办公空间光环境设计趋势——人员需求的平衡与技术迭代的探索

林 怡，戴 奇，邵戎镝，杜怡婷，陆文虎

(1.同济大学建筑与城市规划学院，上海 200092；2.高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室，上海 200092)

引言

办公建筑的规模及在城市化背景下的长期增长性，其容纳人群数量巨大且逐年增长。大量研究已证明，办公空间对人员的影响是多方面的，其环境品质对于人的身心健康具有不可忽视的影响或作用[1]。在形成办公环境的诸多因素中，光环境被认为是最为重要的因素之一[2]。光环境品质不仅直接影响员工对于工作任务的理解与认知，也对员工的情感和情绪状态产生作用。尤其是光的非视觉生物效应的发现以及众多的相关研究，让人们更深刻了解光环境对于人员身心健康的重要影响。因而，办公光环境设计不仅是学术研究的焦点，也越来越受到公众的广泛关注。

进入21世纪，社会变革、经济发展、技术进步使得办公空间在功能属性、空间布局、活动需求等方面都在发生巨大变化。首先，创意创新型产业的发展带动了企业工作模式的变化。管理者更多将自己视为合作团队的一部分，鼓励开放性合作和灵活性办公，移动办公的比例正在增加。其次，“千禧一代”(Millennials，即1982—2000年出生的人)员工比例将开始不断增加[3]。这一人群伴随着电脑/互联网的形成与发展成长，他(她)们聪明、思想灵活，却具有更大的不稳定性[4]。企业必须考虑如何吸引并留住他们。此外，城市化以及城市高密度化的过程中企业办公用房成本相对较高，更多企业愿意选择更小的办公室，更有效地利用每一寸空间。这样的时代背景以及相关技术的推动，办公空间及其光环境设计已发生了一些显著的变化。

1 办公空间设计趋势

1)灵活多变的协作型空间。传统企业办公空间布局模式是管理人员和普通员工分处在不同的空间类型中，独立的办公隔间和开放的工作站。然而，新的协同工作模式下，拥有更多开放空间可以让更多的人聚在一起，无论是专业互动还是友好社交都将变得更为有效。千禧一代的员工更乐于离开办公桌，一天中可能会在不同的位置工作，也更乐于集中在公共场所进行头脑风暴或举行不太正式的会议讨论[5]。这反映到空间设计，将来办公室将由更为开放和灵活的协作型空间构成，让员工有可能更为有效或更具创造性地使用工作空间。

2)个性化的表现。虽然办公空间设计总是被要求能够体现出企业文化，但对于新时代的企业，通常的高效简明的办公风格已难以打动人心。开放、自由、宽松、艺术化，具有独特性的室内风格更利于企业获得千禧一代的认同感和归属感。因此，关注千禧一代的工作体验的企业管理者更加乐于增加室内装修及设施的投入，通过个性化设计增加空间吸引力，改善办公空间的舒适度，采用更少的私人办公室和更多的合作空间及休息室，将工作场所变得更加舒适，提升员工福祉，从而提高生产力。

3)生命亲和设计(Biophilic design)。Biophilic源于“biophilia”(热爱生命的天性)一词。生命亲和设计则是指基于人类进化理论提出的，意为与生命、自然之爱相关的设计[6]。由于自然及生命过程对人类的天生吸引力，将自然的直接或间接元素结合到建筑环境中，可以减少员工工作压力，提高专注力，创造力、参与度和认知能力。研究认为，生命亲和设计可帮助提高8%的生产力，13%的幸福感[7]。苹果、谷歌和亚马逊等企业作为工作场所设计先锋早已不遗余力地投资生命亲和设计元素，并成为其“人才争夺战”的强有力手段。

4)健康设计。过去的20多年间，出于对可持续发展的认识，美国的LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)标准，中国《绿色建筑评价标准》、德国的DGNB(Deutshe Gesellschaft Nachhaltiges Bauen e.V.)标准、英国的BREEAM(Building Research Establishment Environmental Assessment Method)标准都强调环境保护、优化治理、节能减排的要求，体现了对建筑与自然环境关系的重视。但建筑与人的健康关系问题却是相对薄弱的一环。2014年，美国国际健康建筑研究中心(International WELL Building Institute，IWBI)正式发布WELL建筑标准(WELL Building Standard)[8]。作为一部专门针对人体健康的现代建筑设计与评价标准，反映出建筑与人体健康之间的关系正在受到越来越多的重视，已开始引领办公室内设计在健康设计领域的探索和发展。

