人民大會(huì)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(huì)堂管理局，北京 100800)

1 引言

人民大會(huì)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(huì)堂是全國人民代表大會(huì)召開會(huì)議的地方，由中央部分的萬人大禮堂、北部宴會(huì)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(huì)堂的主體建筑，東西進(jìn)深60 m，南北寬76 m，高32m，主席臺(tái)臺(tái)面寬32m，高18m。萬人大禮堂作為照明節(jié)能改造示范工程項(xiàng)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(duì)大功率LED燈的研制開發(fā)、合理的照明設(shè)計(jì)，精心施工和嚴(yán)格的檢測驗(yàn)收。實(shí)踐證明，全部照明指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，整個(gè)空間環(huán)境亮度適中、舒適怡人，無論是主席臺(tái)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(huì)堂中最核心的會(huì)議禮堂，萬人大禮堂平面呈扇形，共分三層，設(shè)有近萬個(gè)軟席座位，所有的座位都能看到主席臺(tái)。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(jì)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(gè)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(tái)口1000W雙絞鎢絲反射燈、主席臺(tái)上的頂光排燈1000W防爆鹵素?zé)簟⒂^眾廳以及主席臺(tái)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(huì)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(huì)堂萬人大禮堂燈具安裝高度 (m)

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

表3 人民大會(huì)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(gè)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(duì)光源燈具產(chǎn)品的研制、還是照明設(shè)計(jì)研究、安裝調(diào)試均是一個(gè)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(shí)，照明總功率達(dá)758 KW，能源消耗遠(yuǎn)高于普通大型公共建筑，對(duì)萬人大禮堂進(jìn)行照明節(jié)能改造，采用LED照明將會(huì)對(duì)人大會(huì)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(dá)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(dòng)時(shí)間短，無需預(yù)熱，瞬間再啟動(dòng)無頻閃;LED可實(shí)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(hù)，是目前最為綠色環(huán)保和高度安全的光源。尤其在舞臺(tái)照明中應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢(shì)，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)魹橹鳎l(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(fèi)，給環(huán)境帶來溫升，增加了空調(diào)負(fù)荷，同時(shí)也造成了能源的浪費(fèi)。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(hù)費(fèi)用

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

4 LED在萬人大禮堂及周邊廳室的應(yīng)用

人民大會(huì)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(jì)、分步實(shí)施、同步展開的思路。遵循的主要原則是:

◇保障絕對(duì)安全，無故障。

◇滿足原有照明設(shè)計(jì)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(hù)。

◇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(shì)。

◇保證實(shí)地檢測驗(yàn)證不影響人民大會(huì)堂日常工作。

(1)對(duì)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(duì)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(jì);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(yuǎn)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(tái)排燈 (200W，用于主席臺(tái))需要根據(jù)大會(huì)堂的要求進(jìn)行開發(fā)和研制。

大會(huì)堂燈光改造項(xiàng)目在招標(biāo)文件中對(duì)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(duì)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(huì)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(tái)頂光排燈、臺(tái)口燈為主要攻關(guān)對(duì)象，其照明功率大，對(duì)重量、配光設(shè)計(jì)要求較高，經(jīng)過相關(guān)單位密切配合、深入研究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、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(tái)采用的LED燈具明細(xì)表。

表5 大禮堂燈具明細(xì)表 (數(shù)量僅供參考)

表6 主席臺(tái)區(qū)燈具明細(xì)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(huì)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(yàn)改造后的照明效果和用電情況，由大會(huì)堂再次委托國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心采光照明部進(jìn)行檢測，檢測時(shí):①開啟會(huì)議模式全部照明燈 (電視轉(zhuǎn)播模式另有補(bǔ)光燈)。②大禮堂觀眾廳測點(diǎn)覆蓋全部觀眾席座位。檢測結(jié)果表明，各項(xiàng)照明指標(biāo)均達(dá)到和超過了《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》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(dá)到了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。表7為招標(biāo)時(shí)對(duì)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(huì)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(jìn)行比較 (如表8所示)，可得出以下幾點(diǎn)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(tái)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(dá)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(tái)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(huì)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(shí)的照明節(jié)電率為45%～90%(表9中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值)。

表9 人民大會(huì)堂照明改造前后檢測結(jié)果對(duì)比

人民大會(huì)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(gè)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(shì)。在人民大會(huì)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(duì)促進(jìn)LED在室內(nèi)照明的應(yīng)用具有重大的示范作用，對(duì)推動(dòng)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(bào)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(jià)格能夠達(dá)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(bào)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(dá)到預(yù)期的能效、使用壽命和價(jià)格目標(biāo)的話，LED照明一定會(huì)有很大的市場占有率，據(jù)估計(jì)，到2020年半導(dǎo)體照明的銷售額 (以流明小時(shí)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(diǎn)。

注:文中所有涉及燈具、光源數(shù)量僅供參考。

［1］《人民大會(huì)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(bào)告.

［2］《人民大會(huì)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(bào)告.