人民大会堂万人大礼堂及周边厅室照明节能改造示范工程

周伟良

(人民大会堂管理局，北京 100800)

1 引言

人民大会堂位于天安门广场西侧，于1959年建成，总建筑面积为171800m2，最高部分为46.5m，人民大会堂是全国人民代表大会召开会议的地方，由中央部分的万人大礼堂、北部宴会厅、南部人大办公楼及大礼堂周边厅室组成。万人大礼堂是人民大会堂的主体建筑，东西进深60 m，南北宽76 m，高32m，主席台台面宽32m，高18m。万人大礼堂作为照明节能改造示范工程项目，将原有的白炽灯、节能灯、T8荧光灯、双绞钨丝反射灯、卤素灯等替换为LED灯，通过对大功率LED灯的研制开发、合理的照明设计，精心施工和严格的检测验收。实践证明，全部照明指标均达到了预期目标，整个空间环境亮度适中、舒适怡人，无论是主席台还是观众席，人物均能清晰可见，无眩光感觉，具有明显的节能效益［1，2］。

2 改造前的基本状况

万人大礼堂是人民大会堂中最核心的会议礼堂，万人大礼堂平面呈扇形，共分三层，设有近万个软席座位，所有的座位都能看到主席台。礼堂顶棚呈穹隆形与墙壁圆曲相接，体现出“水天一色”的设计思想。顶部中央是红宝石般的巨大五角星灯，周围有镏金的70道光芒线和40个葵花瓣，与顶棚500多盏满天星灯交相辉映。万人大礼堂的照明光源除演出灯和荧光灯以外，色温全部为2700 K，荧光灯色温为3000 K。观众厅顶部的满天星、葵花瓣及主席台口1000W双绞钨丝反射灯、主席台上的顶光排灯1000W防爆卤素灯、观众厅以及主席台的面光灯5000W回光灯等均属于耗电量大、效率低、寿命短的光源。所使用光源的数量和灯具安装高度如表1和表2所示。

表1 人民大会堂万人大礼堂光源类型、功率及数量(数量仅供参考)

表2 人民大会堂万人大礼堂灯具安装高度 (m)

照明改造前由人民大会堂主管部门委托国家建筑工程质量监督检验中心采光照明部对万人大礼堂及周边厅室的照明状况进行了检测，检测的目的除了对照明现状有所了解以外，还将为照明改造后应达到的照明水平提供参考依据，检测结果和主观评价表明，万人大礼堂及周边厅室的照明水平需要进一步提高。检测结果如表3所示。

表3 人民大会堂照明改造前的检测结果

3 LED在室内照明的应用前景

从应用领域来看，2012年LED照明已逐步从室外照明转向室内照明，室内照明的应用将有望成为主流。LED应用于室内有其更好的稳定性、可靠性、安全性，LED照明在室内照明领域的应用在未来将是一个重要的发展方向。目前，LED在商业照明和酒店已经得到比较多的应用，但仍然需要关注LED的光品质、灯具配套、安全性等问题。LED在室内照明的应用除了满足基本的功能性需求外，更主要的是考虑人的感受、人的视觉舒适性的问题。LED照明在万人大礼堂这么高大的室内空间、这么重要的场所应用，无论是对光源灯具产品的研制、还是照明设计研究、安装调试均是一个巨大的挑战，也为LED在室内照明应用起到了示范作用。LED照明在万人大礼堂应用具有以下有利因素::

(1)节能效果显著、安全可靠

万人大礼堂采用传统光源照明时，照明总功率达758 KW，能源消耗远高于普通大型公共建筑，对万人大礼堂进行照明节能改造，采用LED照明将会对人大会堂产生巨大的照明节能效益。

目前LED光源的发光效率已达到100 lm/W以上，相同照度下能耗仅为白炽灯的10%，荧光灯的50%;LED不含汞，替代白炽灯和荧光灯，环保无污染，无紫外辐射;启动时间短，无需预热，瞬间再启动无频闪;LED可实现智能调光，亮度可根据要求任意调节;使用安全可靠，便于维护，是目前最为绿色环保和高度安全的光源。尤其在舞台照明中应用具有明显的优势，光效高可节省大量的照明用电，连续调光色温变化很小。

(2)可有效减少传统光源的热辐射

万人大礼堂原采用的照明光源多以白炽灯和卤素灯为主，发热量大、光效低，消耗的电能大部分转化成为热能，造成能源的极大浪费，给环境带来温升，增加了空调负荷，同时也造成了能源的浪费。由于LED是冷光源，光电转换效率高，极低的红外辐射可有利于改善使用环境，最终可有效提高人的健康水平和视觉舒适度。

(3)寿命长、可大大减少维护费用

LED光源的寿命长达50000小时，是白炽灯的50倍，荧光灯的5倍，专业舞台灯卤钨光源的寿命只有200小时，而且不稳定、不安全，特别是对于这样高大的室内空间，更换灯泡和清洁维护很困难，运行过程中大大增加了维护管理费用。

4 LED在万人大礼堂及周边厅室的应用

人民大会堂半导体照明示范应用要求采取统一规划、总体设计、分步实施、同步展开的思路。遵循的主要原则是:

