基于节能目标下的图书馆新馆建设探索

徐志庭

（浙江图书馆，浙江 杭州 310007）

〔作者信息〕徐志庭，男，助理馆员，物业管理部主任。

引言

近年来国内的图书馆建筑大量采用大空间、全封闭的玻璃一体化设计，高亮度灯光照明，大规模中央空调系统等，在视觉上给读者带来了全新的感受，但在一定程度上，却忽视了节能环保的问题。如2006年落成的南方某图书馆，建筑面积达46589平方米，投资9亿元，是一座全封闭式的建筑。正面是大面积的玻璃幕墙，内部形成高大的空间，后面及侧面实墙点缀了一些装饰性的窗户。除部分办公室外，绝大部分空间无自然通风与天然采光。图书馆要全年开放空调设施，以保证其正常运转，每月电费约60万元。

号称“知识的水晶宫”的天津某图书馆，4000多平米的玻璃幕墙结构，其形体为下大上小的椭圆形玻璃建筑，外面无窗户，内部空间巨大，其耗能之高不言而喻。

从图书馆新馆基建这一环节着手，在图书馆建筑室内外设计方面，如何利用有限的资金和资源，采取有效的手段，达到长期节能减排的目的，值得我们思考。

1 自然采光的节能设计

1.1 大厅的节能设计

大厅主要光源来自两侧直落地面的玻璃门窗。在由室外进入室内的过程中，人们需要在入口大厅过渡，这种过渡作用需要的是一个中性场所，因而无论空间环境还是光环境都需要有个预示。所以在大量的自然光中也要根据人体的尺度进行中间元素的插入，营造出友好、亲和的氛围。

1.2 中庭的节能设计

图书馆的中庭位置处于人流来往必经之处，在设计中需良好地组织空间序列，通过中庭空间而使图书馆内部功能的指向性明确，形成良好的空间流线、应急疏散线路。中庭应尽量采用顶部采光，充分利用自然照明，通过中庭天井、高窗、落地玻璃、幕墙等的多重反射将光线反射到室内进深的部位。通过自然采光与镀膜玻璃加遮阳窗帘遮阳，取得光线柔和自然的效果。当然，自然采光过强或过弱都是不可取的。为保证尽可能多地吸收自然光，避免眩光，可在玻璃外墙上增加可调节的水平遮阳板。

1.3 阅读区的节能设计

阅览平台和书架陈列采用跃层的空间手法，并充分利用侧窗照明，空间变化丰富。直接光照明一般使用在个人书桌、书架、服务台及人流通道附近。读者可以按照自己的意愿调节理想的光环境，让书页成为视线所达区域内最亮的部分，且不影响其他读者。

1.4 地下一层的节能设计

即使在地下一层建筑中，也可以精心考虑自然光的利用。首先将一侧或者一角的下沉庭院敞开，旁边设3m宽开敞通道，保证整个地下层面有50%的面积能直接通风和自然采光，以大大改善压抑感，降低能源消耗，达到节能效果。

《图书馆建筑设计规范》明确指出：“保持阅览室空气流通既是卫生要求也有利于夏季的室内空气降温，首先应从建筑设计上很好地组织穿堂风”。正常情况下，任何先进设备制造出来的换风，都不如自然风更加具有流动性和舒适感。图书馆应该最大限度地加以接纳和利用。把占多数的空间设计为自然通风和自然采光。

2 电力照明的节能设计

图书馆照明按功能可分为：阅览照明、书库照明、交通照明、办公照明、装饰照明和室外泛光照明。

现代图书馆以开架阅览为主，其特点是阅览与书架共存于一空间，相互间位置会经常变动调整，这对照明系统提出了更高的灵活性要求。

2.1 智能照明控制系统

传统照明控制一般是采用主电源经配电箱分成多个回路，提供照明回路用电，并由串接照明回路的开关面板直接通断电源来实现对灯的控制。其控制只能依靠人工管理才能实现。

智能照明控制系统，则是通过总线通信系统来实现控制，系统配有简单的可编程序控制模块。这种系统的优点在于控制线与灯具电源线分置。通过控制总线将照明电源控制模块之间以及开关控制器之间进行连接，使各个分散的操作元件有机地结合起来，使照明电源线路与开关控制回路不必形成传统的一一对应关系，而是组成开放式的控制关系。控制模式可通过编程实现，使“随意”布置、“随心”控制成为现实。

智能照明控制系统的特点如下：

（1）布线总线化 利用数据总线实现照明线路与开关设备的“一线”控制，提高了布线设计及施工的灵活性。

（2）系统智能化 根据工作场所的不同需求及工况要求，通过计算机控制系统对照明系统实施人工智能控制，最大限度地节约成本和能源。

（3）设置人性化 根据管理的需要设定系统的状态，可根据传统的习惯布置控制设备。

（4）管理安全化 通过各系统的集成联网功能，提高了应急照明系统的可靠性、安全性。

（5）控制多元化 可实现照明环境的预置，在同一空间内营造不同的光影氛围。可实现多处、多点对同一区域的照明控制。

（6）布置灵活性 照明灯具的布置与开关控制设备的设置完全分置，为室内布置的调整提供了条件。

2.2 照明的区域控制设计

图书馆的照明区域主要分公共区域、阅览室、书库、办公室及室外照明区域。根据各区域的工况条件及工作特点，分析如下：

（1）由于场馆较大，空间关系复杂，管理人员少，其公共区域的照明基本无人值守，照明灯可能会长期处于“无效”状态，浪费了大量能源。因此，对于这类人员活动较少的区域应设置人体红外感应控制器，实施人性化自动控制。

