论智能化图书馆的水电系统设计与安装

●胡 骥（武汉大学 图书馆，武汉 430072）

当前的图书馆建筑，越来越需要重视其智能化问题。从外部来看，图书馆要适应信息网络化的世界潮流，与各种信息网络接口；从内部来讲，图书馆要适应文献数字化和楼宇自动化管理的发展趋势。图书馆建筑智能化是指将计算机技术、控制技术、通信技术、信息技术和建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，提高图书馆建筑的运行、管理、安全、防护及信息服务等方面的自动化程度。［1］智能化图书馆通常应具有安全性、开放性、实用性、经济性、实时性、完整性、可扩展性和易维护性。在为读者和工作人员提供安全、高效、舒适、便利工作环境的同时，实现节约能耗，降低人工成本，提高管理效率的目的。

1 智能图书馆水电系统

一般认为，图书馆智能化主要包含以下3个子系统：业务网络化（或办公自动化）系统、通信自动化系统、楼宇自动化系统。也可根据功能将智能化系统划分为五大组成部分，简称5A，即：CA（通讯自动化）、OA（办公自动化）、BA（楼宇自动化）、FA（消防自动化）和SA（安保自动化）。这里我们主要讨论各方面的自动化系统对水电设计与安装提出的要求和挑战。

楼宇自动化是以网络和软件界面等多种集成为基础，通过统一的通信网络、操作系统和界面环境，实现对消防自动化系统、空调系统、保安系统、电视广播系统、能源系统、给排水管理系统、停车场管理系统、电梯管理等。

智能化图书馆的水电设计与安装涉及的设施和部件庞杂，环节多。主要包括以下方面：①空调系统，包括冷冻机组、热交换器和空调系统终端设备等部分，主要是对空调柜机、新风机组、排风机、冷水机组、水泵、冷却塔、集水器、冷冻水、膨胀水箱等部件的运行状态进行监控。就图书馆而言，古籍善本库、主机房等就离不开恒温恒湿空调系统的保护。②给水排水系统包括给水、排水、消防给水、冷却循环水等子系统，主要是对生活给水泵、消防给水泵、自动喷淋泵、排污泵、蓄水池、污水池、给排水监控系统等部件的运行状态进行监控。③ 供配电系统包括高压、低压、直流、发电机等子系统，系统主要是对断路器、变压器、发电机等部件的运行状态进行监控。对于较大规模的图书馆，为了确保其消防设施、通信网络和其他重要负荷用电，除了设置UPS电源外，还需另设应急发电机组。④照明系统包括系统控制、显示驱动、电源转换、照明终端等子模块，光强主要是对传感器、微处理器、标准通信接口、灯具驱动、LED灯具等部件的运行状态进行监控。⑤ 电梯系统包括轿箱、曳引机组、控制器等部分，主要是对控制柜、轿箱、曳引机组、对重、层门、召唤装置等部件的运行状态进行监控。

以上自动化系统的采用需要根据当地实际进行，毕竟其运行和维护费用是一笔不小的开支。在条件许可的情况下，应该优先实现某方面的自动化和智能化，或者某方面的子系统的智能化。

2 图书馆水电系统的制度保障

智能化图书馆的建设和维护是一项系统工程，在当前高校新馆建设中，应该在设计阶段就考虑相关制度和程序，以保障新馆的高智能化水平，以及能按时保质投入使用。但目前新馆建设中的一个关键问题是学校基建主管部门、新馆设计施工部门和图书馆缺少足够的联系和协商，图书馆的意见得不到重视，到新馆落成使用时才发现这样那样的问题。为了避免此类情况发生，图书馆、设计施工方、基建处三方要及时沟通。设计任务书可由图书馆与基建处共同提出，新馆面积、规模、造型等由学校领导、基建处研究决定，图书馆可以参与，而功能布局、各种用房面积、空间净高应由图书馆决定。中标的设计施工方应当具有一定的图书馆设计经验，反复听取图书馆的意见，也可能会给图书馆提供更好的选择。［2］

