中国人民革命军事博物馆照明设计创意及实现

容 浩， 杨春利， 李树庭， 张 耿， 邓世超， 熊 江

(中南建筑设计院股份有限公司，武汉430071)

0 前言

照明是以人们的生活、活动为目的的对光的利用[1]，照明给人的视觉提供帮助，是视觉的基本保证。对于建筑物照明而言，建筑是照明的载体，照明是建筑工程的一部分。建筑物照明总体上分为两大类，一是功能性照明，二是环境艺术照明。对博物馆而言，其功能性照明可细分为展陈照明和建筑一般性照明两部分，其环境艺术照明也可细分为夜景照明、内装饰照明两部分。

中国人民革命军事博物馆(以下简称“军博”)位于北京天安门西侧的长安街延长线上，建成于1959年，是向国庆10周年献礼的首都十大建筑之一。新的军博展览大楼加固改造工程于2017年7月竣工，加固改造后，军事博物馆展览大楼建筑面积15.9万m2，其中陈列面积约6万m2，文物藏品库区面积约2万m2，全馆有43个陈列厅(区)。

本文就军博的功能性照明、环境艺术照明、照明设计的实现进行讨论。

1 军博功能性照明

博物馆的重点已经从收集和保存艺术品向创造大众的吸引力和关注度转移[2]，随着博物馆服务性质的变化，博物馆照明的重要性日益凸显，照明成为影响博物馆及其展览整体体验的内在组成部分。

博物馆按功能大致可分为展陈区、藏品库区、科研办公及管理区、公共服务设施区等几个区域。本章主要介绍军博展陈区域及藏品库房照明设计创意及实现，主要分为展陈照明、展厅一般照明及藏品库房照明。

1.1 军博展陈照明

1.1.1 照度

展陈照明的出发点是根据展品内容的不同使用不同的照明方法。根据GB/T 23863-2009《博物馆照明设计规范》及GB 50034-2013《建筑照明设计标准》，展厅展品照度标准值见表1。

1.1.2 照度均匀度

根据规范的规定，对于平面展品，照度均匀度应≥0.8；对于高度＞1.4m的平面展品，照度均匀度应≥0.4。这样规定主要是为了防止在展品表面出现明暗的光斑。考虑到军博的武器装备等展品多为立体、大型的物品，因此直接沿用平面展品的照度均匀度并不合适。展品照明更适合通过定向照明和漫射照明相结合的方式体现其立体感[3]，这些可以通过现场调整来确定。

陈列室展品照度标准值及年曝光量限值 表1

1.1.3 眩光

总体而言，陈列室眩光主要包括来自光源的直接眩光、由光滑的展品表面或展柜玻璃面反射造成的一次眩光及由被照亮展品的虚像产生的二次眩光。由于军博内武器装备尤其是大件武器装备等展品很多直接布置在展厅内，因此二次眩光问题较容易解决。

对于直接眩光，分为两种情况，一种是展厅一般照明的眩光，规范规定按统一眩光值UGR作为指标，其值≤9，计算公式见式(1)[3]。

式中，Lb为背景亮度，cd/m2；La为观察者方向每个灯具的亮度，cd/m2；ω为每个灯具发光部分对观察者眼睛所形成的立体角，sr；P为每个单独灯具的位置系数；Ei为观察者眼睛方向的相对照度，lx。

由公式(1)可知，为降低UGR，应采用降低单个灯具亮度La、调整灯具布置的方式及控制直接照明灯具的遮光角；背景亮度Lb与观察者眼睛方向的相对照度成正比，通常固定，不易调整。

直接眩光的另一种情况是展陈照明的光源产生的眩光，此类眩光通常采用灯具加格栅或遮光罩等方式消除。

一次眩光是博物馆展陈照明中最大的负面影响因素。主要通过控制灯具位置和投光角度来消除一次反射眩光。

1.1.4 展品的保护

就照明而言，展品的保护主要考虑两方面。一方面是由于光源辐射导致的变色或褪色损伤。影响此类辐射的主要因素有:(1)展品表面的光量。在照度固定下主要与照射时间成正比；(2)光源波长。根据研究波长为300～380nm的紫外线其损伤占95%，380～780nm的可见光其损伤占5%[1]。根据相关研究，自然光的光源损伤系数较高，而带紫外线吸收膜的荧光灯其损伤系数较小，另外市场上常用的白光LED由于无紫外线光谱，因此其损伤系数也较小。

