基于阅览者感官需求的高校图书馆光环境研究*

董雨（广州工商学院）

一、阅览者对光环境的生理需求

（一）眼睛视觉效率对光环境的需求

庞蕴繁等人曾对成年人的视觉功效进行过统计研究，并绘制了识别率分别为50%和95%情况下的成年人视觉功效曲线图。美国学者H.R.Blackwll 等人也研究分析过光环境对视觉效率影响的规律，并研究了两种情况下对视觉效率的影响。重庆大学严永红等人对学习环境的照明光源的色温及照度与视觉效率的关系做出了研究，提出4000K 色温荧光灯的光源稳定性最好，更适合作为学习环境照明用灯。

（二）生理节律的照明环境需求

教室光环境能影响学生视觉舒适度和生理水平，抑制或提高大脑的兴奋和敏感度、专注度和觉醒水平，中低色温的光源还可以帮助脑疲劳的恢复。从各领域的专家和学者的研究中可以发现，光环境对阅览者的视觉和生理方面都有一定的影响，为了提高阅览者的阅读效率、降低学生的身体疲惫感，创造改善更优良的图书馆光环境尤为重要。

日本学者卢石等人对学生脑波活性与不同照明色温环境之间做了测试研究，其测试结果表明，当室内照明色温在3000K 左右时，学生的脑波活性比较低，适合学生休息放松；当室内照明色温在7000K 左右时，学生的脑波活性相对最高，长时间下学生疲劳程度最高且疲劳速度相对较快；当室内色温在5000K 左右时，学生的脑波活性良好，学生的活动力与舒适程度也最佳。

二、阅览者对光环境的心理需求

（一）光环境对认知功效的影响

图书馆作为高校知识的宝库，是高校建筑中最重要的组成部分之一。由于图书馆拥有良好的学习条件和浓厚的学习氛围，高校学生更喜欢去图书馆学习。建设良好的学习环境离不开图书馆照明因素。图书馆的照明是视力工作时的基础条件，也能影响学生阅读学习时的心态和情绪。图书馆室内的自然光中含有的蓝色波长能够减少阅览者学习时的疲劳感和困倦度；人工灯具处于良好的照度和频谱时能够有效地刺激阅览者大脑活跃性和敏锐度，当阅览者感受到更多的蓝光时会改善和调节大脑的海马区功能，提高认知能力水平。

（二）光环境对主观心理的影响

荷兰物理学家A.A.Kruithof 对光源色温和照度对人体的舒适度关系进行了研究，表明低色温低照度和高色温高照度的光环境更容易使人体产生舒适感，并绘制了不同照度、色温下的舒适度变化曲线。提高灯具照度，升级照明灯具能使视觉效率提高，但照度超过一定范围之后，视觉效率反而会随之下降。笔者对位于Ⅳ类光气候区的某学院的学生进行对本校图书馆光环境满意度和舒适程度的主观评价问卷调查。其中83%的学生对图书馆的照明满意度和阅览舒适度评价一般；57%的学生提出书库的照明度不够，需要再明亮一些；12%的学生提出自习室的灯光有频闪，长时间阅读后，眼睛会酸胀。

三、图书馆室内设计中自然采光要点设计分析探究

在图书馆光设计中，需遵循自然采光为主，人工照明为辅的基本要求，可见自然采光对图书馆光环境的重要性，一个优秀的室内光环境必须考虑自然采光和人工照明设计完美结合，这样才能更好地提高环境的适用性。

（一）室内家具布局策略

高校图书馆中，最常见的室内家具为阅览书桌椅和开架书架，阅览者最常坐于阅览书桌椅进行学习，因此对书桌桌面的照明情况要求最高，白天的自然光光线良好，应充分利用自然资源达到阅览效果同时节约能耗。现代阅览室布置越来越提倡书桌椅与书架结合摆放，使阅览室功能更完善。其中书架具有高、垂直面积大、不透光的特点，混合摆放时容易造成自然光、人工光的遮挡，家具布局设计时，需对阅览书桌椅、书架摆放的位置进行调整，使阅览室阅览书桌桌面，白天的自然采光照度条件最佳。

