中國人民革命軍事博物館照明設計創意及實現

容 浩， 楊春利， 李樹庭， 張 耿， 鄧世超， 熊 江

(中南建筑設計院股份有限公司，武漢430071)

0 前言

照明是以人們的生活、活動為目的的對光的利用[1]，照明給人的視覺提供幫助，是視覺的基本保證。對于建筑物照明而言，建筑是照明的載體，照明是建筑工程的一部分。建筑物照明總體上分為兩大類，一是功能性照明，二是環境藝術照明。對博物館而言，其功能性照明可細分為展陳照明和建筑一般性照明兩部分，其環境藝術照明也可細分為夜景照明、內裝飾照明兩部分。

中國人民革命軍事博物館(以下簡稱“軍博”)位于北京天安門西側的長安街延長線上，建成于1959年，是向國慶10周年獻禮的首都十大建筑之一。新的軍博展覽大樓加固改造工程于2017年7月竣工，加固改造后，軍事博物館展覽大樓建筑面積15.9萬m2，其中陳列面積約6萬m2，文物藏品庫區面積約2萬m2，全館有43個陳列廳(區)。

本文就軍博的功能性照明、環境藝術照明、照明設計的實現進行討論。

1 軍博功能性照明

博物館的重點已經從收集和保存藝術品向創造大眾的吸引力和關注度轉移[2]，隨著博物館服務性質的變化，博物館照明的重要性日益凸顯，照明成為影響博物館及其展覽整體體驗的內在組成部分。

博物館按功能大致可分為展陳區、藏品庫區、科研辦公及管理區、公共服務設施區等幾個區域。本章主要介紹軍博展陳區域及藏品庫房照明設計創意及實現，主要分為展陳照明、展廳一般照明及藏品庫房照明。

1.1 軍博展陳照明

1.1.1 照度

展陳照明的出發點是根據展品內容的不同使用不同的照明方法。根據GB/T 23863-2009《博物館照明設計規范》及GB 50034-2013《建筑照明設計標準》，展廳展品照度標準值見表1。

1.1.2 照度均勻度

根據規范的規定，對于平面展品，照度均勻度應≥0.8；對于高度＞1.4m的平面展品，照度均勻度應≥0.4。這樣規定主要是為了防止在展品表面出現明暗的光斑。考慮到軍博的武器裝備等展品多為立體、大型的物品，因此直接沿用平面展品的照度均勻度并不合適。展品照明更適合通過定向照明和漫射照明相結合的方式體現其立體感[3]，這些可以通過現場調整來確定。

陳列室展品照度標準值及年曝光量限值 表1

1.1.3 眩光

總體而言，陳列室眩光主要包括來自光源的直接眩光、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虛像產生的二次眩光。由于軍博內武器裝備尤其是大件武器裝備等展品很多直接布置在展廳內，因此二次眩光問題較容易解決。

對于直接眩光，分為兩種情況，一種是展廳一般照明的眩光，規范規定按統一眩光值UGR作為指標，其值≤9，計算公式見式(1)[3]。

式中，Lb為背景亮度，cd/m2；La為觀察者方向每個燈具的亮度，cd/m2；ω為每個燈具發光部分對觀察者眼睛所形成的立體角，sr；P為每個單獨燈具的位置系數；Ei為觀察者眼睛方向的相對照度，lx。

由公式(1)可知，為降低UGR，應采用降低單個燈具亮度La、調整燈具布置的方式及控制直接照明燈具的遮光角；背景亮度Lb與觀察者眼睛方向的相對照度成正比，通常固定，不易調整。

直接眩光的另一種情況是展陳照明的光源產生的眩光，此類眩光通常采用燈具加格柵或遮光罩等方式消除。

一次眩光是博物館展陳照明中最大的負面影響因素。主要通過控制燈具位置和投光角度來消除一次反射眩光。

1.1.4 展品的保護

就照明而言，展品的保護主要考慮兩方面。一方面是由于光源輻射導致的變色或褪色損傷。影響此類輻射的主要因素有:(1)展品表面的光量。在照度固定下主要與照射時間成正比；(2)光源波長。根據研究波長為300～380nm的紫外線其損傷占95%，380～780nm的可見光其損傷占5%[1]。根據相關研究，自然光的光源損傷系數較高，而帶紫外線吸收膜的熒光燈其損傷系數較小，另外市場上常用的白光LED由于無紫外線光譜，因此其損傷系數也較小。

