新建大型博物馆建筑电气设计探析

【摘要】随着新时代社会公众对公共文化需求不断增长，我国也掀起了博物馆建设的新一轮浪潮。新建博物馆多具有建筑规模大，內部功能复杂等特点，这些因素均对建筑电气设计提出了更高的要求。本文通过对新建大型博物馆建筑电气设计的要点进行分析、论述，以期为我国博物馆建设提供有益的借鉴。

【关键词】博物馆建筑；电气设计；负荷等级；照明设计

【中图分类号】G267 【文献标识码】A 【文章编号】1007-4198（2021）09-207-03

【本文著录格式】任 巍.新建大型博物馆建筑电气设计探析[J].中国民族博览，2021，05（09）：207-209.

一、引言

电气不但是人类生活和工作的必需品，而且对各类建筑的安全、稳定、高效运营均具有极其重要的作用。博物馆建筑亦是如此。其作为收藏、保护、展示、研究藏品，以及为社会公众提供服务的重要公共文化建筑，而有别于其他建筑，其对建筑电气的设计要求也更为严格。尤其是进入新时代，广大人民群众对公共文化需求不断增长，我国博物馆职能也逐渐延展，特别是随着一些新建大型博物馆的建筑功能更加趋于多样化、复合化，电气系统的安全、可靠运行也显得尤为关键。所以，电气设计不仅是实现博物馆建筑功能的重要保障，更是新时代衡量博物馆建设水准的重要标准之一。

二、新建大型博物馆建筑电气设计要点分析

博物馆建筑作为保存藏品的重要场所，具有比一般公共建筑更高的电气设计要求。尤其是新建大型博物馆建筑的电气设计应更为科学、合理，其设计要重点考虑博物馆建筑的供电负荷等级、供电电源设计、照明设计、防雷设计以及电气安全防护措施等方面，以确保建筑整体电气系统的安全、稳定、高效运行。

（一）确定供电负荷等级

近年来，一些新建博物馆作为所属地区的文化新地标，多具有建筑规模大，且坐落于本地区重要位置的特点。而一旦供电系统出现故障，将会产生严重的负面影响，甚至造成重大经济损失。因此，新建博物馆的供电设计首先应根据建筑规模、类别及重要性，科学、合理确定供电负荷等级。按照《博物馆建筑设计规范》（JGJ66-2015）中规定，特大型、大型及高层博物馆建筑应按一级负荷要求供电，其中重要设备及部位用电应按一级负荷中特别重要负荷要求供电[1]。博物馆建筑内的珍贵展品展厅及库房照明、消防系统、安防系统、网络机房、计算机房、应急照明等重要设备及部位的用电性质极其重要，一旦电源出现故障中断供电，将会造成严重后果，故这些设备及部位的用电属于一级负荷中特别重要负荷。藏品库房、展厅是博物馆建筑内保存藏品的重要功能用房，如果照明电源中断供电，将会产生重大安全风险，故其照明用电负荷应按一级负荷供电。纸质类、纺织品类、竹木制品类等有恒温恒湿要求的藏品库房、展厅，如果因电源发生故障，导致空调系统不能正常运行，则会给藏品保存造成不利影响。因此，这类藏品库房、展厅的空调用电负荷宜按一级负荷供电。此外，客用电梯、生活水泵、污水排水泵也应按照一级负荷供电，以确保供电的可靠性。临时展览是博物馆展陈的重要组成部分，具有展示形式多样化、展品经常更替等特点。所以，临时展厅的供电负荷不但要考虑电力供应的可靠性，还应具备较好的灵活性，以满足各种类型展览的用电需求。博物馆建筑内其他用电可根据重要性及对供电可靠性的要求宜按照二、三级负荷供电。

（二）供电电源设计

一级负荷供电是指由双重电源供电，通常由本地区市政电网引接两路电源（两路市电）供电，一旦其中一路电源出现故障，另一路电源依然可以提供不中断供电。对大型博物馆建筑内一级负荷中特别重要负荷的供电应在双重电源供电的基础上，再设置备用电源。备用电源通常选用柴油发电机组，如果两路市电同时发生故障，可在15秒内快速自启动柴油发电机组，以确保具备可靠、连续的电力供应。但柴油发电机组运行时产生的噪声和振动会对周围环境造成较大影响，其机房应设置于建筑地下层，并靠建筑外墙布置，发电机组宜选用具有良好消声性能的机组，并在机组基础部位设置隔振基座，机房也要进行相应的隔声、吸声处理。而且柴油发电机房还应设置火灾自动报警系统和自动灭火系统，并采用柴油泄漏探测报警器及防排烟装置，当柴油气体浓度超过设定限值时，则会及时报警并启动防排烟装置，以有效降低火灾的隐患。

