自然采光

胡國(guó)劍（Hu Guojian） 曾堃（Zeng Kun） 劉宏劍（Liu Hongjian）

按：展覽館光環(huán)境可以說(shuō)是影響展陳效果最重要的物理要素，目前我國(guó)還沒有一部關(guān)于展陳照明的理論專著。隨著社會(huì)精神文明建設(shè)的進(jìn)展，我國(guó)展覽館發(fā)展迅速，展陳空間形式多樣化。在設(shè)計(jì)實(shí)踐工作中，我們?cè)絹?lái)越多地接觸到各種類型的展覽館，對(duì)展陳空間照明有了更加深入和細(xì)膩的體會(huì)。借助《畫刊》雜志開辟的“展覽之光”專欄，對(duì)美術(shù)館與博物館等展陳空間照明工作的重要性進(jìn)行宣傳，讓大家更多地了解和重視它，理解照明設(shè)計(jì)是觀眾從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的媒介，是科學(xué)與藝術(shù)并重的技術(shù)。

今天的博物館已成為一個(gè)國(guó)家或地區(qū)綜合實(shí)力的象征，參觀博物館也逐漸融入現(xiàn)代生活。在原有諸多展覽館的基礎(chǔ)上，我國(guó)各地二三線城市也大多擁有了一兩處各具特色的博物館。伴隨現(xiàn)代展示展覽行業(yè)的興起，我國(guó)的博物館照明設(shè)計(jì)的發(fā)展也日新月異，出現(xiàn)了前所未有的繁榮局面。合理的照明設(shè)計(jì)不僅是展示照明的條件，更是表達(dá)空間形態(tài)、營(yíng)造氣氛的基本因素，同時(shí)有利于確保展示活動(dòng)的安全性。博物館照明設(shè)計(jì)是在滿足人們的視覺印象與博物館文物保護(hù)之間找到一種最佳形式，這個(gè)平衡點(diǎn)是照明設(shè)計(jì)者所追求的目標(biāo)。因此其所涉及的學(xué)科很廣泛，包括建筑學(xué)、色彩心理學(xué)、人類工程學(xué)、社會(huì)學(xué)、設(shè)計(jì)美學(xué)、文學(xué)、考古學(xué)、史學(xué)、生態(tài)學(xué)、宗教學(xué)以及行為學(xué)等等，是一個(gè)綜合的統(tǒng)一體系。

而博物館的多樣化、專業(yè)化的照明建設(shè)急需相關(guān)的理論和技術(shù)相適應(yīng)。我們將從多個(gè)方面展開對(duì)博物館照明設(shè)計(jì)的探討，從實(shí)踐到理論，對(duì)博物館采光照明系統(tǒng)進(jìn)行更深層次、更全面的研究，提出照明設(shè)計(jì)的新理念，總結(jié)照明設(shè)計(jì)的新技術(shù)，加強(qiáng)照明器材及照明系統(tǒng)的研發(fā)，為我國(guó)博物館照明設(shè)計(jì)發(fā)展提供更加科學(xué)的思路及方法。

一、自然采光設(shè)計(jì)

1.引言

據(jù)國(guó)家文物局調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料顯示，多數(shù)中國(guó)城市博物館都是以自然光為主、人工照明為輔，完全采用人工照明的博物館較少。因此，在博物館中，自然采光設(shè)計(jì)無(wú)論是對(duì)建筑師、展示設(shè)計(jì)師還是照明設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，都是核心要素。如何為參觀者提供更好的視覺體驗(yàn)，如何通過(guò)光使參觀者深入理解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖，以及如何通過(guò)光更好地完成展示任務(wù)，便成為設(shè)計(jì)師們面臨的重要課題。此外，設(shè)計(jì)師充分利用自然光不僅是綠色節(jié)能的重要措施，也滿足了人們的生理和心理需求。在自然光環(huán)境中，眼睛更不容易疲勞，參觀更加愉悅輕松。自然光的變化流動(dòng)，是室內(nèi)空間與自然最直接的交流，帶來(lái)了開放明亮的空間體驗(yàn)，也是場(chǎng)館解讀藝術(shù)與表達(dá)情感的重要工具。

