上海地區辦公空間視覺顯示終端作業照明現狀調研與分析

羅路雅，邵戎鏑，郝洛西，2

(1.同濟大學建筑與城市規劃學院，上海 200092；2.高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室，上海 200092)

引言

在距今50多年的辦公空間發展史中，舒適和高效是人們恒久不變的追求目標。辦公室最初只是用來處理日常事務的固定場所，隨著室內建造技術的發展，空間功能形式不斷豐富，不同的房間布局圍合形成了各種類型的辦公空間，并基于特定的工作行為營造出差異化的環境特征。據《辦公建筑設計標準》(JGJ/T 67—2019)[1]中的術語解釋，當前辦公空間可大致劃分為四個類別，包括：單間式辦公室、單元式辦公室、開放式辦公室和半開放式辦公室。

與此同時，辦公作業的形式也發生了顛覆性變化。在工作系統形成的初期，針對任務對象的作業主要通過紙張來實現。自電子計算機出現并迅速在全球辦公場所中普及，視覺顯示終端(Visual Display Terminal，VDT)作業已逐漸成為無紙化辦公中最具代表性的作業形式。近年來光電顯示技術的進步為辦公人員提供了更加多樣化的選擇，使人們視覺感知的效果得到極大提升。

1 旨在辦公視覺舒適的VDT作業照明

1.1 VDT作業的人眼視覺特征

眼科醫學原理表明，在近距離觀察物體時，人的頭部會自然地向下轉動并產生向內的眼壓[2]，該動作常見于看書或觀察水平面上的物體，而在VDT的視覺環境中人們需要向上抬頭使視線與屏幕持平，這種視看方式由于違背了眼球的生理構造，導致其產生的視覺負荷是普通紙質作業的4倍[3]。包含水平和垂直的多方向視覺界面還使得日常辦公過程中視線的移動次數增加、視野范圍擴大，容易引發“計算機視覺綜合征”(Computer Vision Syndrome，CVS)，造成視物模糊、視覺紊亂、眼周不適和頭疼等癥狀，降低人們工作的效率和積極性。據溫州醫科大學附屬眼視光醫院的調查數據顯示[4]，中國普通群眾出現用眼不適和眼部干澀癥狀的發生率分別達到13.28%和16.26%，其中近距離用眼時間較長是導致視覺不適的主要原因之一。辦公人員長時間處于近距離用眼狀態，隨著各類視覺顯示終端的廣泛應用和現代人對電子信息設備的高度依賴，超負荷用眼造成的不良影響將日益嚴峻，需盡快找到辦公環境中造成人員視覺疲勞的關鍵因素，及時采取對策。

1.2 基于視覺需求的VDT作業模式

根據全國人類工效學標準化技術委員會提出的《工作系統設計的人類工效學原則》標準，辦公場所的光環境應當為人員的工作活動提供最佳的視覺感受[5]，這意味著從人因工學出發的現代辦公空間設計應更加重視人員的視覺需求。作為接收、識別和處理對象的主要感官，人類活動中有四分之三以上都是由視覺主導的[6]。辦公場所中的視覺需求主要包括以下兩方面：對任務對象快速識別和處理的能力以及維持視覺系統正常運作的能力，兩者直接關系到辦公人員的工作績效與辦公環境的舒適性。在20世紀70年代，就有學者開始關注VDT作業模式下視覺績效和視舒適度指標的影響因素，當時普遍認為VDT的視看距離是影響視覺的絕對因素，距離越近越容易導致眼部產生不適癥狀[7]。近年來的研究中，Chang等[8]分析了高低兩種環境照度對長時間VDT作業中被試閱讀績效的影響，并得出照度較高時，被試在顯示屏上的閱讀速度更快。Mork等[9]發現在高強度VDT作業后，辦公人員的反應速度和視覺功能均產生不同程度下降，對色彩的敏感度也有所降低。Leccese等[10]研究了建筑外部遮陽對VDT用戶視覺認知和舒適度的影響，結果證明使用遮陽系統隔離日間室外眩光能顯著提升辦公人員在VDT作業時的持續注意力水平并減少視覺不適。張敬怡等[11]通過主觀視覺舒適度評價實驗等方式得出室內照明對VDT閱讀視覺舒適度的影響重要性排序為：背景亮度與反射系數>工作面照度>光源色溫>屏幕亮度。徐明偉等[12]利用眼動儀采集瞳孔直徑參數，分析了空間照度對人員VDT作業視覺疲勞的影響。還有大量研究成果表明[13-17]，VDT使用場合的光環境與工作者視覺感受密切相關，且影響因素眾多，對辦公照明品質提出了不同于以往的更高要求。

