图书馆照明节能设计要点解析

 

     在民用建筑中，图书馆照明节能设计是比较典型和具有代表性的，图书馆既有多层也有高层建筑（本文中所说图书馆指馆藏超过100百万册图书），虽然项目设计相对较少，但功能复杂，设计工作量大，工程设计周期短，导致图书馆照明设计中出现一些不规范现象，如灯具及附件选型易忽视、选取不合理，照度及照明功率密度值不满足要求，未能根据不同功能要求对照明灯具采取合理布置和节能控制，变配电所、配电室及电井位置的选择不合理，照明供电非最短路径等。电气照明施工图设计要求不仅图纸设计正确，而且要求满足节约材料、节约能源，满足绿色建筑的要求。

 

     照明节能设计是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，使用高效率照明光源、节能型镇流器附件，满足照度值要求降低功率密度值，合理的灯具布置、照明配电，适合的照明节能控制方式等实现照明节能。因此，笔者根据近几年图书馆项目设计，总结了一些图书馆的照明节能设计体会并与大家探讨。

 

 

（1）照明方式

 

      阅览学习、办公、书库和辅助场所采用一般照明；藏书阅览合一的阅览室，藏书区与阅览区的照度不同，采用分区一般照明；珍善本阅览室的阅览桌、装裱修整间和陈列室的陈列架可采用一般照明及增加局部照明的混合照明方式。

 

（2）照明种类

 

      阅览学习、办公、书库和辅助场所均设置正常照明；应急照明场所：消防控制室、变配电所、消防水泵房、消防防排烟风机房、消防电梯机房（若建筑为高层）等在消防状态时应确保正常工作设计备用照明，楼梯间、走道等疏散出口、通道设疏散照明；值班室设值班照明；珍善本书库仓库应设值班照明或警卫照明。各类图书馆属公共建筑，而书库所保存的图书文献既属于易燃品又采用集中重叠存放，应按丙类高层厂房对待，故图书馆除应按防火规范要求设置指示标志外，还应设火灾事故照明。

 

 

    《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）于2014年6月1日实施，GB50034-2013版的照明功率密度值现行值与GB50034-2004的目标值相当，GB50034-2013版的照明功率密度值目标值未确定实施时间表，经济条件许可时，可以通过采用先进的节能光源及灯具附件实现GB50034-2013新的照明功率密度目标值。

 

      图书馆一般由基本书库、珍善本书库、藏书区、老年人阅览室、少年儿童阅览室、珍善本阅览室、普通阅览室、多媒体（电子）阅览室、检索室、装裱修整间、美工室、研究室、内部业务办公室、目录厅、陈列室、报告厅、视听室、会议室、报告厅、读者休息室、门厅、走廊、楼梯间、电梯间及前室、值班室、网络中心机房、储藏室和设备房（变配电所、配电间、消防控制室、消防防排烟机房、通风机房、水泵房、空调制冷机房、楼层空调机房、书库消防钢瓶间、电梯机房、水箱间）等各种功能房间组成。由于功能差异，相应照度及照明功率密度值各有不同，详见《建筑照明设计标准》GB50034-2004（新2013版）要求，施工图设计应满足照度及照明功率密度值的要求。

 

 

      在设计过程中，应正确选择灯具。图书馆设中央空调的房间均设吊顶，其它用途设备房间一般不设吊顶，应注意灯具的选型和安装方式。藏书、阅览空间合一的阅览室内灯具选择无区别。应注意排风兼排烟机房应设置应急照明灯具，水箱间灯具应选择密闭防水型灯具及密闭插座，书库消防气体钢瓶间灯具及插座应选择防爆型。下面介绍几种常用照明灯具：

 

    （1）直管荧光灯（低压气体放电光源），可选用T5（管径16mm）三基色荧光粉高效节能（直管）荧光灯管，色温6500K，长度1163.2mm，功率为28W，或选用T8（管径26mm）三基色荧光粉高效节能（直管）荧光灯管，色温6500K，长度1176mm，功率为32W.荧光灯镇流器选用配套T5或T8标准型电子镇流器，功率因数大于或等于0.95.