2.現(xiàn)狀

國(guó)外博物館發(fā)展較早，且種類繁雜，技術(shù)相對(duì)完善，在博物館照明設(shè)計(jì)方面研究也比較早，且這些國(guó)家的博物館管理模式也相對(duì)成熟，資本投入規(guī)范，一般為董事會(huì)制，如法國(guó)盧浮宮、凡爾賽宮等。使用經(jīng)費(fèi)來(lái)源渠道廣，有政府撥款、基金會(huì)籌資等方式。在博物館采光照明設(shè)計(jì)上也是這樣，設(shè)計(jì)研究比較早，資金投入、設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)水準(zhǔn)、建筑技術(shù)相對(duì)完善，對(duì)自然采光的設(shè)計(jì)及新技術(shù)的應(yīng)用有深刻體現(xiàn)。德國(guó)橋社博物館的展室采用自然采光，采光天窗為凹形頂部，并略有傾斜，目的是突出展品；丹麥阿爾堡北方藝術(shù)博物館采用天窗斷面的方式，具有同樣的效果；倫敦藝術(shù)館展館頂部采用菱形鏤空設(shè)計(jì)，參觀者站在中庭能仰望藍(lán)色的天空。

1.《天書》 徐冰（UCCA展覽現(xiàn)場(chǎng)）

我國(guó)博物館建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速，博物館采光照明設(shè)計(jì)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，與國(guó)外博物館采光照明設(shè)計(jì)相比，新思想、新觀念、新技術(shù)等方面都有很大的提升空間。近年來(lái)，更加專業(yè)化的博物館照明設(shè)計(jì)與研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，首都博物館、南京博物館、上海博物館等多處展館的采光設(shè)計(jì)都體現(xiàn)出了相當(dāng)高的設(shè)計(jì)水平。

2. 大英博物館

3. 曾梵志展覽現(xiàn)場(chǎng)

4. 泰特美術(shù)館

5. 大英博物館

3.自然采光

自然光是大自然的基本要素之一，良好自然光環(huán)境是人類物質(zhì)和精神享受的需要。自然光作為表現(xiàn)性的媒介，對(duì)空間的形態(tài)、材質(zhì)、色彩有最直接的影響。自然光一方面節(jié)約能源，增加照度，滿足功能需求；另一方面，在自然光充足的空間下，能改善參觀者的情緒體驗(yàn)，增加愉悅感。自然光應(yīng)作為博物館中最主要的光源，重視自然光的設(shè)計(jì)就是對(duì)人類生存狀態(tài)的尊重。博物館有諸多利用自然光的優(yōu)秀設(shè)計(jì)案例，國(guó)外如日本的露天博物館、國(guó)際奧林匹克館的圓形大廳，中國(guó)古代建筑典型代表也有故宮博物館珍寶的陳列、安徽西遞明清建筑自然博物館等，都是對(duì)自然光照明成功運(yùn)用的經(jīng)典作品。

“讓光線來(lái)做設(shè)計(jì)”，是蘇州博物館對(duì)自然采光成功運(yùn)用的經(jīng)典設(shè)計(jì)理念。蘇州博物館在屋頂?shù)闹醒朐O(shè)置了一個(gè)天窗，屋頂形成一個(gè)折角，光線透過(guò)格柵照射進(jìn)來(lái)，讓蘇州博物館展廳變成了光影的世界。屋頂設(shè)計(jì)源于江南建筑的特色——飛檐翹角，瓦是菱形的“黛石”，是一種黑中帶灰的花崗巖石片，又叫“中國(guó)黑”。本身的黑色在光線照射下呈現(xiàn)出深灰色，玻璃屋頂與石屋頂相映成趣，美妙絕倫。

自然采光受氣候變化的影響較大，季節(jié)性、晝夜、照度強(qiáng)弱、溫度、濕度、粉塵污染等方面的變化，都會(huì)對(duì)博物館展示空間的光環(huán)境有不同程度的影響，甚至對(duì)空間內(nèi)的展品造成不同程度的損壞。設(shè)計(jì)師需要不斷熟悉和掌握自然光的規(guī)律，適應(yīng)、利用和控制自然光，在營(yíng)造空間光影效果的同時(shí)，盡量避免自然光產(chǎn)生的負(fù)面影響。

