（设计艺术学专业论文）博物馆室内自然光环境设计研究.pdf

博物馆室内自然光环境设计研究 摘要 f h i lli ii ir l llri l liiij y 1816 5 4 1 博物馆的光环境设计具有很强的专业性，是一个系统的综合工程，而自然光是博物馆 建筑设计中的重要因素，相对人工光来说有很强的优势地位，所以设计师应该充分的利用 它，使其在博物馆建筑中兼具功能性和艺术性，给参观者营造舒适的光环境和艺术价值较 高的室内空间。本论文通过对博物馆室内光环境设计进行研究，旨在对国内外一些博物馆 建筑实例中所运用的设计方法做出归纳和系统整理，并从设计者的角度思考自然光运用的 可操作性和自然光所创造的艺术效果，强调构建起有关的设计观念和方法的重要性。 本论文采用要素分析与层面分析相结合、案例研究相配合的综合性研究方法，结合物 理学、环境心理学、建筑学等多学科的知识，从视觉心理的角度对艺术博物馆自然光环境 构成要素进行探讨，归纳出博物馆自然光环境的基础特征、影响因素，再从技术、功能和 艺术的层面上，探求博物馆自然光环境设计的具体原则与规律。通过研究笔者得出自然采 光在建筑设计尤其是博物馆设计中有着非常重要的地位，妥善处理可以营造出功能合理， 同时具有较高艺术价值的室内空间，成为体现建筑艺术美的因素。事实上，在对建筑空问 的功能性和艺术性具有全面认识的基础上，选用适当的采光器和遮光器，建筑师完全可以 利用自然采光设计在博物馆室内空问及立面造型上创造美的视觉效果，给参观者提供一个 更加舒适的参观环境。 关键词：博物馆；室内环境；自然光；环境设计 c o m p r e h e n s i v ep r o j e c t n a t u r a ll i g h ta r et h ek e yf a c t o ro fa r c h i t e c t u r a ld e s i g n ，i th a sg r e a t a d v a n t a g e sc o m p a r e dt oa r t i f i c i a ll i g h t ，t h e r e f o r e ，d e s i g n e r ss h o u l dt a k ef u l lu s eo fn a t u r a ll i g h t t om a k ei tf u n c t i o n a la n da e s t h e t i c a li no r d e rt ob u i l dac o m f o r t a b l el i g h te n v i r o n m e n ta n dh i g h a r t i s t i cv a l u ei n t e r i o rs p a c e b ys t r e s s i n gt h ei n t e r i o rn a t u r a ll i g h to fm u s e n m s ，t h i st h e s i sa i m sa t c o n c l u d i n ga n ds y s t e m i z i n gd e s i g n i n gm e t h o d so fs o m ef a m o u sm u s e b mb o t l li nc h i n aa n d a b r o a d ，f u r t h e r m o r e ，t h i n k i n gt h eo p e r a b i l i t yo fn a t u r a ll i g h ta n de f f e c tc r e a t e db yt h e mf r o mt h e p e r s p e c t i v eo fd e s i g n e r s ，m e a n w h i l e ，e m p h a s i z i n gt h ei m p o r t a n c eo fb u i l d i n gu pt h ed e s i g n i n g c o n c e p t sa n dm e t h o d s t h i st h e s i s a d o p t sc o m p r e h e n s i v er e s e a r c h i n gm e t h o d s ：e l e m e n ta n a l y z i n gc o m b i n e l a y e r i n ga n a l y z i n g ，a n dm a t c h i n gw i t hc a s es t u d y c o m b i n i n gw i t hp h y s i c s ，e n v i r o n m e n t a l p s y c h o l o g y , a r c h i t e c t u r ea n do t h e rd i s c i p l i n e so fk n o w l e d g e ，t h i st h e s i sa n a l y z e st h ec o n $ t n l c t e l e m e n t so fn a t u r a ll i g h te n v i r o n m e n ti na r tm u s e u m i ta l s oc o n c l u d e sb a s i cc h a r a c t e r i s t i c sa n d i n f l u e n t i a lf a c t o r so fn a t u r a ll i g h te n v i r o n m e n t ，f u r t h e r m o r e , o v e r a l lg r a s p i n gs p e c i f i cp r i n c i p l e s a n dl a w so fn a t u r a ll i g h te n v i r o n m e n t a ld e s i g nf r o mb o t ht h et e c h n i c a la n da e s t h e t i cp e r s p e c t i v e s i nt h i st h e s i s ，t h ef o l l o w i n gp a r tc a nb ec o n c l u d e d ：n a t u r a ll i g h ti ss oi m p o r t a n tt ot h ea r c h i t e c t u r e d e s i g ne s p e c i a l l yt h em u s e u m s ，i ti sa ni n d i s p e n s a b l ee l e m e n tw h i c ht or e f l e c ta r c h i t e c t u r e b e a u t y t h r o u g ha d o p t i n gp r o p e rm e t h o d st oh a n d l et h en a t u r a ll i g h tc a nm a k eab o t hf u n c t i o n a l a n dh i g ha e s t h e t i cv a l u a b l ei n t e r i o rs p a c e i nf a c t ，b a s e do nc o m p r e h e n s i v er e o r g a n i z a t i o no f f u n c t i o na n da e s t h e t i co fa r c h i t e c t u r es p a c e ，b ya d o p t i n gp r o p e rl i g h t i n gc o n t r o la n ds h a d i n g d e v i c e , d e s i g n e r sa r ed e f i n i t e l ys u r et oc h o o s eb e t t e ri n t e r i o rs p a c ea n dv e r t i c a lf a c ew h i c hh a v e h i g ha r t i s t i cv a l u ei nt h en a t u r a ll i g h td e s i g n i n gt op r o v i d eam o r ec o m f o r t a b l ee n v i r o n m e n tt o v i s i t o r s k e y w o r d s ：m u s e u m s ，i n t e r i o re n v i r o n m e n t ，n a t u r a ll i g h t ，e n v i r o n m e n t a ld e s i g n 2 1 1 自然光源6 2 1 2 自然光的特殊性质7 2 1 - 3 自然光对人的心理影响7 2 2 视觉要素8 2 2 1 视觉与光环境8 2 2 2 视觉特征9 2 2 3 眩光1 0 2 3 博物馆内部空间1 l 2 4 展品1 2 2 4 1 展示照明原则。1 2 2 4 2 展品保护1 2 第3 章博物馆室内自然光环境设计技术观1 3 3 1 基本技术方法13 3 2 采光口形式15 5 1 4 创造空间视觉焦点3 8 5 2 自然光营造空间艺术氛围3 9 5 2 1 纯净的艺术氛围4 0 5 2 2 清新的艺术氛围4 1 5 2 3 静思的艺术氛围4 2 5 2 4 神圣的艺术氛围一4 3 5 3 自然光表达空间结构的形式美感4 5 5 4 自然光在室内空间的导向性作用4 7 第6 章博物馆室内自然光环境设计生态观5 0 6 1 绿色空间5 0 6 2 经济效益 结论。 