另一方面是由光源辐射照度引起展品温度上升而造成的损伤。辐射照度越小，被照射物的温升越慢。根据相关研究，射灯、卤化物灯的辐射照度较高，荧光灯、太阳光的辐射照度较小。

1.1.5 显色性与光色

博物馆建筑对显色性要求高，包括展厅、陈列室在内，其余如门厅、工作用房、藏品库房的显色指数应≥80，辨色要求高的展厅显色指数应≥90。

光源色温通常应与照度水平相适应。对光辐射敏感的展品展厅，其照度水平相对较低，这种空间一般采用低色温(3 000K以下)。对光辐射不敏感的展品展厅，其照度水平相对较高，这种空间更倾向采用高色温(5 000K以上)。

1.1.6 军博展陈照明的特点

除中央兵器大厅外，军博各层展厅的展陈照明由专业公司设计，本文不涉及这些展厅的展陈照明方案。

军博作为革命历史类博物馆，其展品类型和其他博物馆有显著不同。军博的基本陈列内容包括兵器陈列、各时期战争陈列、军事科技陈列、军事艺术作品陈列四类。前三类陈列中展品主要以各时期武器装备为主，包括卫星、飞机、导弹、坦克、舰艇、枪支、弹药、刀具等，这些武器装备多采用金属等材质，属于对光辐射不敏感的材料；第四类军事艺术作品主要包括军事艺术主题的油画、国画、雕塑等，这些展品加上各时期战争陈列的衣物、印刷品等属于对光辐射敏感的材料。对于前三类展品，根据表1，其展品照度可取到300lx，年曝光量不受限制。

位于首层中央的中央兵器大厅高度达到28m，此大厅无法按照常规将展陈照明做二次设计，需一次设计到位。经综合考虑，中央兵器大厅按照高档展厅300lx、12W/m2进行设计。采用100W的LED深照灯具作为主照明，藻井(4.2m×4.2m)亚克力面板内选用LED灯带，为达到LED灯带均匀点亮无黑影的照明效果，需反复进行LED灯带数量和排布的配置。

由上文分析可知，通常为保护展品需限制太阳光(含紫外线光谱)的照射，但是天然光同样具有显色好，容易增加观众的体验感和舒适度等特点。因此结合一层中央兵器大厅展品的特点(大型武器装备)及建筑构造，在中央兵器大厅四层顶部设天窗引入自然光线，将整个大厅营造得更加宏伟壮观。军博中央兵器大厅如图1所示。

图1 军博中央兵器大厅

1.2 军博展厅一般照明

常设展厅内采用LED筒灯作为一般照明，结合吊顶型式嵌入式安装。根据项目需求，展厅以一般照明为主，后期展陈照明设计仅做局部调整。因此各常设展厅按照高档展厅300lx、8W/m2进行设计。以展厅3-4为例，该展厅面积约1 560m2，根据装饰吊顶设计，灯具点位个数为160个。结合计算功率，并考虑到实际产品和装饰造型的需求，每个灯具安装点处选用双头筒灯(2×30W)，可以满足规范和实际装饰预留空间的要求。同时，所有灯具采用间隔式跳接回路供电，可以根据展品的不同类型、展陈环境要求按50%、100%开灯两种模式以提供不同的照度。军博普通展厅如图2所示。

1.3 藏品库房照明

军博藏品库位于地下室，包括藏品库及库前区，共有大、中、小型藏品库房数十个。普通藏品库内有大型武器、轻武器、油画、国画、书法、纸质文件、皮革、雕塑、橡胶、雕塑、证章、钱币等。珍品库房内以各时期文物为主。

