基于健康需求的极地邮轮舱室光环境研究＊

王彦博 高艳娟 周延

（中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200090）

0.引言

光对人类的影响作用有3个方面：一是足够的光照让我们看清目标，这是光的视觉作用；二是日落日出的自然光照维持我们的身体的生物钟，如睡眠和觉醒的周期，这是光的节律作用；三是光能够影响人们的情感和心理，起到情绪调节作用[1]。

在邮轮和极地条件下的特殊舱室空间中，光照环境的主要功能是提供高质量的功能性照明和艺术照明，同时还包括消除极昼、以及由于视觉环境单一、封闭空间、高温、寒冷等环境不利人体健康的负面影响。为了提高人们对环境的适应性，有必要基于健康需求对极地邮轮舱室光环境进行分析研究。

1.极地条件下舱室光环境分析

1.1 极地自然环境特点

极地地区终年严寒，由于低太阳角度和冰雪反射等原因，使得温度非常低，昼夜温差较大。有时能见度也极低，甚至还伴随着大风吹雪的现象。极地的恶劣空气不仅使皮肤干燥，还容易使人抵抗力降低，引发疾病。冰雪对紫外线有强烈的反射，还会使人的皮肤受损[2]。

1.2 极地光环境特点

（1）极昼极夜。极昼和极夜是两极地区光环境的突出特点。所谓极昼，就是太阳永不落，天空总是亮的，这种现象也叫白夜；所谓极夜，就是与极昼相反，太阳总不出来，天空总是黑的。[2]极地地区连续不间断的白天和黑夜，与人类生活区域的昼夜光照节律不同，极昼极夜现象会对人类正常作息和生命节律产生极大的影响，让人们十分难适应[3]。

（2）视觉剥夺。极地地区气候严寒，海陆一年四季都被冰雪覆盖，地势单一，大部分地域属于冰原地貌，映入眼帘的只有皑皑白雪，景色单调重复，多样性匮乏，缺少丰富的色彩。

（3）高亮环境。极地环境亮度过高是影响游客视觉舒适度的主要因素。极地地区处于冰雪覆盖之下，白色的积雪对阳光反射强烈，因此极地地区环境整体亮度非常高。

1.3 极地条件下舱室光环境分析

受极地自然环境、光环境条件的影响，极地邮轮舱室光环境也呈现出其特殊性。

（1）特殊的极昼极夜现象，会影响舱室内的光环境。通常极地邮轮的旅游活动是在当地的夏季，在漫长的极昼下，连续的光照会对舱室内光环境产生影响，在有窗的舱室中会呈现出持续、单一的日光光照，会对游客、船员正常的夜间休息造成影响。

（2）极地地区的自然环境色彩单一，景色单调重复，使得舱室内的自然光环境也变得单一。

（3）极地地区的低太阳角度和冰雪反射强烈，整体自然环境亮度非常高，因此舱室内的自然光环境同样会受到影响，呈现出舱室光环境舒适性不够，亮度较高。

虽然极地环境造就了极地邮轮舱室光环境的特殊性，但是如何有针对性地改善极地邮轮舱室光环境方面的要求和措施都还比较少。在现有的邮轮规范里没有提及舱室健康光环境的概念，只有照度要求。相对来说，在邮轮建造上对光环境和视觉健康方面的研究还比较薄弱。在邮轮规范中，舱室的光环境仅做了照度要求，对于视觉健康与舒适性的要求并没有体现。

2.极地条件下舱室健康光环境设计策略

针对极地地区的环境特点，应采取相应的舱室光环境设计策略，旨在整合光的视觉效应、生物节律、情绪作用3个方面。

2.1 光源的选择策略

极地地区所处的地理位置与世隔绝，气候条件十分恶劣，因此对灯光设备安全性能的要求比较高，消防安全显得尤为重要。由于极地的生态环境比较特殊，这就要求人工照明光源在运输、保存、节能、安全、环保等问题上有更高的标准。

（1）方便运输，具有持久的使用寿命，减少灯具更换的频率，可以降低在极地地区的使用成本。

（2）耐震动和冲击，以适应极地的恶劣自然环境条件。

（3）工作电压和电流需满足极地邮轮的消防要求，降低发生火灾的可能。

（4）绿色、生态、节能，产生较小的光污染，降低人类活动对极地环境的影响，减少极地环境对人类视觉的影响。

（5）方便控制管理，通过电路的控制达到多变化的照度和光谱效果，设计出能够干预人体生命节律的光环境，降低极地光环境对人类健康的影响。

2.2 人工光干预方式策略

两极地区的自然光变化规律与人类居住区的光变化规律不同，无法调节人体的生理节律，特殊的极昼夜现象会使人体的生活节奏紊乱。极地探险邮轮旅行通常安排在极昼时节，游客和船员不能接触到通常自然变化的光照环境，这就使他们失去了根据生理节奏调整正常昼夜光环境的能力。