参考文献5 4 攻读硕士学位期间发表的学术论文5 6 致谢5 7 北京服装学院硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 研究内容 本文旨在讨论和研究自然光在博物馆环境下所体现出来的艺术性和人文精神以及相 应的设计方法，选取了国内外运用自然光较为优秀的博物馆作为本文的讨论和研究范围， 同时也选取一些最近2 0 1 0 上海世博会的运用自然光较好的展馆作为研究对象。博物馆室 内自然光环境主要包括了三个方面。第一是自然光，自然光是整篇文章的研究的基础。第 二是参观者，博物馆室内光环境的服务和满足对象。最后一方面是博物馆建筑内部空间， 自然光和人在博物馆建筑内部空间中发生联系。三者之自j 有着互相联系又互相制约的紧密 关系。本文的出发点是从人，也就是参观者的视觉角度来分析博物馆的自然光环境，同时 从设计师的角度出发，思考和研究自然光的运用方法，探讨如何用自然光营造一个舒适、 健康的同时具有艺术性的博物馆室内光环境。 1 1 1 博物馆的定义与发展历史 博物馆是一种重要的建筑类型，在当今社会中扮演着越来越重要的角色。作为一种文 化事业，博物馆是人类社会发展到定历史阶段的产物。1 9 7 4 年6 月在哥本哈根召开的第 十届国际博物馆协会会议指出，博物馆是一个不追求营利，为社会和社会发展服务的，公 开的永久性机构，它为研究、教育和欣赏的目的，对人类和人类环境的见证物进行收集、 保护、研究、传播和展览。 博物馆起源很早，英文博物馆一词( m u s e u m ) 源于希腊文“m o u s e i o n ”，原意是“缪 斯( m u s e ) 所在地”。它是希腊神话罩掌司历史、天文、史诗、情诗、抒情诗、悲剧、喜 剧、圣歌和舞蹈的女神( m u s e ) 的神庙。缪斯是古希腊神话中主司文艺的女神，也是知识的 象征。在古希腊，毕达哥拉斯和柏拉图等哲学家的讲掌都设有缪斯神庙。公元前3 世纪， 托勒密王朝在埃及亚力山大港创建的科学和文化艺术机构( m o u s e i o no fa l e x a n d r i a ) 被认 为是古代博物馆的雏形。文艺复兴推动了博物馆的发展，人们倾倒在古希腊和罗马的古典 文化之下，探访古迹，收集文物成为一时风尚，从而无形中推动了博物馆的发展。1 6 8 3 年 牛津大学阿什莫尔建立，正式用了“m u s e u m ”一词。 现代意义上的博物馆起源于1 8 世纪，欧洲诞生了许多像伦敦大不列颠博物馆( 1 7 5 3 ) 罗马的卡比多莱茵( c a p i t o l i n e ) 博物馆、18 世纪晚期梵蒂冈的皮尔。克菜蒙提诺 ( p i o c l e m e n t i n o ) 博物馆这样有较大影响的博物馆。而1 7 9 3 年法国作为共和国艺术博物馆 向公众丌放的卢浮宫，标志着世界博物馆的展开始了一个新的时代。 第1 章绪论 早期的博物馆并非是作为一种专门的建筑类型来设计和使用的。然而，1 9 世纪初，让呢 古拉斯路易斯杜兰( j e a nn i c o l a sl o u i sd u r a n d ) 在巴黎设计了第一栋专门的博物馆， 并通过巴黎综合工科学校简明建筑教程( 巴黎，1 8 0 2 1 8 0 5 年) 作为博物馆建筑类型的 明确设计，强调实用性，并开始关注这种建筑的功能性，这对博物馆逐渐成为一种独立的 建筑类型产生了深远的影响。 随着博物馆在发展中面临的共同问题，欧洲和北美开始了世界博物馆历史上的第一次 革命。这次博物馆革命从1 9 世纪末开始，到2 0 世纪2 0 年代中期发展到顶峰。其内容是 要将博物馆从纯收藏研究机构和它们所依附图书馆、研究所中解脱出来，变博物馆为真正 意义上的社会开放机构，发挥其社会功能，特别是教育功能。作为其结果，社会逐渐普遍 地接受了博物馆是一个社会教育机构的观点。1 9 0 4 年，大卫穆雷曾经写道- “德国的博 物馆已经成为社会教育基地。在那罩，每一个课题都因为配备博物馆教师而变得易于理 解。”1 9 1 1 年，马格利特泰尔伯特杰克逊说：“在美国，博物馆被视为教育体系的一部 分。”后人又将这次博物馆革命称为“博物馆现代化运动”。 第二次世界大战之后，随着社会经济的恢复和发展，博物馆建筑也有了较大的发展， 一批有影响的博物馆建筑相继问世。1 9 5 9 年赖特设计的古根海姆博物馆，1 9 6 8 年密斯设 计的西柏林新国家美术馆相继竣工。 2 0 世纪6 0 年代到8 0 年代是世界博物馆迅速发展的一个阶段。第二次世界大战刚结束， 各国纷纷将精力放在了基础建设上，博物馆因此得到了迅猛发展。据美国博物馆协会1 9 6 5 年提供的数字：1 9 6 1 年1 9 6 3 年美国达到每3 3 天出现一座新博物馆。1 9 4 8 年，只本只 有2 3 8 个博物馆，1 9 6 0 年6 0 0 个，但是到1 9 7 5 年达到1 3 0 7 个，从1 9 6 0 年到1 9 7 5 年，短 短的1 5 年是时间，同本博物馆的数量就增加了一倍多。 2 0 世纪7 、8 0 年代，博物馆建筑呈现出蓬勃发展的势头。