新建大型博物館建筑電氣設計探析

【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的新一輪浪潮。新建博物館多具有建筑規模大，內部功能復雜等特點，這些因素均對建筑電氣設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計的要點進行分析、論述，以期為我國博物館建設提供有益的借鑒。

【關鍵詞】博物館建筑；電氣設計；負荷等級；照明設計

【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，電氣系統的安全、可靠運行也顯得尤為關鍵。所以，電氣設計不僅是實現博物館建筑功能的重要保障，更是新時代衡量博物館建設水準的重要標準之一。

二、新建大型博物館建筑電氣設計要點分析

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計要求。尤其是新建大型博物館建筑的電氣設計應更為科學、合理，其設計要重點考慮博物館建筑的供電負荷等級、供電電源設計、照明設計、防雷設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的安全、穩定、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的文化新地標，多具有建筑規模大，且坐落于本地區重要位置的特點。而一旦供電系統出現故障，將會產生嚴重的負面影響，甚至造成重大經濟損失。因此，新建博物館的供電設計首先應根據建筑規模、類別及重要性，科學、合理確定供電負荷等級。按照《博物館建筑設計規范》（JGJ66-2015）中規定，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]。博物館建筑內的珍貴展品展廳及庫房照明、消防系統、安防系統、網絡機房、計算機房、應急照明等重要設備及部位的用電性質極其重要，一旦電源出現故障中斷供電，將會造成嚴重后果，故這些設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保存藏品的重要功能用房，如果照明電源中斷供電，將會產生重大安全風險，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，如果因電源發生故障，導致空調系統不能正常運行，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。博物館建筑內其他用電可根據重要性及對供電可靠性的要求宜按照二、三級負荷供電。

（二）供電電源設計

一級負荷供電是指由雙重電源供電，通常由本地區市政電網引接兩路電源（兩路市電）供電，一旦其中一路電源出現故障，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上，再設置備用電源。備用電源通常選用柴油發電機組，如果兩路市電同時發生故障，可在15秒內快速自啟動柴油發電機組，以確保具備可靠、連續的電力供應。但柴油發電機組運行時產生的噪聲和振動會對周圍環境造成較大影響，其機房應設置于建筑地下層，并靠建筑外墻布置，發電機組宜選用具有良好消聲性能的機組，并在機組基礎部位設置隔振基座，機房也要進行相應的隔聲、吸聲處理。而且柴油發電機房還應設置火災自動報警系統和自動滅火系統，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。

博物館建筑內的安防系統、消防系統、計算機網絡系統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，防盜報警系統的電源如果出現供電中斷，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、網絡機房、計算機房等不允許中斷供電的部位應設置UPS不間斷電源裝置。這種電源裝置主要由變流器、蓄電池、切換開關等部件組成，可在正常交流供電發生中斷時保證供電的穩定性及連續性。大型博物館建筑內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，甚至會損壞儀器內部元件，故也應設置UPS不間斷電源裝置，以便提供穩定、連續的電力保障。

（三）照明設計

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

1.各功能場所照明設計

博物館建筑內照明系統供電應采用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、統一眩光值、照度均勻度、光源一般顯色指數的要求也有所不同。在《博物館建筑設計規范》（JGJ66-2015）中規定了博物館建筑相關場所照度標準值（表1）[2]，可作為照明設計的參數指標。

展廳內照明設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、一般顯色指數等參數指標。比如，織繡品、紙質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，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，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，為達到節約照明用電的目的，可對展廳內一般照明采取分區、分組的控制方式，并集中設置照明控制箱，便于有效管理。

藏品庫房是博物館建筑內保存藏品的重要場所，其室內應采用LED等無紫外線的照明光源，以避免光學輻射對藏品的危害。從節能、環保、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照明光源具有明顯優勢，可在博物館建筑內多個功能場所應用。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，故在博物館建筑內的公眾區域、辦公區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特點所限，導致部分人員經常工作、停留的區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將天然光導入需要采光的區域，既可以提升建筑內的光環境質量，利于人員身心健康，又可實現節約建筑照明能耗的效果，更好地體現了綠色照明的理念。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，將天然光引入至采光條件不理想的建筑西側三層辦公區域，實現了較好的應用效果[4]。

2.智能照明控制系統

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

智能照明控制系統可對博物館展廳、門廳、綜合大廳、走廊、車庫等公共區域的照明集中控制，根據不同時段實現燈光的自動開關、照度的自動調節，并可對報告廳、多功能廳、展廳預設多種照明場景模式，根據使用需求進行場景智能切換。特別是臨時展廳，往往要結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實現照明場景的切換，更好地將燈光與展陳設計相融合，以便為觀眾提供一個高質量的光環境觀展氛圍。此外，還可設置布展、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、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，這就需要采用智能照明控制系統，通過人體感應傳感器來自動開關展臺燈光，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

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

大型博物館建筑內的安防控制室、消防控制室、網絡機房、計算機房、變配電室、消防水泵房等部位應設置應急備用照明，其照度值應與正常工作照度值相同；展廳內也應設置應急備用照明，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置燈光疏散指示標志，并在展廳內疏散通道的地面上設置導向光流型應急標志燈，便于引導人員安全疏散。

（四）防雷設計

雷電不但會引發建筑火災，而且還會對建筑內的電氣系統造成極大破壞。按照《博物館建筑設計規范》（JGJ66-2015）中規定，特大型、大型、大中型博物館應按第二類防雷建筑物進行設計[6]。為此，新建大型博物館建筑應根據所處地區的氣象、地質條件以及雷電發生頻率等因素，并結合建筑形態、結構特點及實際使用性質，采取建筑外部防雷和內部防雷相結合的措施，以有效避免雷電事故的發生。其中，建筑外部防雷主要是防止直擊雷，由接閃器、引下線、接地裝置構成。首先，可在建筑頂部的突出部位設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，可將建筑鋼結構或結構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結構的鋼筋作為接地裝置，將雷電流安全引入大地。建筑內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、電子設備等造成的損害。較為有效的方法是建筑結構及建筑內的機房、電子設備、電氣線路等均應采取電磁屏蔽措施，并且要布線合理。在博物館建筑內的網絡機房、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

大型博物館建筑內部功能復雜，且人員較為密集，一旦由于電氣故障引發事故，勢必會造成嚴重后果。所以，采取有效的防護措施，確保電氣系統及設備的安全運行，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往往人員密度較大，電氣線路及設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，展廳內通常會設置一些供觀眾操作、觸摸的多媒體互動體驗設備，為確保用電安全，這些設備的供電方式要采用安全低電壓供電。展廳內的配電設備也不應外露，以避免因設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一安裝電源配電箱，對電源集中管理，并設置漏電保護器，防止因電氣線路漏電引發的火災。由于大型博物館建筑內電氣線路較多，為及時有效對建筑內電氣短路、漏電等火災隱患進行監測、預警，還應設置電氣火災監控系統，以防止電氣火災事故的發生。此外，建筑內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，可有效降低火災發生時因線纜燃燒產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的新一輪浪潮。新建博物館多具有建筑規模大、內部功能復雜等特點，這些因素均對建筑電氣設計提出了更高的要求。博物館建筑電氣設計則是一項系統工程，其設計不但要科學、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計和防雷設計，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建設部.博物館建筑設計規范[S]：北京：中國建筑工業出版社，2015.

[2]同[1].

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

[4]同[3].

[5]任巍.淺談天然采光與人工照明在博物館光環境設計中的應用[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。