另一方面是由光源輻射照度引起展品溫度上升而造成的損傷。輻射照度越小，被照射物的溫升越慢。根據相關研究，射燈、鹵化物燈的輻射照度較高，熒光燈、太陽光的輻射照度較小。

1.1.5 顯色性與光色

博物館建筑對顯色性要求高，包括展廳、陳列室在內，其余如門廳、工作用房、藏品庫房的顯色指數應≥80，辨色要求高的展廳顯色指數應≥90。

光源色溫通常應與照度水平相適應。對光輻射敏感的展品展廳，其照度水平相對較低，這種空間一般采用低色溫(3 000K以下)。對光輻射不敏感的展品展廳，其照度水平相對較高，這種空間更傾向采用高色溫(5 000K以上)。

1.1.6 軍博展陳照明的特點

除中央兵器大廳外，軍博各層展廳的展陳照明由專業公司設計，本文不涉及這些展廳的展陳照明方案。

軍博作為革命歷史類博物館，其展品類型和其他博物館有顯著不同。軍博的基本陳列內容包括兵器陳列、各時期戰爭陳列、軍事科技陳列、軍事藝術作品陳列四類。前三類陳列中展品主要以各時期武器裝備為主，包括衛星、飛機、導彈、坦克、艦艇、槍支、彈藥、刀具等，這些武器裝備多采用金屬等材質，屬于對光輻射不敏感的材料；第四類軍事藝術作品主要包括軍事藝術主題的油畫、國畫、雕塑等，這些展品加上各時期戰爭陳列的衣物、印刷品等屬于對光輻射敏感的材料。對于前三類展品，根據表1，其展品照度可取到300lx，年曝光量不受限制。

位于首層中央的中央兵器大廳高度達到28m，此大廳無法按照常規將展陳照明做二次設計，需一次設計到位。經綜合考慮，中央兵器大廳按照高檔展廳300lx、12W/m2進行設計。采用100W的LED深照燈具作為主照明，藻井(4.2m×4.2m)亞克力面板內選用LED燈帶，為達到LED燈帶均勻點亮無黑影的照明效果，需反復進行LED燈帶數量和排布的配置。

由上文分析可知，通常為保護展品需限制太陽光(含紫外線光譜)的照射，但是天然光同樣具有顯色好，容易增加觀眾的體驗感和舒適度等特點。因此結合一層中央兵器大廳展品的特點(大型武器裝備)及建筑構造，在中央兵器大廳四層頂部設天窗引入自然光線，將整個大廳營造得更加宏偉壯觀。軍博中央兵器大廳如圖1所示。

圖1 軍博中央兵器大廳

1.2 軍博展廳一般照明

常設展廳內采用LED筒燈作為一般照明，結合吊頂型式嵌入式安裝。根據項目需求，展廳以一般照明為主，后期展陳照明設計僅做局部調整。因此各常設展廳按照高檔展廳300lx、8W/m2進行設計。以展廳3-4為例，該展廳面積約1 560m2，根據裝飾吊頂設計，燈具點位個數為160個。結合計算功率，并考慮到實際產品和裝飾造型的需求，每個燈具安裝點處選用雙頭筒燈(2×30W)，可以滿足規范和實際裝飾預留空間的要求。同時，所有燈具采用間隔式跳接回路供電，可以根據展品的不同類型、展陳環境要求按50%、100%開燈兩種模式以提供不同的照度。軍博普通展廳如圖2所示。

1.3 藏品庫房照明

軍博藏品庫位于地下室，包括藏品庫及庫前區，共有大、中、小型藏品庫房數十個。普通藏品庫內有大型武器、輕武器、油畫、國畫、書法、紙質文件、皮革、雕塑、橡膠、雕塑、證章、錢幣等。珍品庫房內以各時期文物為主。