 

    （2）LED面板灯，色温6000K，长度1213.6或576mm，功率为38W，整灯采用超薄设计，外观简洁、结构紧凑、美观大方，采用优质恒流外置电源驱动，可靠性高，功率因数大于0.95，节能效果明显；整灯采用两侧发光的方式设计，通过两侧的铝边框进行散热，散热效果好，可延长灯的寿命；安装方式有吸顶式、吊线式、嵌入式。

 

     T5、T8灯具可用于大厅、书库、阅览室、办公、变配电所、信息机房等场所。LED面板灯具价格较高，节能效果显著，适用于除消防应急照明外场所，公共建筑考虑采用。

 

    （3）密闭性防水防尘灯具，光源可采用T5环形管或直管式荧光灯，用于水泵房、制冷机房、水箱间等。

 

    （4）应急吸顶灯，13W/个，应急时间90min，配置隔镍电池、电气盒，可配节能型筒灯或吸顶灯，用于楼梯间、走道、电梯厅及其前室应急照明。

 

    （5）消防应急标志灯，采用高亮度的LED，整灯2.5W/个，嵌墙或吊装式。

 

    （6）LED吸顶灯，18W/个，可用于楼梯间、走道、电梯厅及其前室一般照明。

 

    （7）LED户外灯具图书馆是城市的标志性建筑，楼体亮化设计不可或缺，可选用多种类的LED户外照明节能灯具。

 

    （8）防爆灯，用于书库消防气体钢瓶间。

 

    （9）小功率金属卤化物、高压钠灯则可用于室外照明。

 

 

     图书馆有多层也有高层建筑，各层及地下室一般面积较大，各层可能有多个防火分区，防火分区内电气竖井配电间位置的选择十分重要。各层及地下室的井道较多，布线不能穿越防排烟井道和水井，若配电间位置选择不合理，可能会导致其出线不便，从而增加出线回路及管线的浪费。

 

     各楼层面积较大且功能较多，防火分区多为不规则形状，配电间宜选在防火分区的中心位置。照明应按照防火分区配电，同时考虑供电半径，应在每个防火分区设置至少一个配电间，并尽量靠近电源侧负荷中心，配电线路进出线方便，避免迂回供电。竖井配电间的位置不仅要满足该防火分区的供电距离要求，而且要满足变压器低压出现端到顶层供电末端的供电距离和照明供电电压质量要求。

 

 

     照明干线不得迂回供电，照明支线不宜迂回供电，分支线路宜在离电源最近点分支连线。迂回供电不仅造成管线增加不经济，且配电线路越长阻抗越大，增加线路电压降及线路有功损耗，可能造成末端设备因欠电压而不能正常工作。

 

     图书馆的正常照明和应急照明，通常采用双电源供电，由两路10kV电源的市电供电或一路市电，一路柴油发电机组供电。应急照明在正常供电电源中断后，应急电源供电转换时间应满足：备用照明、疏散照明应小于或等于5s.由于柴油发电机组的启动时间通常为15~30s，不能满足上述转换时间要求，所以应急照明采用前端设集中蓄电池(EPS)或灯具内自带蓄电池作为过度照明供电，确保火灾时人员的疏散。

 

 

7.1 应急照明

 

     图书馆中下列场所应设备用照明：消防控制室、配电室、自备电源室、防烟及排烟机房、消防水泵房、书库消防钢瓶间、网络通信总机房，备用照明照度不低于正常照明照度。其照明由两个出线回路组成，一路出自应急照明箱集中蓄电池回路，另一路出自应急照明箱非蓄电池回路。从蓄电池引出回路是保证火灾时过渡照明，利于检修或人员疏散，开关选择单联双控暗开关，发生火灾时能强启光源。

 

