崔振輝

(中國建筑設計研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

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

1 工程現(xiàn)狀

本項目為2層獨立建筑，主要功能為藏品庫房及其附屬用房，內部共設有標準型藏品庫房98間，藏品庫房內布置若干可移動或不可移動的儲物柜；每個標準間的藏品庫房建筑面積為144m2，長16m，寬9m，凈面積137m2。房間層高2.8m，地面為地磚，墻面為油漆，無吊頂，頂板面層為油漆。

原設計采用的是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。目前藏品庫房的典型燈具布置形式及實測照度水平如圖1～2所示。

圖1 典型庫房燈具布置現(xiàn)狀圖

現(xiàn)有燈具照明由于受儲藏柜影響，部分靠近柜體區(qū)域照度過低，而此處正是平時需確保照度水平的區(qū)域，不利于日常藏品的存取。同時，因為燈具未做防紫外線處理，在藏品存取過程中會持續(xù)對藏品進行損害。出于以上原因需對現(xiàn)有照明系統(tǒng)進行改造，以確保藏品存取過程中的照度水平達到使用要求。

2 改造方案比選

2.1 改造標準

藏品庫房對應照度標準按照GB 50034-2013《建筑照明設計標準》中相關要求設計，具體要求詳見表1。

經(jīng)與使用方溝通，本項目藏品庫房兼有臨時察看藏品的功能，故照度標準按照藏品庫房地面照度應≥75lx，0.75m工作面照度應≥150lx進行考慮。

藏品庫房照明質量要求 表1

圖2 典型庫房實測照度值

2.2 光源選擇

根據(jù)本項目的特點，首先是確定最適宜的光源。出于對藏品的保護，所選光源需本身不含紫外線或進行防紫外線處理。結合藏品庫房的實際使用需求，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，其對應長度為1 230mm和620mm。功率為36W的直管形熒光燈光通量可達3 300lm，加入鎮(zhèn)流器功率4W，光電轉換率為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) 長度1 230mm，光通量4 950lm,光電轉換率為110lm/W；整體功率32W(EHF)，長度 1 230mm，光通量3 360lm，光電轉換率為105lm/W。

燈具標稱壽命在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，其對應長度為1 170mm和570mm。功率為28W的直管形熒光燈光通量可達2 450lm，加入鎮(zhèn)流器功率4W，光電轉換率為76.5lm/W。燈具標稱壽命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標準尺寸生產(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LED直管燈達到與T8直管熒光燈同樣的照明效果時，僅需其一半的電量。

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

各類光源性能參數(shù)對比表 表2

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

各類光源防紫外線處理前后的功率對比表 表3

2.3 模擬仿真

藏品庫房內的儲藏柜高2.2m，且密度大，對藏品庫房的照度分布影響很大，在進行照明設計時需配合藏品柜布置形式進行燈具布置，因藏品庫房后續(xù)將進行新型藏品柜更換，現(xiàn)階段設計將按照現(xiàn)有的藏品柜布置形式分別對T8-EHF直管熒光燈、T5直管熒光燈以及LED直管燈進行定性分析。各類照明光源在A、B兩類藏品庫房中進行布置及模擬仿真的結果如下。

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

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

圖3 A類庫房T8-EHF直管熒光燈布置圖及照度曲線圖

圖4 B類庫房T8-EHF直管熒光燈布置圖及照度曲線圖

圖5 A類庫房T5直管熒光燈布置圖及照度曲線圖

圖6 B類庫房T5直管熒光燈布置圖及照度曲線圖

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

圖7 A類庫房中LED直管燈布置圖及照度曲線圖

圖8 B類庫房LED直管燈布置圖及照度曲線圖

通過以上仿真數(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到6.6W/m2和4.7W/m2,超過了規(guī)范要求的功率密度現(xiàn)行值標準，若再進行紫外線防護處理功率密度將進一步增大40%左右，其結果將遠超規(guī)范要求。LED直管燈方案不僅照度水平最高，而且對應的平均功率密度僅為2.8W/m2，遠低于規(guī)范要求的功率密度目標值3.5W/m2，且光源本身無紫外線，不需再進行防紫外線處理。因此，確定利用LED直管燈(17W、1 900lm)對原有照明系統(tǒng)的燈具進行改造。

3 改造方案

本項目共有藏品庫房98個，在照明燈具改造過程中仍需繼續(xù)使用。為了避免施工期間無關人員接觸藏品，確保藏品的安全性，項目采用清空一間、改造一間的方式進行施工，這就造成了每個藏品庫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，確定各類庫房采用一種通用的燈具布置方案。在利用仿真軟件對可能出現(xiàn)的各種藏品柜布置方案進行模擬仿真之后，最終將各類庫房燈具布置形式統(tǒng)一設置為26盞17W的LED直管燈，具體布置形式見圖9。

圖9 通用型藏品庫房燈具布置方案

圖10 典型藏品庫房儲藏柜布置及照度曲線圖

經(jīng)過仿真軟件仿真計算，藏品柜各種布置方案照度標準均滿足使用要求，因使用方反饋的藏品柜布置方案多達十余種且篇幅有限，此處僅列舉儲藏柜布置形式應用最多的典型藏品庫房仿真結果，如圖10所示。

由于藏品庫房仍在使用中，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，吊掛支架可滑動以方便敷設管線。燈槽長度可以無限延長，具有轉彎、坡道連接設計充分滿足線路整潔、高防火性的要求。各照明回路導線在對應線槽內敷設，同時在門側墻體上方2.5m處明敷水平線槽使四列燈槽貫通以便敷設導線。在更換藏品庫房內燈具的同時更換線路導線，采用符合環(huán)保要求的低煙無鹵阻燃輻照型銅導線。為了減少拆改，房間內燈具開關仍設在原有位置，藏品庫房外電源線利用原有管線經(jīng)公共走廊內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，相關參數(shù)明顯提高，具體變化見表4。

改造前后的相關參數(shù)對比表 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h，近十年內藏品庫房無需再進行照明系統(tǒng)改造，所以在實施過程中充分發(fā)揮了LED燈高光電轉換率的特性，將功率密度控制在規(guī)范要求的目標值范圍內。同時，燈具按行或區(qū)域進行控制，每行隔一套燈具分別控制，可以滿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的使用成本，也符合國家綠色環(huán)保、節(jié)能減排的國策。

4 結束語