1 9 7 7 年建成的法国蓬皮杜艺 术中心令人耳目一新，它展现了全新形式的博物馆一个巨大的空间容器，其结构体系 灵活，能够满足博物馆不断更新发展的要求。 最近l o 年是博物馆建筑空前繁荣的时期，新建和改建的博物馆遍及全世界。较之从 前，当代博物馆的类型更加多样，博物馆的内涵也发生了很大的变化。由较早作为收藏标 本，珍品或艺术品的场所，发展到更注重与社会的关系，强调博物馆的社会功能的展示场 所。 可以说，博物馆已成为现代文明的重要标志之一，在社会中的地位愈来愈突出和重要， 并广泛地深入到现代生活中。 1 1 2 博物馆分类 划分博物馆类型的 它的经费来源和服务对 外国博物馆，主要 和特殊博物馆四类。 艺术博物馆包括： 艾尔米塔什博物馆等。 历史博物馆包括： 场上修建起来的博物馆 物馆是著名的历史类博 科学博物馆：包括 实用科学和技术科学的 巴黎发现宫等都属此类 特殊博物馆，包括 的自然、历史和艺术。 国际博物馆协会将 书馆、档案馆内长期设 我国博物馆类型大 ( 1 ) 社会历史类博 历史类博物馆以历 半坡遗址博物馆、秦始 北京鲁迅博物馆、韶山毛泽东同志纪念馆、中国共产党第一次全国代表大会会址纪念馆等。 ( 2 ) 文化艺术类博物馆 艺术类博物馆主要展示藏品的艺术和美学价值，如故宫博物院、南阳汉画馆、广东民 间工艺馆、北京大钟寺古钟博物馆、徐悲鸿纪念馆、天津戏剧博物馆等。 ( 3 ) 自然科学类馆建筑 自然、科学类博物馆以分类、发展或生态的方法展示自然界，以立体的方法从宏观或 微观方面展示科学成果，如中国地质博物馆、北京自然博物馆、自贡恐龙博物馆、台湾昆 虫科学博物馆、中国科学技术馆、柳州白莲洞洞穴科学博物馆等。 ( 4 ) 综合性博物馆 3 第1 章绪论 综合类博物馆综合展示地方自然、历史、革命史、艺术方面的藏品，如南通博物苑、 山东省博物馆、湖南省博物馆、内蒙古自治区博物馆、黑龙江省博物馆、甘肃省博物馆等。 1 1 3 博物馆的光环境 博物馆是光的“容器”，光是博物馆的“构造 。对于博物馆来说，光环境的质量一项 是至关重要的衡量标准。光环境是由光( 照度和布置) 与( 色调、饱和度及显色性) 在室 内空间中建立的与空间形状有关的生理和心理环境，是现代建筑和室内设计中一个重要有 机组成部分，从建筑学的角度来说，自然光不仅可以满足人们生活工作的功能需要，也是 界定空间、塑造场景和提升意境的基本要素。而博物馆建筑作为人类文明的宝库，是为人 们提供精神财富的场所，因此光环境的质量更是尤为重要。 博物馆的光环境它既是科学又是艺术。在构筑空间的诸多材料中，光是空间的灵魂， 是博物馆内部空间环境中不可缺少的感觉因素。随着博物馆设计观念的更新，光环境设计 已成为实现博物馆陈列意图的“特有语言 之一，而为满足人们向往大自然的生理和心理 需求，建筑师们在博物馆设计中也越来越注重利用自然光来表现建筑空间艺术。 博物馆的光环境应该使观众感到舒适愉快，又不至分散注意力，从而集中注意力欣赏 展品。要求照明应该是纯技术和纯功能性的，在使观众对展品获得最完美视觉感受的同时 又要求保护展品，尽可能的减少对展品的损伤。因此由于对文物、艺术品的保护要求，在 博物馆环境中需要建筑师对光有更深刻和透彻的理解。博物馆的自然光环境设计在表面看 来隶属于建筑物理多些，但实际上它对建筑师的艺术美学观念提出了更高的要求技术 和艺术的完美结合。 1 2 研究背景 目前，国内外关于建筑自然光环境和博物馆建筑都有一定的研究，在对建筑对于建筑 自然光环境的研究集中在建筑物理、建筑技术上的深入，此类型的专著有：i e s 的技术报 告，r a n d a l lm c m u l l a nm o o r ef u l l e r 所著的( ( c o n c e p t sa n dp r a c t i c eo f a r c h i t e c t u r e a ld a y l i g h t ) ) ， 建筑环境学( 第5 版) ，伦敦国家美术馆的照明设计等等。而对于博物馆建筑的研 究，在论及博物馆的自然光环境时也重点在于采光口的各种形式以及在自然光条件下的展 品保护问题，这方面的专著有加里汤姆森的博物馆环境，但这些书籍和文献大部分 都是侧重于博物馆光环境的艺术层面上的研究和探讨，对艺术层面和精神层面都没有进行 更为深入的研究。硕士论文艺术博物馆自然光环境的设计与研究对艺术博物馆的光环 境在艺术方面研究有所深入，有较高的参考价值，但研究对象也局限于国外的艺术博物馆 的研究，同时从建筑表皮材料对博物馆内部空间所产生光影效果的影响并没有更为深入的 4 北京服装学院硕士学 ) = 论文 探讨。 1 3 研究方法 为了达到本文所述的研究目的，力求结论的真实与准确，论文采用了以下的研究方法 进行分析和探讨。 通过查阅大量的理论书籍和研究资料，包括建筑学、博物馆学、光学物理学、环境心 理学等方面的资料。通过对以上理论书籍的研究以掌握对本文博物馆室内自然光环境研究 的理论依据和方法。 进行大量的实例分析，通过实地考察获取真实资料。