《建筑采光设计标准》GB50033-2013 附条说明中提出图书馆阅览室、开架书库顶部采光标准系数最小值为2%，室内顶部采光天然光照度标准值最低为300lx。室内采光系数可以通过测量计算得出，采光系数运用的测量公式为：C=EN/EW×100%。室内采光系数对室内家具布置具有参考、指导性作用。

（二）室内遮阳策略

图书馆东、西方向开窗的室内在周围无遮挡的情况下，太阳直射光线强烈。由于靠窗直射区域照度值较大，容易产生眩光、室内的照度不平均等问题。图书馆室内采用比较多的遮阳方法有遮光窗帘、遮阳卷帘、活动百叶遮阳、遮阳篷、推拉挡板这几种方式，其中遮阳卷帘更适合图书馆遮阳，当太阳直射光线角度随着时间变化由低变高或由高变低时，可以自行调整卷帘遮挡高度从而达到遮阳的目的。卷帘选择人造纤维材质，卷帘的颜色选用浅色乳白色系，卷帘上轨采用铝合金圆管。图书馆朝向为北的方向无太阳直射光线，一般情况下遮阳卷帘不用下拉，延长遮阳卷帘的使用寿命，朝东、南方向的卷帘可根据太阳直射情况，适当放下部分，遮挡入射直射光线。

四、图书馆室内设计中人工照明要点设计分析探究

（一）色彩配置对高校图书馆光环境的影响

室内的饰面材料都有其对应的光反射比值P，材料的颜色和表面肌理形式都是影响光反射值的因素。为了使图书馆内的灯具照明效率更高，图书馆室内环境应大面积采用浅色搭配。《建筑采光设计标准》（GB 50033-2013）中对图书馆室内各表面反射比值做出了限定，参照表1 中要求，图书馆照明区域天花的光反射比值最少应在0.60 以上。为了增加图书馆室内的平均照度，建议在天花板上使用白色涂料或白色吊顶材料。墙面的光反射比值最少应在0.30 以上，高校图书馆墙面装饰不建议采用鲜艳的颜色装饰，多选用白、灰色系以及棕色系。地面的光反射比值最少应在0.10 以上，可供选择的材料较多，针对图书馆人流较多的特性，可选择耐磨耐脏的地面材质。

如图1 图书馆设计方案中的色彩搭配方案，从高校图书馆场所性质出发，高校图书馆是一个安静、庄重的场所，在总体颜色方面不适宜鲜亮的色彩。白色是一种比较适合的颜色，给人干净、简单、清新的感觉，是运用到图书馆天花以及阅览区墙面装饰材质的主要颜色。浅棕色系给人舒服、放松、温馨的感觉，适用于图书馆休闲区域的墙面装饰。灰色系列传达给人严肃、宁静的感觉，灰色是一种比较耐脏的颜色，适用于图书馆室内地砖的颜色。另外可以通过植物、展板、招牌等增加图书馆的局部彩色度。

图1 图书馆空间颜色搭配（图片来源：作者自绘）

表1 图书馆室内各表面反射比

（二）照度对图书馆室内光环境营造

照度又称光照强度是指光源辐射到被照面上的光通量，用来指示被照面的照明程度，单位勒克斯（Lux 或lx），直观形容，点燃1 支蜡烛，距离其1.5 米测得的照度大约是1lx。

照度水平是评价图书馆内部光环境的重要指标之一，图书馆内有多处视觉工作区域，例如阅览室、书库、电子阅览室等，由于各区域使用功能不同，对照度的要求也有所不同，照度值与照明质量并不是正相关，照明水平过高也会对视觉效率产生负面影响，在《建筑照明设计标准》GB 50034—2013 中，对图书馆各房间或场所的照度标准值进行了规定（表2）。

