图书馆照明节能的技术与手段

●庄 青（宁夏大学 图书馆，银川 750021）

图书馆是社会必备的基础设施，是公益事业，在我国大力推行建筑节能的21世纪，图书馆建筑也要体现时代的建筑理念和时代特征，更要体现节能的主题。图书馆同时也是用电大户，照明方式的不同，可以在很大程度上影响电耗。照明用电在国民用电总量中占到相当的比率，一般为10%-20%，对于建筑物而言，照明负荷一般约占整个建筑物用电负荷的30%左右，推广节能照明对于提高能效，保护环境而言意义重大。

图书馆照明节能主要表现在两个方面，一是要提高自然光的使用，避免能源浪费；二是要提高能源系统和相关设备的效率，具体的技术与手段主要通过以下方式来实现。

1 确定科学合理的照度标准，选用高效、绿色光源、节能型灯具

1.1 确定科学合理的照度标准

图书馆按使用功能划分为：阅览室照明、书库照明、办公室照明、走道照明、公共部分照明、装饰部分照明、室外建筑物景观照明等。按照我国民用建筑照明设计标准（GB133-90），图书馆室内空间视觉环境的质量和水平已成为评价一个图书馆现代化程度的重要标志，节约电能，并不意味着降低照度，尤其是图书馆建筑，它的服务对象是数以万计的读者，在图书馆人工照明设计中，就应该选择高的照度标准。［1］见下表。

表 图书馆建筑照明的照度标准值

1.2 采用高效节能的光源

在图书馆中最好采用紧凑型荧光灯或卤钨灯取代普通白煤识灯。在门厅、走廊、电梯、卫生间等显色性不高的场所使用紧凑型荧光灯具，其光通量是普通荧光灯的3-4倍，而寿命可达1000小时，是普通白煤识灯的10倍。在阅览室、开放型书库、办公室等可以用细管的36WT直管荧光灯，细管荧光灯与原40W荧光灯相比，在耗电相同的情况下，光输出可以提高10%，寿命可以提高到24000小时。

1.3 采用高品质的照明灯具

图书馆高品质照明灯具主要体现在高效节能和提高视觉舒适度两个方面，特别是对阅读不同视觉要求的阅览室和电子阅览室，人们在里面工作时间过长，为了减轻疲劳，提高视觉舒适度，提高工作效率，灯具要求能有效地克服自然眩光和二次反射眩光。在图书馆用电较长的阅览室和电子阅览室最好选用经过中国电气产品认证委员会检测认证的具有绿色环保标志的照明器具，以创造出舒适的阅读效果，同时要保持照明设备的清洁。

1.4 用电子型镇流器替代电感型镇流器

根据1997年中国绿色照明国际研讨会提供的数据，若用10000只38WT8电子式镇流器代替10000只40WT12电感式镇流器，按每天工作10小时，一年工作350天计算，可以节约大约1.2兆瓦的发电能力。使用高品质、可靠性的电子镇流器，不仅体积小，重量轻，还可以使灯管消除频闪，无噪音，灯管光通输出稳定，更可以节约照明用电20%。

2 按照度等级分组、分相、间隔的设计原则，合理设计照明回路

照明设计主要是照明回路的设计，它是以光线的照度为基础，同时考虑照度的均匀度、眩光度、显色性、立体感等物理量为指标来进行照明环境的设计的。从实际使用角度来讲，图书馆照明环境的设计不仅只是在照度指标、灯具数量上达到要求，人们更希望能在一个舒适、明亮、充实、更具艺术魅力的照明环境下工作、学习和生活。因此，设计者在进行图书馆照明环境设计时，必须综合考虑人眼的视觉特性、人体的舒适感，以及建筑和照明艺术，在满足照度、照度均匀性、眩光度、色温色差、冷/热光源等技术指标和特性的基础上，结合图书馆建筑物本身的结构、景深、高度、装饰、人文环境等进行综合设计。

目前的实际状况是，很多图书馆在照明设计上大多采用类比设计，更多的是采用常规灯具，满足照度指标，简单地进行照明回路的分配，在设计上不考虑书架与灯光的关系，无窗区与有窗区的关系。然而，在照明环境设计时，仅完成照度指标是远远不够的。在无窗区的开放式书架库区，灯光的照度应该保证标准要求的200LX，才能保证读者和工作人员查找图书。在临窗的开放式书架库区和阅览区，应根据照度情况分组、分相对照明进行设计。

图书馆开架书库和阅览室应尽量减少屋顶初装灯具，满足安全照明即可，开架书库和阅览室照明由二次装修来实现。这样就可能避免和减少灯光与书架位置不匹配，有窗区和无窗区照明控制不分组、分相的弊端，减少浪费，节约电能。同时还可以通过二次装修把用电量大和用电时间长的阅览室照明进行重新设计，根据阅览桌的摆放、使用阅览桌桌面低位照明来节约电能。以国家图书馆为例，在1000平米的书库，原装有352盏40W荧光灯的阅览室，按每天10小时，365天开馆计算，采用低位照明一年可节电2.8万度，如果在同等区域使用阅览桌桌面照明，则节电量在70%左右。［2］