总体上，关注健康与福祉已经成为未来设计的发展趋势，办公空间设计应重视健康与福祉的设计趋势，用以包容各时代的员工，提高团队绩效，增强企业对人才的吸引力和凝聚力。

2 以人为本理念下的设计平衡

建筑设计行业大趋势的转变也反映或促进了作为建筑室内环境重要构成的光环境设计上的关注焦点的变化。办公空间光环境设计配合室内设计的变化以及设计理念的调整，首先呈现出的是对于人的高度关注。

作为室内设计的一个专项，办公光环境设计近年来同样呈现出从强调节能的绿色照明转向强调健康的以人为本照明(human centric lighting)的倾向，对于健康的关注也已从视觉心理需求扩展到生理节律需求。虽然“以人为本”一直是设计界最乐于使用的口号之一，但更多的照明设计只是停留在形式层面。真正的以人为中心，应切实从人的各方面需求出发，应更为关注办公人群的行为方式、心理特征、情绪认知、生理节律等要素，从视觉效果、心理作用、生理效应到控制模式的各个层面对人体身心健康需求进行响应。出于企业对员工，尤其是千禧一代生理、心理层面需求的重视度提高，虽然以人为本的照明随之而来的是设备成本的提高，但仍将逐步获得广泛接受。

2.1 平衡视觉、情绪和生理综合需求

中国传统哲学一直提倡“天人合一”，讲究人顺应自然的合理性和必要性。在学术界对于光健康开展的多角度研究后，人们逐步了解人体节律与外部环境光-暗节律同步对人体身心健康影响巨大的生理依据。重新认识人的全方位需求，在利于视觉健康的同时，亦有助于人类情绪健康与生理节律健康。照明的目标亦不再局限于视觉需求，而是获得视觉、情绪和生理需求的一种平衡。以往为了提高夜班人员的工作效率，采用高照度高色温的照明，在今天看来是不考虑员工节律健康的粗暴态度。对于消防队，医院和警察这些轮班工作不可避免的空间，顾及人应有自然昼夜节律，确保在恰当的时间给予恰当的光刺激水平，而不是在夜间人为地调整睡眠周期或过度刺激，则是利用光的生物有效性来改善人员健康与福祉的更为有效做法。

至此，办公室照明已从一成不变的模式慢慢演化出照度可调、色温可调，乃至照度和色温可根据时间根据人体需求调整的自动模式，亦从纯粹的白光照明演化为局部可控的彩色模式(图1)。这都是基于人体生理节律对于光照在不同时刻的不同需求，以及人员心理对于色彩及变化的情绪上的需求，而逐渐出现的设计趋势。而随着研究人员对于光生物效应认识的深入，依据节律需求的光谱可调照明系统也许将首先在办公照明中得以实现。

图1 奥地利布雷根茨地区警察局的区域控制中心照明改造工程采用的照度和色温随时间调整的照明模式[10]Fig.1 The tunable white lighting solution to deliver exactly the right light at precisely the right time in the Area Control Centre of the Vorarlberg State Police in Bregenz, Austria.

2.2 更为充分地利用自然光

众所周知在办公空间充足的自然光有利于改善人员情绪和提高工作效率，也利于节约照明能耗。近20多年学术界对于光的非视觉生物效应的持续关注和研究，使得人们更进一步认识到自然光对于人员节律健康的重要性。自然光由于其强度、光谱构成、作用时间等方面的特点，是调节人体昼夜节律系统最为理想的来源，设计师应该更为充分利用这种宝贵的照明光源。