博物馆建筑内的安防系统、消防系统、计算机网络系统一旦由于电源故障导致无法正常运行，势必会造成严重后果。比如，防盗报警系统的电源如果出现供电中断，博物馆将会面临藏品被盗的风险。因此，安防控制室、消防控制室、网络机房、计算机房等不允许中断供电的部位应设置UPS不间断电源装置。这种电源装置主要由变流器、蓄电池、切换开关等部件组成，可在正常交流供电发生中断时保证供电的稳定性及连续性。大型博物馆建筑内的文物保护实验室通常会配置一些重要的精密仪器，如果在仪器工作时，因电源故障中断供电，则会严重影响仪器的正常运行，降低其工作精度，甚至会损坏仪器内部元件，故也应设置UPS不间断电源装置，以便提供稳定、连续的电力保障。

（三）照明设计

照明设计是新建博物馆建筑电气设计的重要组成部分，其不但是建筑稳定运行的基本保障，更是影响展品展示效果和观众观展体验的重要因素。博物馆建筑照明设计主要包括各功能场所照明、智能照明控制系统、应急照明等。

1.各功能场所照明设计

博物馆建筑内照明系统供电应采用220V/380V电压。各功能场所由于实际使用功能不同，对照度标准值、统一眩光值、照度均匀度、光源一般显色指数的要求也有所不同。在《博物馆建筑设计规范》（JGJ66-2015）中规定了博物馆建筑相关场所照度标准值（表1）[2]，可作为照明设计的参数指标。

展厅内照明设计要重点考虑展品的展示效果和展品的防护要求，照明光源可采用直管型荧光灯、卤素灯、LED等光源，并应根据展品的类别、对光的敏感程度及辨色要求，合理确定照明光源的照度、色温、一般显色指数等参数指标。比如，织绣品、纸质等对光特别敏感的展品的照度标准值不应超过50lx，色温要控制在2900K以内，并且要采用无紫外线的照明光源；瓷器、玉器、石刻等对光不敏感的展品的照度标准值要控制在300lx以内，色温不应超过4000K；对展示绘画、彩色织物等对辨色要求较高的展品展厅，应选用一般显色指数高于90的照明光源，以便更加真实地还原文物的色彩，为观众提供良好的观赏效果。此外，为达到节约照明用电的目的，可对展厅内一般照明采取分区、分组的控制方式，并集中设置照明控制箱，便于有效管理。

藏品库房是博物馆建筑内保存藏品的重要场所，其室内应采用LED等无紫外线的照明光源，以避免光学辐射对藏品的危害。从节能、环保、高效以及避免光学辐射等方面考虑，LED照明光源比其他传统照明光源具有明显优势，可在博物馆建筑内多个功能场所应用。但LED照明光源的蓝光强度会随着其色温的升高而增强，当色温过高时，会对人体健康造成一定危害，故在博物馆建筑内的公众区域、办公区域等人员长时间停留的场所，如果采用LED照明光源，其色温不应超过4000K[3]。

有些新建大型博物馆由于建筑自身形态特点所限，导致部分人员经常工作、停留的区域不具备采光条件或采光效果不佳，则可运用光導照明技术将天然光导入需要采光的区域，既可以提升建筑内的光环境质量，利于人员身心健康，又可实现节约建筑照明能耗的效果，更好地体现了绿色照明的理念。如2015年建成并正式对外开放的上海自然博物馆便运用了导光管技术，将天然光引入至采光条件不理想的建筑西侧三层办公区域，实现了较好的应用效果[4]。

2.智能照明控制系统

新建大型博物馆由于建筑规模大，且内部功能较为复杂，通常电气照明系统耗电功率较大，所以应采用智能照明控制系统，以达到有效节约能源，降低运营维护成本的目的。

智能照明控制系统可对博物馆展厅、门厅、综合大厅、走廊、车库等公共区域的照明集中控制，根据不同时段实现灯光的自动开关、照度的自动调节，并可对报告厅、多功能厅、展厅预设多种照明场景模式，根据使用需求进行场景智能切换。特别是临时展厅，往往要结合不同的展览主题营造不同的灯光效果，这就需要利用智能照明控制系统实现照明场景的切换，更好地将灯光与展陈设计相融合，以便为观众提供一个高质量的光环境观展氛围。此外，还可设置布展、撤展等照明控制模式，以满足不同的使用需求。在博物馆展陈照明设计中，不但要保证展品的观赏效果，而且还应重点考虑展品的防护要求。通过智能照明控制系统来达到减少展品的曝光量则是降低灯光对展品损害的必要措施。展品的曝光量是指光照度和时间的乘积，包括展览和非展览时段的全部光照度。其与展品的受损程度成正比，曝光量越高，展品受到损害越大[5]。尤其是织绣品、纸质、染色皮革等对光特别敏感的展品的年曝光量要控制在50000lx·h以内，这就需要采用智能照明控制系统，通过人体感应传感器来自动开关展台灯光，从而可以最大限度地减少展品在灯光下的暴露时间，有效降低展品的曝光量。

