新建博物館建筑光環境設計探析

【摘要】隨著我國新一輪博物館建設浪潮的來臨，博物館建設水準也在不斷提升。作為博物館建筑空間環境重要組成部分的光環境已成為新時代衡量博物館建設水平和質量的重要標準之一。本文通過對新建博物館建筑光環境設計的要點進行分析和論述，以期為新時代博物館建設提供有益的建議。

【關鍵詞】博物館建筑；光環境；采光設計；照明設計

【中圖分類號】G267 【文獻標識碼】A 【文章編號】1007-4198（2021）08-203-04

【本文著錄格式】任 巍.新建博物館建筑光環境設計探析[J].中國民族博覽，2021，04（08）：203-206.

引言

隨著新時代社會公眾對公共文化需求的不斷增長，我國也掀起了博物館建設的新一輪浪潮。越來越多的新建博物館也更加注重建筑內部的空間環境設計。特別是光環境設計不但是博物館建筑整體空間環境氛圍營造的重要表現形式，而且還是實現博物館建筑功能的關鍵環節之一。

博物館建筑光環境具有比其他公共建筑更高的設計要求，無論是天然采光還是人工照明均是其重要的設計手法。其設計不僅要實現綠色建筑的理念，更為重要的是為觀眾營造一個高質量的光環境參觀氛圍，同時還要避免文物受損，無論是對博物館建設和運營，還是文物保護均具有極其重要的研究價值。

一、新建博物館建筑采光設計要點分析

天然光是人們在工作、生活中最為習慣的光源。其不但具有較佳的視覺功效，更有利于分辨物體，而且對保護人們視力和促進身心健康均有較好的作用。同時，充分運用天然光也是各類建筑節能環保，以及更好地體現綠色建筑理念的重要表現形式。但博物館是收藏、保護、展示文物，并為社會公眾提供服務的重要公共文化建筑，天然光含有紫外線、可見光、紅外線，均會對文物造成損害。此外，天然光照度的波動大，不易控制，而且直射陽光還會產生光斑和眩光，并使建筑室內溫度升高，不但會嚴重影響觀眾的觀展體驗效果，還會破壞建筑內溫濕度環境的穩定性，對文物保存造成了不利影響。因此，新建博物館應根據自身建筑形態特點以及各功能區域的采光需求，并結合季節、天氣、時段的變化，在對采光效果進行模擬計算分析的基礎上，合理布局建筑內部功能，在確保文物不受損害的前提下，科學、高效運用天然光，以便為觀眾營造一個和諧舒適的光環境參觀氛圍，實現人、建筑、自然之間的充分融合。

（一）根據采光需求合理布局建筑內部功能

新建博物館應在建筑內部功能布局上重點考慮建筑采光設計，將有采光需求的功能區域布置在建筑易于采光的部位。比如，餐飲、公眾休息等區域應具備良好的采光條件，使觀眾可以在舒適的天然光環境下就餐、休息，更加親近自然；辦公區域及業務與研究用房由于人員長期停留，也應布置在可采光的部位，不但可以有效緩解人的眼部疲勞，更有益于身心健康，而且還可以達到降低建筑照明能耗的目的；由于文物修復工作對辨色要求較高，所以修復室應引入天然光，以便更好地還原文物的真實色彩；書畫裝裱室要具有充足、均勻的采光條件，故應布置在博物館建筑北側，以有效防止直接日曬，避免眩光的產生。

（二）新建博物館建筑相關區域采光設計分析

新建博物館建筑應根據相關區域的實際使用功能對采光進行專業設計。在《建筑采光設計標準》（GB50033-2013）[1]中規定了博物館建筑內相關功能場所采光標準值，可作為采光設計的基本參數指標。如文物修復室、書畫裝裱室側面采光系數不應低于3%，其采光照度值不應小于450lx，頂部采光系數不應低于2%，其采光照度值不應小于300lx；展示石刻、雕塑等對光不敏感的展品展廳側面采光系數不應低于2%，其采光照度值不應小于300lx，頂部采光系數不應低于1%，其采光照度值不應小于150lx。

