基于健康需求的極地郵輪艙室光環(huán)境研究＊

王彥博 高艷娟 周延

（中船第九設(shè)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(jié)律作用；三是光能夠影響人們的情感和心理，起到情緒調(diào)節(jié)作用[1]。

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

1.極地條件下艙室光環(huán)境分析

1.1 極地自然環(huán)境特點

極地地區(qū)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(fēng)吹雪的現(xiàn)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(fā)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(huán)境特點

（1）極晝極夜。極晝和極夜是兩極地區(qū)光環(huán)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(xiàn)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(qū)連續(xù)不間斷的白天和黑夜，與人類生活區(qū)域的晝夜光照節(jié)律不同，極晝極夜現(xiàn)象會對人類正常作息和生命節(jié)律產(chǎn)生極大的影響，讓人們十分難適應(yīng)[3]。

（2）視覺剝奪。極地地區(qū)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?qū)儆诒孛?，映入眼簾的只有皚皚白雪，景色單調(diào)重復(fù)，多樣性匱乏，缺少豐富的色彩。

（3）高亮環(huán)境。極地環(huán)境亮度過高是影響游客視覺舒適度的主要因素。極地地區(qū)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(qū)環(huán)境整體亮度非常高。

1.3 極地條件下艙室光環(huán)境分析

受極地自然環(huán)境、光環(huán)境條件的影響，極地郵輪艙室光環(huán)境也呈現(xiàn)出其特殊性。

（1）特殊的極晝極夜現(xiàn)象，會影響艙室內(nèi)的光環(huán)境。通常極地郵輪的旅游活動是在當?shù)氐南募?，在漫長的極晝下，連續(xù)的光照會對艙室內(nèi)光環(huán)境產(chǎn)生影響，在有窗的艙室中會呈現(xiàn)出持續(xù)、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(qū)的自然環(huán)境色彩單一，景色單調(diào)重復(fù)，使得艙室內(nèi)的自然光環(huán)境也變得單一。

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

雖然極地環(huán)境造就了極地郵輪艙室光環(huán)境的特殊性，但是如何有針對性地改善極地郵輪艙室光環(huán)境方面的要求和措施都還比較少。在現(xiàn)有的郵輪規(guī)范里沒有提及艙室健康光環(huán)境的概念，只有照度要求。相對來說，在郵輪建造上對光環(huán)境和視覺健康方面的研究還比較薄弱。在郵輪規(guī)范中，艙室的光環(huán)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(xiàn)。

2.極地條件下艙室健康光環(huán)境設(shè)計策略

針對極地地區(qū)的環(huán)境特點，應(yīng)采取相應(yīng)的艙室光環(huán)境設(shè)計策略，旨在整合光的視覺效應(yīng)、生物節(jié)律、情緒作用3個方面。

2.1 光源的選擇策略

極地地區(qū)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(shè)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(tài)環(huán)境比較特殊，這就要求人工照明光源在運輸、保存、節(jié)能、安全、環(huán)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(qū)的使用成本。

（2）耐震動和沖擊，以適應(yīng)極地的惡劣自然環(huán)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(fā)生火災(zāi)的可能。

（4）綠色、生態(tài)、節(jié)能，產(chǎn)生較小的光污染，降低人類活動對極地環(huán)境的影響，減少極地環(huán)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(shè)計出能夠干預(yù)人體生命節(jié)律的光環(huán)境，降低極地光環(huán)境對人類健康的影響。

2.2 人工光干預(yù)方式策略

兩極地區(qū)的自然光變化規(guī)律與人類居住區(qū)的光變化規(guī)律不同，無法調(diào)節(jié)人體的生理節(jié)律，特殊的極晝夜現(xiàn)象會使人體的生活節(jié)奏紊亂。極地探險郵輪旅行通常安排在極晝時節(jié)，游客和船員不能接觸到通常自然變化的光照環(huán)境，這就使他們失去了根據(jù)生理節(jié)奏調(diào)整正常晝夜光環(huán)境的能力。

為了解決這個問題，極地郵輪的艙室照明設(shè)計需要尋找更加科學(xué)的人工干預(yù)方法，以調(diào)節(jié)人體的晝夜節(jié)律，改善船員和游客的生活狀態(tài)，以彌補自然光環(huán)境的不足。