利用北京地区博物馆较多的有力 条件和2 0 1 0 上海世博会的契机，进行大量的实地调查，实地感受博物馆的自然光环境， 选择自然光运用较为典型和优秀的博物馆进行分析，总结其在内环境的自然光设计方面的 手法和技术，了解其精妙之处。还有通过研究许多国内外优秀的建筑大师的博物馆建筑成 功作品，系统学习大师们如何运用自然光营造那些经典的令人难忘的光环境。 1 4 研究目的和意义 随着时代的进步，物质文明的提高，人们对精神文明的追求也随之提高，因此，博物 馆作为现代文明的重要标志之一，发展迅速，最近1 0 年是博物馆建筑空前繁荣的时期， 新建和改建的博物馆遍及全世界，同时在社会中的地位愈来愈突出和重要，并广泛地深入 到现代生活中。而在博物馆室内如何给参观者提供一个健康、舒适、科学而且兼有艺术性 的光环境，是我们面临的课题，也是我选题的初衷，而自然光这种取之不尽，用之不竭的 自然资源不仅可以为博物馆室内提供照明同时可以为营造出情感性格不同的空间环境，因 此，博物馆室内自然光设计是值得我们去探讨和研究的。同时从绿色环保和可持续节能这 个当今生活的大主题来讲，对于以前大量甚至全部使用人工照明的博物馆，研究博物馆的 自然光环境是顺应时代潮流发展的必然之路。再有国内部分博物馆光环境中还存在着一些 问题，展示单调、视觉疲劳成为参观者的普遍感受，设计师对博物馆的照明设计还停留在 技术指标上，对馆内的视觉环境品质不知该从那些方面去把握。本文从使用者的角度研究 自然光对博物馆空问和艺术氛围的影响，探讨在博物馆中利用自然光的实用和美学价值， 试图通过理论性的、系统性的、整体性的研究进行全面的理论探讨，力图能够利用取之不 尽的自然光为人们营造舒适的参观休闲环境，并可以为今后建筑设计师在博物馆空间光环 境设计项目中提供一些理论性的帮助。 第2 章博物馆室内空间自然光环境的要素分析 第2 章博物馆室内空间自然光环境的要素分析 从人的活动习性角度来说，可以划分为视觉因素和展示因素两大类。展示因素包括了 最基本的自然光和博物馆室内空间以及展品，视觉因素是从参照者角度，人的方面包括入 的生理和心理因素等。 2 1 自然光 光的本质是电磁波，是属于一定波长范围内的一种电磁辐射。自然光由天空直射光和 天空扩散光两部分构成，其中直射光包括可见光和不可见光两部分，在波长范围及其宽广 的电磁波中，光波仅占极小的部分，波长范围在3 8 0 - - - 7 8 0 n m ( 1 n n 产l o g m ) 的电磁波能引 起人的视觉，这部分电磁波就被称为可见光。由单一波长组成的光称为单色光，严格上将 单色光是不存在的，所有光源所产生的光至少要占据很窄的一段波长。全部可见光波长混 合在一起形成日光( 白色光) 。波长大于7 8 0 n m 的红外线，波长小于3 8 0 n t o 的紫外线，x 射线都不引起人眼的反应。而不同波长的可见光，在人眼中又产生不同的颜色感觉。 2 1 1 自然光源 自然光又可细分为阳光和天空光，日光是太阳的直射光；天空光是太阳光在天空中的 折射光。这里所讨论的自然采光主要是指阳光，其来源于太阳，是太阳的辐射能以电磁波 的形式投射到地面的辐射线。 圣经旧约篇在论述上帝创世时指出，首先出现了光，之后世界才开始运转。如果将一 个没有任何光照的建筑室内空间比作那个混沌不开的初世，当第一缕阳光破击黑暗划入室 内，空间的大小、室内的布局、装饰的色彩等等这一切信息才得以展现。人类离不开光， 建筑离不开光。“我们由光所生育，通过光我们感到季节的变化对我而言，自然光是 唯一的光自然光是惟一能使建筑艺术成为建筑艺术的光。”路易斯康简短的几句话， 流出了自然光赋予建筑内外的美与和谐。 由于室外照度随着时间变化而变化，室内的照度也必然随之改变，它不是一个固定的 数值。因此对自然光数量的要求不能用照度的绝对值来规定。我国目前采用照度的相对值 ( 采光系数) 来定量的，它是指室内某一点的自然光照度和同一时间室外全云天水平面天 然光照度的比值。这里全云天时的天空光为扩散光，考虑的不是直射光。因为直射光无规 律性，而且为了防止眩光，多数情况下不允许直射光进入室内。川 【1 1 h i 鲁，杨军林，龙社勤，e 广义光环境设计 m 长沙：湖南人学j | ；版社，1 9 9 8 p5 7 6 北京服装学院硕十学位论文 2 1 2 自然光的特殊性质 自然光受到地理因素和时间因素两种因素的限制。 1 自然光与地理因素 “自然光线是一种受地理位置限制的独特因素，我喜爱这样一种观点：应透过城市真 实的光线来仔细观察展览的艺术作品。建筑师博塔的这句话表达了自然光与地理因 素有着密切的关系，不同地域的自然光的强度、照射的角度、光线的色以及带来的热量都 存在很大的差异。 2 自然光与时问因素 光的变化是一种时间的量变。光的方向、角度和强度，随着季节和天气和一天中时辰 的不同而发生着变化光的时间性赋予空间生命的灵性，光线照射角度和强度的每一次变 化，都重新塑造着物体相互之间的关系，使空问不断地更新。光作为空间构成的特殊材料， 它不占空间只占时间的流转运动，是时间空间艺术。