（2）阅览室的面积较大，可利用自然光的区域及时间有限，因此，在阅览室中设置照度采集器，可根据室内照度的情况自动控制灯具开起数量。电子阅览室、多功能室、会堂等处可实施自动调光。

（3）书库的照明控制主要考虑管理及安全的需要，在书库门口设置统一的照明控制器，管理人员在任一门口均可控制库内的照明。在书库还可设置红外感应器，当有人进入时将自动开起通道照明，以利安全。

（4）办公区域的公共走道照明应设置多点控制器，为较长走道的照明节电提供控制手段。

（5）室外照明的控制可采用照度及时间控制两种自动模式。

（6）图书馆内应急照明应充分利用智能照明控制系统，结合火灾报警系统实现集中、自动控制。

2.3 照明灯具的选择

除了有效结合自然天光与灯具照明使用外，科学地选用灯具也是照明节能设计的重要一环，具体措施如下：

（1）优选灯具。《建筑照明设计标准》中对灯具功率有明确规定，选用灯具时，应符合标准规定。可采用以下五种灯具：①大格栅、多平面发光镜嵌入式高效荧光灯具，不宜采用效率低、透光性能差的灯具；②使用板面反射器、低压卤钨简灯聚光灯具，以提高光输出比；③要求有合理的环境温度（23℃～25℃可得到最大的光输出）；④首选环保、节能灯具；⑤增强灯具光通。当然，选配高效灯具应当根据照明场所的空间以及照明空间的形状选取最合适的配光曲线。

（2）优质启动设备。电子镇流器重量轻、体积小、噪声低且无频闪效应，以电子镇流器取代电感镇流器应用于启动荧光灯、节能灯、金属卤化物、高压钠灯，节能效果显著。

（3）光通量维持率好的灯具。当光源或灯具积污时，其光通量可能降到正常光通量的50%以下。光源、灯具、玻璃、墙壁不清洁时，其反射率和透光率也会大大降低。

3 空气循环的节能设计

空调系统节能是图书馆节能的重点。图书馆中央空调通风系统可分为电空调和燃气空调。电空调调节设备操作简便，能保证环境不受或少受污染，在图书馆能耗中占的比例很大。因此，设法降低空气调节设备的耗能是图书馆节能首先要考虑的问题。

3.1 准确估算图书馆的冷负荷

建筑物的冷负荷值有专门的公式进行估算。图书馆的冷负荷估算要充分考虑自身特点，如：①同时使用空调的馆舍面积，如密集书库通常并无读者，一般不需要使用空调；②要考虑一般阅览区与电子阅览区的环境差别；③空调温度的设置，如大堂可略高于阅览区等。虽然空调系统配置时以最大冷负荷为依据，但实际使用中一定要合理确定空调的冷负荷值。如果冷负荷值过小，不能满足实际需求；冷负荷值过大，则系统绝大部分时间运行在部分工况状态，能效比过低、能耗过高。

3.2 适当减少新风负荷

控制新风量是空调系统节能的有效措施。新风量太小，不利于补偿排风、稀释有害气体；新风量太大则会造成能耗损失。图书馆空调确定新风负荷时，在确保满足卫生等要求的前提下，不要盲目增大新风量。同时也可以采用二氧化碳浓度控制器等先进设备来控制新风进风量，降低能耗。

3.3 有效降低水泵的电耗

一般情况下，空调机组水泵的耗电量占整套空调系统耗电量的15%～25%左右。为了减少水泵电耗，可采取减少循环流量和降低水泵扬程来实现。条件好的单位还可以采用变流量水系统，使循环水量随冷负荷变化而变化，避免出现大流量小温差。采用集中控制智能操控系统的运行参数。在开启空调时，注意关好门、窗，在基本满足舒适性要求的前提下，尽可能降低能耗。

4 温度控制的节能设计

根据南方气候的实际情况，夏季温度在30℃以上、冬季温度在10℃以下时开启中央空调系统，由物业公司派专人管理。一般每天按12小时开放中央空调（8∶00～20∶00），余温基本能保持到闭馆。按照燃气空调系统设计，湖南某高校新图书馆夏天需用天然气约60M3／h，一天只需用气720M3，冬季制热时气耗略高于夏天。但在开馆初期，由于缺乏管理经验，两台机组全部启动，导致夏天制冷实际消耗天然气达80M3／h，冬天制热实际消耗天然气达160M3／h，运行成本猛增，经济压力很大。后来，安排专门的物业管理人员进行管理，根据对中央空调系统每天的气温变化实施开启与关闭。每天启动时，开启两台机组，使温度快速达到设定值。待温度达到后，即关闭一台机组，并规定，使用中央空调必须关闭门窗，以减少冷（热）空气外泄，以保证节能减排。

〔1〕 许仲雍，陈清.现代图书馆建筑空间规划设计之探讨〔J〕.江西图书馆学刊，2008（2）

〔2〕 王幸强.南京图书馆照明控制节能设计〔J〕.电气时代，2008（1）

〔3〕 黄波.和谐统一的图书馆建筑空间规划与功能布局〔J〕.成都信息工程学院学报，2009（15）