基于上述背景，為探究當前辦公空間光環境中影響VDT作業視覺感受的主要成因并找到解決辦法，于2020年9月至2021年12月期間針對上海地區辦公空間的視覺顯示終端作業照明現狀開展了調研和分析。

2 基于各類型辦公空間的VDT作業照明現狀調研

2.1 調研對象

本次調研對象范圍為上海地區的現代辦公空間，經排除后符合分析條件的樣本23個，分別為9個開放及半開放式辦公室、6個單間式辦公室和8個單元式辦公室(表1)。調研場所的部門屬性涵蓋了教育、服務和制造業等具有典型代表性的行業類型，辦公室可容納人數在1～50人不等，使用時段主要集中在上午9:00—18:00，現有工位一般為固定人員使用。

表1 調研VDT辦公室典型樣本空間特征Table 1 Spatial features of typical investigated VDT offices

2.2 調研內容與測量方法

調研內容分為三個部分，第一部分為辦公空間基本信息，包括公司位置、部門屬性和容納人數等。第二部分為工作區域的照明參數，包括：燈具類型、發光方式、平均水平作業面照度、眼部照度、顯示屏亮度及相鄰背景的亮度等。其中照度數據由CL-500A分光照度計測量記錄(圖1)，亮度由相機現場拍攝后在LMK軟件中截取獲得，并通過計算得出相鄰參考面的亮度對比(圖2)。第三部分以問卷形式實地調查了辦公人員在VDT作業過程中的滿意度、疲勞度等主觀感受。

圖1 VDT作業區照度、亮度測量點位示意圖Fig.1 Measured spots of the illuminance and brightness in task area

圖2 作業面亮度對比測量及計算過程Fig.2 Measuring and calculating process of the contrast of brightness

2.3 各類型辦公空間調研概況

2.3.1 開放及半開放式辦公室

本次調研中，開放及半開放式辦公室占據樣本數量最多，該類型的辦公空間在上海地區較為普遍，VDT作業照明調研情況見表2。開放式辦公室具有視野開闊、遮擋物少的特點，視覺上相對明亮。該空間常用燈具為懸吊式的條形燈和嵌入式格柵燈，并根據天花板面積統一排布，便于集體化控制，但由于辦公設備的布局擺放缺少靈活性，VDT反射光導致的眩光問題較為突出。

表2 開放及半開放式辦公室VDT作業照明基本情況Table 2 Status of visual display terminal task lighting in open-plan offices

2.3.2 單間式辦公室

單間式辦公室私密性較高，室內照明可單獨控制，可在工作任務切換時靈活調整照明方式。相比于開放式辦公室，該類型辦公空間垂直墻面亮度水平通常更高。受室內面積的限制，照明常采用懸吊式燈具或嵌入式筒燈，一般布局在天花板中央或工作臺正上方。空間普遍較為封閉，辦公室內無窗或距窗較遠的情況下容易導致照度不足(表3)。

表3 單間式辦公室VDT作業照明基本情況Table 3 Status of visual display terminal task lighting in private offices

2.3.3 單元式辦公室

單元式辦公室的照明系統通常為統一控制，當局部遇到作業面照度不足的情況，一些使用者會對任務照明進行補充。靠窗區域的工位可借助隔板阻擋一部分室外眩光，但上方光線造成的眩光仍然難以避免。調研還發現單元式辦公室在上海地區近兩年新建的高層出租辦公樓中占比持續上升，一定程度上說明其較好地迎合了當前市場的需求(表4)。

表4 單元式辦公室VDT作業照明基本情況Table 4 Status of visual display terminal task lighting in unit offices

3 調研結果分析

3.1 測量統計結果分析

3.1.1 照度

我國《建筑照明設計標準》(GB 50034—2013)[18]規定一般辦公類型空間的水平工作面照度標準值為300～500 lx，國際照明委員會(CIE)建議工作場所的水平參考面照度范圍為200～750 lx，視空間使用功能進行區分[19]。本次調研的23個辦公空間中，所有樣本的水平作業面照度均滿足了《建筑照明設計標準》和CIE規定的最小值。國外相關規范中對于VDT作業的垂直眼部照度建議不宜低于150 lx[20，21]，調研中符合該照度標準的辦公空間共21個，占全部數量的91.3%。

