基于健康需求的極地郵輪艙室光環境研究＊

王彥博 高艷娟 周延

（中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200090）

0.引言

光對人類的影響作用有3個方面：一是足夠的光照讓我們看清目標，這是光的視覺作用；二是日落日出的自然光照維持我們的身體的生物鐘，如睡眠和覺醒的周期，這是光的節律作用；三是光能夠影響人們的情感和心理，起到情緒調節作用[1]。

在郵輪和極地條件下的特殊艙室空間中，光照環境的主要功能是提供高質量的功能性照明和藝術照明，同時還包括消除極晝、以及由于視覺環境單一、封閉空間、高溫、寒冷等環境不利人體健康的負面影響。為了提高人們對環境的適應性，有必要基于健康需求對極地郵輪艙室光環境進行分析研究。

1.極地條件下艙室光環境分析

1.1 極地自然環境特點

極地地區終年嚴寒，由于低太陽角度和冰雪反射等原因，使得溫度非常低，晝夜溫差較大。有時能見度也極低，甚至還伴隨著大風吹雪的現象。極地的惡劣空氣不僅使皮膚干燥，還容易使人抵抗力降低，引發疾病。冰雪對紫外線有強烈的反射，還會使人的皮膚受損[2]。

1.2 極地光環境特點

（1）極晝極夜。極晝和極夜是兩極地區光環境的突出特點。所謂極晝，就是太陽永不落，天空總是亮的，這種現象也叫白夜；所謂極夜，就是與極晝相反，太陽總不出來，天空總是黑的。[2]極地地區連續不間斷的白天和黑夜，與人類生活區域的晝夜光照節律不同，極晝極夜現象會對人類正常作息和生命節律產生極大的影響，讓人們十分難適應[3]。

（2）視覺剝奪。極地地區氣候嚴寒，海陸一年四季都被冰雪覆蓋，地勢單一，大部分地域屬于冰原地貌，映入眼簾的只有皚皚白雪，景色單調重復，多樣性匱乏，缺少豐富的色彩。

（3）高亮環境。極地環境亮度過高是影響游客視覺舒適度的主要因素。極地地區處于冰雪覆蓋之下，白色的積雪對陽光反射強烈，因此極地地區環境整體亮度非常高。

1.3 極地條件下艙室光環境分析

受極地自然環境、光環境條件的影響，極地郵輪艙室光環境也呈現出其特殊性。

（1）特殊的極晝極夜現象，會影響艙室內的光環境。通常極地郵輪的旅游活動是在當地的夏季，在漫長的極晝下，連續的光照會對艙室內光環境產生影響，在有窗的艙室中會呈現出持續、單一的日光光照，會對游客、船員正常的夜間休息造成影響。

（2）極地地區的自然環境色彩單一，景色單調重復，使得艙室內的自然光環境也變得單一。

（3）極地地區的低太陽角度和冰雪反射強烈，整體自然環境亮度非常高，因此艙室內的自然光環境同樣會受到影響，呈現出艙室光環境舒適性不夠，亮度較高。

雖然極地環境造就了極地郵輪艙室光環境的特殊性，但是如何有針對性地改善極地郵輪艙室光環境方面的要求和措施都還比較少。在現有的郵輪規范里沒有提及艙室健康光環境的概念，只有照度要求。相對來說，在郵輪建造上對光環境和視覺健康方面的研究還比較薄弱。在郵輪規范中，艙室的光環境僅做了照度要求，對于視覺健康與舒適性的要求并沒有體現。

2.極地條件下艙室健康光環境設計策略

針對極地地區的環境特點，應采取相應的艙室光環境設計策略，旨在整合光的視覺效應、生物節律、情緒作用3個方面。

2.1 光源的選擇策略

極地地區所處的地理位置與世隔絕，氣候條件十分惡劣，因此對燈光設備安全性能的要求比較高，消防安全顯得尤為重要。由于極地的生態環境比較特殊，這就要求人工照明光源在運輸、保存、節能、安全、環保等問題上有更高的標準。

（1）方便運輸，具有持久的使用壽命，減少燈具更換的頻率，可以降低在極地地區的使用成本。

（2）耐震動和沖擊，以適應極地的惡劣自然環境條件。

（3）工作電壓和電流需滿足極地郵輪的消防要求，降低發生火災的可能。

（4）綠色、生態、節能，產生較小的光污染，降低人類活動對極地環境的影響，減少極地環境對人類視覺的影響。

（5）方便控制管理，通過電路的控制達到多變化的照度和光譜效果，設計出能夠干預人體生命節律的光環境，降低極地光環境對人類健康的影響。

2.2 人工光干預方式策略

兩極地區的自然光變化規律與人類居住區的光變化規律不同，無法調節人體的生理節律，特殊的極晝夜現象會使人體的生活節奏紊亂。極地探險郵輪旅行通常安排在極晝時節，游客和船員不能接觸到通常自然變化的光照環境，這就使他們失去了根據生理節奏調整正常晝夜光環境的能力。