为了解决这个问题，极地邮轮的舱室照明设计需要寻找更加科学的人工干预方法，以调节人体的昼夜节律，改善船员和游客的生活状态，以弥补自然光环境的不足。

人工干预光环境的总体概念是模拟正常的光照环境，即“日出而作，日落而息”，并通过非视觉效应影响褪黑素来调整游客和工作人员的休息时间，在极昼条件下时，舱室内可以用人工干预的方式模拟出夜晚的效果，让游客进入正常休息的状态。

在实际应用中，人工光的干预主要是通过改变灯光的色温和照度、以及遮光措施来实现的。运用科学的人工光干预方法是在不同时段用不同色温不同照度的光源：清晨时用高照度、高色温的光环境，使人头脑清醒；午间使用低照度、高色温的光环境，模拟中午的日光效果；夜晚使用低色温、低照度的光环境，并用遮光帘遮蔽自然光源，模拟夜间效果，保证游客的休息，不影响褪黑素分泌[4]。

2.3 彩色光设计策略

极地地区的视觉元素十分单一，我们可以通过人工光源干预的方式来丰富游客的视觉体验。极夜条件下，自然光环境处于十分单一的状态，我们可以通过在娱乐休闲区域内引入动态光源和彩色光源，改变舱室内单一的光环境，丰富视觉体验，防止视觉疲劳，起到调节心理情感的作用[5]。

值得注意的是，如果要大面积的使用彩色光源，需避免高亮度低色温光源所营造的沉闷环境；还要避免低亮度高色温所营造的冷清环境；所设计空间的光环境主色调确定后，再用适当的彩色光源加以点缀。由于极地气温常年处于寒冷之中，我们甚至可以在某个特定舱室内模拟不同季节的照明：春夏使用高色温冷光源；秋冬使用低色温暖光源，营造出“夏季看冰川的特殊体验”。

3.极地邮轮舱室健康光环境设计策略运用

3.1 新造极地邮轮舱室健康光环境设计策略运用

对于新建的极地探险邮轮则应该充分考虑舱室内的光环境要求，在设计船体的同时也考虑到照明设计的要求，实现照明与建造一体化。首先，灯的数量和安装位置首先要符合视觉功能要求；其次，还要保证满足舱室各区域内的非视觉生物效应的需求，还要防止产生眩光，这就要求设计师综合考虑舱室内的空间大小、材质、家具排布等多种因素。邮轮内部结构设计时还应该预留灯具控制系统的线路排布，通过人工干预实现一天内舱室光环境的色温变化、亮度变化。同时，还应该根据项目预算合理的选择灯具控制系统的类型。由于极地地理位置特殊，处于特殊磁场环境，线控系统往往成为首选[6]。对于自动控制和人工控制系统，也应该根据不同空间的情况来做最优选择。如果选用自动控制系统，在编程时就要严格准确的控制时间点，实现舱室光环境色温和亮度的正确变化。与此同时还可以在休闲娱乐区引入色彩更丰富的光源，安装艺术互动装置，丰富人们在旅途中的视觉体验。

3.2 改造极地邮轮舱室健康光环境设计策略运用

对于已建造成的极地探险邮轮，如果需要进行大面积的照明改造，经济成本将会十分惊人。更换设备、重铺管线，大规模的改造船体内部照明可能性相对较小，因此可以考虑有针对性的改造重点区域。极地探险邮轮光环境的改造设计重点应该考虑灯具的替换，用更符合人体健康需求的具有合适照度和色温的灯具。有条件的情况下，更换可根据需求进行相应调节的控制方式。考虑到灯具的维护周期以及极地邮轮舱室环境条件，应主要考虑LED作为改造光源的类型。

根据邮轮内现有的电源类型及接口型号，预备方便替换的LED光源，在经济和技术条件允许的情况下做到最大限度的满足健康光环境要求。在工作区域内选用色温较高的LED灯源；在休息区域内选用温馨舒适符合个人需要的LED光源；在娱乐和公共区域内选用色温适中的LED光源。

4.结语

极地地区是地球上极为特殊的人居环境区，有着独特的自然和光照条件，对极地探险邮轮舱室健康光环境的研究对未来健康光环境的发展有着重要的借鉴意义。本文通过光的视觉效应、生物节律、情绪作用3个方面，整合多重维度的光，使用多样的设计策略，创造出健康的极地邮轮舱室光环境，以提升邮轮品质。