图书馆阅览室内的各被照面照度应平均分布，照度均匀度越高，人们的视觉效果就越好，感受到空间亮度也越高，阅览室内桌子桌面照度应与周围其他被照面的照度相近，视觉工作的效率会在很大程度上受不同工作面之间的照度差异所影响，差异越大，效率越低；差异越小，人眼需要转换适应的时间越快，也能降低人眼的疲劳程度。根据国际照明委员会（CIE）推荐照度均匀度的数值为0.8。合适的照度能够营造良好的室内光环境，如何判断某界面的照度值是否适合，可以通过客观测评和主观感知两个方面分析。客观方面对已经存在的空间可以使用照度仪进行定点测量，数据直观且精准；对于处于照明设计规划阶段，现实不存在的界面照度，可以通过照明设计软件进行光环境模拟。主观方面可以让使用者对区域的视觉感受、工作效率进行评估，得出空间的光环境满意程度。

表2 图书馆建筑照明标准值

图2 DIalux软件下图书馆书桌桌面不同照度对比图（图片来源：作者自绘）

如图2 所示太低的照度情况下，书桌区域整体光环境昏暗，阅览者在进行纸质书本阅览时会出现视觉反馈信息到大脑时间过长、用眼困难等问题。当照度值过大时，书桌区域整体光环境过亮，阅览者在进行阅读作业时会产生精神高度紧张、身体容易疲惫、眩光等问题。只有适宜的照度情况下，书库的光环境才能满足阅览者视觉工作时的生理、心理的需求，提高学习效率。

（三）色温对于图书馆光环境的影响

色温是表示光线中包含颜色成分的一个计量单位，计量单位为K，一只25W 的白炽灯的色温约是2900K，一天中白天的自然光源属于较高的色温，到了黄昏的自然光源属于低色温，因此人类在早上高色温照明下精力更容易集中，到了晚上低色温照明下，身心更容易放松。

光色本身具有物理效应、心理效应和生理效应。人对光色本身具有的情感性心理效应与光色的生物效应是一致的。不同的色温，可以营造出人的紧张、热情、冷静、放松、寒暖等不同的心境。

随着人们对受教育环境品质的要求越来越高，图书馆室内光环境的色温不仅与阅览者的视觉相关，还会影响到阅览者的情绪。

此外，还能对图书馆室内空间氛围的营造产生影响。《建筑照明设计标准》GB50034—2013 中指出阅览室色温最好控制在3300K—5300K 范围内（图3），该色温范围值的色表特征为介于冷暖之间的中性光。

图书馆是一个需要集中精力的高效率作业场所，中等色温最适合作为学习环境照明使用，当阅览者处于脑力、视力学习时，过高的色温容易让阅览者产生视觉疲劳，过低的色温容易让阅览者产生困倦感造成学习效率差。

（四）电光源的显色性与高校图书馆室内光环境营造

电光源对物体的显色程度称为显色性，通过显色指数（Ra）进行衡量，数值越接近100，显色性越好。在《建筑照明设计标准》GB 50034—2013 中，对图书馆各功能空间的照明显色指数进行了设定（见表2），图书馆一般阅览室、电子阅览室、书库等功能环境的显色指数标准为Ra80 及以上。

光源的显色指数越高，对书本的色彩真实显示度越高，学生在进行视力作业时，色彩在大脑中的真实反映更精准，阅读彩色书籍、画作时，对色彩的辨析度也更准确。

室内照明常用的电光源中，显色指数能够达到Ra80 的电光源有：白炽灯、卤素灯、荧光灯、金卤灯，其中白炽灯和卤素灯显色指数达到Ra100，但是这两种灯存在发光效率低、发光时温度高的缺点，不适合图书馆一般照明使用，可以作为图书馆局部照明使用，例如桌面台灯、射灯的光源。

