某博物馆藏品库房照明改造设计

崔振辉

(中国建筑设计研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

随着科技的高速发展，新型光源的节能性能越来越好，相应的灯具制造成本也越来越低。同时，人们的节能环保理念日益增强，节能型灯具已经成为新建项目的首选灯具。与此相对，一些老旧项目所采用的灯具与当前的灯具相比在节能方面已落后太多，老旧项目的照明系统改造势在必行。

1 工程现状

本项目为2层独立建筑，主要功能为藏品库房及其附属用房，内部共设有标准型藏品库房98间，藏品库房内布置若干可移动或不可移动的储物柜；每个标准间的藏品库房建筑面积为144m2，长16m，宽9m，净面积137m2。房间层高2.8m，地面为地砖，墙面为油漆，无吊顶，顶板面层为油漆。

原设计采用的是HD5001-3-1×40W及HD5001-3-2×40W电感卤粉直管荧光灯，在多次改造后已全部替换为未做防紫外线处理的T8-36W直管荧光灯。目前藏品库房的典型灯具布置形式及实测照度水平如图1～2所示。

图1 典型库房灯具布置现状图

现有灯具照明由于受储藏柜影响，部分靠近柜体区域照度过低，而此处正是平时需确保照度水平的区域，不利于日常藏品的存取。同时，因为灯具未做防紫外线处理，在藏品存取过程中会持续对藏品进行损害。出于以上原因需对现有照明系统进行改造，以确保藏品存取过程中的照度水平达到使用要求。

2 改造方案比选

2.1 改造标准

藏品库房对应照度标准按照GB 50034-2013《建筑照明设计标准》中相关要求设计，具体要求详见表1。

经与使用方沟通，本项目藏品库房兼有临时察看藏品的功能，故照度标准按照藏品库房地面照度应≥75lx，0.75m工作面照度应≥150lx进行考虑。

藏品库房照明质量要求 表1

图2 典型库房实测照度值

2.2 光源选择

根据本项目的特点，首先是确定最适宜的光源。出于对藏品的保护，所选光源需本身不含紫外线或进行防紫外线处理。结合藏品库房的实际使用需求，可采用的节能型光源主要有：T8系列直管荧光灯、T5系列直管荧光灯以及LED系列直管灯。

(1)T8系列直管荧光灯：直径尺寸为25.4mm。

普通T8三基色直管形荧光灯常用功率有36W和18W，其对应长度为1 230mm和620mm。功率为36W的直管形荧光灯光通量可达3 300lm，加入镇流器功率4W，光电转换率为82.5lm/W。

T8直管高效荧光灯主要有两种规格：整体功率45W(EHF) 长度1 230mm，光通量4 950lm,光电转换率为110lm/W；整体功率32W(EHF)，长度 1 230mm，光通量3 360lm，光电转换率为105lm/W。

灯具标称寿命在8 000h左右，显色性在85%左右，光还原性曲线比较均匀，色温为2 700～7 200K。

(2)T5系列直管荧光灯：直径尺寸为16mm。

普通T5系列三基色直管荧光灯常用功率有28W和14W，其对应长度为1 170mm和570mm。功率为28W的直管形荧光灯光通量可达2 450lm，加入镇流器功率4W，光电转换率为76.5lm/W。灯具标称寿命8 000h左右，显色性在85%左右，光还原性曲线比较均匀，色温为2 700～7 200K。

(3)LED系列直管灯：主要采用T8标准尺寸生产。由于LED具有单向发光特性,而传统光源为360°发光，所以当LED直管灯达到与T8直管荧光灯同样的照明效果时，仅需其一半的电量。

各类光源具体性能参数比较，以及在满足同样照度水平的条件下进行防紫外线处理前后的功率对比详见表2～3。

各类光源性能参数对比表 表2

由表3可知， LED直管灯不含紫外线，不需再进行防紫外线处理。若以其他节能型荧光灯进行替换改造，则需要进行防紫外线处理。防紫外线处理会减少40%左右灯具光通输出；或者采用EHF黄膜灯，但会损失60%的显色性。

各类光源防紫外线处理前后的功率对比表 表3

2.3 模拟仿真

藏品库房内的储藏柜高2.2m，且密度大，对藏品库房的照度分布影响很大，在进行照明设计时需配合藏品柜布置形式进行灯具布置，因藏品库房后续将进行新型藏品柜更换，现阶段设计将按照现有的藏品柜布置形式分别对T8-EHF直管荧光灯、T5直管荧光灯以及LED直管灯进行定性分析。各类照明光源在A、B两类藏品库房中进行布置及模拟仿真的结果如下。