圖2 軍博普通展廳

藏品庫房功能照明按75lx、3.5W/m2進行設計。不同的藏品庫內按藏品柜架的高度、排布方式進行相應的照明燈具布置，光源采用LED管型燈。各藏品庫房內均設置分別為安防及消防使用的備用照明燈。其中安防備用照明設計照度≥50lx，經與裝修公司配合吊頂后確認采用LED筒燈，光源功率50W。

每間藏品庫均作為獨立的防火單元，照明配電箱設于庫區外強電間，照明配電線路最長約125m。

2 軍博環境藝術照明

環境藝術照明是藝術和技術的有機結合。本章主要介紹軍博夜景照明及內裝飾照明的設計創意及實現。

2.1 軍博夜景照明

一個好的建筑，通過以夜景照明為代表的環境藝術照明設計能更凸顯建筑的魅力和靈魂，表現出文化底蘊。良好的夜景照明美化了城市的建筑物和構筑物，甚至會成為城市的形象地標。

夜景照明的基本原則包括:(1)根據城市區域規劃、照明對象的材質制定用光、用燈照明規劃方案[6]，設計應考慮城市、項目片區的均衡性；(2)突出主體特征，體現藝術品味；(3)控制光污染；(4)考慮綠色節能和易于維護。

在軍博夜景照明設計過程中始終堅持“見光少見燈、環境巧融合”的原則，在保持園區建筑和景觀整體風貌的前提下，實現獨具軍事文化特色的博物館夜景照明效果。遵循《北京市夜景照明管理辦法》相關規定以及建國六十周年大慶及長安街沿線夜景現狀后，廣泛參考和研究了世界頂級軍事博物館的夜景照明優秀案例，決定沿用軍博2008年夜景照明方案暖白光色和投光的方式，并在此基礎上通過精準控光、分層刻畫，進一步體現博物館建筑挺拔、干練的建筑特點和獨具軍事特色的場所精神。軍博南立面夜景照明效果圖及實景圖如圖3所示。

圖3 軍博南立面夜景照明效果圖及實景圖

軍博南側入口位于復興路，為其主要出入口。由南側看其建筑整體氣勢雄偉。其平面呈山字形，正面中央是7層建筑，頂上又矗立著37.37m高的塔座，承托了一個直徑6m、重達8t的中國人民解放軍軍徽。塔座及軍徽已成為軍博的標志。為此，在本次夜景照明時重點設計了塔座及軍徽的照明方案，如圖4所示。

圖4 軍博塔座及軍徽

軍博北側是居民住宅，為滿足立面照明的同時避免對北側住宅造成光污染，采用將燈具分為多組安裝在不同高度、控制燈組投射角度、燈具加磨砂燈罩等方式以使得光效均勻、光纖趨于柔和。同時，采用軟件計算了北立面照明對其北側住宅夜間的影響。以重大節慶模式燈光全開為例，通過專業軟件模擬計算，北立面照明在居民樓表面產生的平均垂直照度為4.8lx，符合國家規范要求，具體見表2及圖5。

居住建筑窗戶外表面產生的垂直面照度最大允許值[7] 表2

圖5 軍博北立面泛光照明驗算

夜景照明中的節能是需要重點考慮的一項內容。軍博在2008年已進行過一次外立面照明更新改造。在本次軍博夜景照明設計中，綜合照明效果、節能、光源使用壽命及維護周期等因素，采用了LED光源與金鹵燈相結合的方式并配套燈具，在降低單位面積功耗的同時提高光照指向的精準度，并延長照明設備的使用年限。軍博改造前后夜景照明燈具光源對比如表3所示。

2.2 軍博內裝飾照明

軍博內裝飾照明的目的是提供良好的室內環境、營造良好的氛圍，使觀眾能夠安全、快捷、愉快地進行參觀活動。從這個角度說，展廳展陳照明及一般照明也是內裝飾照明的一部分。本節主要介紹除了展陳照明外的其他公共區域內裝飾照明的創意及其實現。