正如路易斯康所说：“自然光进入和 改变空间性质的不同取决于一天中的不同时候和一年中的不同季节。创造空间，是因为空 间存在着光，建筑的性质与光有很大的关系。你引进建筑的是炫目的光、太多的光、太少 的光或是明确定义的光。这些使得空间的尺度完全不同，影响了空间，因不同时间、不同 季节而不同。 把握光随时间变化的特性，可以创造出神奇的空间效果，使建筑仿佛稍纵即逝的暂时 性存在，又仿佛带着变脸面具的演员，随着剧情和角色的需要，更换着自己的表情。光随 时间瞬变的特性是伴随整个用光、用色过程始终的。 2 1 3 自然光对人的心理影响 阳光是万物之源，是生命之源，人类的生活离不开自然观光的存在，人类从生理和心 理上对自然光都有着需求和依赖。人类首先是从自然中来的人，其次是才一个有社会职能 的人，人的本能渴望追求与自然交流。尤其在当今社会中，城市化的加快，让人们都工作 生活于高耸林立的水泥森林中。快节奏的生活、高强度的工作压力，使人的神经长时间处 于一种紧张状态。所以现在的人们更向往与自然的亲密接触。而自然光是自然的一个最基 本的要素，它与空气、与自然景观、与最美丽的时刻的记忆联系在一起。自然光给人们显 示了建筑艺术形态和生存环境的无穷魅力。因此，对自然光的需求是人的基本需求。 同时，阳光对人的身心健康起到不可或缺的重要作用。在人们的直觉中，光明与黑暗 象征着善与恶、安全与对立的形象。黑暗使人陷于无所依托的无助状态，常常使人们陷入 不可知而产生的恐惧中，这些面对黑暗所产生的胆怯和畏惧使我们人类的本能。而阳光会 7 第2 章博物馆室内空间自然光环境的要素分析 让我们熟悉这个世界，给予我们光明和温暖，更给予我们快乐和信心还有对外界环境的安 全感。从环境心理学来讲，人的心理需要光给我们所带来的能够定时与定向的时间感、空 间感、方向感。人类有很强的自我保护意识，有对位置、场所、运动的意识。当进入一个 场所后，人会本能地寻找有关所处时空的信息。如果人丧失了这些信息，或这些信息与先 前的经验相悖又没有其他补偿时，它会因为无法了解周围的环境而不安。而自然光可以满 足人们的这一人类本能的需求。同时我们发现，长期工作在没有自然光的环境下，人的精 神状态很容易进入低谷，而在通透明亮的公共空间的环境下，人们心态积极、思维活跃、 充满参与的欲望。人们生活在阳光普照和阴暗的房间内，人们所感受到的幸福指数也是不 一样的。虽然人工照明的应用可以缓解部分由于黑暗产生的焦虑，但却无法代替自然光。 因此，有着良好自然光环境的室内外空间，是非常有助于提高使用者对于控制环境的自信 心和安全感，获得光明和温暖、幸福与快乐。 2 2 视觉要素 2 2 1 视党与光环境 眼睛是一个的球状组织，位于眼球前部的透明 膜，叫做角膜，其后是虹膜，虹膜的中央有一洞叫 做瞳孔，瞳孔的大小随着视野亮度的变化而变化， 以调节进入眼球的光量，虹膜后的水晶体起着调焦 成像的作用。眼内壁的2 3 的面积为视网膜，视网 膜和眼睛的组织剖面水晶。体之间充满了胶状透明 的玻璃体。视网膜是眼睛的感光部分，感光细胞有 两种，锥状细胞密集地分布在视网膜中心区与视轴 交点的中央凹附近，它们的分辨力最强，并且能分 噬硝罐 士噎綮 巩蛾 图2 - 1 眼睛结构 ( 图片来源： 光环境设计) 辨颜色，离开中央凹，锥状细胞急剧减少，杆状细胞逐渐增多，其灵敏度极高，但分辨力 不强且无色感。这两种细胞各有专责，在亮度为3 5 c d m 2 ( c d m 2 = l 是亮度单位) 以上时只有 锥状细胞起作用，这叫做明视觉条件，它主管颜色视觉和辨别细节。在亮度低于0 0 3 5 c d r n 2 时只有杆状细胞起作用，这叫做暗视觉条件。亮度在0 0 3 5 到3 5 c d m 2 之间时叫做中间视 觉，是锥状和杆状两种细胞的交替阶段。【1 】 i l l 顿文吴建筑窄问亮度设计j 研究 d 武汉：湖北t 业人学，2 0 0 9 8 北京 2 2 2 视觉特征 视觉是由于光被其照射到的物体 点。 ( 1 ) 视觉阈值 视觉系统极其复杂，它有很大的自调能力，但这种能力有一定限度，例如视觉器可以 在很大的强度范围内感受到光的刺激，但也有一个最低的限度，当低于这个限度，就可以 再引起视觉感官对光的感觉了。能引起光觉的最低限度的光量，就称为视觉识别的阈值， 一般用亮度来度量，故又称为亮度阈限。 视觉的亮度阈限与诸多因素有关。如与目标物 的大小有关，目标越小，亮度阈限就越高，目标越 大，亮度阈限就越低；与目标物体发出光的颜色有 关，对波长较长的光，例红光、黄光、亮度阈限值 要高些，与观察时间有关，目标呈现时间越短，亮 度阈限值就越高，呈现时间长，亮度阈限值就越低。 ( 2 ) 对比敏感度与识别速度 图i - i 对比敏感度与背景亮度的关系 ( 图片来源：建筑环境学) 眼睛要辨别目标物，实际上需要把与它相邻的 背景作比较才能实现，也就是说，目标物与背景之间要有一定的差异，才容易被辨认。这 种差异有两种，一种是目标物与背景具有不同的颜色，另外一种是目标与背景具有不同的 亮度。光线进入眼睛，作用于视网膜并形成视觉，是需要一定时间的。