图2 军博普通展厅

藏品库房功能照明按75lx、3.5W/m2进行设计。不同的藏品库内按藏品柜架的高度、排布方式进行相应的照明灯具布置，光源采用LED管型灯。各藏品库房内均设置分别为安防及消防使用的备用照明灯。其中安防备用照明设计照度≥50lx，经与装修公司配合吊顶后确认采用LED筒灯，光源功率50W。

每间藏品库均作为独立的防火单元，照明配电箱设于库区外强电间，照明配电线路最长约125m。

2 军博环境艺术照明

环境艺术照明是艺术和技术的有机结合。本章主要介绍军博夜景照明及内装饰照明的设计创意及实现。

2.1 军博夜景照明

一个好的建筑，通过以夜景照明为代表的环境艺术照明设计能更凸显建筑的魅力和灵魂，表现出文化底蕴。良好的夜景照明美化了城市的建筑物和构筑物，甚至会成为城市的形象地标。

夜景照明的基本原则包括:(1)根据城市区域规划、照明对象的材质制定用光、用灯照明规划方案[6]，设计应考虑城市、项目片区的均衡性；(2)突出主体特征，体现艺术品味；(3)控制光污染；(4)考虑绿色节能和易于维护。

在军博夜景照明设计过程中始终坚持“见光少见灯、环境巧融合”的原则，在保持园区建筑和景观整体风貌的前提下，实现独具军事文化特色的博物馆夜景照明效果。遵循《北京市夜景照明管理办法》相关规定以及建国六十周年大庆及长安街沿线夜景现状后，广泛参考和研究了世界顶级军事博物馆的夜景照明优秀案例，决定沿用军博2008年夜景照明方案暖白光色和投光的方式，并在此基础上通过精准控光、分层刻画，进一步体现博物馆建筑挺拔、干练的建筑特点和独具军事特色的场所精神。军博南立面夜景照明效果图及实景图如图3所示。

图3 军博南立面夜景照明效果图及实景图

军博南侧入口位于复兴路，为其主要出入口。由南侧看其建筑整体气势雄伟。其平面呈山字形，正面中央是7层建筑，顶上又矗立着37.37m高的塔座，承托了一个直径6m、重达8t的中国人民解放军军徽。塔座及军徽已成为军博的标志。为此，在本次夜景照明时重点设计了塔座及军徽的照明方案，如图4所示。

图4 军博塔座及军徽

军博北侧是居民住宅，为满足立面照明的同时避免对北侧住宅造成光污染，采用将灯具分为多组安装在不同高度、控制灯组投射角度、灯具加磨砂灯罩等方式以使得光效均匀、光纤趋于柔和。同时，采用软件计算了北立面照明对其北侧住宅夜间的影响。以重大节庆模式灯光全开为例，通过专业软件模拟计算，北立面照明在居民楼表面产生的平均垂直照度为4.8lx，符合国家规范要求，具体见表2及图5。

居住建筑窗户外表面产生的垂直面照度最大允许值[7] 表2

图5 军博北立面泛光照明验算

夜景照明中的节能是需要重点考虑的一项内容。军博在2008年已进行过一次外立面照明更新改造。在本次军博夜景照明设计中，综合照明效果、节能、光源使用寿命及维护周期等因素，采用了LED光源与金卤灯相结合的方式并配套灯具，在降低单位面积功耗的同时提高光照指向的精准度，并延长照明设备的使用年限。军博改造前后夜景照明灯具光源对比如表3所示。

2.2 军博内装饰照明

军博内装饰照明的目的是提供良好的室内环境、营造良好的氛围，使观众能够安全、快捷、愉快地进行参观活动。从这个角度说，展厅展陈照明及一般照明也是内装饰照明的一部分。本节主要介绍除了展陈照明外的其他公共区域内装饰照明的创意及其实现。