     各种阅览室中均设置应急照明，各类图书馆均属于公共建筑，而书库所保存的图书文献既属于易燃品又采用集中重叠存放，应按丙类高层厂房对待。故图书馆除应按防火规范要求设置指示标志外，还应设火灾事故照明。

 

7.2 正常照明

 

      图书馆正常照明设计应熟悉各区域用房功能，注意区分需设一般照明、分区一般照明、混合照明局部照明的场所；对于藏书阅览合一阅览室的照明设计，由于藏书区和阅览区照度要求不同且差别较大，为节约能源，应采用分区一般照明；装裱修整间、美工室、陈列室部分作业面照度要求高，但作业面又不大的场所，如只采用一般照明，会增大照明安装功率，是不合理的，应采用混合照明方式，即增加局部照明来提高作业面照度，以节约能源。

 

    《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）版将图书馆作为公共建筑单列，而GB50034-2013新版将图书馆并入文化建筑。注意老年阅览室、珍善本阅览室、舆图阅览室、修复修整工作间的照度（0.75m水平面）均为500lx；但对重要（省级以上）图书馆的一般阅览室照度值设为500lx，笔者认为值得商榷。书库、书架区（0.25m垂直面）照度为50lx，其它各功能房间照度（0.75m水平面）均为300lx.

 

     阅览室灯具布置及控制应按区域划分回路，阅览区的照明可分区控制，一般将一个柱内空间作为一个回路；为充分利用自然光，与窗平行的灯具作为一个回路，在白天自然光较强时或晚间人员很少时，可以方便控制部分灯具；出入口处柱内空间灯具单独回路控制；应急照明单独回路配电控制。

 

     书库照明宜分区分架控制，每层电源总开关应设于库外。书架行道照明应有单独开关，行道两端都有通道时设双控开关。 

 

 

      图书馆公共场所包含有大（门）厅、走道、流动区域，楼梯间、厕所、电梯前厅等，均需设正常照明和应急照明。

 

      公共区域正常照明设计的照度值要区分大（门）厅、流动区域，楼梯间、厕所、走道、电梯前厅等选择不同的照度值和对应的照明功率密度值限值，图书馆属于人员密集的公共建筑，图书馆公共部位建议按高档场所照度值选择。图书馆有固定开放时间和闭馆时间，正常照明控制宜采用集中控制方式，并按建筑使用条件和天然采光状况在大厅、门厅采取分区、分组控制措施，或采用智能照明控制方式，但书库属动态使用场所，不应采用智能照明控制。

 

      应急照明设计，地下室、楼梯间、走道（人员密集场所）内地面最低水平照度要高于或等于5.0lx.灯具布置可根据走道和电梯厅的照度要求均匀布置光源，可每隔两盏设一盏应急照明灯具，注意每个回路光源不宜超过25个。疏散楼梯口门上设安全出口标志灯，首层疏散楼梯安全出口标志灯应安装在楼梯口的内侧上方；长度超过20m内走道应设置疏散指示灯具，疏散指示标志之间的距离不超过20m，距端部不超过10m；疏散指示灯具的安装方式分为嵌墙、管吊和吸顶等安装方式，管吊和吸顶安装适合大厅、休息厅等场所，走道内做嵌墙安装，不要在剪力墙、柱子上安装。对于较小的前室和电梯厅可全部按应急照明设计，但灯具、配电线路均按应急照明要求设计、施工，可减少普通配电箱的出线回路以及开关和管线。图书馆层高较高，楼梯间照明也可采用穿管引上或引下供电，需要注意是几跑楼梯、疏散指示灯具的方向；若楼层较少，可选择由本防火分区应急配电箱出回路同层供电。

 

 

9.1 照明节能产品能效要求

 