识别速度是指看到 物体识别出它的外形所需要时间( 般用秒计算) 的倒数，即l t 。识别速度与照明有直接 关系，良好的照明条件可以缩短形成视觉所需的时间，即提高了视觉识别速度，从而提高 工作效率。 ( 3 ) 明适应与暗适应 眼睛不但在直射阳光下能看见物 体，在月光下也能看清物体，这是因为：m 通过瞳孔的大小变化来调节视觉。当视 薹旷 觉环境内亮度有较大幅度变化时，视觉 嚣 对视觉环境内亮度变化的顺应性称为 m 3 适应。例如，当人从黑暗处进入明亮环 境时，最初会感到刺眼，而且无法看清 o l ，i 癌迸摩2 碉孟应 1 8 图2 3 明暗适应曲线 ( 图片来源光环境设计) 第2 章博物馆室内空间自然光环境的要素分析 周围的物体，但过会儿就可以恢复正常的视力，这种适应叫做明适应。明适应所需时间很 短，约l m i n 。人从明亮的环境进入暗处时，最初阶段什么看不见，逐渐适应了黑暗后，才 能区分周围物体的轮廓，这种从亮处到暗处，人的视觉阈限下降过程叫做暗适应。一般人 要在暗处逗留3 卜5 0 分钟，视觉阈限才能稳定在一定水平上。所以在光环境设计时候， 要考虑人的明适应和暗适应影响因素，加强过渡空间和过渡照明的设计，使人的视觉达到 舒适的程度。 ( 4 ) 恒常现象与视觉疲劳 一个物体在照明的性质与强度发生变化的情况下，人对该物体还保持原有的识别状 态，这种现象叫恒常现象。如白天在室外阳光下看植物的颜色是绿色，在夜晚室内灯光下 看还会是同样的绿色 长时间在恶劣的照明环境下进行视觉工作，易引起疲劳。5 0 0 - - 1 0 0 0 l x 的照度范围适 合于绝大多数连续工作的室内作业场所。 2 2 3 眩光 眩光是指由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适应，或存在极端的对比，以致引起 人眼的不舒适感觉或者降低观察细部( 或者) 目标的能力的视觉现象。 博物馆建筑设计规范( j g j 6 6 9 1 ) 第3 3 7 条规定：陈列室应防止直接眩光和 反射眩光，并防止阳光直射展品。展品面的照度通常应高于室内一般照度，并根据展品特 征，确定光线投射角。 ( 1 ) 眩光的性质 当直接或者通过反射看到灯具、窗户等亮度极高的光源，或者在视野中出现强烈的亮 度对比时( 先后对比或者同时对比) ，我们就会感受到眩光。眩光可以损害视觉( 失能眩 光) ，也能够造成视觉上的不舒适感( 不舒适眩光) ，这两种眩光效应有时分别出现，但多 半是同时存在着。对室内光环境来 兑，控制不舒适眩光更为重要。只要将不舒适眩光控制 在允许限度以内，失能眩光也就自然消除了。 ( 2 ) 反射眩光与光幕反射 高亮度的光源被光泽的面镜材料或半光泽表面反射到人的眼睛旱，也会产生干扰和不 适。这种反射在作业内部呈现时叫做“光幕反射”，在作业范围以外的视野中出现做反射 眩光。 光幕反射是漫反射作业上叠加镜面反射的现象，就像作业蒙上了一层光幕，减弱作业 与背景之间的亮度对比，致使人部分地或者看不清作业细节，降低了可见度。我们在看书 1 0 北京服装学院硕十学位论文 或者写字的时候( 尤其是用铅笔写字) ，常常遇到这种情况。光幕反射会使字迹 的亮度大大提高，冲淡黑字与白纸间的对比，结果看上去一片闪亮，模糊不清。 2 3 博物馆内部空间 博物馆建筑可根据博物馆的内部的功能性，建筑组成可划分为4 个功能分区：1 陈 列、展览、教育与服务分区；2 藏品库分区；3 技术工作分区；4 行政与研究办公分 区。 第一分区系博物馆对外开放的区域，由门厅、基本陈列室、临时( 专题) 展览厅、教 室、讲演厅、视听室、休息室、餐厅等组成。 第二分区为藏品库区由库前区和藏品库两大部分组成。 第三分区为技术工作区，各种用房的组成视博物馆的性质、规模而异 第四分区为行政与研究办公区 在本文中，研究的内部空间主要是陈列、展览、教育与服务区，这是博物馆的核心区 域，博物馆的多项主要职能都在其中展开。 博物馆的内部主要空间按照功能又分可以分为核心空间、交通空间、陈列空间和服务 休闲空间。这四类空间承担了博物馆的展示和观众活动两个最主要的职能，因此是建筑设 计的重点之处。 核心空间是博物馆空间序列的高潮和核心，一般布置在博物馆参观流线的前端，大部 分与门厅直接相连形成一个大型的中庭。核心空问是博物馆的交通中心，水平和垂直方向 组织人流集散。同时，核心空间也是一个表现展示空间，博物馆主题或者展示主题都可以 放置在这个空间以展现博物馆的文化内涵和艺术感染力。博物馆的交通空间的主要是起着 组织参观流线，引导观众的作用，包括了走道、楼梯( 电梯) 、坡道等等。这类空间多以 直线、曲线、折线等线性空间的形式出现。为达到放松和调节心理的作用，博物馆的交通 空间大多和休息区域结合布置，或者摆放少量展品，形成一种复合空间。陈列空间是博物 馆建筑空间的主要部分，是博物馆功能的主要承担者。对于这部分空间，展品的保护和观 众的视觉心理要求需要同时考虑和重视。其自然光环境设计是博物馆光环境设计的重点。 陈列空问的光亮因为展品保护需求通常较大量引入自然光的交通空间暗淡，因此陈列空间 和交通空间需要注意设置过渡空间满足视觉“暗适应”。