设计单位的平面图返回给图书馆后，应及时组织部主任和图书馆骨干反复讨论，对业务用房、总体布局、造型、信息点、配电间、书库荷载量、消防通道、书库上下连通、照明的排布、地插墙插等多方面商讨修改。在基本无异议的情况下，在复印的平面图上标记以下内容：计算机信息点的位置和点数；电话信息点位置；监控摄像头位置；大用电量部位及功率（如接柜式空调、电热水器部位、电动机部位等）；计算机主机房用电功率；电子阅览室计算机总台数及总用电功率；电子阅览室、书目检索区布线建议方案及地面尺寸；强电井、弱电井位置及电子阅览室交换机位置等，应尤其关注用电系统线路图，包括独立的高压变电和低压配电系统，照明系统、电话系统、风扇及各自的办公室线路。消防系统包括烟感、温感自动报警系统，CO2自动灭火系统、自动灭火喷淋系统、分区自动隔断系统，图书馆集成管理系统、与校园网联络的通讯系统、不间断电源系统、电视监控系统、电子红外线自动报警系统以及多功能厅、电子阅览室、主控室、配线室、监控室、集体视听室等处必备空调房间专用线路图。

此外，负责网路布线的公司应在土建工程进入到一定阶段时及时进驻，进行穿线、测试、调试、集成。图书馆在签完合同后也应该有技术人员监督工程的全过程，及时解决施工中的问题，从而确保工程质量。［3］

高校图书馆的智能化系统监控管理的内容和范围、系统规模、系统的智能化和集成化程度等都必须切合实际，以达到需求与经济可行性、技术先进成熟性及将来的可扩充性的统一。

3 图书馆水电系统安装的原则

智能化图书馆的水电安装，应该遵循安全、可扩展、智能化、节能环保等方面的原则。

3.1 安全原则

结构安全主要应保证结构的稳定性和抗地震力破坏的可靠性。防火是图书馆建筑设计的重点，要严格按照《图书馆建筑设计规范》和《建筑设计防火规范》《高层民用建筑设计防火规范》等国家标准进行设计。同时，要确保图书馆所使用的电源插座是优质安全的产品，以预防源于电源事故的火灾发生。

3.2 节能环保原则

节能包括节水、节电和节约供暖的能源。图书馆是人员密集的公共场所，又是耗水、耗电、耗能量较大的单位，节能潜力理应很大，节能成效理应显著。然而因历史的原因，全国图书馆的节能工作并不突出，连许多新建图书馆都很少考虑节能设备和节能技术的应用，这不能不说是一种遗憾。日本上智大学图书馆有雄厚的财力和物力，但图书馆十分注意节约，仅用水就有4套供水设备：供人饮用的消毒水、供一般洗涤用的自来水、供沐浴用的太阳能加热的热水、供冲洗厕所用的收集雨水。网络环境下，图书馆的耗能量将更大，工艺设计尤其要考虑节能。

首先考虑的是节约常规的能源，要采取良好的节能措施来提高建筑物系统保温效果；采用节能效益好的水、电新产品，如光敏控制或声控的灯具开关、各种新型光源的灯具、光感应给水开关器等；合理选用变压器，提高其负荷率，使变压器处于经济运行状态。此外，还应充分利用自然资源，如太阳能、风能、雨水等；采光方面，多利用自然采光可以有效节能。例如，可以用中庭（内天井）来处理新馆的核心空间。在建筑物的中心设置一个高大的流通空间，上面覆以玻璃屋顶，悬挂新颖别致的吊灯。同时，中庭也有助于空气的自然流通。在日照质量高的地区可以考虑在屋顶上和采光墙面上安装太阳能集热器，满足晴天时日常阅览的照明需求。在我国北方等缺水地区应考虑在屋顶安装足够数量的雨水收集器，利用雨水解决厕所冲水和打扫卫生用水，也可以用来灌溉景观带。在日本，一些图书馆在大量书架区域的天花板上安装感应器，读者进出感应区时日光灯管可自动开关，能节省庞大的电力费用；但若读者进出频繁，感应器开关及灯管比较容易损坏。现在可利用电脑控制全馆照明设备，如各区域之电源开关启动，感应器定时启动等，可减少上述问题的产生。

