中国国家图书馆夜景照明改造和智慧化建设

刘婧怡

（国家图书馆，北京100081）

1 国家图书馆夜景照明改造概况

1.1 国家图书馆夜景照明概况

中国国家图书馆与白石桥高粱河、紫竹院公园相邻。总馆南区建筑曾被评为20世纪80年代北京十大建筑之首。主楼为双塔形高楼，采用双重檐形式，孔雀蓝琉璃瓦大屋顶，淡乳灰色瓷砖外墙，花岗岩基座石阶，再配以汉白玉栏杆，通体以蓝色为基调。总馆北区建筑主体为钢架结构，建筑外观如同一本巨大的图书，东西两侧三至五层均为落地玻璃，透光性好现代感十足。

1.1.1 国家图书馆总馆南区

国家图书馆总馆南区原有景观照明系统安装于1999年，因原有照明系统建设时间较久，线路老化严重，且所用金卤灯耗电量大，为消除现有系统的安全隐患，提高国家图书馆安全防护水平，同时响应国家节能减排政策，故特申请文化和旅游部三年滚动投资计划，并于2019年实施国图总馆南区夜景照明系统改造建设。

1.1.2 国家图书馆总馆北区

国家图书馆总馆北区因原有景观照明灯具为卤素灯和日光灯，夜景照明效果单一，同时为落实北京市委市政府有关决策部署，做好中关村大街改造升级工作，配合海淀区政府对中关村大街沿线建筑进行统一的夜景照明改造。海淀区于2019年申请对国家图书馆总馆北区进行夜景照明改造，国家图书馆予以对北区夜景照明改造实施的配合和支持。

1.2 国家图书馆夜景照明改造范围

国家图书馆总馆南区夜景照明改造主要为A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、M栋建筑物的顶端轮廓、屋面及外立面等部位，拆除原有老旧灯具及管线，进行配电线路改造，近五万两千多平米的景观亮化面积。为响应国家节能减排号召，此次改造建筑主要为沿街可视建筑，在不影响整体效果的前提下，其余建筑未在此次改造范围内。

国家图书馆总馆北区夜景照明改造主要为3层平台、4层东西两面以及东门楼梯入口区域。改造后北区3层以上玻璃幕墙东、南、西、北四面全面亮化，利用横向洗墙灯、线条灯等灯具达到亮化效果。

2 国家图书馆夜景照明改造实施内容

2.1 国家图书馆总馆南区夜景照明改造

2.1.1 改造必要性

（1）有利于提高国家图书馆的安全防护水平。

国家图书馆作为文献、典籍的储藏机构，担负着传承文化，传承历史的重任。国家图书馆总馆南区主要功能是提供外文文献、中外文专藏文献的专业性服务和国家典籍博物馆展陈服务。其中，典籍博物馆展陈的典籍大多都是珍贵的历史文物，具有极高的历史价值及文化价值。但目前南区线路基本老化，且管线和灯具大部分均已损坏，存在严重安全隐患，一旦发生火灾，将造成不可挽回的损失。通过更换老化照明线路、更新全部灯具设备，力争不留安全死角，消除夜景照明安全隐患，从而提高国家图书馆的安全防护水平，防患于未然。

（2）有利于提升国家图书馆基础设施建设水平。

国家图书馆通过总馆南、北区的建设，以及历年的房屋修缮，整体硬件设施已有很大改善，达到了与我国经济发展相适应的水平。但在整体硬件设施水平提高的基础上，还存在一些安全死角、局部设施不尽完善，夜景照明系统不尽如人意，与国家图书馆的定位不相适应，与国家图书馆所处的北京中关村地区的整体水平也存在一定差距。国家图书馆总馆南区现有夜景照明设备已大部分损坏，严重影响照明效果。通过对国家图书馆整体建筑细节的完善，对安全死角的梳理改造，对夜景照明系统的建设，进一步提高国家图书馆的硬件设施水平，提高国家图书馆建筑群夜景照明效果，对提升国家图书馆基础设施建设水平起到积极作用。

（3）符合《北京市夜景照明管理办法》。

《北京市夜景照明管理办法》中指出：“对位于本市重点地区、重点大街两侧的建（构）筑物，或位于其他地区的高大建（构）筑物，均应按要求设置夜景照明设施。”中国国家图书馆位于北京市中关村南大街，毗邻海淀区白石桥高粱河、紫竹院公园，与首都体育馆南区隔街相望，距北京动物园不到两公里。国家图书馆南区夜景照明能够为展现首都层次清晰、丰富多彩、特色鲜明的夜间形象增砖添瓦。同时通过光影明暗对比，使建筑物层次更加分明，既能突出建筑文化主题，同时又能体现其书香气质，使建筑在夜间环境下脱颖而出。