博物館建筑內的綜合大廳、門廳、中庭、走廊、公眾休息、餐飲等區域應根據建筑內部功能布局充分運用天窗、側窗、天井、玻璃幕墻等實現建筑采光。但另一方面，也要采取相應措施有效避免直射陽光、眩光給觀眾的視覺造成不良影響。比如，采用在天窗、側窗上加設柔光膜的方式，可在減弱天然光的同時使光線趨于穩定柔和，在一定程度上防止了眩光的產生；采用在天窗上設置格柵，可有效防止直射陽光，避免眩光。還可針對天然光照度不穩定的特點，通過智能照明控制系統自動補充人工光，以便為觀眾營造視覺舒適的光環境參觀氛圍。此外，一些新建博物館建筑為了更好地實現建筑立面效果，同時便于建筑采光，采用了大面積玻璃幕墻，極易造成陽光直射，產生反射眩光，嚴重影響了觀眾參觀的視覺感受。為此，玻璃幕墻可使用中空玻璃或夾層玻璃的構造形式，并在中空玻璃中或夾層玻璃內側鍍上一層銀膜或錫膜，即可保證玻璃具有良好的透光性能，又可有效阻止直射陽光，避免反射眩光的產生。

有些新建博物館由于建筑形態或內部空間布局的限制，致使部分人員長時間工作、停留的用房或場所布置于地下室或無采光條件的部位，則可運用導光管技術將天然光導入建筑內，以實現這些區域采光的目的。如2015年建成并正式對外開放的上海自然博物館便運用了導光管技術，將天然光引入至采光條件不理想的建筑西側三層辦公區域，實現了較好的應用效果。這種裝置是通過室外的采光罩采集天然光，由導管傳輸至室內，通過底部的漫射器將天然光均勻高效的分配到室內有采光需求的部位，并可利用調光器對導入的天然光照度進行調節。而且導光管還可將天然光中的紫外線和紅外線進行過濾，使導入室內的天然光柔和、均勻，且不會產生眩光，可適用于室內的一般照明，既能夠有效提升博物館建筑空間的光環境質量，利于人員身心健康和視力保護，又可達到降低建筑人工照明能耗的目的。

展陳空間光環境是新建博物館建筑內部空間整體光環境的核心部分。良好的采光設計不僅可以增強展品的展示效果，還可以提升展陳空間的光環境品質，為觀眾營造舒適的觀賞視覺體驗。因為天然光具有比人工光更為理想的視覺功效，從而更有利于保護視力和展品的色彩還原。所以，展廳應根據展品對光的敏感程度和展陳實際要求，優先運用天然光。但天然光的成分較為復雜，其不僅紫外線含量大，還含有紅外線、可見光，都會使展品受到損害。并且天然光的照度會受到天氣、時間等因素的影響致使波動幅度較大，難以控制。此外，直射陽光不但會使室內溫度升高，致使室內空氣的溫濕度出現波動，對展品保存極為不利，而且還會產生光斑和直接眩光，嚴重影響了觀眾觀展的視覺感受。所以，展陳空間應根據所處位置、展品特性以及展陳設計要求，合理確定采光方式和采光口的位置，并采取相應的防護措施，在確保展品不會遭受自然損害的前提下，科學、高效地運用天然光，以提升展陳空間的光環境質量，為觀眾營造一個舒適愉悅的觀展體驗氛圍。尤其是石刻等對光不敏感的展品展廳，可在客觀條件允許的情況下采用天然光。目前，博物館建筑內展陳空間的采光方式普遍以側窗、高側窗和天窗采光三種方式為主。其中，側窗采光形式較為簡單，光線也最為充足，觀眾還可通過窗口觀賞室外景觀，但這種采光方式必須在展廳墻壁上設置窗戶，會占用部分墻面，對展陳布置的靈活性和多樣性造成了一定影響。并且側窗采光會使室內進深較大部位的采光量大幅下降，導致室內采光的照度分布不均勻，還易產生眩光，不利于觀眾觀展的視覺舒適性。高側窗采光則可以使光線進入室內進深較大的部位，在照度的均勻度方面要優于側窗采光，但也會產生一定眩光。天窗采光較之其他兩種采光方式具有一定優勢，既不需占用墻面，又可有效減少眩光的產生，特別是頂層展廳經常采取這種方式采光。但無論采用何種采光方式，均應在采光口設置相應的防護措施，以達到降低紫外和紅外輻射、限制天然光照度、減少眩光的目的。例如，可配合天窗采光設置格柵，以有效防止陽光直射，限制眩光的產生；采用北向側窗方式采光，也可有效避免陽光直射；采用防紫外線涂層玻璃，不但可起到過濾紫外線的作用，而且還具有一定的隔熱性能；采用電動調節百葉窗，不僅可以根據天然光的變化調節室內光照度，以利于展陳空間光環境的營造，還可以達到降低紫外線輻射，減少展品曝光時間的效果。此外，展陳空間采光設計還應與人工照明相結合。當室內天然光照度受到天氣、時間的變化而發生波動時，可通過智能照明控制系統自動調節人工光照度，確保室內整體光照度的穩定性和均勻性，以便為觀眾營造理想的光環境觀展氛圍。

