某博物館藏品庫(kù)房照明改造設(shè)計(jì)

崔振輝

(中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

隨著科技的高速發(fā)展，新型光源的節(jié)能性能越來(lái)越好，相應(yīng)的燈具制造成本也越來(lái)越低。同時(shí)，人們的節(jié)能環(huán)保理念日益增強(qiáng)，節(jié)能型燈具已經(jīng)成為新建項(xiàng)目的首選燈具。與此相對(duì)，一些老舊項(xiàng)目所采用的燈具與當(dāng)前的燈具相比在節(jié)能方面已落后太多，老舊項(xiàng)目的照明系統(tǒng)改造勢(shì)在必行。

1 工程現(xiàn)狀

本項(xiàng)目為2層獨(dú)立建筑，主要功能為藏品庫(kù)房及其附屬用房，內(nèi)部共設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)型藏品庫(kù)房98間，藏品庫(kù)房?jī)?nèi)布置若干可移動(dòng)或不可移動(dòng)的儲(chǔ)物柜；每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)間的藏品庫(kù)房建筑面積為144m2，長(zhǎng)16m，寬9m，凈面積137m2。房間層高2.8m，地面為地磚，墻面為油漆，無(wú)吊頂，頂板面層為油漆。

原設(shè)計(jì)采用的是HD5001-3-1×40W及HD5001-3-2×40W電感鹵粉直管熒光燈，在多次改造后已全部替換為未做防紫外線處理的T8-36W直管熒光燈。目前藏品庫(kù)房的典型燈具布置形式及實(shí)測(cè)照度水平如圖1～2所示。

圖1 典型庫(kù)房燈具布置現(xiàn)狀圖

現(xiàn)有燈具照明由于受儲(chǔ)藏柜影響，部分靠近柜體區(qū)域照度過(guò)低，而此處正是平時(shí)需確保照度水平的區(qū)域，不利于日常藏品的存取。同時(shí)，因?yàn)闊艟呶醋龇雷贤饩€處理，在藏品存取過(guò)程中會(huì)持續(xù)對(duì)藏品進(jìn)行損害。出于以上原因需對(duì)現(xiàn)有照明系統(tǒng)進(jìn)行改造，以確保藏品存取過(guò)程中的照度水平達(dá)到使用要求。

2 改造方案比選

2.1 改造標(biāo)準(zhǔn)

藏品庫(kù)房對(duì)應(yīng)照度標(biāo)準(zhǔn)按照GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)要求設(shè)計(jì)，具體要求詳見(jiàn)表1。

經(jīng)與使用方溝通，本項(xiàng)目藏品庫(kù)房兼有臨時(shí)察看藏品的功能，故照度標(biāo)準(zhǔn)按照藏品庫(kù)房地面照度應(yīng)≥75lx，0.75m工作面照度應(yīng)≥150lx進(jìn)行考慮。

藏品庫(kù)房照明質(zhì)量要求 表1

圖2 典型庫(kù)房實(shí)測(cè)照度值

2.2 光源選擇

根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，首先是確定最適宜的光源。出于對(duì)藏品的保護(hù)，所選光源需本身不含紫外線或進(jìn)行防紫外線處理。結(jié)合藏品庫(kù)房的實(shí)際使用需求，可采用的節(jié)能型光源主要有：T8系列直管熒光燈、T5系列直管熒光燈以及LED系列直管燈。

(1)T8系列直管熒光燈：直徑尺寸為25.4mm。

普通T8三基色直管形熒光燈常用功率有36W和18W，其對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度為1 230mm和620mm。功率為36W的直管形熒光燈光通量可達(dá)3 300lm，加入鎮(zhèn)流器功率4W，光電轉(zhuǎn)換率為82.5lm/W。

T8直管高效熒光燈主要有兩種規(guī)格：整體功率45W(EHF) 長(zhǎng)度1 230mm，光通量4 950lm,光電轉(zhuǎn)換率為110lm/W；整體功率32W(EHF)，長(zhǎng)度 1 230mm，光通量3 360lm，光電轉(zhuǎn)換率為105lm/W。