2.1.2 设计理念

国家图书馆总馆南区夜景设计充分尊重建筑的设计理念和建筑的功能性质，结合其与周边道路和城市的关系，从对国家图书馆建筑的理解出发，用简洁、独特的灯光渲染方式强化建筑的设计主题的同时，给人以简洁、可读的景观形象。通过三种方式的灯光语言加以诠释，营造出极具鲜明特征的城市夜景建筑形象。照明设计以“庄重大气、唯美典雅”为设计原则；以国家图书馆为设计背景，以庄重大气为灯光意向，营造国家图书馆唯美典雅的夜景氛围，并在此基础上进行构想延伸与灯光色彩配置。

2.1.3 亮化效果

国家图书馆总馆南区夜景大量采用LED节能光源，通过合理安排光源分布，既能获得满意的光照分布，又能更好地利用光能。南区夜景充分利用建筑本体墙面受光面的反射性，有效地提高光的利用率，起到节约电能的作用。南区夜景照明采用分时控制，分为普通模式、节日模式和重大节日模式三种。

2.1.4 光源选取

为突出国图庄重、典雅的文化底蕴，色温选择控制在三种以内，以静态黄光、白光为搭配，杜绝一切浮夸、杂乱的表现形式，表现手法力求简洁、大方，化繁为简，以“不变见万变”。并根据建筑结构本身特点，通过远中近三个不同视角的灯光色温搭配及不同表现，使建筑夜景更加丰富、立体，彰显气势的同时突显大气。

2.1.5 灯具对比

拆除原有老旧灯具85台，安装LED节能灯具4 250套，根据《北京市夜景照明管理办法》规定，全年夜景照明按照不同管理等级进行运行管理，根据资料统计，改造后灯具用量增加4 165套约增长95%，同时，全年节电247 785 kW合计节约电量78%，亮化效果、亮化面积均明显提升。

2.1.6 智慧化控制

国家图书馆总馆南区夜景各照明支路运行控制系统按实际需求，可实现按照明功能和种类分路控制，配电箱内设手动、自动转换开关及钟控开关，可实现远程PC端、手机端、多人监控、报警提醒等控制。自动控制采用时钟控制器或经纬仪控制器，每天定时自动开关，电气检修时也方便操作，把手、自动转换开关调至手动位置即可。

2.2 国家图书馆总馆北区夜景照明改造

2.2.1 改造意义

中关村大街是海淀区的创新发展主纵轴，是首都乃至全国科技创新的初始地。配合海淀区做好中关村大街夜景照明改造升级工作，对支撑首都打造全国科技创新中心、服务国家创新驱动发展，具有十分重要的意义。

2.2.2 设计理念

国家图书馆总馆北区夜景改造主要为配合海淀区政府对中关村大街沿线建筑进行统一的夜景照明规划，同时利用灯光艺术塑造国家图书馆的建筑魅力、传达国家图书馆的人文内涵、展现国家图书馆的文化底蕴、营造国家图书馆的文化氛围。

2.2.3 亮化效果

国家图书馆总馆北区夜景通过平台上方染色线型投光灯进行色温变化，随着季节的变化控制灯光色温的冷暖（冬季暖色、夏季冷色、秋季中性色），通过灯光来帮助读者调节心情，同时在闭馆期间，内透灯光关闭的情况下，通过线型投光灯将建筑主体泛光打亮。北区夜景照明采用分时控制，分为平日模式、节日模式和蓝色时刻模式三种，其中蓝色时刻仅用于重大活动及事件。

2.2.4 光源选取

国家图书馆总馆北区夜景灯具采用可变颜色灯具，平日只亮单色，通过对灯具角度及遮光的设计，避免灯光影响馆内读者。节日模式或蓝色时刻模式时，平台上方染色线型投光灯会进行色彩变化，来丰富北区夜景效果。扶手灯主要用于行人上下楼梯的照明需求，两侧下洗灯和泛光灯的目的是提升建筑前广场照明效果，同时提升建筑出入口标识性。水池灯光采用白色，突显水池干净透彻、国图宁静致远的文化气质。