(1)T8-EHF直管荧光灯在各类典型藏品库房中应用的照度仿真及分析(以45W、4 950lm的T8-EHF直管荧光灯为例)，详见图3～4。

(2)T5直管荧光灯在各类典型藏品库房中应用的照度仿真及分析(以28W、2 450lm的T5直管荧光灯为例)，详见图5～6。

图3 A类库房T8-EHF直管荧光灯布置图及照度曲线图

图4 B类库房T8-EHF直管荧光灯布置图及照度曲线图

图5 A类库房T5直管荧光灯布置图及照度曲线图

图6 B类库房T5直管荧光灯布置图及照度曲线图

(3)LED直管灯在各类典型藏品库房中应用的照度仿真及分析(以17W、1 900lm的LED直管灯具为例)，详见图7～8。

图7 A类库房中LED直管灯布置图及照度曲线图

图8 B类库房LED直管灯布置图及照度曲线图

通过以上仿真数据比较可知，若采用T8-EHF直管荧光灯和T5直管荧光灯的改造方案，改造后的平均功率密度可达到6.6W/m2和4.7W/m2,超过了规范要求的功率密度现行值标准，若再进行紫外线防护处理功率密度将进一步增大40%左右，其结果将远超规范要求。LED直管灯方案不仅照度水平最高，而且对应的平均功率密度仅为2.8W/m2，远低于规范要求的功率密度目标值3.5W/m2，且光源本身无紫外线，不需再进行防紫外线处理。因此，确定利用LED直管灯(17W、1 900lm)对原有照明系统的灯具进行改造。

3 改造方案

本项目共有藏品库房98个，在照明灯具改造过程中仍需继续使用。为了避免施工期间无关人员接触藏品，确保藏品的安全性，项目采用清空一间、改造一间的方式进行施工，这就造成了每个藏品库房最终的藏品柜布置方式具有不确定性。经与甲方协商，确定各类库房采用一种通用的灯具布置方案。在利用仿真软件对可能出现的各种藏品柜布置方案进行模拟仿真之后，最终将各类库房灯具布置形式统一设置为26盏17W的LED直管灯，具体布置形式见图9。

图9 通用型藏品库房灯具布置方案

图10 典型藏品库房储藏柜布置及照度曲线图

经过仿真软件仿真计算，藏品柜各种布置方案照度标准均满足使用要求，因使用方反馈的藏品柜布置方案多达十余种且篇幅有限，此处仅列举储藏柜布置形式应用最多的典型藏品库房仿真结果，如图10所示。

由于藏品库房仍在使用中，为了缩短施工工期，采用新型线槽型灯具，在分体组合式铝合金线槽上安装，线槽壁厚≥1mm，线槽表面阳极氧化银白色，灯具可方便固定在线槽上的任意位置，线槽盖板装卸方便，吊挂支架可滑动以方便敷设管线。灯槽长度可以无限延长，具有转弯、坡道连接设计充分满足线路整洁、高防火性的要求。各照明回路导线在对应线槽内敷设，同时在门侧墙体上方2.5m处明敷水平线槽使四列灯槽贯通以便敷设导线。在更换藏品库房内灯具的同时更换线路导线，采用符合环保要求的低烟无卤阻燃辐照型铜导线。为了减少拆改，房间内灯具开关仍设在原有位置，藏品库房外电源线利用原有管线经公共走廊内暗埋的金属管与照明配电箱连通。

采用通用灯具布置方案改造后，相关参数明显提高，具体变化见表4。

改造前后的相关参数对比表 表4

由表4可知，改造后照度水平提高了49%～92%；能耗降低了32%～56%。考虑到LED灯使用寿命接近4万h，近十年内藏品库房无需再进行照明系统改造，所以在实施过程中充分发挥了LED灯高光电转换率的特性，将功率密度控制在规范要求的目标值范围内。同时，灯具按行或区域进行控制，每行隔一套灯具分别控制，可以满足不同使用条件下的照度需求。改造后照明耗能大幅减少，不仅有利于降低用户的使用成本，也符合国家绿色环保、节能减排的国策。

4 结束语