3.1.2 對比度

目前暫未有規范針對VDT作業環境中的亮度對比作出明確規定，從視覺健康出發，一般認為作業面主要任務區域與直接相鄰表明的亮度對比不應大于3倍，與其不直接相鄰的周邊區域亮度對比不應大于10倍[22]。本次調研中，大部分水平作業面與相鄰背景的亮度對比控制在3∶1以內(占82.6%)(圖3)，但在VDT作業時多于一半(占65.2%)的顯示屏與背景亮度對比超出了此范圍，其中顯示屏亮度超過背景亮度10倍的約占全部樣本的26%(圖4)。

圖3 調研辦公空間的水平作業面與背景亮度對比分布圖Fig.3 Contrast of brightness of horizontal work surface and background in investigated offices

圖4 調研辦公空間的VDT顯示屏與背景亮度對比分布圖Fig.4 Contrast of brightness of VDT screen and background in investigated offices

3.1.3 眩光

VDT作業空間是反射眩光的多發地。GB 50034—2013中對辦公場所室內統一眩光指數(UGR)的規定值為19[18]，然而在實際調研中發現，該指標測量值并不能較好地反映使用者真實的視覺感受，最好通過肉眼在工位上直接觀測、詢問等方式獲取結果。調研中有約三分之一的VDT作業人員反映屏幕存在眩光問題，源頭中有62.5%來自室外強烈日光，37.5%來自室內人工光源。除顯示屏外，還有一小部分視野中的眩光形成于玻璃窗戶和辦公桌面。

3.2 問卷數據分析

調研的各類型辦公空間中，有75名辦公人員參與了工位照明現狀問卷調查，其中使用開放及半開放式辦公室的人員43人，單間式辦公室6人，單元式辦公室26人。有84.8%的受訪者平均每天辦公時長在5 h以上，日常需要視看VDT進行的工作內容包括閱讀、打字、校對、繪圖及其他軟件操作等。問卷共設置9道題目，主要了解使用者對當前作業環境下照度等指標的主觀滿意度、疲勞度和對視野中眩光的感知。數據分析采用卡方檢驗(chi-square test)的交叉分析法，用于研究不同辦公空間類型及照明變量與VDT作業感受之間的差異關系，根據p值判斷差異性是否顯著。

3.2.1 照度滿意度與辦公空間類型

圖5為受訪者對VDT作業照度的滿意度與辦公空間類型的交叉圖。由圖5可知，開放及半開放式辦公空間中對當前照度滿意的受訪者占65.12%，單間式辦公空間選擇滿意的受訪者占83.33%，均高于平均水平(57.33%)，而單元式辦公空間中感到滿意的受訪者占38.46%，說明大部分單元式辦公室的使用者對作業面照度不太滿意。

圖5 VDT作業照度滿意度與辦公空間類型的交叉統計圖Fig.5 Cross-tabulation of illumination satisfaction with office types during VDT task

從表5可知，不同辦公空間類型樣本與受訪者照度滿意度差異相關，并呈現出0.05水平顯著性(p=0.039)，意味著VDT作業時辦公人員對照度的主觀滿意程度會受空間類型變化的影響。

表5 VDT作業照度滿意度與辦公空間類型交叉分析結果Table 5 Cross-tabulation results of illumination satisfaction with office types during VDT task

3.2.2 疲勞度與亮度對比

圖6為受訪者對VDT作業的疲勞度與亮度對比的交叉圖，其中亮度對比數據來自受訪者工位的VDT顯示屏亮度與相鄰背景亮度的比值，分為3種水平：小于3倍、大于3倍且小于10倍和大于10倍。由圖6可知，當顯示屏與背景的亮度對比小于3倍時45%的受訪者反映沒有疲勞感，而亮度對比大于10倍時受訪者感到疲勞的幾率達到92%，相比平均水平高出17.33%。

圖6 VDT作業疲勞度與亮度對比的交叉統計圖Fig.6 Cross-tabulation of fatigue with brightness contrast during VDT task