3.3 可扩展性原则

要设计好各种用房信息点的位置布局，信息点的设置要有预见性，要留有充分余地，满足随时增加的要求。

3.4 智能性原则

智能性是指利用自动化、网络化技术对水电系统进行实时监控、调整等。

当然，采用这些措施必定会增加费用，但并不能因此而放弃使用，图书馆建设的经济性要建立在保护生态环境、合理利用自然资源以及全寿命费用分析与评价上，不能是短期行为。

4 水电系统设计与安装的具体要求

现代科学技术对图书馆工作的渗透日益强烈，要充分考虑现代技术用房的水电设计与安装，综合考虑计算机管理系统、声像服务系统、缩微服务系统等用房的合理布置，并尽可能有超前的设计，留有发展的余地。相应地，在线路上至少要预先铺设7条不同功能的线路通达全馆各部室，即照明线路、动力线路、通信线路、计算机线路、温控线路、火灾监测线路、备用线路等，尽量采取结构化综合布线系统。将图书馆所需的语音系统、数据与图像传输系统、监控系统和消防保护系统等各个方面所需的线路统一组合在一套标准化的布线系统之中，统一考虑，一次布线。

关于图书馆用电负荷等级，《图书馆建筑设计规范》第6.3.1条中指出：重要图书馆不低于二级，一般图书馆不低于三级。重要的图书馆要设配电室，其位置宜在首层，离本单位电负荷中心最近的地方。配电容量要留有余地，以备发展，这一点十分重要。所有用电系统，垂直与水平布线设计尽可能以最短路径设置。为了新馆投入使用后的便利，在布线时各信息点（终端点）都应设计在内，并留有一定余地。针对不同的系统应该设计不同的用电负荷及保障设施。具体包括：

①计算机网络系统，含中心机房（主机、数据通信主控设备、电话程控交换机等），行政管理系统（各办公室、财务、人事、保卫、接待室等），业务系统（采访、编目、检索、流通、参考咨询、书刊报阅览与库存等）。以上系统中各信息点与电话点的设置，要根据图书馆规模与读者量来确定，并留有一定发展余地。为了有效地保护整个网络系统的安全，主机房要独立使用专门的供电线路，并配置稳压电源。为确保服务器数据的绝对安全，要配置一台网络用智能型不间断电源，以真正实现无人监控的网络级电源保护及管理。②通讯系统，包括数据通讯、话音通讯、传真通讯、电子邮件、电子布告栏等。在此项设计时，许多馆由于资金不能一步到位，设计内容缺项或布点不够。在新馆设计之初，应当从长计议，尤其是进入到多媒体通讯系统时，这些功能都可集成进去。③消防保护系统。图书馆属于一级消防单位，我们不但要对所有载体的文献资料、图书馆的一切设施设备，施以现代化的保护措施，还要对到馆的工作管理群体与读者群体的安全予以全面的考虑。在重点防范部位（珍善本库、计算机主机房、主要通道等）设置摄像系统、防盗探头、紧急按钮。各交通转折口、各层房间都要设置明显的紧急疏散与通道标识，电源控制要有UPS（不间断电源）来保障，确保发生意外情况时的导向无误。［4］④ 室内照明系统。室内照明也是水电安装环节中至关重要的一环。因为照明环节是图书馆工作人员和读者接触最多、感觉最灵敏的一个环节。无论天然光线或是人工照明，都在营造图书馆特定的庄重、静谧、深邃的文化氛围中起着重要作用。日常生活中，读者喜欢选择临窗的座位或者照明灯下的位置就坐，就是因为光照不仅影响阅读质量，还影响读者心理。照明设计首先要确定照度标准。恰当的照度使读者振奋精神，集中注意力，保证高效阅读。过高过低的照度都会引起眼疲劳，降低阅读效率，影响图书馆的环境质量。其次，在照明设计和灯具设计中，可应用计算机辅助设计，有效地选择光源和布置灯具。上海图书馆在局部阅览室采用间接照明灯具，效果良好。

［1］喻萍，陈维纳．生态智能型图书馆建筑小议［C］//2003海峡两岸图书馆建筑设计论文集．北京：北京图书馆出版社，2003：175－178.

［2］马立．高校新馆建设中应遵循的五原则［J］．农业图书情报学刊，2008（7）：57－60.

［3］苏广利，许新军．也谈高校图书馆新馆的建筑设计 ［J］．河北科技图苑，2002，15（5）：45－47.

［4］赵雷．图书馆自动化、网络化建设与图书馆建筑设计［J］．大学图书馆学报，1998（6）：37－38.