二、新建博物館建筑照明設計要點分析

照明設計是新建博物館建筑光環境設計的重要組成部分，其設計不但是影響展品展示效果和觀眾參觀視覺舒適度的重要因素，而且還是避免展品遭受光學輻射損害的關鍵環節。所以，展陳空間的照明設計無疑是新建博物館建筑空間整體照明設計的核心部分。

（一）展陳空間照明設計分析

博物館展陳空間照明設計應按照利于觀眾觀賞展品和保護展品的原則，故展品照明設計則是關鍵所在。其設計不僅要保證展品的色彩還原性，以便更好地向觀眾呈現展品的歷史原貌，而且更為重要的是應根據展品類別合理確定使用光源的照度、色溫、顯色指數以及展品的年曝光量等各項參數指標，確保展品免受光學輻射造成的損害。其中，展品的照度值應與色溫相匹配。特別是織繡品、紙質、染色皮革、彩繪陶器、動植物標本等對光特別敏感的展品照度值不應高于50lx，色溫也不應超過2900K。油畫、竹木制品、漆器、銀器等對光敏感的展品照度值應控制在150lx以內，色溫也不應高于3300K。這主要是因為在可見光區中的紫光和藍光波長較短，色溫越高，紫光和藍光的成分也就越大。尤其是織繡品、紙質展品，長期在紫光和藍光的輻射下，會加快自身的老化程度[2]。光對展品的損害程度還會受到展品的曝光量影響。曝光量是指展品的光照度與時間的乘積，曝光量越大，展品的受損程度也就越大。按照《博物館建筑設計規范》（JGJ66-2015）[3]的規定，對光敏感的展品的年曝光量要求限制在360000lx·h/年以內，對光特別敏感的展品的年曝光量則限制在50000lx·h/年以內。所以，應采取合理有效措施將展品曝光量控制在限定范圍內。比如，通過設置智能照明控制系統，利用人體感應傳感裝置對展臺燈光進行自動開關，不但可有效減少展品暴露在燈光下的時間，而且還可達到節約照明能耗，降低運營成本的目的。對繪畫、彩色織物等辨色要求較高的展品，應采用顯色指數高的照明光源。因為只有顯色性能良好的光源才能更好的還原物體的真實色彩，所以顯色指數是衡量光源對物體色彩還原性能的評價指標。其值越大則代表光源的顯色性能越強，越有利于物體色彩的還原。顯色指數最高的光源則是天然光，其顯色指數被定義為100，對物體的色彩還原效果無疑是最佳的。因此，對辨色要求較高的展品應選用一般顯色指數不低于90的照明光源，以便更為真實的還原展品的歷史原貌，使觀眾獲得良好的觀賞效果。此外，展品照明設計還應避免光學輻射對展品造成的損害。因為，按照光的波長范圍可主要劃分為紫外光區、可見光區、紅外光區。其中，波長在100納米～400納米范圍之內的為紫外光區，其波長最短，產生的輻射會造成展品變色和褪色；波長在380納米～780納米之間的是可見光區，這個光區中的紫光和藍光波長最短，產生的輻射易導致展品老化；波長在780納米～1毫米范圍之內的是紅外光區，其產生的熱輻射會造成展品表面溫度上升，易使展品出現干化、裂紋等現象。所以，在展品照明設計中應根據展品對光的敏感類別，合理選用照明光源，以有效降低光學輻射對展品的危害。尤其是織繡品、紙質、彩繪陶器等對光特別敏感以及油畫、象牙制品、漆器等對光敏感的展品所使用的照明光源紫外線相對含量要低于20μW/lm。在博物館展陳照明光源中，LED光源基本不含有紫外線和紅外線，在保護展品方面比其他光源具有明顯優勢。如果采用鹵素燈、熒光燈等其他照明光源時，則必須在照明燈具上安裝濾鏡，對紫外線和紅外線進行過濾，以最大限度降低光學輻射對展品的損害。