軍博展覽的建筑布局主要以位于一層的中央兵器大廳(一層～四層通高)為核心，如圖6所示，各層平面通過環廊將分布在四周的各展廳聯系起來。

軍博夜景照明燈具光源對比 表3

圖6 軍博一層平面布局

2.2.1 北迎賓廳照明

北迎賓廳以點、線、面光結合，直接與間接照明共存，整體顯得簡潔、大方。燈具采用LED筒燈、LED長條形燈和中間定制面光燈具組成。通過暗槽內LED燈帶和筒燈，經過迎賓大廳下方時，可以清晰的看到上方的藝術紋理圖案(如圖7所示)。

圖7 軍博北迎賓廳

2.2.2 環廊通道照明

環廊通道上方采用了LED長條形燈、筒燈和LED燈帶，其中LED長條形燈隱藏在天花條形格柵中間，提供基礎照明。筒燈與LED燈帶照亮立面墻壁，使得整個通道視覺效果寬敞、明亮，如圖8所示。

2.2.3 四層觀眾服務廳照明

四層觀眾服務廳上方燈具采用亞克力板發光燈盤，燈盤內部安裝LED燈條。觀眾服務廳按照300lx、8W/m2進行計算考慮，合計105個燈盤，如圖9所示。

圖8 軍博環廊通道

圖9 軍博四層服務大廳

3 軍博照明設計的實現

3.1 軍博綠色照明的實現

根據GB/T 51268-2017《綠色照明檢測及評價標準》，綠色照明包括照明質量(照度、照度均勻度、亮度、色溫、顯色指數……)、照明節能(照明功率密度LPD、照明耗電量、功率因數……)、照明控制、照明環保(光污染防治)及運維管理等五方面內容。照明質量、照明環保等已在上文介紹，本節主要介紹照明節能及照明控制。

3.1.1 照明節能

以照明節能為例，軍博各場所均采用高效節能光源。LED、高效熒光燈、陶瓷金鹵燈等高效光源在展陳照明、一般照明、夜景照明、內裝照明中得到廣泛使用，這也為照明節能打下堅實基礎。以照明功率密度LPD這一項指標為例，經測算，軍博各場所LPD設計值見表4。

軍博各場所照明功率密度 表4

3.1.2 照明控制

以照明控制為例，軍博展廳、車庫、門廳、走廊等公共區域照明、夜景照明及道路景觀照明均采用智能照明控制系統進行集中控制。其中夜景照明設置了平日、周末、下半夜、重大節假日四種模式(如表5所示)，道路景觀照明采用了平時模式(分為上半夜、下半夜兩種)、節假日模式(分為上半夜、下半夜兩種)四種模式(如表6所示)。

軍博建筑夜景照明各種模式及實際用電量 表5

軍博道路夜景照明各種模式及實際用電量 表6

3.2 照明設計的創意及其實現

在軍博的建設過程中，更加認識到照明對于博物館建筑的必要性、重要性。通過展陳照明為觀眾提供一個明亮、舒適的參觀環境，便于觀眾更好地觀看、欣賞展品。通過內裝飾照明使得觀眾順利在各展館間的公共區域之間過渡。通過夜景照明體現了建筑的體量和立面質感，突出了軍博作為標志性建筑的文化特色。

在軍博照明效果的實現過程中，電氣設計師需要適應各種角色轉換，做好協調工作。首先，在與建筑師的配合中，需要適應由照度、均勻度等理性參數轉換到顏色、氛圍等感性指標。比如需要根據建筑師選擇的地面、墻面材質、顏色選擇合適的照明光源、色溫等。其次，要與內裝設計進行配合。在軍博的照明設計中，電氣設計師同樣對內裝照明負責，這就需要與內裝設計師反復溝通吊頂方案、燈具選擇、光源選擇、色溫、燈具分組控制方案、LPD復核等。以LPD復核為例，在中央兵器大廳的照明設計中，根據建筑造型需要設置120個4.2m×4.2m的藻井。根據確定的照度推算出每個天花藻井最大功率不超過524W(功率限值)，并依據此功率現場調整藻井亞克力板內燈帶間距，確保達到照明效果的同時外觀無陰影。最后，是配合展陳設計。由于展陳設計介入時間較晚，且全館共有43個陳列廳(區)，數量偏多，而且由于展品類型不同的原因，各家展陳設計公司的設計風格、工作界面等不完全一致，這也需要跟各家逐一協調。比如前期已經根據資料對各展廳進行了初步展陳設計，但是具體展廳的展陳設計進入后有些展品樣式、尺寸等有顛覆性修改，為此需要對吊頂等進行拆改，這些都是需要協調的內容。