2.2.5 灯具对比

国家图书馆总馆北区夜景改造灯具选用RGBW四色型像素设计技术，可以更有效地呈现高分辨率，大幅度提升了液晶面板的透光率，在显示相同亮度的画面时，其耗电量更低；而相同功耗的情况下，亮度大幅提高，这使画面层次更加分明，画面更通透。不同模式灯具见表1。

表1 北区夜景不同模式灯具数量、类型、用电统计表

2.2.6 智慧化建设

为了更好地展现国家图书馆总馆北区夜景效果，保持中关村大街沿线楼宇灯光效果的整体性、统一性和连贯性，北区夜景照明在开关时间及开启模式上与沿线其他楼宇保持风格一致。北区夜景照明工程控制系统纳入中关村大街照明工程控制中心的总控制系统中，同时保留北区物业监控后台对北区夜景的控制和就地控制，在北区夜景照明配电箱内部安装网线，实现远程操作及现场手动控制等多种方式展现北区建筑风采，保证国家图书馆、海淀区政府两个控制系统相互兼容转换。

3 国家图书馆夜景照明智慧化建设

随着国家图书馆夜景照明规模的扩大，夜景效果呈现出了多样性。传统的金卤灯、筒灯等照明灯具，粗放的控制和管理已不再适用现代化的国家图书馆，缺乏统一的控制和管理会导致照明设备故障无法得到及时维护。随着国家图书馆事业的发展，对夜景效果多样化、夜景照明控制系统智慧化要求也就越来越高，传统的照明管理方式已不再适用，物联网技术的发展为国家图书馆夜景照明智慧化控制系统的搭建提供了强有力的技术支撑[1]。

3.1 夜景照明控制系统

3.1.1 就地控制

通过现场操作实现灯光的就地控制，就地控制主要为了满足调试、检修和应急的需要。

3.1.2 远程控制

国家图书馆夜景照明灯具主要采用物联网云终端远程控制方式，所有灯具的开启和关闭均由云终端控制系统来进行管理，远程控制有利于运行，又分为定时控制、兼容控制等；既满足《北京市夜景照明管理办法》的同时又能与海淀区中关村大街整体规划相协调。国家图书馆夜景远程控制是基于物联网架构进行搭建，通过无线数据指令传输和反馈，实现国家图书馆夜景照明的智慧式化集中管理，如遇特殊情况也可进行手动干预，使国家图书馆夜景照明控制系统更加合理、更加科学[2]。

3.2 夜景照明配电系统

国图夜景照明支干线交叉连接部分均采用防水接线盒连接，LED开关电源均采用防水型。灯具、开关电源与主电缆之间连接采用RVV3×2.5护套线，线缆接头处设有防爆接线盒。除内设专用接地保护线的灯具外，凡正常不带电而绝缘损坏时可能带电的电气设施的金属外壳、穿线金属管、支架等均与保护线可靠连接，接地电阻小于4Ω。夜景所有施工均参照国家相关标准，所有灯具、配电设备均进行遥测，保障配电系统安全。

国家图书馆南区夜景二级配电箱安装方式均为落地安装，且二级配电箱内设物联网云终端GPRS集控器，可通过PC或手机终端实现远程控制，内装浪涌防雷保护器，同时与建筑防雷接地网有效连接。北区夜景配电箱安装方式均为落地安装，并另配控制箱，内放置电脑主机控制整体灯光的效果的同时进行现场实时控制，通过模块实现与海淀区对北区夜景的共同控制[3]。

3.3 夜景照明云端

云端是夜景照明智慧化控制系统的核心，国家图书馆夜景远程控制通过云计算平台对各配电柜实时上传数据进行分析、存储、管理、决策等。云端控制在国家图书馆夜景上的应用既保障了对夜景照明的实时监控，也保障了信息数据的安全，同时还可以做到多种终端方式共同控制管理。

国家图书馆总馆夜景照明亮化效果及后期运作模式富有创造性、独特性及前瞻性，通过光形成特定的意境，提升文化内涵，以面与线为线索满足夜间活动功能性需求，同时照明设计可以起到艺术提炼的作用，用光线将不同建筑有机联系，展现建筑整体特色，塑造宜人的夜间城市地标。国家图书馆夜景照明作为一种现代化设计和高新科技相融合的作品，可以让广大读者感受到国家图书馆的发展变化和国家图书馆建筑的雄伟，通过各种独具匠心的灯光表演，可以引起广大读者的情感共鸣，增强中关村大街的文化内涵[4]。