為了給觀眾營造一個視覺舒適的光環境觀展氛圍，使觀眾可以清晰地觀賞展品的細節，博物館展陳空間照明設計通常采用一般照明與局部照明相結合的方式。其中，運用一般照明可保證展陳空間整體照明的均勻性，其照度值應根據展品照度值確定，一般可取展品照度值的20%～30%。而且一般照明還應按照展廳內地面最低照度與平均照度不低于0.7的比例設定。但僅采用一般照明并不能起到突出展品的作用，故還應增加局部照明并將展品與其背景亮度之比設定在3：1左右，不僅可以更好地將觀眾的注意力引向展品，還能增強展品的展示效果并可有效減少反射眩光的產生。對雕塑、青銅像等立體造型的展品，還要通過定向照明結合漫射照明的方式來表現其形狀、色調、質感等，以便更好地勾勒出展品的細節，體現其立體感。可采用定向聚光燈作為展品的重點照明，并將定向聚光燈安裝在展品側前上方40°～60°的部位，照度值為一般照明的2倍～5倍，再運用大面積的漫射照明，既可以使展品獲得較佳的立體感，又可增強其展示的藝術效果。如果立體式展品的色彩較暗，其照度值可按照一般照明的5倍～10倍設定，以便通過亮度的明暗搭配，來更好地突出展品的立體感。此外，展廳內部空間由于照度普遍較低，光線偏暗，展廳外往往光線較亮，內、外部空間亮度反差較大，如果沒有一個較好的視覺過渡設計，極易使觀眾產生視覺疲勞。因此，要結合展廳內部空間的照度，在展廳的出入口處設置視覺適應過渡區域，使觀眾的視覺可以得到良好的適應，避免產生疲勞感。

由于臨時展廳經常需要根據不同的展覽類型為觀眾營造契合展覽主題的光環境氛圍，這就需要運用智能照明控制系統按照不同的展覽主題、不同的場景氛圍實現照明場景的自動切換，以便更好地將燈光效果與展覽主題相融合，為觀眾營造一個更為理想的觀展視覺體驗環境。此外，還可通過智能照明控制系統預設布展、撤展、展覽等多種照明控制模式，以滿足不同的實際使用需求。

（二）其他區域照明設計分析

博物館建筑內其他區域應根據實際使用功能，對照明設計的照度標準值進行合理設定，可參考表1中的照度值作為照明設計的基本參數指標之一。

藏品庫房是博物館建筑內藏品保存的重要功能用房，照明光源的選用要重點考慮藏品的安全性，避免光學輻射對藏品造成的損害。所以，藏品庫房室內照明應采用LED等無紫外線的光源，并將照度值設定在50lx～100lx范圍之內，從而最大限度降低光照對藏品的危害。博物館建筑內的多功能廳、報告廳等功能用房由于經常會舉辦不同類型、不同主題的學術報告和文化活動，需要通過智能照明控制系統預設多種場景，并根據實際使用需求對照明場景進行智能切換，以便營造出符合主題氛圍的良好光環境。此外，綜合大廳、走廊等公眾區域也應采用智能照明控制系統根據不同時間和使用需求對燈光自動開啟和關閉，并對照度進行自動調節，實現照明場景的智能調控。

新建博物館建筑的照明設計還應根據各區域的實際使用功能合理確定照明光源的色表和色溫，以便更好地營造一個和諧舒適的光環境氛圍。在《博物館建筑設計規范》（JGJ66-2015）中規定了博物館建筑室內照明光源色表按其相關色溫分為三組，并明確了各適用場所（表2）[4]，可作為照明設計的相關參數指標。

隨著照明技術的不斷發展，已有越來越多的公共建筑在照明設計中選用以LED為代表的新型照明光源，博物館建筑亦是如此。LED照明光源具有高效、節能、環保、使用壽命長以及調光靈活等特點，且其基本不含紫外線和紅外線，在文物保護方面與其他傳統照明光源相比具有明顯優勢，可應用于博物館建筑內多個場所。但LED照明光源的藍光強度會隨著其色溫的升高而增強，當色溫過高時，會對人體健康造成一定危害，故在博物館建筑內的公眾區域、辦公區域等人員長時間停留的場所，如果采用LED照明光源，其色溫不應超過4000K。

三、結語

隨著我國新一輪博物館建設浪潮的來臨，博物館建設水準也在不斷提升。作為博物館建筑空間環境重要組成部分的光環境已成為新時代衡量博物館建設水平和質量的重要標準之一。其設計應貫穿于博物館建設全過程之中，以更好地實現天然采光與人工照明的合理運用，并在確保文物不受損害的基礎上，為觀眾營造一個舒適優質的光環境參觀氛圍。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.建筑采光設計標準[S]：北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]任巍.淺談天然采光與人工照明在博物館光環境設計中的應用[J].首都博物館論叢，2020（00）：371-378.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.博物館建筑設計規范[S]：北京：中國建筑工業出版社，2015.

[4]同[3].

作者簡介：任巍（1977-），男，北京，助理館員，研究方向為博物館建筑。