照明设计/中泰照明
撰文/陈 军
北京故宫博物院是明清两朝的皇宫，位于北京城的中心。明清时称紫禁城，1925年始称故宫。占地面积1 000 000 m2，现存房屋8700余间，是全世界规模最大、建筑最精美、保存较完好的古代皇宫建筑群，也是中国古代建筑最高水平的杰作。1961年中华人民共和国国务院将故宫列入“全国重点文物保护单位”，1987年被联合国教科文组织列入世界遗产名录。
故宫是以宫殿建筑群、古代艺术品、古代文化史迹为主要展示内容的大型国家级博物馆，是当今世界上藏品最为丰富的国家博物馆之一，拥有150万件馆藏文物，约占全国文物系统馆藏总数的1/10，其中一级文物约占全国的1/6，堪称中国历代文化艺术的最大宝库。
为更好地保存并真实地展现这座世界著名的博物馆，自2001年开始，故宫进行全面的整修。
整修将分三个阶段、20年完成，投资达10亿人民币。故宫晋宏逵副院长介绍，故宫的整修是在5个原则下进行的：保护原有格局、保护所蕴涵的文物价值、改造和配置好基础设施、寻找出路妥善解决古建筑不当使用问题、提高展室的艺术品位和设施现代水平。
正是在这样的前提下，为故宫内的原状陈列进行照明设计被提到了议事日程上。中泰照明作为照明整体方案的提供者，为中国最新的国家博物馆——首都博物馆实现了令人愉悦的光的结果，同时受邀为这座中国最古老的博物院——故宫的乾清宫、坤宁宫、养心殿和皇极殿等宫殿进行了照明设计。
乾清宫，是后三宫中最大的宫殿，上悬“正大光明”匾为顺治皇帝手书。雍正皇帝设立的秘密立储制度中的密旨就藏在匾后。光源采用12V、100W的 "花生米胆"。使用6° 角的窄光束轨道射灯，对光线进行良好的控制。采用滤紫外线镜片和滤红外线滤除光线中大部分对古建和文物有害的成分。考虑照射对象为较长的乾清宫“正大光明”匾，在灯具上还加装了Sculpture lens（雕刻镜）等配件以改变光斑形状满足照明要求
为表现坤宁宫皇帝大婚的喜庆以及龙床龙榻的华贵，光源采用高显色性钠灯，此光源在显示红色和金黄色的物品表面时效果特别好。灯具采用Quinta Spotlight，灯具在垂直和水平方向调整角度时可以根据灯具上的刻度准确地控制照射方向
养心殿前殿的藻井是故宫博物院内最具有代表性的建筑元素之一，照明既要表现出它的皇家气派又要在细微之处表现其工艺的精湛，我们用了4支9° 的Optec Spotlight，从斜方向交叉投射到藻井上达到表现其细微之处并突出立体感的效果。光源采用高显色性钠灯以表现金碧辉煌的质感
一、项目调研
由于整个故宫博物院没有存档的图纸，所有的勘测工作都是非常艰巨的。中泰的设计团队花了大量的时间对古建筑进行研究，并查阅了大量文献。
著名建筑学家、故宫原副院长单士元先生曾经做过一个比较：与世界著名宫殿相比，法国卢浮宫的建筑面积不到故宫的1/4；俄国圣彼得堡的冬宫相当于故宫的1/9；莫斯科的克里姆林宫号称欧洲最大的宫城，其面积却不到故宫的一半；英国白金汉宫的面积不到故宫的1/10；日本东京皇宫包括御园，面积也不到故宫的1/3。
但是一直以来，这座具有世界影响的、历史信息含量极其丰富的人类重大文化遗产，其展陈条件一直受到很大的局限。
中泰设计团队对故宫建筑进行了详细的勘测。他们发现，《中国宫殿建筑论文集》中考证，明代宫殿的屋檐尺度完全改变出檐深远的规制，使宫室中的北房在冬季能得到充足的日照，在夏季午间能遮挡烈日强光进入房中，起到遮阴作用。这个冬暖夏凉的两好现象，是人们在长期实践中对日影在一年四季中的变化与屋檐遮光关系的总结。
为了论证这一点，中泰进行了详细的日照分析（见表1），光幕反射的实验（见图07），充分考虑了红外线、紫外线、照射时间对文物保护的影响，并进行了反复的论证和汇报。
除了建制的原因以外，与世界上绝大多数博物馆不同，故宫是一个庞大的建筑群，绝大部分建筑都是独立间隔的，室内光线非常幽暗。