燈具標(biāo)稱(chēng)壽命在8 000h左右，顯色性在85%左右，光還原性曲線比較均勻，色溫為2 700～7 200K。

(2)T5系列直管熒光燈：直徑尺寸為16mm。

普通T5系列三基色直管熒光燈常用功率有28W和14W，其對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度為1 170mm和570mm。功率為28W的直管形熒光燈光通量可達(dá)2 450lm，加入鎮(zhèn)流器功率4W，光電轉(zhuǎn)換率為76.5lm/W。燈具標(biāo)稱(chēng)壽命8 000h左右，顯色性在85%左右，光還原性曲線比較均勻，色溫為2 700～7 200K。

(3)LED系列直管燈：主要采用T8標(biāo)準(zhǔn)尺寸生產(chǎn)。由于LED具有單向發(fā)光特性,而傳統(tǒng)光源為360°發(fā)光，所以當(dāng)LED直管燈達(dá)到與T8直管熒光燈同樣的照明效果時(shí)，僅需其一半的電量。

各類(lèi)光源具體性能參數(shù)比較，以及在滿(mǎn)足同樣照度水平的條件下進(jìn)行防紫外線處理前后的功率對(duì)比詳見(jiàn)表2～3。

各類(lèi)光源性能參數(shù)對(duì)比表 表2

由表3可知， LED直管燈不含紫外線，不需再進(jìn)行防紫外線處理。若以其他節(jié)能型熒光燈進(jìn)行替換改造，則需要進(jìn)行防紫外線處理。防紫外線處理會(huì)減少40%左右燈具光通輸出；或者采用EHF黃膜燈，但會(huì)損失60%的顯色性。

各類(lèi)光源防紫外線處理前后的功率對(duì)比表 表3

2.3 模擬仿真

藏品庫(kù)房?jī)?nèi)的儲(chǔ)藏柜高2.2m，且密度大，對(duì)藏品庫(kù)房的照度分布影響很大，在進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時(shí)需配合藏品柜布置形式進(jìn)行燈具布置，因藏品庫(kù)房后續(xù)將進(jìn)行新型藏品柜更換，現(xiàn)階段設(shè)計(jì)將按照現(xiàn)有的藏品柜布置形式分別對(duì)T8-EHF直管熒光燈、T5直管熒光燈以及LED直管燈進(jìn)行定性分析。各類(lèi)照明光源在A、B兩類(lèi)藏品庫(kù)房中進(jìn)行布置及模擬仿真的結(jié)果如下。

(1)T8-EHF直管熒光燈在各類(lèi)典型藏品庫(kù)房中應(yīng)用的照度仿真及分析(以45W、4 950lm的T8-EHF直管熒光燈為例)，詳見(jiàn)圖3～4。

(2)T5直管熒光燈在各類(lèi)典型藏品庫(kù)房中應(yīng)用的照度仿真及分析(以28W、2 450lm的T5直管熒光燈為例)，詳見(jiàn)圖5～6。

圖3 A類(lèi)庫(kù)房T8-EHF直管熒光燈布置圖及照度曲線圖

圖4 B類(lèi)庫(kù)房T8-EHF直管熒光燈布置圖及照度曲線圖

圖5 A類(lèi)庫(kù)房T5直管熒光燈布置圖及照度曲線圖

圖6 B類(lèi)庫(kù)房T5直管熒光燈布置圖及照度曲線圖

(3)LED直管燈在各類(lèi)典型藏品庫(kù)房中應(yīng)用的照度仿真及分析(以17W、1 900lm的LED直管燈具為例)，詳見(jiàn)圖7～8。

圖7 A類(lèi)庫(kù)房中LED直管燈布置圖及照度曲線圖

圖8 B類(lèi)庫(kù)房LED直管燈布置圖及照度曲線圖

通過(guò)以上仿真數(shù)據(jù)比較可知，若采用T8-EHF直管熒光燈和T5直管熒光燈的改造方案，改造后的平均功率密度可達(dá)到6.6W/m2和4.7W/m2,超過(guò)了規(guī)范要求的功率密度現(xiàn)行值標(biāo)準(zhǔn)，若再進(jìn)行紫外線防護(hù)處理功率密度將進(jìn)一步增大40%左右，其結(jié)果將遠(yuǎn)超規(guī)范要求。LED直管燈方案不僅照度水平最高，而且對(duì)應(yīng)的平均功率密度僅為2.8W/m2，遠(yuǎn)低于規(guī)范要求的功率密度目標(biāo)值3.5W/m2，且光源本身無(wú)紫外線，不需再進(jìn)行防紫外線處理。因此，確定利用LED直管燈(17W、1 900lm)對(duì)原有照明系統(tǒng)的燈具進(jìn)行改造。