3.应急照明

应急照明是现代公共建筑中不可或缺的重要安全设施，尤其是大型博物馆建筑一旦发生火灾或电源出现故障导致供电中断，应急照明无论对人员疏散、火灾救援，还是建筑内重要区域的正常工作均会起到关键作用。

大型博物馆建筑内的安防控制室、消防控制室、网络机房、计算机房、变配电室、消防水泵房等部位应设置应急备用照明，其照度值应与正常工作照度值相同；展厅内也应设置应急备用照明，其照度值应不低于一般照明照度值的10%。大型博物馆建筑内通常人员较为密集，为了在紧急情况下，确保人员安全疏散，应在展厅、疏散通道、疏散楼梯等部位设置应急疏散照明，并在消防控制室集中控制，其水平照度值不应小于5lx。在展厅、疏散通道、安全出口以及疏散门的正上方还应设置灯光疏散指示标志，并在展厅内疏散通道的地面上设置导向光流型应急标志灯，便于引导人员安全疏散。

（四）防雷设计

雷电不但会引发建筑火灾，而且还会对建筑内的电气系统造成极大破坏。按照《博物馆建筑设计规范》（JGJ66-2015）中规定，特大型、大型、大中型博物馆应按第二类防雷建筑物进行设计[6]。为此，新建大型博物馆建筑应根据所处地区的气象、地质条件以及雷电发生频率等因素，并结合建筑形态、结构特点及实际使用性质，采取建筑外部防雷和内部防雷相结合的措施，以有效避免雷电事故的发生。其中，建筑外部防雷主要是防止直击雷，由接闪器、引下线、接地装置构成。首先，可在建筑顶部的突出部位设置采用热镀锌钢管制作而成的接闪杆，在建筑的屋面、屋檐及女儿墙等部位设置接闪带。并利用接闪杆、接闪带以及金属屋面共同组成接闪器，以有效承接直击雷放电。其次，可将建筑钢结构或结构支柱的钢筋用作引下线，并与接闪器、接地装置焊接牢固，以确保将雷电流顺利从接闪器引导至接地装置。再次可采用建筑钢筋混凝土基础结构的钢筋作为接地装置，将雷电流安全引入大地。建筑内部防雷主要是防止雷电电磁脉冲对电气线路、电子信息系统、电子设备等造成的损害。较为有效的方法是建筑结构及建筑内的机房、电子设备、电气线路等均应采取电磁屏蔽措施，并且要布线合理。在博物馆建筑内的网络机房、计算机房、安防控制室、消防控制室等重要部位以及低压供电系统还应配置电涌保护器，避免遭受因雷电流导致瞬时过压的电涌造成的破坏。

（五）电气安全防护措施

大型博物馆建筑内部功能复杂，且人员较为密集，一旦由于电气故障引发事故，势必会造成严重后果。所以，采取有效的防护措施，确保电气系统及设备的安全运行，对博物馆建筑、人员、藏品的安全具有重要意义。

大型博物馆的展厅内往往人员密度较大，电气线路及设备的安全则显得尤为重要。比如，为了增强展陈的互动性和体验性，展厅内通常会设置一些供观众操作、触摸的多媒体互动体验设备，为确保用电安全，这些设备的供电方式要采用安全低电压供电。展厅内的配电设备也不应外露，以避免因设备故障导致人员触电的危险。而且展厅的照明供电线路应采用铜芯绝缘导线穿金属管暗敷的方式，以降低火灾隐患。藏品库房是博物馆建筑内藏品集中存放的重要场所，为保证用电的安全性，应在藏品库房总库门外统一安装电源配电箱，对电源集中管理，并设置漏电保护器，防止因电气线路漏电引发的火灾。由于大型博物馆建筑内电气线路较多，为及时有效对建筑内电气短路、漏电等火灾隐患进行监测、预警，还应设置电气火灾监控系统，以防止电气火灾事故的发生。此外，建筑内的弱电布线要采用暗敷方式，并选用具有低烟无卤阻燃性能的线缆，可有效降低火灾发生时因线缆燃烧产生的有毒有害烟雾和气体，以利于人员疏散和灭火救援。

三、结语

随着新时代社会公众对公共文化需求不断增长，我国也掀起了博物馆建设的新一轮浪潮。新建博物馆多具有建筑规模大、内部功能复杂等特点，这些因素均对建筑电气设计提出了更高的要求。博物馆建筑电气设计则是一项系统工程，其设计不但要科学、合理确定供电负荷等级及供电电源，而且还应重点考虑照明设计和防雷设计，并采取有效的安全防护措施，为博物馆建筑整体的安全、稳定、高效运营提供重要保障。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.博物馆建筑设计规范[S]：北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2]同[1].

[3]任巍. 新建博物馆建筑光环境设计探析[J].中国民族博览，2021（08）.

[4]同[3].

[5]任巍.浅谈天然采光与人工照明在博物馆光环境设计中的应用[J].首都博物馆论丛，2020（00）：371-378.

[6]同[1].

作者简介：任巍（1977-），男，北京，助理馆员，研究方向为博物馆建筑。