      选用光源的能效值及其配套的镇流器的能效因数（BEF）应满足下列规定：单端荧光灯的能效值不应低于现行国家标准《单端荧光灯能效限定值及节能评价值》GB19415规定的节能评价值；普通照明用双端荧光灯的能效值不应低于现行国家标准《普通照明用双端荧光灯能效限定值及能效等级》GB19043规定的节能评价值；普通照明用自镇流荧光灯的能效值不应低于现行国家标准《普通照明用自镇流荧光灯能效限定值及能效等级》GB19044规定的节能评价值；金属卤化物灯的能效值不应低于现行国家标准《金属卤化物灯能效限定值及能效等级》GB20054规定的节能评价值；高压钠灯的能效值不应低于现行国家标准《高压钠灯能效限定值及能效等级》GB19573规定的节能评价值；管形荧光灯镇流器的能效因数（BEF）不应低于现行国家标准《管形荧光灯镇流器能效限定值及节能评价值》GB17896规定的节能评价值；金属卤化物灯镇流器的能效因数（BEF）不应低于现行国家标准《金属卤化物灯用镇流器能效限定值及能效等级》GB20053规定的节能评价值；高压钠灯镇流器的能效因数（BEF）不应低于现行国家标准《高压钠灯用镇流器能效限定值及节能评价值》GB19574规定的节能评价值；选用荧光灯灯具的效率《建筑照明设计标准》GB50034-2013版对荧光灯具的效率有所提高，要求开敞式高于或等于75%，格栅式高于或等于65%，带保护罩透明式高于或等于70%、磨砂及棱镜式高于或等于55%.

 

9.2 其它照明节能措施

 

      各房间或场所照明功率密度值（LPD）有条件时采用不高于现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034规定的目标值。

 

      不采用间接照明或漫射发光顶棚的照明方式，间接照明或漫射发光顶棚的照明方式光损失严重，不利于节能，公共建筑不采用间接照明或漫射发光顶棚照明方式。

 

      电子镇流器和电感镇流器的使用，同规格电子镇流器耗电量比节能电感镇流器耗电量高约2W，电感镇流器工作频率低会产生明显的频闪，尤其在电压较低时频闪会更明显，电子镇流器自身损耗低，温升低，有效降低照明周围环境的热量，降低空调的负荷，综合节能效果好，荧光灯配用电子镇流器，以提高能效。

 

      照明线路节能，图书馆照明线路应采用铜芯绝缘导线，在照明配电线路负荷一定时，电缆截面的选择应满足计算电流、灯管允许电压值和按照经济电流密度法选取；照明配电系统三相负荷尽量平衡，以降低中性线造成的线路损耗。

 

      图书馆照明计量。在变电所各照明低压配电回路对用电计量；各楼层设置照明电能计量装置，以便于对楼层、区域用电管理考核；设置能源监测系统平台对照明用电进行监测、统计和评价。

 

      谐波治理。图书馆的谐波源主要是电子阅览室、网络中心机房、办公用计算机和生活泵、电梯等变频控制设备，建议在变压器低压母线段预留谐波补偿装置位置，待正常运行后，由专业公司测试谐波及谐波含量，采用对应的谐波补偿措施，这样更具备科学性、针对性和经济性。

 

     再生能源利用，对具备太阳能光伏电池板安装的屋顶面可利用太阳能光伏系统作为部分公共照明的电源。需各专业配合、协调落实屋顶能够安装太阳能板的面积，估算太阳能发电容量；供给公共照明负荷容量一般为太阳能板发电容量的40%~50%.目前部分省市要求，公共建筑设置太阳能光伏发电系统利用装置，其总功率不低于建筑物总变压器装机容量的0.2%，如按最低限值设计，难以满足走道和楼梯公共照明需要，设计时需要做好太阳能利用方案。

 

 

      照明节能设计目标是在照明设计满足使用要求的前提下，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明节能产品（光源、灯具附件等），采取合理的配电、安装、控制方式等照明节能措施，达到节电减排效果。在工程设计实践中树立节能理念，按照绿色建筑和节能建筑的要求精心设计，打造节能建筑，是电气工程师的责任和义务。