图书馆照明设计探讨

图书馆照明设计探讨

贾晟

华东建筑设计研究院有限公司 200002

摘要：本文阐述了图书馆照明的标准和要求；通过比较各光源优缺点，选用适合图书馆用光源；结合实例介绍智能化照明系统在图书馆照明控制的应用。

关键词:图书馆；绿色照明；照明标准；环境要求；灯具布置；智能照明控制

0 引言

图书馆是保存和传播人类文明成果的重要场所, 图书能够陶冶人们文化情操，拓宽知识面，提高全面素质。舒适的照明环境对人的视觉健康非常重要，会把读者留在图书馆的时间更长，从而有效提高图书馆的利用率。此外，图书馆属于照明时间长且照明场所多的建筑，其照明用电量约占整个建筑用电量的40%。因此探讨图书馆照明设计对提升阅读环境和节约能源有着积极的意义。

1 图书馆照明标准

图书馆的核心功能就是阅读和查询藏书等，为达到高质量照明和舒适的环境，需满足《图书馆建筑设计规范》JGJ 38-2015和《建筑照明设计标准》GB 50034-2013中有关标准值的规定（见表1）

表1：图书馆建筑照明标准值

从表格里看，舒适的照明环境需满足四个指标，即照度（lx）、统一眩光值（UGR）、照度均匀度(U₀)和显色指数（R_a）。

（1）照度：照射在单位面积上的光通量，计量单位是勒克斯（lx）。照度与被照物的材质、色彩无关，不依赖于人眼的视觉感受，便于作为设计考量和测量。需要注意的是书架、书库的照度值的参考平面及其高度是0.25m的水平面，即书架的底部距离地面的距离，保证放在最底面的书达到查询书籍的照度需求；其他区域为保证在书桌面的照度标准值。

（2）统一眩光值（UGR）：度量处于室内视觉环境中的照明装置发出的光对人眼引起不舒适感主观反应的心理参量。UGR值分28、25、22、19、16、13、10等七档。28为严重眩光，不能忍受；25为有眩光，有不舒适感；22为有眩光，刚好有不舒适感；19为轻微眩光，可忍受；16为轻微眩光，可忽略；13为及其轻微眩光，无不舒适感；10为无眩光。眩光产生视觉的不舒适感，严重时还会损害视觉功效。灯具的配光曲线、灯具的样式以及灯具的排布方式都对统一眩光值有影响。

（3）照度均匀度（U₀）: 照度均匀度指规定表面上的最小照度与平均照度之比。光线分布越均匀说明照度越好，视觉感受越舒服，照度均匀度越接近1越好；反之越小越增加视觉疲劳。这个值是衡量灯具的配光是否合理的一个参数。均匀度越小，说明灯具的光比较集中，没有扩散开。越大，说明配光越好，光散得很开。

(4)显色指数（Ra）：光源对物体的显色能力称为显色性，是通过与基准光源（太阳光或白炽灯）下物体外观颜色的比较。以8种彩度中等的标准色样来检验，比较在测试光源下与在同色温的基准下此8色的偏离程度的平均值为显色指数。Ra以100为最高，色差越大，Ra值越低。按标准规定：长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数（Ra）不宜小于80。阅览区域的光源的显色指数必须大于80才能有益于读者的长期阅读。

另外，光源色温影响室内的气氛。色温低, 感觉温暖; 色温高, 感觉凉爽。一般色温＜ 3300K为暖色,3300K＜色温＜5300K 为中间色,色温＞5300K 为冷色。阅览室等取中间色，当采用发光二极管灯光源时（如LED灯），长期工作或停留的场所，色温不宜高于4000K。

2 图书馆照明环境要求

图书馆建筑的主要区域有阅读区和馆藏区，各区域对照明环境要求各异，下面分别讨论：

（1） 阅览区：读者大部分阅读时间都在此区域，用眼时间最长。读者的姿势、用眼方式相对固定，容易产生视疲劳。因此此区域对照明环境的要求最为严格，所以从适合长时间阅读、保护视力的角度考虑，一般要求环境宽敞明亮、光源无阴影暗区、无频闪、无眩光以及光源显色性好。

（2）馆藏区：主要是存放及检索图书，图书摆放位置基本固定不变，在书架上的时间很长，部分图书资料存放时间更长。光线长期照射会影响馆藏书籍文献资料，因此从保护书籍角度考虑，要求避免阳光长期直射，同时避免使用紫外线与红外线辐射较多的光源。图书检索区域使用电脑较多，该区域对光照度要求很低（要避免背景全暗），但是对眩光控制要求较高。对于阳光引起的直射人眼的眩光，采取遮阳的办法；对于人工光源，采取降低亮度，隐蔽光源或移动位置的方法。

3照明灯具的选用

目前，低能耗、高光效的灯具主要有，荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯和LED，表2列出几种光源的参数：