无论办公室的大小和位置如何，照明设计师都应该设法为工作者提供一个光线充足的适合工作的空间。外墙采光口控制自然光线进入办公空间的方式和数量，而内部的空间分隔、界面材质以及家具布置则可能影响自然光在空间内的分布。充分利用自然光将促使照明设计师在项目更早的方案阶段就与建筑师、开发商或业主进行协商讨论，确定相应的采光策略，也将要求人工照明系统更充分地考虑与自然光的协调与配合。

2.3 个性化、艺术化的照明及灯具设计

在以效率和经济为目标的办公空间，照明系统通常采用的是最为简单、高效的面板灯、格栅灯或荧光灯支架吊灯均布照明的方式。灯具选用上也更看重产品的经济性和实用性，即便有形式的需求也都是在原有的形式框架下的小变化。然而随着对办公空间个性化的追求，灯具也成为工作空间的造型要素，定制化灯具也将在办公空间更为普遍。

最令人耳目一新的设计是诺曼·福斯特建筑事务所的彭博欧洲总部。定制的吊顶系统在10厘米的厚度中有效集成了制冷、照明和声学三项功能，并形成独特的艺术效果。冷吊顶结构外侧的200多万个三维立体的梭形金属花瓣(图2)，不仅是视觉上的造型要素，还起到了天然的防眩光作用。花瓣相交处的超过50万个的微型单颗LED灯在低于最大功率输出的情况下，仍可获得均匀的300 lx照度，更比典型的办公室荧光灯照明系统减少40%能耗(图3)。

图2 LED集成吊顶系统Fig.2 LED-integrated ceiling system

图3 彭博新欧洲总部办公区Fig.3 The Office space in the new Bloomberg European Headquarters

这种颠覆传统思路，设置大量小功率灯具的做法使得彭博总部大楼的办公空间呈现出均质化的闪烁，营造出一个充满活力，独特和鼓舞人心的工作空间。虽然该套系统难以复制，这种技术与艺术结合的个性化设计已成为办公设计的典范，并代表了一种对个性化极致追求的设计趋势。

2.4 光健康相关标准的应用

光生物辐射安全、光视觉效应、光生理节律的非视觉影响已成为衡量照明是否健康的三个标尺[9]，照明领域CIE、IEC、ISO 等国际组织在光健康的标准化方面积极开展相关技术规范编制工作。

以往建筑行业的《建筑照明设计标准》(GB 50034—2013)、《住宅健康性能评价标准》、BREEAM、LEED等多聚焦于视觉舒适、节能、天然采光等。WELL标准的颁布对于照明设计行业的影响是显而易见的，它首次明确提出办公空间的节律照明设计(Circadian Lighting Design)要求，对工作区域的黑视素光照强度(Melanopic Light Intensity)提出控制要求，规定办公空间 75% 以上面积的光照水平(包括日光)应大于250EML(地面以上1.2 米垂直向前方向)，且满足每天至少4小时达到此照明水平(注：EML即视黑素等效勒克斯)。

与基于视觉的光谱光效率函数的照度指标不同，EML是基于哺乳动物视黑素对不同波长光谱的敏感度的视黑素光谱光视效能函数计算而得，被认为是符合人体非视觉响应规律的一种光度量方法[10]。以往的设计过程，由于缺乏评价指标以及量化方法，健康照明或节律照明更多只停留于高、低色温的选用。EML指标的使用，将对照明光谱的优化起到指导作用，使得节律照明设计更为精准化。

虽然WELL标准在光环境领域推出的健康概念和指南只是一个独立的非政府组织的产品，且目前的大多数设计并未能跟上工作场所的健康和生产力需求的发展趋势，但使用者们可能会视其为办公空间的附加价值，或将对照明设计观念及其产品技术革新产生巨大的推动作用。可以预见，健康照明的要求将在不远的将来能成为一种基本达标要求。

3 技术迭代的应用与探索

未来的工作场所，更加快捷的技术将是占绝对支配地位的存在，人员的各种活动都将高度依赖技术支撑[11]。办公室灯具则将不再仅仅提供照明功能，而成为各种新型功能的最佳载体，智能组件、传感器、内置无线连接等都将成为照明系统的必备部分，诸如“数字照明”、 “物联网技术”、 “Li-Fi”等也将成为照明行业的流行语。