（1）光照強(qiáng)度

博物館展品的展示中，對(duì)光照強(qiáng)度的要求相當(dāng)高。美術(shù)館對(duì)于展品保護(hù)的低照度要求以及展陳效果的高照度要求始終是一對(duì)充滿矛盾、需要平衡的難題。一方面，嚴(yán)苛的保護(hù)要求光線對(duì)展品的損壞降到最低，但過(guò)低的照度會(huì)降低作品欣賞的美感；另一方面，令人愉悅的觀看體驗(yàn)又要求美術(shù)館創(chuàng)造讓人舒適的視覺感受，但這可能會(huì)對(duì)展品造成褪色、分化的影響。

觀眾在美術(shù)館能夠清晰地欣賞展品，表達(dá)展品應(yīng)有的質(zhì)感、細(xì)節(jié)以及立體感，是展陳照明的基本需求。但是由于一些展品的光敏特性，決定了其照度不能超過(guò)特定的數(shù)值。偏低的照度可能會(huì)對(duì)觀眾觀賞的清晰度造成影響，所以需在照度無(wú)法提高的情況下，盡量使觀眾更加清晰地觀賞畫作。在從自然光充足的展廳進(jìn)入較暗展廳前，需要設(shè)置一定流線長(zhǎng)度的前廳，使觀眾經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的暗適應(yīng)后，能夠在較暗的環(huán)境中分辨更多細(xì)節(jié)。

在展品保護(hù)方面，自然光往往照度很高，對(duì)展品會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的損害，因此，對(duì)于展品要區(qū)分能否暴露在自然光下面。同時(shí)，紫外線及紅外線對(duì)文物的損害，可以通過(guò)透光材料進(jìn)行過(guò)濾，盡量減少不可見光區(qū)域的曝光量。

（2）采光方式

設(shè)計(jì)師可以根據(jù)光源的方向和采光口對(duì)光線加以利用和布置。選擇不用的采光方式，一般來(lái)說(shuō)分為頂部采光和側(cè)面采光。

頂部采光有仰面正方頂部采光和側(cè)頂采光。這兩種方式都是采集自然光的基本形式，光線從上到下，均勻分布，光效高。根據(jù)采光面積大小，又可以有點(diǎn)、線、面的不同方式。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)集中采光點(diǎn)容易形成空間的重心，塑造向心性；線性發(fā)展的采光頂面和線性的展示流線吻合，有較強(qiáng)的引導(dǎo)性；大面積的采光頂則更注重表達(dá)展示空間的均勻感。

頂面采光需要一個(gè)良好的控光措施，使得進(jìn)入展廳的光線變得柔和。路易斯·康設(shè)計(jì)的金貝爾博物館由一系列拱形的空間組成，采用連續(xù)的頂面采光，經(jīng)過(guò)天窗的直射陽(yáng)光被小孔的曲面鋁板阻隔，同時(shí)又將光反射到混凝土的拱頂面。通過(guò)這種方式，拱頂成為漫反射的光面，室內(nèi)空間光線柔和均勻，空間安靜平和。倫佐皮亞諾在休斯頓曼尼爾博物館也采用了相似的控光手段。

2. 盧浮宮阿布扎比博物館

對(duì)自然光不進(jìn)行遮擋，而是反復(fù)反射后進(jìn)入室內(nèi)，也是常見的控光措施。馬里奧博塔在特倫托和羅韋雷托當(dāng)代藝術(shù)博物館的設(shè)計(jì)中，將頂部采光口高高抬起，形成光的藻井，光線經(jīng)過(guò)反射后變得不那么刺眼，室內(nèi)環(huán)境也更加柔和。類似的案例還有劉家琨設(shè)計(jì)的鹿野石刻博物館、貝聿銘設(shè)計(jì)的紐約埃弗森藝術(shù)博物館等。

側(cè)面采光通常被認(rèn)為不利于展品展示，特別是視線范圍內(nèi)的窗更容易產(chǎn)生眩光，所以很多側(cè)面采光的方式也都是采用高側(cè)窗，一方面減少眩光干擾，一方面增加作品展示面和室內(nèi)光環(huán)境均勻度。但也有一些展示空間由于主題的關(guān)系，采用正常側(cè)窗甚至大面積側(cè)窗采光，讓室內(nèi)與自然密切聯(lián)系，營(yíng)造開放通透的光環(huán)境，將室外空間作為室內(nèi)展示的延續(xù)，為博物館提供一個(gè)更加宏大的背景。伊東豐雄設(shè)計(jì)的松本市民藝術(shù)館的展示空間，通過(guò)大小不一的窗洞和半透光玻璃，形成輕松愉悅的光環(huán)境，符合市民藝術(shù)的特征。