表2 光源参数对比

金属卤化物灯高光效、显色性好、结构紧凑、性能稳定的特点，主要适用于体育场馆、展览中心等区域。缺点是启动困难（需要专门的触发器），启动速度慢（启动后亮度系逐渐增加），不适用图书馆阅览室等区域的照明。

高压钠灯发光效率高、使用寿命长，透雾性好等优点，适用于道路、机场、码头、广场等场所。缺点是显色性低，不适用阅读环境。

荧光灯是应用最广泛、用量最大的气体放电光源，它具有结构简单、光效高、发光柔软、寿命长等优点，目前大量的图书馆建筑、办公建筑和教育建筑使用三基色荧光灯。

近二十年来，LED的技术发展很快，特别是近些年已逐步取代荧光灯。其特点如下：

●发光效效率高：表中各灯具比较，LED没有明显的优势，但是具有很大的发展潜力，未来的光效能够达到200lm/W。

●光线质量高：LED光谱中几乎没有紫外线和红外线，对保护藏书十分有利。

●光色纯：LED 的峰值波长一定,故其发光颜色一定，经过适当的混合即可实现全光谱色。

●可回收，传统荧光灯管、金卤灯中含有汞，这种物质危害人体健康。在生产时或废弃时还会对环境造成污染，而LED为固体发光，不含汞。

●响应时间短、可频繁开关、可调光，结合控制技术和通信技术，可现实灯具智能化控制。

●使用寿命长，稳定性高，维护费用低，虽然初期投资费用LED是荧光灯的数倍，但是综合费用比较还是较荧光灯低。

●无频闪：常规光源供电频率为50Hz，属于低频频闪，容易导致视觉疲劳，造成视力下降，采用直流驱动的LED才是真正无频闪的光源。

●体积小、重量轻，可平面封装,易开发成轻薄短小产品，能做成点、线、面各种形式的具体应用产品。

综上所述，LED更加绿色节能环保。

4 阅览室、书库的灯具布置

目前，有的阅览室照明存在阴影的现象，读者在书桌上阅读时候，灯光从背后照射，阴影落在书和桌面上，分析其原因，主要是灯具和书桌错位导致的。针对阴影问题，在设计时选择较宽的桌面均匀布置，照明灯具安装在桌面上方，灯具间距与桌子距离一致；同时要求使用方严格按照设计图纸，采购相同尺寸的图纸和书桌摆放。

在书库区，读者除了查询书籍之外，往往还会在开放式书架旁阅读，而规范只要求此区域照度为50lx。针对阅读时照度较低的问题，采用局部照明的方案，除了在走道上设置灯具外，在书架上另设照明，保证阅读环境的照度。

5 智能照明控制技术的优势

传统的照明系统应用十分广泛，但是可靠性低，灵活性差，功能简单且只能手动操作，难以适应现代化建筑的要求。随着通讯、自动化、智能化等技术的发展，智能照明控制技术解决了上述问题，其特点如下：

●节约能源：预先设定各个照明区域固定的照度值，结合各种传感器（光照度传感器红外移动传感器等）对灯光进行自动控制，以保持室内恒定照度；

●便于管理：可现场控制、中央控制多种方式；可控制任意回路连续调光或开关；可用手持无线遥控器对灯光进行控制；

●灵活性好：只需修改软件设置，就可调整照明布局和功能效果；

●延长光源寿命：具有软启动、软过渡、软关闭功能，防止过电压及冷启动大电流对灯具的冲击，大幅降低灯具的损坏率。

●开放性：可以与物业管理系统，楼宇自动控制系统，安防及消防系统等联动。

6 实际案例应用

某图书馆阅览室面积很大约为4000m²，其中阅览区约3000m²，开放式书架区约1000m²。

将其分成若干个独立的照明区域，一个到两个柱内空间划为一个照明区域，出入口单独设一个区域；每个区域设两路照明回路，同时在每个区域内选一盏灯作为警卫照明，多个区域警卫照明连一个回路。

智能照明控制系统在设备控制室设总开关，可远程控制照明。在出入口处设置控制面板，可以在现场同时或按区域开启和关闭灯，这样可以根据阅览室的时间或人员控制灯具。比如在阅览室读者较少的时候，无读者区域只开启一半照明；在午休或者夜间开启值班模式，只开启值班照明。

靠窗口设置光照度传感器，系统根据预先设置的光照度值，当阳光充足时，靠窗灯具调暗；当天气阴暗时，靠窗灯具调亮，始终保持室内恒定照度。

开放式书架区域采用定时控制和红外移动控制等方式，当有人进入书库时，自动开启走道照明，当人在书架前持续时间超过预设时间，自动开启书架上的阅读照明，当人离开感应范围后，延时自动关闭照明。

7 结语

随着LED照明和智能化技术的快速发展，将两者合理结合应用，不仅能够提升阅读视觉效果，又能达到节能减排的目的，实现真正的绿色建筑。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院. GB 50034-2013 建筑照明设计标准 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]北京照明学会照明设计专业委员会. 照明设计手册（第三版）中国电力出版社. 2016