3 改造方案

本項(xiàng)目共有藏品庫(kù)房98個(gè)，在照明燈具改造過(guò)程中仍需繼續(xù)使用。為了避免施工期間無(wú)關(guān)人員接觸藏品，確保藏品的安全性，項(xiàng)目采用清空一間、改造一間的方式進(jìn)行施工，這就造成了每個(gè)藏品庫(kù)房最終的藏品柜布置方式具有不確定性。經(jīng)與甲方協(xié)商，確定各類(lèi)庫(kù)房采用一種通用的燈具布置方案。在利用仿真軟件對(duì)可能出現(xiàn)的各種藏品柜布置方案進(jìn)行模擬仿真之后，最終將各類(lèi)庫(kù)房燈具布置形式統(tǒng)一設(shè)置為26盞17W的LED直管燈，具體布置形式見(jiàn)圖9。

圖9 通用型藏品庫(kù)房燈具布置方案

圖10 典型藏品庫(kù)房?jī)?chǔ)藏柜布置及照度曲線圖

經(jīng)過(guò)仿真軟件仿真計(jì)算，藏品柜各種布置方案照度標(biāo)準(zhǔn)均滿(mǎn)足使用要求，因使用方反饋的藏品柜布置方案多達(dá)十余種且篇幅有限，此處僅列舉儲(chǔ)藏柜布置形式應(yīng)用最多的典型藏品庫(kù)房仿真結(jié)果，如圖10所示。

由于藏品庫(kù)房仍在使用中，為了縮短施工工期，采用新型線槽型燈具，在分體組合式鋁合金線槽上安裝，線槽壁厚≥1mm，線槽表面陽(yáng)極氧化銀白色，燈具可方便固定在線槽上的任意位置，線槽蓋板裝卸方便，吊掛支架可滑動(dòng)以方便敷設(shè)管線。燈槽長(zhǎng)度可以無(wú)限延長(zhǎng)，具有轉(zhuǎn)彎、坡道連接設(shè)計(jì)充分滿(mǎn)足線路整潔、高防火性的要求。各照明回路導(dǎo)線在對(duì)應(yīng)線槽內(nèi)敷設(shè)，同時(shí)在門(mén)側(cè)墻體上方2.5m處明敷水平線槽使四列燈槽貫通以便敷設(shè)導(dǎo)線。在更換藏品庫(kù)房?jī)?nèi)燈具的同時(shí)更換線路導(dǎo)線，采用符合環(huán)保要求的低煙無(wú)鹵阻燃輻照型銅導(dǎo)線。為了減少拆改，房間內(nèi)燈具開(kāi)關(guān)仍設(shè)在原有位置，藏品庫(kù)房外電源線利用原有管線經(jīng)公共走廊內(nèi)暗埋的金屬管與照明配電箱連通。

采用通用燈具布置方案改造后，相關(guān)參數(shù)明顯提高，具體變化見(jiàn)表4。

改造前后的相關(guān)參數(shù)對(duì)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%。考慮到LED燈使用壽命接近4萬(wàn)h，近十年內(nèi)藏品庫(kù)房無(wú)需再進(jìn)行照明系統(tǒng)改造，所以在實(shí)施過(guò)程中充分發(fā)揮了LED燈高光電轉(zhuǎn)換率的特性，將功率密度控制在規(guī)范要求的目標(biāo)值范圍內(nèi)。同時(shí)，燈具按行或區(qū)域進(jìn)行控制，每行隔一套燈具分別控制，可以滿(mǎn)足不同使用條件下的照度需求。改造后照明耗能大幅減少，不僅有利于降低用戶(hù)的使用成本，也符合國(guó)家綠色環(huán)保、節(jié)能減排的國(guó)策。

4 結(jié)束語(yǔ)