為了解決這個問題，極地郵輪的艙室照明設計需要尋找更加科學的人工干預方法，以調節人體的晝夜節律，改善船員和游客的生活狀態，以彌補自然光環境的不足。

人工干預光環境的總體概念是模擬正常的光照環境，即“日出而作，日落而息”，并通過非視覺效應影響褪黑素來調整游客和工作人員的休息時間，在極晝條件下時，艙室內可以用人工干預的方式模擬出夜晚的效果，讓游客進入正常休息的狀態。

在實際應用中，人工光的干預主要是通過改變燈光的色溫和照度、以及遮光措施來實現的。運用科學的人工光干預方法是在不同時段用不同色溫不同照度的光源：清晨時用高照度、高色溫的光環境，使人頭腦清醒；午間使用低照度、高色溫的光環境，模擬中午的日光效果；夜晚使用低色溫、低照度的光環境，并用遮光簾遮蔽自然光源，模擬夜間效果，保證游客的休息，不影響褪黑素分泌[4]。

2.3 彩色光設計策略

極地地區的視覺元素十分單一，我們可以通過人工光源干預的方式來豐富游客的視覺體驗。極夜條件下，自然光環境處于十分單一的狀態，我們可以通過在娛樂休閑區域內引入動態光源和彩色光源，改變艙室內單一的光環境，豐富視覺體驗，防止視覺疲勞，起到調節心理情感的作用[5]。

值得注意的是，如果要大面積的使用彩色光源，需避免高亮度低色溫光源所營造的沉悶環境；還要避免低亮度高色溫所營造的冷清環境；所設計空間的光環境主色調確定后，再用適當的彩色光源加以點綴。由于極地氣溫常年處于寒冷之中，我們甚至可以在某個特定艙室內模擬不同季節的照明：春夏使用高色溫冷光源；秋冬使用低色溫暖光源，營造出“夏季看冰川的特殊體驗”。

3.極地郵輪艙室健康光環境設計策略運用

3.1 新造極地郵輪艙室健康光環境設計策略運用

對于新建的極地探險郵輪則應該充分考慮艙室內的光環境要求，在設計船體的同時也考慮到照明設計的要求，實現照明與建造一體化。首先，燈的數量和安裝位置首先要符合視覺功能要求；其次，還要保證滿足艙室各區域內的非視覺生物效應的需求，還要防止產生眩光，這就要求設計師綜合考慮艙室內的空間大小、材質、家具排布等多種因素。郵輪內部結構設計時還應該預留燈具控制系統的線路排布，通過人工干預實現一天內艙室光環境的色溫變化、亮度變化。同時，還應該根據項目預算合理的選擇燈具控制系統的類型。由于極地地理位置特殊，處于特殊磁場環境，線控系統往往成為首選[6]。對于自動控制和人工控制系統，也應該根據不同空間的情況來做最優選擇。如果選用自動控制系統，在編程時就要嚴格準確的控制時間點，實現艙室光環境色溫和亮度的正確變化。與此同時還可以在休閑娛樂區引入色彩更豐富的光源，安裝藝術互動裝置，豐富人們在旅途中的視覺體驗。

3.2 改造極地郵輪艙室健康光環境設計策略運用

對于已建造成的極地探險郵輪，如果需要進行大面積的照明改造，經濟成本將會十分驚人。更換設備、重鋪管線，大規模的改造船體內部照明可能性相對較小，因此可以考慮有針對性的改造重點區域。極地探險郵輪光環境的改造設計重點應該考慮燈具的替換，用更符合人體健康需求的具有合適照度和色溫的燈具。有條件的情況下，更換可根據需求進行相應調節的控制方式。考慮到燈具的維護周期以及極地郵輪艙室環境條件，應主要考慮LED作為改造光源的類型。

根據郵輪內現有的電源類型及接口型號，預備方便替換的LED光源，在經濟和技術條件允許的情況下做到最大限度的滿足健康光環境要求。在工作區域內選用色溫較高的LED燈源；在休息區域內選用溫馨舒適符合個人需要的LED光源；在娛樂和公共區域內選用色溫適中的LED光源。

4.結語

極地地區是地球上極為特殊的人居環境區，有著獨特的自然和光照條件，對極地探險郵輪艙室健康光環境的研究對未來健康光環境的發展有著重要的借鑒意義。本文通過光的視覺效應、生物節律、情緒作用3個方面，整合多重維度的光，使用多樣的設計策略，創造出健康的極地郵輪艙室光環境，以提升郵輪品質。