從表6可知，VDT與背景的亮度對比與受訪者疲勞存在關聯，并呈現出0.05水平顯著性(p=0.018)，代表辦公人員VDT作業時的主觀疲勞程度會受亮度對比大小的影響。由3種不同情況的百分比差異可知，屏幕與背景亮度對比越強烈，辦公人員產生疲勞的可能性越大。

表6 VDT作業疲勞度與亮度對比的交叉結果分析Table 6 Cross-tabulation results of fatigue with brightness contrast during VDT task

3.2.3 眩光與辦公空間類型

圖7為受訪者對VDT作業環境的眩光感知與辦公空間類型的交叉圖。由圖7可知，有41.86%的受訪者表示其所處的開放或半開放式辦公空間中存在眩光，23.08%的單元式辦公空間受訪者給出相似反饋，而單間式辦公空間由于樣本量較少，6名受訪者均表示工位范圍沒有感知到明顯眩光。

圖7 VDT作業眩光感知與辦公空間類型的交叉統計圖Fig.7 Cross-tabulation of glare perception with office types during VDT task

從卡方檢驗結果(表7)可知，不同辦公空間類型樣本與有無眩光并未表現出顯著性差異關系(p>0.05)，代表無論在何種辦公空間進行VDT作業，受訪者對于眩光的感知呈現一致性。

表7 VDT作業眩光感知與辦公空間類型的交叉結果分析Table 7 Cross-tabulation results of glare perception with office types during VDT task

3.3 VDT作業場所常見光環境問題及建議

調研及分析結果表明，采用集中提高水平作業面照度的方式盡管滿足了規范中的標準要求，但存在利用率較低、眩光凸出等現象，光環境設計中忽視了視覺健康的必要條件。結合調研中VDT作業環境及使用者行為特征梳理了以下常見問題，并給出對應的解決方案。

3.3.1 VDT作業面與整體空間光線分布不合理

自發光的VDT顯示屏使大多數工位上的亮度水平遠超出了所需水平，但燈具的發光效率并未得到明顯提高。不恰當的亮度分布(圖8)不利于空間整體上的視覺和諧，還影響到人們對任務對象的識別能力[23，24]，建議在設計時兼顧VDT作業區域和室內表面各方向的照度，營造柔和均勻的照明效果，改善辦公人員的視覺感知功能。

圖8 VDT作業面與整體空間光線分布不合理Fig.8 Inappropriate distribution of VDT work surface and overall space light

3.3.2 VDT自身亮度與相鄰區域亮度不匹配

VDT與相鄰其它表面的亮度差異過大(圖9)會迫使眼部肌肉不斷收縮和擴張以適應明暗兩種區域，這將導致人員用眼負荷增加、加重視覺疲勞，還可能產生頭痛、耳鳴等癥狀[25]。因此在對VDT作業照明進行優化時，首先應注意視覺顯示器自身的屏幕對比度，其次要盡可能避免由于視看對象前后對比過于強烈引發的不適影響。

圖9 VDT自身亮度與相鄰區域亮度不匹配Fig.9 Improper brightness with VDT screens and adjacent areas

3.3.3 燈具布置與VDT設備擺放不恰當

眩光是導致人眼疲勞和視力下降的主要原因之一[26]。在VDT作業空間中應當尤其注意屏幕對室內外光源的反射(圖10)，最好能在辦公家具正式布局之前，根據實際視看條件進行有針對性地計算調節。投入使用后發現問題，可更換為窄配光的燈具、增加遮光罩或使用防眩光處理的VDT設備，及時采取有效措施。

圖10 燈具布置與VDT設備擺放不恰當Fig.10 Inappropriate placement of lamps and VDT equipment

4 結論

本文針對上海地區辦公空間視覺顯示終端作業的照明現狀，從辦公室類型的角度展開實地調研與數據分析。結果表明,使用者對照度是否滿意與辦公空間的類型呈顯著相關性，主觀疲勞度與顯示屏和背景的亮度對比存在顯著差異，是否感知到眩光與空間類型的關聯性不大。結合已有成果分析梳理了VDT作業容易引發的照明問題及其對使用者績效、舒適和視覺健康方面的影響。盡管人們的作業績效對辦公環境變量的具體響應機制還需要實驗進行驗證，但當前研究成果足以明確，現代辦公場所的照明品質受空間類型、工作環境、工作任務、工作設備及工作流程等因素共同作用影響，對上述因素中的指標進行細化和定量分析可成為下一步工作的開展方向。