服务休闲空间是完全服务于观众 的空间，它可零可整，可以分散穿插在以上三个空间之中，也可以辟出整块空间用于服务 l i l1 i i j 鲁，杨军林，龙社勤，上广义光环境设计 m 长沙：湖南大学f l ：版社，1 9 9 8 p 6 0 1 1 休闲。它的主要功能目 中阳光、绿地、水等自 2 4 展品 2 4 1 展示照明原则 展品特性与大小和 展品常常成为空间中的 纹理成为展示重点的展 品吸引人的探求目光， 象的亮度与展品周围的 出光口将干扰人们的视 2 4 2 展品保护 根据展品的物理性 下列为常见藏品的照度 i l l 马颖梁艺术博物馆自然光环境的设计及研究 d k 沙：湖南人学，2 0 0 8 1 2 北京服装学院硕士学位论文 第3 章博物馆室内自然光环境设计技术观 建筑的发展离不开技术的发展，技术对于建筑的重要性是不言而喻的。有极度渲染技 术的作品，如皮亚诺与罗杰斯的巴黎蓬皮杜艺术中心；也有弗兰克盖里的毕尔巴鄂古根 海姆博物馆张扬地显示着建筑艺术魅力的例子。对于博物馆自然光环境来说，无论是采光 口的形式还是自然光的控制也都离不开建筑技术的支撑。博物馆的自然光环境的技术问题 可以从以下三个方面来分析，一是用于自然光采集和控制的技术方法。第二是为自然光采 光而采用的采光口方式以及造型和空间形式。三是博物馆建筑表皮所采用的建筑材料。这 三个方面对现代博物馆自然光环境来说需要综合考虑无法分开独立进行的。 3 1 基本技术方法 博物馆光对于自然光技术方法可以归类到4 个基本层面：采光、控光，滤光和补光 1 采光 采光是博物馆自然光环境技术的最基本的环节，建筑采光与当地的光气候条件、建筑 朝向、体量等都有关系。对于博物馆而言，为了获得优良的自然光视觉环境，大多数都会 采用顶窗或者高侧窗的采光方式。随着技术的不断革新，也出现了许多新材料和装置被用 于采光，如光纤等。近来国外提出一种采集自然光来进行白天室内照明的技术，被称为光 导照明系统。据报道，这一系统的效率和电灯一样，可以在室内提供与电灯一样的亮度， 能节省8 0 的能源。光导照明系统不能在夜间使用，但能在昼间提供博物馆所需的照明。 2 控光 控制自然光主要体现在对光的数量、入射方式、入射角的控制。可以通过三种方法来 实现，一、设置光线扩散装置、反光板来改变自然光照射方向，来避免同光直射展品；二、 设置挡光板、低透光性玻璃来降低自然光的照度，避免产生眩光；三、设置采光井、屋面 局部自然采光的手段来控制照明区域和环境亮度。 对同光的控制通常做法是在采光并上部设置光控百页系统。其传感器设于采光井内这 种控制方式直接面向使用过程通过百叶的开启和关闭调节光照。例如伦敦国家美术馆在充 分利用自然光、保护展品并维持足够照度的前提下，采用了计算机控制系统。每天开馆时， 通过安装在天棚的传感器，测试巧分钟的自然光情况，按这个情况对应的值把格栅设置成 一定的角度，以后每隔2 小时进行一次。在变化期间，也便于观众了解时间的变化。 3 滤光 滤光是博物馆对展品保护的首要措施。可利用过滤材料，降低亮度的同时可以过滤阳 光中某种特定成分带来的副作用。 1 3 第3 章博物馆室内空间白然光环境设计技术观 例如紫外线的损害，红外线带来的热量等。自然光线中波长3 2 0 n m 以下的紫外线大多 数玻璃都可以过滤掉，波长在3 2 0 - - 4 0 0 n m 的紫外辐射的有害辐射则需要特殊处理玻璃才 能过滤掉。可以使用性紫外滤波器。包括光色玻璃和电变色玻璃来有效地降低紫外线。 4 补光 在博物馆光环境中，不可能完全应用自然 光照明，例如一些特殊展品，还应与灵活控制 的人工照明结合使用，达到更好的展示效果， 同时得到更好的空间效果。人工照明是自然光 源的不可或缺的必要补充。人工照明可连续调 光。在阴雨天时对日光进行补充。随着自然光 照水平的变化。人工光照可进行智能控制。以 根据户外气候条件作相应调整。在现代艺术博 物馆中采用最多的还是人工照明和自然光的 混合照明方式。 渺铱 | 雪肾 图3 1 棱镜玻璃 ( 图片来源：光和色的环境设计) 随着科学技术的发展，博物馆的采光也运用多种光学采光装置来更加合理的利用太阳 光，为室内提供照明。 反射装置轻型折光板、日照镜轻型折光板多用于侧窗采光光照均匀度的改善。侧 窗采光，靠近窗的地方光照往往过量，而远离窗的地方，光照又不足，整个房间成为十分 不均匀的光环境。当有直射阳光射入时，这种倾向就更加严重。 折射装置棱镜玻璃 光通过玻璃时都会发生折射，由于棱镜 玻璃的断面切割如图3 1 所示，光通过玻璃 时一部分光的方向产生了改变，不同的切割 方式可将光投射到不同角度，其中部分直射 光折射到室内顶棚表面。在实际运用时，由 于太阳高度角和方位角的不断变化，固定角 度的棱镜玻璃很可能会产生眩光，所以人们 改进了棱镜玻璃。 反射与折射装置凹凸镜、光导纤维 是通过聚光镜聚集起来的光送入光导纤维， 1 4 图3 2 光导纤维采光 ( 图片来源：艺术博物馆自然光设计与研究) 北京服装学院硕十学位论文 利用波长不同