基于对故宫三大殿的日照分析，我们可以得出这样一个结论：观察者在门外参观内景时，室内基本处于黑暗的环境中。在绝大部分时间里，参观者都无法清楚地看到室内的展品和陈列。文物展示的难题严重制约观赏效果。
作为全国最重要的旅游景点之一，如何将室内照亮，将辉煌的帝王气象和精美的文物展现在观众面前，就成了故宫整修、也是照明设计所必须解决的一大课题。
二、方案设计
但是将故宫的宫廷原状展现给游客，并不等同于简单地安装灯具和光源。绵延了491年，紫禁城内的8700多间房屋，构成当今世界上最大的古代宫殿建筑群，同样也是需要精心保护的“不可移动的国家文物”。中泰照明是如何在不损伤这些价值连城的文物的前提下将这些古代宫廷的生活景象栩栩如生地展示给每个参观者呢？
我们以养心殿为例来进行说明。
养心殿，明代嘉靖年建。清廷自雍正帝开始，便将政务及寝宫重地，从乾清宫移来此处。殿内装饰及陈设极为讲究与奢华。自雍正到清末的200年间，皇帝多在这里居住和进行日常活动。
养心殿正殿，无照明状态
养心殿正殿，亮灯后实景
日照对太和殿室内采光平面示意图
养心殿偏殿。洗墙灯，沿着参观者的视线方向用均匀柔和的光线模拟自然光
养心殿随安室。洗墙灯，沿着参观者的视线方向用均匀柔和的光线模拟自然光
养心殿为“工”字形殿，前殿面阔三间，通面阔36 m，进深3间，通进深12 m。黄琉璃瓦歇山式顶，明间、西次间接卷棚抱厦。前檐柱位，每间各加方柱两根。皇帝的宝座设在明间正中，上悬雍正御笔“中正仁和”匾。明间东侧的东暖阁内设宝座，同治、光绪初年，慈安、慈禧两太后在此垂帘听政。明间西侧的西暖阁则分隔为数室，有皇帝批阅奏折、与大臣秘谈的小室，曰“勤政亲贤”，以及著名的“三希堂”。
作为一组集召见群臣、处理政务、皇帝读书、学习及居住为一体的多功能建筑群，养心殿的空间布局较为复杂，前殿、后殿两部分内房间很多，并且大小不等，既要有所区分又要保持统一性，加之珍贵的文物很多，需达到的效果要求也不尽相同，因此，在实际的照明设计及设备选择的时候，中泰照明进行了谨慎而详尽的日照分析和光幕反射的实验，充分考虑了红外线、紫外线、照射时间对文物保护的影响，并根据其对光的敏感度分为3类：
1. 对光不敏感的，主要指斗栱、藻井、香炉、宝座等。对于这部分陈设，中泰选择了色温在3000K左右的灯具，以体现其金碧辉煌的皇家气派。
2. 对光比较敏感的，主要包括钟表、盆景、匾额及部分家具。对于这部分陈设，中泰推荐的是一些小功率、高光效、紫外线辐射几乎为零的光源，以减少对被照物体的损害。而灯具本身优良的散热性又保证了灯具表面温度以及灯具周围的温升完全符合古建保护的要求。
3. 对光非常敏感的，主要包括一些帐幔、床设、字画及部分家具。对于这部分被照物，根据CIE、北美照明协会及国家文物局对于文物保护的标准，中泰的设计师除了选择特别的光源外灯具加装了UV滤镜，滤掉光源发出的少量紫外线。由此，从最大限度上杜绝了对被照物体的损害。
养心殿东梢间寝室
养心殿西梢间华滋堂
养心殿后殿正间
养心殿东梢间宝座
同时，设计师还特别设计了不依附于建筑的可移动灯架，该灯架集灯具固定、调光控制箱安置和线路敷设于一身，保证了所有灯具的安装不在建筑物表面作任何变动。整个系统都是可移动可拆卸的。在安装上还保证灯具本身与建筑物及物品陈设的距离大于等于40 cm，由此避免了由灯具产生的热量所可能给陈设带来的影响。这些安装在轨道上的灯具很好地杜绝了眩光，而且几乎不为人察觉其存在。
在安全性上，所有的电气设计均遵照国家电气设计的标准和规范，在各调光控制箱主开关均有漏电保护，并在每个回路均设有过载保护的断路器，可靠的接地系统又有效保护雷电的冲击。整个电气系统的缜密设计保证了整个照明系统的无故障运行。
中泰照明的故宫原状陈列照明整体解决方案，很好地解决了故宫展馆照度不够的问题，同时对故宫内的大量珍贵的文物不带来任何损害，也丝毫不影响参观者的观赏体验。故宫的原状陈列照明解决方案也因此而成为国内博物馆照明的一个范例。