3. 中國(guó)人民革命軍事博物館

此外，還有一種特殊的角窗處理方法?？濉に箍ㄅ猎诳ㄖZ瓦石膏像博物館中，采用了一種內(nèi)凹的玻璃角窗，仿佛一片安置在室內(nèi)的天空。自然光通過(guò)角窗照亮四周墻壁，墻面又將光二次漫反射到室內(nèi)，室內(nèi)光線均勻明亮。通過(guò)這樣的方式，室外的景觀也部分融入了室內(nèi)，天空、植物、建筑在不同的角度映入視線，塑造了展示空間與環(huán)境的微妙關(guān)系。

（3）色彩及眩光

空間色彩也是自然采光設(shè)計(jì)的要素之一。自然光的顯色性非常優(yōu)秀，但是設(shè)計(jì)中需要考慮展品在自然光下所呈現(xiàn)的固有色彩和在人工照明環(huán)境下的色彩區(qū)別，避免引起展示效果的偏差。此外，在博物館光環(huán)境中，人們對(duì)展品色彩感受會(huì)隨色相、明度、純度的變化而變化——綠色的森林、蔚藍(lán)的天空會(huì)給人以涼爽與平靜之感，暖色的燈籠、橘色的白熾燈會(huì)給人以溫暖之感。設(shè)計(jì)師要根據(jù)具體的展示主題來(lái)搭配環(huán)境色彩。

此外，由于較高的照度，眩光干擾是自然光給博物館展品帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題。設(shè)計(jì)師可以用改變展品的擺放角度和陳列方式來(lái)消除直接眩光，二次反射的眩光可以通過(guò)縮小展品與反射物之間的距離或者改變展品的背景亮度來(lái)避免。

（4）展品保護(hù)

自然光在博物館照明中的應(yīng)用分為兩個(gè)部分，包括展示照明和非展示照明，分別對(duì)應(yīng)博物館展示空間和交通空間的功能性照明。需要保護(hù)展品的展示空間中，自然光基本只用于非展示照明。照明設(shè)計(jì)師考慮到自然光直接進(jìn)入展廳產(chǎn)生的曝光量會(huì)對(duì)文物產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害，多數(shù)情況下應(yīng)避免直射光；可以采用漫射的方式，使自然光降低照度或者增設(shè)可控簾幕減少照射時(shí)間等方法，尋求展品保護(hù)和光環(huán)境設(shè)計(jì)效果的平衡。

為了遮擋強(qiáng)烈的太陽(yáng)光對(duì)展廳內(nèi)視線的影響，減少熱輻射，隔熱、節(jié)能，提高展廳內(nèi)的舒適度，設(shè)計(jì)師對(duì)太陽(yáng)光控制通常的做法是在采光井上設(shè)置光控的百葉系統(tǒng)。這種利用光控技術(shù)使百葉自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，考慮到清洗和維護(hù)，其傳感器設(shè)在采光井內(nèi)。在使用過(guò)程中，通過(guò)百葉的開啟和關(guān)閉調(diào)節(jié)光照。其實(shí)運(yùn)用百葉系統(tǒng)或?yàn)V光簾雖能減弱室內(nèi)的光照度，卻對(duì)紫外線的清除效果不佳。所以加上防U V膜或涂層，可以很好地防止紫外線對(duì)展品的損害，但對(duì)UV膜的選用需非常嚴(yán)格。

休士頓梅里爾收藏中心展廳內(nèi)照明環(huán)境及展品照明均為自然光，該中心在利用自然光的同時(shí)，又很好地解決了強(qiáng)烈的紅外線、紫外線等光線對(duì)文物產(chǎn)生的傷害。設(shè)計(jì)師在博物館頂面裝設(shè)固定的葉片，以防止自然光直接進(jìn)入；通過(guò)防紫外線玻璃過(guò)濾，并反射自然光至展廳內(nèi)；進(jìn)入的光線經(jīng)過(guò)金屬板的漫反射，使自然光趨于完美。