军博展览的建筑布局主要以位于一层的中央兵器大厅(一层～四层通高)为核心，如图6所示，各层平面通过环廊将分布在四周的各展厅联系起来。

军博夜景照明灯具光源对比 表3

图6 军博一层平面布局

2.2.1 北迎宾厅照明

北迎宾厅以点、线、面光结合，直接与间接照明共存，整体显得简洁、大方。灯具采用LED筒灯、LED长条形灯和中间定制面光灯具组成。通过暗槽内LED灯带和筒灯，经过迎宾大厅下方时，可以清晰的看到上方的艺术纹理图案(如图7所示)。

图7 军博北迎宾厅

2.2.2 环廊通道照明

环廊通道上方采用了LED长条形灯、筒灯和LED灯带，其中LED长条形灯隐藏在天花条形格栅中间，提供基础照明。筒灯与LED灯带照亮立面墙壁，使得整个通道视觉效果宽敞、明亮，如图8所示。

2.2.3 四层观众服务厅照明

四层观众服务厅上方灯具采用亚克力板发光灯盘，灯盘内部安装LED灯条。观众服务厅按照300lx、8W/m2进行计算考虑，合计105个灯盘，如图9所示。

图8 军博环廊通道

图9 军博四层服务大厅

3 军博照明设计的实现

3.1 军博绿色照明的实现

根据GB/T 51268-2017《绿色照明检测及评价标准》，绿色照明包括照明质量(照度、照度均匀度、亮度、色温、显色指数……)、照明节能(照明功率密度LPD、照明耗电量、功率因数……)、照明控制、照明环保(光污染防治)及运维管理等五方面内容。照明质量、照明环保等已在上文介绍，本节主要介绍照明节能及照明控制。

3.1.1 照明节能

以照明节能为例，军博各场所均采用高效节能光源。LED、高效荧光灯、陶瓷金卤灯等高效光源在展陈照明、一般照明、夜景照明、内装照明中得到广泛使用，这也为照明节能打下坚实基础。以照明功率密度LPD这一项指标为例，经测算，军博各场所LPD设计值见表4。

军博各场所照明功率密度 表4

3.1.2 照明控制

以照明控制为例，军博展厅、车库、门厅、走廊等公共区域照明、夜景照明及道路景观照明均采用智能照明控制系统进行集中控制。其中夜景照明设置了平日、周末、下半夜、重大节假日四种模式(如表5所示)，道路景观照明采用了平时模式(分为上半夜、下半夜两种)、节假日模式(分为上半夜、下半夜两种)四种模式(如表6所示)。

军博建筑夜景照明各种模式及实际用电量 表5

军博道路夜景照明各种模式及实际用电量 表6

3.2 照明设计的创意及其实现

在军博的建设过程中，更加认识到照明对于博物馆建筑的必要性、重要性。通过展陈照明为观众提供一个明亮、舒适的参观环境，便于观众更好地观看、欣赏展品。通过内装饰照明使得观众顺利在各展馆间的公共区域之间过渡。通过夜景照明体现了建筑的体量和立面质感，突出了军博作为标志性建筑的文化特色。

在军博照明效果的实现过程中，电气设计师需要适应各种角色转换，做好协调工作。首先，在与建筑师的配合中，需要适应由照度、均匀度等理性参数转换到颜色、氛围等感性指标。比如需要根据建筑师选择的地面、墙面材质、颜色选择合适的照明光源、色温等。其次，要与内装设计进行配合。在军博的照明设计中，电气设计师同样对内装照明负责，这就需要与内装设计师反复沟通吊顶方案、灯具选择、光源选择、色温、灯具分组控制方案、LPD复核等。以LPD复核为例，在中央兵器大厅的照明设计中，根据建筑造型需要设置120个4.2m×4.2m的藻井。根据确定的照度推算出每个天花藻井最大功率不超过524W(功率限值)，并依据此功率现场调整藻井亚克力板内灯带间距，确保达到照明效果的同时外观无阴影。最后，是配合展陈设计。由于展陈设计介入时间较晚，且全馆共有43个陈列厅(区)，数量偏多，而且由于展品类型不同的原因，各家展陈设计公司的设计风格、工作界面等不完全一致，这也需要跟各家逐一协调。比如前期已经根据资料对各展厅进行了初步展陈设计，但是具体展厅的展陈设计进入后有些展品样式、尺寸等有颠覆性修改，为此需要对吊顶等进行拆改，这些都是需要协调的内容。