3.1 人工智能应用

智能控制的兴起是与LED技术的崛起密切相关的。LED可以调光、调色、可以发送和接收数据，使得智能控制技术得以发挥更广泛的作用。用户界面的改进、智能手机和平板电脑的普及也将进一步提升智能控制的接受度。而随着人工智能技术的发展，应用于办公照明系统的智能控制已指日可待。“自学”算法为接入物联网的照明系统提供了主动适应性环境的可能性，它通过可以感知、预测，并响应使用者的特定需求，进一步实现“以人为本”的要求，同时大大节约照明能耗。将其运用于办公场所，可以应对更为灵活的工作模式和时间，也意味着更舒适，更个性化和更高的生产力，这将成为今后智能办公空间的优选模式。

3.2 可见光无线通信技术

Li-Fi(Light Fidelity)可见光无线通信技术是通过以人眼不可见的方式调制LED的光线，发出高速光脉冲作为传输媒介完成无线数据传输的技术[12](图4)。该技术因为可用频带宽、通信储量大、传输效率高以及能耗低等特点，自诞生之日就得到通信领域的广泛关注[13]。短短几年间，Li-Fi技术得到高速发展，部分产品已经实现产业化。pureLiFi公司于2016年底推出首款Li-Fi智能灯泡，飞利浦宣布在一家法国的房地产投资公司办公室内正式应用Li-Fi技术，LG、三星、东芝、思科等公司也加大力度进行Li-Fi技术的新研发 。

图4 Li-Fi技术原理图Fig.4 Li-Fi schematic diagram

相对于Wi-Fi，Li-Fi保密性更强，且不会产生无线电信号干扰[14]，因此在其商业化之前主要在一些具有特定安全需求的场所使用，如飞机机舱内。随着Li-Fi技术的商业化，应用该技术，并据此创建超精确、低成本的室内定位系统也将成为办公照明系统的附加功能。

3.3 照明互联网

LED照明技术、数字控制以及网络技术让办公室照明系统成为人员，设备和系统通过蓝牙或Li-Fi连接到互联网和互联网的基础设施，从而创建了一个照明互联网(Internet of Lighting， IoL)[15]。IoL在将照明系统接入互联网的同时，也可提供更好的照明，以配合办公人员的活动模式，提高舒适度和生产力，并可提供与照明相关的新服务，如设施管理、能源消耗监控或安全管理[16]。办公室工作人员则可以据此个性化照明环境以获得个性化的舒适度，并且实现远程管理，从而减少碳足迹。

固定办公桌可能仍然是办公空间不可或缺的部分，但云平台和移动数据终端允许工作人员随意走动，在任何喜欢的地方工作。人们将不再只固定于办公大楼的某个工位，而是在开放式办公楼层更灵活地占用和使用空间。这种新的工作方式也在对办公楼的管理方式提出新的要求。利用Li-Fi或蓝牙技术形成IoL，结合智能数字控制技术，无疑将成为支持未来办公空间高效使用与管理的最为有力的技术支持。

4 结束语

过去的几十年间，现代建筑室内设计以舒适感与节能性作为其主要设计目标。但随着数字媒体时代的发展以及人们在可持续发展意识上对自身健康关注的增强，办公建筑作为当代建筑的重要组成部分，代表着大量设计实践，已成为人性化设计、新技术应用的践行基地。健康需求及技术迭代带来的便利性也已在办公光环境中得以探索性实践应用。在人的需求层面，强调“以人为本”的理念，带来了“平衡视觉、情绪和生理综合需求”，“更充分利用自然光”，“强调个性化、艺术化的照明及灯具设计”以及“光健康相关标准的推广应用”的设计趋势；在技术层面，快速的技术迭代也使得“人工智能的应用”，“可见光无线通信技术”，“照明互联网”亦将成为办公照明系统的提升效率、节约能耗、便于管理的增值技术。办公光环境直接影响数量庞大办公人员的工作效率和身心健康，如何将技术、艺术紧密结合，实现工作效率与员工福祉的双重保障，成就个性化办公室内空间，将是设计研究人员持续探索的目标。