綠色圖書館光環境設計

王雪蓮

貴州交通職業技術學院 貴州貴陽 550008

“綠色”概念在環境問題日益嚴峻的今天已然成為各行業發展的趨勢和奮斗目標。圖書館作為一項公共服務事業，有義務創造良好的環境以滿足廣大讀者的需求。綠色圖書館最早由美國學者James和Suzanne于1991年在《綠色圖書館員》一文中提出，它是指在建筑物的全生命周期內，最大限度地節能、節水、節材，減輕對環境的負荷，保護環境和減少污染，為讀者提供健康、適用和高效的使用空間[1]。綠色圖書館的特點為節能減排，利用一切可循環再生資源；保護環境，控制污染，減少室內設施對環境的破壞；和諧統一，人與自然、圖書館建筑本身相互融合。光環境設計在圖書館這個以閱讀為主要目的的建筑中起著舉足輕重的作用。

1 自然光的合理利用

1.1 自然光的直接利用

自然光在建筑采光中一直是被關注的首要問題，現代建筑大窗戶、玻璃墻等通透設計，給利用自然光帶來了更多便利。但對于圖書這種紙質文獻，出于文獻保護的原則，避免太陽光的直射是非常重要的。因此，首先，避免圖書館建筑東西朝向帶來陽光的直射造成紙張老化；其次，如果是南北朝向，可在靠南的窗口擺放閱覽桌。南面常年有陽光斜射，在天氣良好的情況下，自然光完全可以滿足讀者的閱讀需求。

1.2 太陽能的光電轉換

太陽能在綠色環保方面一直起著領頭作用，尤其是太陽能發電技術已經日趨成熟。圖書館作為獨立建筑，屋頂可鋪設太陽能電池板，通過光—電轉換，生產可利用能源。圖書館電路設計中采取雙路，太陽能供給不足時自動啟動供電系統，此方式可大大節約用電。以現在應用比較多的晶硅太陽能發電為例，1 m2的晶硅太陽能板發電量為120～140 W，一天按6個小時的日照計算，即120×6＝720(W·h)。假設一天開館10小時，照明燈全部開啟，即使100 m2的屋頂鋪設電池板，也能滿足180枚40瓦燈具的用電量。圖書館的照明用電基本可以解決。

2 LED技術下的綠色照明

2.1 定義與特點

“綠色照明”是20世紀90年代初國際上對節約電能、保護環境的照明系統的形象性說法。作為固體光源的發光二極管LED(Light Emitting Diode)，真正點燃了“綠色照明”的光輝，被認為是21世紀最有價值的新光源[2]。LED照明的特點包括光效率高，光線無熱量、無輻射，光色純，不易受外部環境干擾，能耗小，壽命長，后期維護成本低，應用靈活，無污染，可回收等。

2.2 LED照明的優勢

圖書館的照明設計要求主要有三個考量指標：照度、眩光和顯色指數。

2.2.1 照度優勢明顯

照度(illuminanc，符號為E，單位為勒克斯lx)，即俗稱的夠不夠亮，是決定人眼看不看得清楚的指標[3]。照度是滿足讀者最基本閱讀需要的參數。

表1是目前我館使用的日光燈與LED燈的對比。

表1

我們再加入傳統的白熾燈和目前社會認可的低碳環保為目的的節能燈做對比。7 W的LED燈、8 W的節能燈、40 W的白熾燈，這三款通常在日常生活中被相互替代。在1 m距離處，節能燈的照度為49.2 lx，白熾燈的照度為37.2 lx；在2 m距離處，節能燈的照度為12.5 lx，白熾燈的照度則為10.6 lx。而據市場抽樣對飛利浦、歐司朗等十款LDE燈的測試。2 m距離處LED燈的平均照度為36 lx，1 m距離處平均照度為125 lx。可以看到，LED燈照度在1 m和2 m兩個距離的照度均高于白熾燈和節能燈，照度普遍在節能燈的兩倍以上，功率卻比節能燈更低，更遠低于白熾燈，LED照明在照度方面證實了其優越性，是節能環保的好選擇。

2)廢棄。由于現代化交通網絡的建設，使得森林古道失去了原有的通行功能，植被生長茂盛，雜草叢生。另外有些森林古道雖未被植被所侵染，但鮮有人走，古道入口辨識度較低，其通行功能也大不如前。