照明工程是一个系统工程，在发达国家通常有专业的照明设计师，在方案阶段就会配合建筑师进行照明方案设计。我国照明专项设计起步较晚，照明设计是近些年才兴起的职业，人们对照明的重要性认识在逐步增强。对于大型公共建筑项目来说，照明设计前期通常由电气工程师负责，在具体实施阶段又需要电气设计师进行总体把控，响应各分包设计的要求。这就要求电气设计师不仅要精通照明电气专业知识，还需要较高的艺术修养和产品实践经验(如光源的适用范围、灯具的造型、尺寸、安装方式等)。尤其在与建筑师的配合过程中能够把握建筑师的设计理念，通过照明设计助力实现设计理念。以军博一层中央兵器大厅为例，由于其顶部藻井尺寸大(4.2m×4.2m)，因此中间设有“十字”形结构梁。在藻井照明方案中，为了照明效果需要隐藏照明管线，电气设计师和结构工程师需进行配合，预埋管线(如图10所示)。

图10 藻井暗埋照明管线

3.3 军博照明设计的思考

在军博的照明设计中，展陈照明是核心，一般照明、内装饰照明和夜景照明是重要组成部分。

展陈照明要求根据展品内容的不同使用不同的照明方法。比如，针对以书画、绘画作为展品的展馆，照明首要是保证展品的平面照明均匀度，避免展品表面出现光斑、明暗不一致的情况。而对于军博而言，主要的展品是武器装备，对于大型武器装备来说往往突出重点、留有一定的阴影反而容易突出展评的形状、质感(如图11所示)。另外，部分展品往往配有图片和文字展板加以介绍，展陈照明也应兼顾展板的照明。

图11 军博武器展厅2

由于军博的展品主要为武器装备，因此展品的照度标准较高，这与美术馆和很多艺术类博物馆有显著区别。笔者认为原因有二，一是美术类展品需要充分考虑照明带来的辐射和热的影响，而武器装备等金属类展品基本可以不考虑这一影响。二是美术类展品主要供人们进行观赏，更多的是一种形象的感受，而军博更多的是为观众提供军事相关知识、展品供观众观察、研究用。同时，由于展品的照度不同，各展厅的一般照明、展厅之间的通道照明及展厅入口处的过渡照明也相应不同。军博的展厅、展厅环廊间的照度比一般美术馆、艺术类博物馆要高，视觉效果更明亮(如图1～2所示)，这与美术展品展馆一般照明低照度带来静谧、柔和的视觉效果显著不同(如图12所示)。

图12 上海当代艺术博物馆展厅

由于军博展品的特殊性，使得自然光的引入成为可能。通常为保护展品需限制自然光(含紫外线光谱)的照射，但是天然光同样具有光谱全、显色好，容易增加观众的体验感和舒适度等特点。位于扩建部分核心的中央兵器大厅，为一层至四层通高的高大空间，高度为28m，其顶部共设有 120个4.2m×4.2m的藻井造型，其中有32个设置了采光天窗，所有藻井均设置发光天棚。再结合采光天窗及四周高窗的设置，由顶部、四周引入自然光，使得大厅显得大气磅礴，观众直观感受更好。但是也需要注意到在白天采光天窗的光色与采用人工照明的藻井光色不完全一致的情况。

4 结束语

博物馆照明不仅是光线的应用，还是人与展品之间的媒介。在博物馆照明中，展陈照明是核心，展陈照明必须以展品类型、材料、尺寸等为基础展开。建筑一般性照明和内装饰照明是展陈照明的有益补充，能为观众和工作人员提供一个良好的环境。夜景照明则应根据博物馆的功能、外部材质等结合城市区域规划制定照明计划，体现博物馆的特点。