3 利用先进的控制技术对图书馆照明回路进行有效的控制

现代照明控制技术是计算机技术、控制技术、网络技术相互融合、相互渗透用于照明领域的综合性控制技术。它集照明配电与智能控制技术于一体，适用于现代建筑物中照明环境的有效控制，营造一种有益于提高生产、工作、学习效率，提高人群生活质量，保护人群身心健康的照明环境。照明控制技术不仅可以实现对涉及到照明环境质量的各项技术参数进行随即的控制和调整，而且可以实现照明回路的节能降耗的运行。

3.1 设计最舒适的建筑光环境

采用智能照明控制系统后，可以对自然光进行调节，加强自然光对建筑光环境有利的作用，可以达到节能的效果。同时限制太阳直射造成的眩光、室内过热、照度不均匀等负面影响。

3.2 实现照明控制智能化

人工照明系统将按预先设定的若干基本状态进行工作。这些状态会按预先设定的时间相互自动地切换，并将照度自动调整到工作最合适的水平。在靠近窗户等自然采光较好的场所，系统会很好地利用自然光照明，调节到最合适的水平。当天气发生变化时，系统仍能够自动将照度调节到最合适的水平。总之，无论在什么场所或天气如何变化，系统均能保证室内的照度维持在预先设定的水平。

3.3 设制相适宜的控制手段

采用智能照明控制系统可预先设置不同的场景于模块中，在需要时只要对相应的控制面板进行操作即可调入相应的场景。用户还可以通过可编程控制面板对场景进行适时调节以适应不同的场景要求。另外，用户还可以通过可编程接口用便携式编程器进行不同场景的变换设置。比如可以采用：

（1）图书馆时钟自动控制。采用智能照明控制系统，可以使照明系统工作在全自动状态，按预定时间自动开启和关闭照明，按照日历上确定的程序，区分工作与非工作时间。例如，当一个工作日结束后，系统将自动进入晚上的工作状态。

（2）图书馆照度自动调节控制。照度传感器能够检测周围环境的照度，然后将此照度值与外界人为设定的照度值进行比较，如果两值相等则说明此时的照度值已经达到了设定的要求；如果两值不相等，控制器发出信号，调节照明电路，直到周围环境中的照度值与设定值相等为止。例如，在靠近窗户等自然采光较好的场所，系统会很好地利用自然光照明，少开灯或调节灯的亮度，保证室内照度维持在预先设定的水平。

（3）图书馆动静探测控制。系统具有移动探测功能，通过红外传感器来检测人的活动情况，将无人区域的灯自动关闭，并将有人区域的灯光调至最合适的亮度，这是一种最有效的节能的控制方法。

（4）图书馆区域场景控制。合理的区域划分能有效地节约能源，通过编程可改变各区域的光照度，以适应各种场合的不同场景要求，自动将照度调整到工作最佳状态。照明区域划分要适当，过大不利于控制，过小又会增加控制成本。对区域划分后的各区域的照明能够单独控制，并可在控制室内监视各区照明状态。

（5）图书馆手动遥控控制。照明系统也可以通过标准安装的开关和按键控制按扭手动控制或者由遥控开关等进行控制。标准安装的墙壁开关是最普通的控制方法，仅有打开和关闭两种状态。在其中加入一些人工调光装置，能够连续调节灯光的亮度或通过固定设置的档位调节灯光的亮度，满足人们对不同生活环境的照度要求。另外，为了大家使用的方便，使用手动遥控开关，能够在房间的不同位置直接进行控制，缓慢地调节各区域的灯光。

3.4 采用智能照明控制系统

智能照明控制系统使用了先进的电力电子技术，能对大多数灯具(包括白炽灯、日光灯、配以特殊镇流器的钠灯、水银灯、霓虹灯等)进行智能调光，从而能够充分利用自然光实现节能的目的。

智能照明控制还可以将照度自动调节控制，将光电单元安装在利用自然光的区域，当室外光强时，室内照度自动调暗；室外光弱时，室内照度则自动调亮，从而使室内的照度始终保持在恒定值附近，同时实现可观的节能效果，一般可达30%以上。

4 采用区域场景控制的方法

区域场景控制就是将每层走廊、首层大厅、开架书库、阅览室等设为不同的控制区域，每个控制区域的照明环境分为4个不同的照度等级：紧急照明、33%照度、66%照度和100%照度。紧急照明纳入到消防控制电源或UPS电源供电中，不受照明控制系统控制，其余的3个不同的照度等级设计为3个不同的照明供电回路。采用筒灯或射灯的照明回路采用按A、B、C（即L1、L2、L3） 三相电源间隔分布的原则，采用三管日光灯管格栅灯具的照明回路，采用3个灯管分别接入A、B、C三相电源的做法。每一路照明回路通过BA系统现场DDC控制，实现3个不同照度等级的控制。

照明电源供电由单相电源改为三相电源供电的好处是：一是有利于三相负载的平衡；二是有利于减弱光源闪烁现象，改善光使用环境。［3］

［1］胡惠芳.对图书馆建筑中绿色照明的应用探讨［J］.图书馆建设，2001（1）：88-89.

［2］董曦京.解析图书馆建筑的节能、结构与设备［J］.建筑，2006（15）：68-69.

［2］杨国栋.公共建筑照明系统的控制与节能［J］.楼宇自动化，2005（11）：78-81.