2.2.2 視覺效果舒適

眩光(glare)，即俗稱的刺眼不刺眼，是影響人的視覺舒適性的指標。眩光是指由于視野中的亮度分布或亮度范圍的不適宜，或存在極端的對比，以致引起不舒適的感覺或降低觀察細部或目標的能力的視覺現象[3]。排除光照射接受物體的材質結構、光線角度等問題帶來的眩光影響，光源是直接影響眩光度的根本。LED燈無眩光。其表現如下：(1)紫外線。目前我館使用的日光燈靠紫外線激發熒光粉發光，因此，存在嚴重紫外線隱患。熒光粉隨著使用時間的推移會越來越不均勻，釋放出來的紫外線會越來越多。常用燈具產生紫外線的量為：白熾燈392 mW/m2，節能燈944 mW/m2，普通護眼燈490 mW/m2。紫外線會使人得皮膚癌、白內障，對視力造成的傷害最大。LED燈是直接電流驅動發光，能徹底消除紫外線。(2)紅外線。紅外線波長為760 nm～1 mm，是波長比紅光長的非可見光。因其產生熱量被稱為熱光源。LED燈采用光效轉化極高的LED冷光源，從根本上消除了紅外線對人眼帶來的眼睛灼痛、眼睛流淚、眼睛疲勞、視力下降的傷害。(3)頻閃。燈在使用過程中，因為電流會導致閃爍。以我國使用的50 Hz的交流電為例，每秒鐘電流要改變100次，白熾燈就會每秒出現100次的一明一暗；對日光燈而言，由于交流供電時電壓周期性變化，造成光通量也發生周期性變化，使人眼產生明顯的閃爍感覺。節能燈實際上是“高頻閃”，危害更大。LED燈由于是直流電，所以頻閃為0。

2.2.3 保證顯色質量

一般顯色指數(general color rendering in-dex)，即一般人所說的能不能分得清顏色的指標。它是指8個一組色試樣的CIE1974特殊顯色指數的平均值，通稱顯色指數，符號為Ra[3]。按《建筑照明設計標準(GB 50034-2004)》規定：圖書館照明光源的顯色指數不小于80，才能有益于讀者的長期視覺識別行為。顯色指數越接近日光越能還原色彩的真實性。日光的顯色指數是100，白熾燈也是100，節能燈是80～90，LED是70～90。顯色指數越低，肉眼看到的顏色越失真。從數據上看，LED的顯色度不占優勢，但選購過程中注意選擇顯色指數高的產品完全可以保證顯色質量。

3 燈光布局改革與智能控制

傳統圖書館的燈光布局比較單調死板。一般采取的是同一種燈具，同高度、等距離布局。在燈光控制方面，大多采取層層電路開關并聯的方式。此種燈光布置雖然設計安裝都非常簡單，后期維護也比較便利，但從現今圖書館多樣性的功能和各功能相互融合的空間使用布局來看已經不能滿足實際的需求，更脫離了綠色圖書館提倡的低碳環保、和諧統一的思想。按照我國《民用建筑照明設計標準(GB133-90)》，以0.75 m水平面為參考值的最高照度標準，一般閱覽室、少年兒童閱覽室、研究室、裝裱修理間、美工室為300 lx；老年讀者閱覽室、善本室和輿圖閱覽室為500 lx；陳列室、目錄廳(室)、出納廳(室)、視聽室、縮微閱覽室為150 lx；讀者休息室為75 lx；書庫50 lx；開敞式運輸傳送設備100 lx。節約資源不能靠降低照明效果來實現。我們在合理使用自然光，用LED燈具替換傳統高能耗燈具這兩種手段以外，必須因地制宜，綜合考慮使用目的與空間環境，設計合理的照明布局，并且可以通過先進的技術手段智能控制，以達到最佳效果。

3.1 分區布局與混合安排

3.1.1 分區布局

按照具體問題具體分析的原則，燈具的布局與需要照明的具體位置密切相關。以讀者服務最常見的兩個區域為例，根據閱覽區域和非閱覽區域的照明要求不同，力求使閱覽區域內能獲得最有利的光照，因此，在閱覽桌上方集中照明，桌子中間的通道使用少量燈具指引通行。這樣，既可以滿足綜合照度的明亮，也可在閱覽桌覆蓋范圍內提高照明效率。如圖1所示，箭頭表示燈具，在閱覽區域雙排設計，非閱覽區單排設計。