◇保障绝对安全，无故障。

◇满足原有照明设计理念和技术要求，包括照度、光分布、色温度等。

◇满足节能要求，舒适、高可靠性、少维护。

◇满足高清电视转播技术要求，包括显色性、色温、无眩光等。

◇尽量减少目标空间的热量及控制热辐射。

◇充分发挥LED可调光等技术优势。

◇保证实地检测验证不影响人民大会堂日常工作。

(1)对LED灯具的技术要求

万人大礼堂照明节能改造的主要关键是对灯具的技术要求:首先，基于安全考虑，灯具的重量要符合要求;照明灯具的色温、显色指数、光度指标;与原有控制系统的匹配性;灯具的热学、电学设计;灯具的长寿命及可靠性指标均应满足使用要求。在替换的各类灯中，其中20W以下的LED球泡灯已属于成熟产品，LED远程聚光灯 (400W、500W)在国内也有应用的案例，也属于比较成熟的产品。替换灯具LED下照式投光灯 (200W，用于大礼堂满天星)和LED舞台排灯 (200W，用于主席台)需要根据大会堂的要求进行开发和研制。

大会堂灯光改造项目在招标文件中对万人大礼堂满天星LED灯、万人大礼堂及周边厅室LED小光源以及大礼堂演出灯光LED均提出了具体的技术性能指标，表4为对满天星LED灯的技术性能要求。

表4 满天星灯的技术性能要求

(2)大礼堂照明改造采用的LED灯具

大会堂照明改造中，替换灯具以观众席满天星、葵花瓣灯具及主席台顶光排灯、台口灯为主要攻关对象，其照明功率大，对重量、配光设计要求较高，经过相关单位密切配合、深入研究、科学实验、反复论证，最终开发出了适合于大礼堂使用要求的替换灯具，无论在技术性能上，还是在可靠性方面均优于原来的产品。表5和表6为大礼堂和主席台采用的LED灯具明细表。

表5 大礼堂灯具明细表 (数量仅供参考)

表6 主席台区灯具明细表

(3)大礼堂及周边厅室照明改造后的检测结果

人民大会堂万人大礼堂及周边厅室照明节能改造工程在各方的积极配合下于2012年8月顺利完成，为了检验改造后的照明效果和用电情况，由大会堂再次委托国家建筑工程质量监督检验中心采光照明部进行检测，检测时:①开启会议模式全部照明灯 (电视转播模式另有补光灯)。②大礼堂观众厅测点覆盖全部观众席座位。检测结果表明，各项照明指标均达到和超过了《建筑照明设计标准》GB50034和招标文件的要求，照明用电量也有大幅度降低，此外，大礼堂及主要厅室的谐波电流也达到了相关标准规定的限值。表7为招标时对LED照明工程提出的照明技术指标要求。表8为照明改造后的检测结果。

5 LED的照明效果及节能效益

将人民大会堂万人大礼堂及周边厅室照明节能改造前后的检测结果进行比较 (如表8所示)，可得出以下几点结论:

(1)改造后大礼堂及周边厅室的水平照度均超过GB50034规定的300lx。大礼堂主席台的平均水平照度为1010 lx;观众席的平均水平照度为505 lx，观众席主要区域的水平照度可达到700～800 lx。

(2)改造后大礼堂观众席及周边厅室的的垂直照度、柱面照度的平均值均超过200lx;主席台的垂直照度、柱面照度的平均值超过400lx。

表7 万人大礼堂LED照明工程技术指标要求

表8 人民大会堂照明改造后检测结果

(3)水平照度值、垂直照度值、柱面照度值比改造前增长一倍左右。

(4)改造前后的显色指数和色温基本一致。

(5)改造后照明用电节电率为41%～84%，折算到相同照度时的照明节电率为45%～90%(表9中括号内的数值)。

表9 人民大会堂照明改造前后检测结果对比

人民大会堂万人大礼堂及周边厅室照明节能改 造后的照明效果见图1～图6。

图1 大礼堂LED照明效果图

图2 大礼堂现场测试照片

图3 四川厅现场测试照片

图4 湖南厅现场测试照片

图5 118厅现场测试照片

图6 江苏厅现场测试照片

6 结束语

半导体照明作为新型的照明技术，已在多个领域得到应用，是照明市场一次新的革命。这种新的照明方式既节能又能提高光的质量，并且具有长的使用寿命，采用LED照明将是照明发展的必然趋势。在人民大会堂这一重要场所采用LED照明，是贯彻国家发改委提出的《关于加快发展半导体照明节能产业的意见》的重要举措，对促进LED在室内照明的应用具有重大的示范作用，对推动国家倡导的节能减排策略具有重要意义。

近期美国能源部发布名为《LED照明在—通用照明中的节能潜能》的报告，声称随着半导体照明的广泛应用，如果半导体照明灯具的性能和价格能够达到路线图所预测的发展目标，到2030年能源消耗将减少近50%。该报告还表明，LED照明在通用照明领域的节能潜力巨大，如果LED灯具能达到预期的能效、使用寿命和价格目标的话，LED照明一定会有很大的市场占有率，据估计，到2020年半导体照明的销售额 (以流明小时为单位)能占到通用照明市场的36%，到2030年这一比率可提高到74%。

可见，LED照明发展前景广阔，无疑也是全球关注的焦点。

注:文中所有涉及灯具、光源数量仅供参考。

［1］《人民大会堂万人大礼堂及周边厅室照明节能改造示范工程》可行性研究报告.

［2］《人民大会堂万人大礼堂及周边厅室照明节能改造示范工程》检测报告.