)境設計時，僅完成照度指標是遠遠不夠的。在無窗區(qū)的開放式書架庫區(qū)，燈光的照度應該保證標準要求的200LX，才能保證讀者和工作人員查找圖書。在臨窗的開放式書架庫區(qū)和閱覽區(qū)，應根據(jù)照度情況分組、分相對照明進行設計。

圖書館開架書庫和閱覽室應盡量減少屋頂初裝燈具，滿足安全照明即可，開架書庫和閱覽室照明由二次裝修來實現(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)和無窗區(qū)照明控制不分組、分相的弊端，減少浪費，節(jié)約電能。同時還可以通過二次裝修把用電量大和用電時間長的閱覽室照明進行重新設計，根據(jù)閱覽桌的擺放、使用閱覽桌桌面低位照明來節(jié)約電能。以國家圖書館為例，在1000平米的書庫，原裝有352盞40W熒光燈的閱覽室，按每天10小時，365天開館計算，采用低位照明一年可節(jié)電2.8萬度，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 利用先進的控制技術對圖書館照明回路進行有效的控制

現(xiàn)代照明控制技術是計算機技術、控制技術、網(wǎng)絡技術相互融合、相互滲透用于照明領域的綜合性控制技術。它集照明配電與智能控制技術于一體，適用于現(xiàn)代建筑物中照明環(huán)境的有效控制，營造一種有益于提高生產、工作、學習效率，提高人群生活質量，保護人群身心健康的照明環(huán)境。照明控制技術不僅可以實現(xiàn)對涉及到照明環(huán)境質量的各項技術參數(shù)進行隨即的控制和調整，而且可以實現(xiàn)照明回路的節(jié)能降耗的運行。

3.1 設計最舒適的建筑光環(huán)境

采用智能照明控制系統(tǒng)后，可以對自然光進行調節(jié)，加強自然光對建筑光環(huán)境有利的作用，可以達到節(jié)能的效果。同時限制太陽直射造成的眩光、室內過熱、照度不均勻等負面影響。

3.2 實現(xiàn)照明控制智能化

人工照明系統(tǒng)將按預先設定的若干基本狀態(tài)進行工作。這些狀態(tài)會按預先設定的時間相互自動地切換，并將照度自動調整到工作最合適的水平。在靠近窗戶等自然采光較好的場所，系統(tǒng)會很好地利用自然光照明，調節(jié)到最合適的水平。當天氣發(fā)生變化時，系統(tǒng)仍能夠自動將照度調節(jié)到最合適的水平。總之，無論在什么場所或天氣如何變化，系統(tǒng)均能保證室內的照度維持在預先設定的水平。

3.3 設制相適宜的控制手段

采用智能照明控制系統(tǒng)可預先設置不同的場景于模塊中，在需要時只要對相應的控制面板進行操作即可調入相應的場景。用戶還可以通過可編程控制面板對場景進行適時調節(jié)以適應不同的場景要求。另外，用戶還可以通過可編程接口用便攜式編程器進行不同場景的變換設置。比如可以采用：

（1）圖書館時鐘自動控制。采用智能照明控制系統(tǒng)，可以使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)，按預定時間自動開啟和關閉照明，按照日歷上確定的程序，區(qū)分工作與非工作時間。例如，當一個工作日結束后，系統(tǒng)將自動進入晚上的工作狀態(tài)。

（2）圖書館照度自動調節(jié)控制。照度傳感器能夠檢測周圍環(huán)境的照度，然后將此照度值與外界人為設定的照度值進行比較，如果兩值相等則說明此時的照度值已經(jīng)達到了設定的要求；如果兩值不相等，控制器發(fā)出信號，調節(jié)照明電路，直到周圍環(huán)境中的照度值與設定值相等為止。例如，在靠近窗戶等自然采光較好的場所，系統(tǒng)會很好地利用自然光照明，少開燈或調節(jié)燈的亮度，保證室內照度維持在預先設定的水平。

（3）圖書館動靜探測控制。系統(tǒng)具有移動探測功能，通過紅外傳感器來檢測人的活動情況，將無人區(qū)域的燈自動關閉，并將有人區(qū)域的燈光調至最合適的亮度，這是一種最有效的節(jié)能的控制方法。

（4）圖書館區(qū)域場景控制。合理的區(qū)域劃分能有效地節(jié)約能源，通過編程可改變各區(qū)域的光照度，以適應各種場合的不同場景要求，自動將照度調整到工作最佳狀態(tài)。照明區(qū)域劃分要適當，過大不利于控制，過小又會增加控制成本。對區(qū)域劃分后的各區(qū)域的照明能夠單獨控制，并可在控制室內監(jiān)視各區(qū)照明狀態(tài)。

（5）圖書館手動遙控控制。照明系統(tǒng)也可以通過標準安裝的開關和按鍵控制按扭手動控制或者由遙控開關等進行控制。標準安裝的墻壁開關是最普通的控制方法，僅有打開和關閉兩種狀態(tài)。在其中加入一些人工調光裝置，能夠連續(xù)調節(jié)燈光的亮度或通過固定設置的檔位調節(jié)燈光的亮度，滿足人們對不同生活環(huán)境的照度要求。另外，為了大家使用的方便，使用手動遙控開關，能夠在房間的不同位置直接進行控制，緩慢地調節(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)使用了先進的電力電子技術，能對大多數(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)進行智能調光，從而能夠充分利用自然光實現(xiàn)節(jié)能的目的。

智能照明控制還可以將照度自動調節(jié)控制，將光電單元安裝在利用自然光的區(qū)域，當室外光強時，室內照度自動調暗；室外光弱時，室內照度則自動調亮，從而使室內的照度始終保持在恒定值附近，同時實現(xiàn)可觀的節(jié)能效果，一般可達30%以上。

4 采用區(qū)域場景控制的方法

區(qū)域場景控制就是將每層走廊、首層大廳、開架書庫、閱覽室等設為不同的控制區(qū)域，每個控制區(qū)域的照明環(huán)境分為4個不同的照度等級：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個不同的照度等級設計為3個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BA系統(tǒng)現(xiàn)場DDC控制，實現(xiàn)3個不同照度等級的控制。

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.對圖書館建筑中綠色照明的應用探討［J］.圖書館建設，2001（1）：88-89.

［2］董曦京.解析圖書館建筑的節(jié)能、結構與設備［J］.建筑，2006（15）：68-69.

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