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

在實際應(yīng)用中，人工光的干預(yù)主要是通過改變燈光的色溫和照度、以及遮光措施來實現(xiàn)的。運用科學(xué)的人工光干預(yù)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(huán)境，使人頭腦清醒；午間使用低照度、高色溫的光環(huán)境，模擬中午的日光效果；夜晚使用低色溫、低照度的光環(huán)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(shè)計策略

極地地區(qū)的視覺元素十分單一，我們可以通過人工光源干預(yù)的方式來豐富游客的視覺體驗。極夜條件下，自然光環(huán)境處于十分單一的狀態(tài)，我們可以通過在娛樂休閑區(qū)域內(nèi)引入動態(tài)光源和彩色光源，改變艙室內(nèi)單一的光環(huán)境，豐富視覺體驗，防止視覺疲勞，起到調(diào)節(jié)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(huán)境；還要避免低亮度高色溫所營造的冷清環(huán)境；所設(shè)計空間的光環(huán)境主色調(diào)確定后，再用適當?shù)牟噬庠醇右渣c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(nèi)模擬不同季節(jié)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(huán)境設(shè)計策略運用

3.1 新造極地郵輪艙室健康光環(huán)境設(shè)計策略運用

對于新建的極地探險郵輪則應(yīng)該充分考慮艙室內(nèi)的光環(huán)境要求，在設(shè)計船體的同時也考慮到照明設(shè)計的要求，實現(xiàn)照明與建造一體化。首先，燈的數(shù)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(qū)域內(nèi)的非視覺生物效應(yīng)的需求，還要防止產(chǎn)生眩光，這就要求設(shè)計師綜合考慮艙室內(nèi)的空間大小、材質(zhì)、家具排布等多種因素。郵輪內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計時還應(yīng)該預(yù)留燈具控制系統(tǒng)的線路排布，通過人工干預(yù)實現(xiàn)一天內(nèi)艙室光環(huán)境的色溫變化、亮度變化。同時，還應(yīng)該根據(jù)項目預(yù)算合理的選擇燈具控制系統(tǒng)的類型。由于極地地理位置特殊，處于特殊磁場環(huán)境，線控系統(tǒng)往往成為首選[6]。對于自動控制和人工控制系統(tǒng)，也應(yīng)該根據(jù)不同空間的情況來做最優(yōu)選擇。如果選用自動控制系統(tǒng)，在編程時就要嚴格準確的控制時間點，實現(xiàn)艙室光環(huán)境色溫和亮度的正確變化。與此同時還可以在休閑娛樂區(qū)引入色彩更豐富的光源，安裝藝術(shù)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(huán)境設(shè)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(jīng)濟成本將會十分驚人。更換設(shè)備、重鋪管線，大規(guī)模的改造船體內(nèi)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(qū)域。極地探險郵輪光環(huán)境的改造設(shè)計重點應(yīng)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(jù)需求進行相應(yīng)調(diào)節(jié)的控制方式。考慮到燈具的維護周期以及極地郵輪艙室環(huán)境條件，應(yīng)主要考慮LED作為改造光源的類型。

根據(jù)郵輪內(nèi)現(xiàn)有的電源類型及接口型號，預(yù)備方便替換的LED光源，在經(jīng)濟和技術(shù)條件允許的情況下做到最大限度的滿足健康光環(huán)境要求。在工作區(qū)域內(nèi)選用色溫較高的LED燈源；在休息區(qū)域內(nèi)選用溫馨舒適符合個人需要的LED光源；在娛樂和公共區(qū)域內(nèi)選用色溫適中的LED光源。

4.結(jié)語

極地地區(qū)是地球上極為特殊的人居環(huán)境區(qū)，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(huán)境的研究對未來健康光環(huán)境的發(fā)展有著重要的借鑒意義。本文通過光的視覺效應(yīng)、生物節(jié)律、情緒作用3個方面，整合多重維度的光，使用多樣的設(shè)計策略，創(chuàng)造出健康的極地郵輪艙室光環(huán)境，以提升郵輪品質(zhì)。