圖1

3.1.2 混合安排

混合照明方式是利用兩種不同的光源對照明區域進行加強，不僅可以滿足照明強度的需要，而且可以消除陰影。同時，為了使工作面上獲得較均勻的照度，應使燈具距離與燈在工作面上的懸掛高度之比(稱為“距高比”)不超過各類燈具所規定的最大距高比[2]。以書庫為例，相對傳統的閉架式庫房管理，工作人員在書架前不需要閱讀瀏覽，短暫的索書過程對燈具照度的要求并不高。但開架的圖書管理模式使讀者對書架區域照明要求提高，照度、舒適度、有無陰影等都是需要考慮的因素。傳統的在兩個書架中間頂端天花板安裝燈具的辦法有兩大弊端：(1)高度帶來了照度的降低。照度和距離的平方成反比，也就是說相同作業平面上，燈具距離我們越遠，我們感受到的亮度越低。(2)高距離照明帶來光線散射范圍大，而相對密集高大的書架會阻擋光線，造成陰影，不利于書架前的閱讀。

在圖2中，矩形表示書架，陰影區域表示光投影范圍。

圖2

對于書架區域，讀者主要的視覺不會高于書架上方，因此可以使用帶燈的書架，燈光在書架前降低了照明距離，也縮小了投影距離(如圖3所示)。

圖3

從圖3中我們可以看到，陰影的問題得以解決，但是會有部分區域不在投影范圍內。這個問題可通過使用LED燈得以解決。由于LED燈光線是散射光，光照照射面積大，無陰影，不造成閱讀上視力的壓力。

在電子閱覽區，由于讀者的視覺集中在計算機上，我們也可在電腦桌上安裝燈具；同理，可在閱覽桌上安裝臺燈。有了此類短距離照明，提高了工作面照度，天花板上的照明燈具就可以大大減少，只在通道區域安裝即可。

以上兩種方式相輔相成，從空間和密度上協調安排，做到不浪費每一絲光線，圖書館的照明設計才會更加合理，最終實現減少燈具投入，降低用電成本的目的。

3.2 智能控制下的照明技術

智能控制(intelligent controls)，指在無人干預的情況下能自主驅動智能機器實現控制目標的自動控制技術。現代照明控制技術是計算機技術、控制技術、網絡技術相互融合、相互滲透，用于照明領域的綜合性控制技術。它集照明配電與智能控制技術于一體，適用于現代建筑物中照明環境的有效控制，可營造一種有益于提高生產、工作、學習效率，提高人群生活質量，保護人群身心健康的照明環境[5]。將智能控制應用于圖書館，可以通過以下方式實現：

電路設計：電路設計不再是單一的并聯，而是按照度等級分組、分相、間隔，合理設計照明回路。利用計算機系統將照明區域劃分成不同的使用目的區，針對不同的區域設定相對的照度值，部分地區功能發生轉變時，可通過系統調整照度設計。

時間設置：圖書館作為公共場所，在傳統的開關控制用電時代，忘記關閉電源是時常發生的事。在夜間無人狀態下用電，不但浪費資源，還有一定的安全隱患。設置定時開關，系統根據工作日和工作時間，將不同區域的電源設定不同的開關時間，圖書館內的電燈、中央空調等設備會按時工作。

照度調整：由于季節和天氣的原因，圖書館內接收自然光的量是隨時變化的。開關只能實現燈光的補充卻不能精細到補充的量。在不同位置安裝照度感應器，提前預設該區域的理論照度。當自然光滿足不了照明時傳感器會自動啟動電源開關，并且控制電路，使照度值始終保持在理論范圍內。

行動感應：圖書館占地面積大，涉及的服務廣泛。現代圖書館開放式管理造成許多空間長時間無人，燈和空調卻一直開啟。使用紅外檢測儀，當控制區域有人經過時，自動啟動電源。此類感應方式尤其適用于書架自帶和閱覽桌自帶的短距離照明燈。天花板少量照明長期開啟，讀者經過哪個書架或坐到哪個位置時，該區燈具通過感應自動點亮，不但節電，還營造了小范圍溫馨的閱讀空間。

4 結束語

在電子資源信手拈來的云時代，圖書館的功能必將從信息的存儲和供給向文化交流發展，我們的館舍環境只有更加親民才能吸引讀者。因此，綠色圖書館建設的意義并不單單是環保節能，實現讀者與圖書館的融合才是我們最終的目標。

[1] 嚴貝妮,陳希萍.美國“綠色圖書館”的溯源、發展及其對我國的啟示[J].情報資料工作,2013(1):94-97.

[2] 許賽路,鄭振容.綠色照明LED在圖書館的應用探討[J].科技咨詢導報,2007(21):19-20.

[3] 程微.大學圖書館的照明質量與照明設計標準的考量[J].廣州建筑,2010(1):7-11.

[4] 趙青.營造良好的高校圖書館晚間閱讀環境[J].南昌教育學院學報,2013(3):188-190.

[5] 莊青.圖書館照明節能的技術與手段[J].圖書館理論與實踐,2010(6):94-96.