郵輪艙室光照強度對舒適度的影響

姚競爭，王同山，陳 哲

（1.哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院，哈爾濱 150001；2.山東交通學(xué)院，a.船舶與港口工程學(xué)院；b.藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，濟南 250357）

0 引言

作為大型水上建筑，郵輪對艙室舒適度的要求不斷提高。光作為人類居住環(huán)境必不可少的重要元素，不僅為人類提供了明亮、舒適的生活環(huán)境，還能掃除黑暗環(huán)境帶來的壓抑感。如何在節(jié)能減排的前提下提高視覺舒適度是近年來的研究熱點。光照強度是視覺舒適度的重要衡量指標(biāo)，確定最優(yōu)光照強度是研究的重點和難點。

目前，在光照強度對室內(nèi)舒適度的影響方面，大多數(shù)研究主要針對學(xué)習(xí)效率和工作效率等方面進(jìn)行探討。蓋克松等對比2間辦公室裝修前后的光照強度，找出裝修過程中存在的問題，并給出相應(yīng)的改進(jìn)對策。張顏梅對光照強度與工作效率之間的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)合生理學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的知識，建立工作效率的評價模型，試驗研究不同光照強度條件下人們的認(rèn)知能力、主觀評價及生理反應(yīng)的差別，分析得到最優(yōu)光照強度。梁夢珂從舒適度、疲勞度和工作效率等3個方面研究不同光照強度對人體的影響，研究發(fā)現(xiàn)：改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量不僅能提高人員的生活品質(zhì)，還可提高工作效率。蘇士斌等針對船舶艙室光環(huán)境設(shè)計中存在的問題，以艙室光照強度作為研究對象，利用DIALux軟件對艙室內(nèi)的光照強度進(jìn)行精確計算，進(jìn)而提出更好的燈具布置方案。毛鵬等通過改變室內(nèi)光照強度來研究光照強度與學(xué)習(xí)效率之間的關(guān)系，實驗結(jié)果表明：不適宜的光照強度易降低人員興奮程度、降低學(xué)習(xí)效率、引發(fā)眼睛疲勞。YAMAZAKI等研究了溫度、光線和聲音對工作環(huán)境的影響。研究表明：當(dāng)光照強度較低時，工作環(huán)境對溫度反應(yīng)的敏感性依賴于光照強度水平。ISHII等、KIM 等和YUMIKO 等的研究成果表明熱感覺依賴于光照強度。KULVE等研究了光照強度對熱舒適度的影響，結(jié)果表明：合適的光照強度不僅可提高熱舒適度，還能節(jié)約能源。CHINAZZO等對4座建筑進(jìn)行調(diào)研，收集了夏季和冬季的光照強度，并對居住者的熱感知投票進(jìn)行統(tǒng)計和分析。結(jié)果表明：光照強度對人的熱舒適性有顯著影響。

1 艙室光照強度試驗研究

1.1 試驗場所與器材

本文選取一個長×寬×高為7.1 m×3.7 m×3.4 m的空房間模擬郵輪艙室，見圖 1。該房間的空間大小符合美國船級社（American Bureau of Shipping，ABS）的相關(guān)要求。

圖1 模擬艙室

由于陸上環(huán)境條件與郵輪環(huán)境條件差距較大，試驗時采取以下5種措施盡可能真實模擬郵輪的環(huán)境條件：

1）采用振動產(chǎn)生器模擬郵輪的振動。

2）采用音響模擬郵輪的噪聲。

3）通過房間內(nèi)的燈、補光燈及窗簾控制房間內(nèi)的光照強度。

4）通過空調(diào)控制房間內(nèi)的溫度。

5）通過加濕器和除濕器控制房間內(nèi)的濕度。

試驗過程中會用到振動檢測儀、噪聲檢測儀、光照強度檢測儀、溫濕度檢測儀、加濕器、除濕器和補光燈等儀器，見圖2。

圖2 試驗儀器

1.2 試驗設(shè)計

試驗環(huán)境分為夏季環(huán)境和冬季環(huán)境，試驗開始前需要依據(jù)郵輪雙人艙室的布置情況對模擬艙室進(jìn)行重新布置。試驗采用控制變量法，保持室內(nèi)溫度、濕度、振動及噪聲指標(biāo)不變，改變模擬艙室內(nèi)的光照強度，研究光照強度對舒適度的影響。邀請 10位評委對不同光照強度情況下的艙室整體舒適度打分（1分～9分），根據(jù)評委打分情況確定最優(yōu)光照強度。光照強度試驗情況見圖3。

圖3 光照強度試驗情況

續(xù)圖3 光照強度試驗情況

中國船級社（China Classification Society，CCS）給出了郵輪艙室溫度、濕度、振動及噪聲指標(biāo)的正常范圍，見表1。

表1 各指標(biāo)正常范圍

光照強度試驗共模擬6種不同試驗場景，各試驗場景的溫度、濕度、振動及噪聲指標(biāo)見表2。

表2 各試驗場景的指標(biāo)情況

續(xù)表2 各試驗場景的指標(biāo)情況

對于同一試驗場景，分別在100 lx、200 lx和300 lx等3種光照強度下進(jìn)行試驗。試驗開始后，先打開模擬艙室內(nèi)的各個儀器，并使其穩(wěn)定運行30 min。待各指標(biāo)穩(wěn)定后，邀請評委進(jìn)入模擬艙室內(nèi)體驗20 min，并根據(jù)自身體驗對艙室整體舒適度打分。在改變光照強度后，設(shè)置10 min過渡時間。評委需要對同一個實驗場景、不同光照強度下艙室舒適度進(jìn)行打分。專家打分匯總表見表3。

表3 專家打分匯總表

為清楚反映不同光照強度對舒適度的影響，利用折線圖表示郵輪艙室舒適度隨光照強度的變化情況，不同試驗場景的結(jié)果見圖4。

圖4 風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動船舶的結(jié)構(gòu)示意圖

由圖4可知，在溫度和濕度相同的情況下，隨著光照強度的變化，舒適度變化趨勢大致相同。低振動、低噪聲條件下，郵輪艙室舒適度提升效果明顯好于高振動、高噪聲條件。在其他指標(biāo)均相同的情況下，當(dāng)光照強度從100 lx提高至200 lx時，舒適度提升較為明顯；當(dāng)光照強度從200 lx提高至300 lx時，舒適度提升效果不明顯，但在經(jīng)濟方面增加了造船成本，在節(jié)能減排方面，增加了能源浪費。因此，綜合舒適度、經(jīng)濟性、節(jié)能減排等指標(biāo)，確定郵輪艙室的最優(yōu)光照強度為200 lx。

2 結(jié)論

本文采用控制變量法，保持室內(nèi)溫度、濕度、振動及噪聲指標(biāo)不變，改變模擬艙室內(nèi)的光照強度，研究光照強度對舒適度的影響。綜合舒適度、經(jīng)濟性、節(jié)能減排等指標(biāo)，確定郵輪艙室的最優(yōu)光照強度為200 lx。本文研究成果可為郵輪艙室光環(huán)境的設(shè)計提供一定參考。