照明工程是一個系統工程，在發達國家通常有專業的照明設計師，在方案階段就會配合建筑師進行照明方案設計。我國照明專項設計起步較晚，照明設計是近些年才興起的職業，人們對照明的重要性認識在逐步增強。對于大型公共建筑項目來說，照明設計前期通常由電氣工程師負責，在具體實施階段又需要電氣設計師進行總體把控，響應各分包設計的要求。這就要求電氣設計師不僅要精通照明電氣專業知識，還需要較高的藝術修養和產品實踐經驗(如光源的適用范圍、燈具的造型、尺寸、安裝方式等)。尤其在與建筑師的配合過程中能夠把握建筑師的設計理念，通過照明設計助力實現設計理念。以軍博一層中央兵器大廳為例，由于其頂部藻井尺寸大(4.2m×4.2m)，因此中間設有“十字”形結構梁。在藻井照明方案中，為了照明效果需要隱藏照明管線，電氣設計師和結構工程師需進行配合，預埋管線(如圖10所示)。

圖10 藻井暗埋照明管線

3.3 軍博照明設計的思考

在軍博的照明設計中，展陳照明是核心，一般照明、內裝飾照明和夜景照明是重要組成部分。

展陳照明要求根據展品內容的不同使用不同的照明方法。比如，針對以書畫、繪畫作為展品的展館，照明首要是保證展品的平面照明均勻度，避免展品表面出現光斑、明暗不一致的情況。而對于軍博而言，主要的展品是武器裝備，對于大型武器裝備來說往往突出重點、留有一定的陰影反而容易突出展評的形狀、質感(如圖11所示)。另外，部分展品往往配有圖片和文字展板加以介紹，展陳照明也應兼顧展板的照明。

圖11 軍博武器展廳2

由于軍博的展品主要為武器裝備，因此展品的照度標準較高，這與美術館和很多藝術類博物館有顯著區別。筆者認為原因有二，一是美術類展品需要充分考慮照明帶來的輻射和熱的影響，而武器裝備等金屬類展品基本可以不考慮這一影響。二是美術類展品主要供人們進行觀賞，更多的是一種形象的感受，而軍博更多的是為觀眾提供軍事相關知識、展品供觀眾觀察、研究用。同時，由于展品的照度不同，各展廳的一般照明、展廳之間的通道照明及展廳入口處的過渡照明也相應不同。軍博的展廳、展廳環廊間的照度比一般美術館、藝術類博物館要高，視覺效果更明亮(如圖1～2所示)，這與美術展品展館一般照明低照度帶來靜謐、柔和的視覺效果顯著不同(如圖12所示)。

圖12 上海當代藝術博物館展廳

由于軍博展品的特殊性，使得自然光的引入成為可能。通常為保護展品需限制自然光(含紫外線光譜)的照射，但是天然光同樣具有光譜全、顯色好，容易增加觀眾的體驗感和舒適度等特點。位于擴建部分核心的中央兵器大廳，為一層至四層通高的高大空間，高度為28m，其頂部共設有 120個4.2m×4.2m的藻井造型，其中有32個設置了采光天窗，所有藻井均設置發光天棚。再結合采光天窗及四周高窗的設置，由頂部、四周引入自然光，使得大廳顯得大氣磅礴，觀眾直觀感受更好。但是也需要注意到在白天采光天窗的光色與采用人工照明的藻井光色不完全一致的情況。

4 結束語

博物館照明不僅是光線的應用，還是人與展品之間的媒介。在博物館照明中，展陳照明是核心，展陳照明必須以展品類型、材料、尺寸等為基礎展開。建筑一般性照明和內裝飾照明是展陳照明的有益補充，能為觀眾和工作人員提供一個良好的環境。夜景照明則應根據博物館的功能、外部材質等結合城市區域規劃制定照明計劃，體現博物館的特點。