图3 图书馆阅览室适合的色温灯光呈现（图片来源：Google图片）

图4 书架间灯具布置位置（图片来源：作者自绘）

（五）不同的照明方式对高校图书馆光环境的影响

照明设备的不同安装部位和其光的分布构成的基本形式可以总结为照明方式，根据安装位置分为一般照明、局部照明和混合照明等，根据光的分布和照明效果可分为直接照明和间接照明，合理选择照明方式，可以提高照明质量、烘托环境氛围。

单一的照明方式无法打造优秀的室内光环境，图书馆阅览室空间一般照明可以通过天花环境灯具表达；需要加强照度的区域可以通过台灯、壁灯、射灯等灯具完成，即局部照明；当两种照明方式存在于一个室内空间时，该空间的照明方式即为混合照明。灯具的光线直接可以作用于室内，也可以间接的发出，图书馆常用的间接照明方式有灯具照射天花、墙壁产生反射亮度。

表3 各种电光源性能的比较

在图书馆开架书架区，灯具应布置在两排书架之间的空间的上方。书架的高度一般为2m 左右，对屋顶布置的灯具投射光线遮挡明显，因此，开架书架的灯具位置应该根据书架的分布位置进行合理安排，以获得最佳照明效果（图4）。

光源直接照明时，由于安装位置的不当，容易产生人眼能够直接看到光源或通过表面反射看到光源的眩光问题。为了尽可能减少反射眩光，阅览桌面不能选用太过平滑有光泽的材质，此外，房间边界处的介质光密度不能超过200cd/cm2。

对于习惯用右手的人来说，光应该从左侧照射到工作面上，否则阴影会降低视觉感知的能力，同时还要避免强烈的明暗对比。

天津大学顾工通过对照明方式与垂直照度、UGR 值的关联进行研究，提出混合照明方式能够有效降低垂直照度、UGR 值，有利于眩光的控制，混合照明方式优点突出。

使用混合照明能够营造出更好的阅览、学习光环境。一般照明需要注意提供图书馆整体环境均匀的基础照度，直接照明时要避免因为灯具布置位置不当造成的眩光问题。在灯具的布置设计中，要充分考虑图书馆的书架、阅览桌椅布置位置，合理布灯。

（六）电光源的选择与高校图书馆光环境的关系

从电光源特性出发，综合对图书馆光环境的分析，影响照明效果的因素有：电光源的亮度、显色性、色温、光效等。市场上所售卖的电光源种类繁多，性能、特征各不一样，笔者挑选了几种图书馆室内照明常用的电光源，进行了性能参数各方面的收集和汇总（表3）。

图书馆室内光环境设计以明亮、稳定、均匀为主，结合光环境对人生理的影响分析可知：为了保证学生在阅览学习过程中，减少弱光环境下辨识时间慢等问题，需要在图书馆光环境建设时，运用光效较大的灯具，如直管荧光灯、LED 灯等，作为一般照明灯具使用，节能又环保。当需要对桌面、展板提高照明质量时，可以选择低压卤素灯作为局部照明灯具。低压卤素灯光谱完整、显色性性高，作为台灯使用可以保护视力，作为展板打光灯具，能够最真实还原作品色彩。

图书馆灯具电光源选择，作者认为可以遵循以下几点：

①简约风格，过分复杂的造型并不适合高校图书馆场所使用。

②节能原则，在保证环境基础照明的条件下还要注重灯具的价格、能耗方面，降低资源的浪费，才是一个成功的光环境空间。

③安全保证，图书馆存放的大量纸质书本属于易燃物品，藏书区的灯具表面温度不宜过高，以保障生命财产安全。

五、结语

以高等院校图书馆通常存在的照明设计上的问题为出发点，通过提出问题、设计研究方法、获取研究数据、设计改造方案等手段，改善本文研究案例的图书馆的室内光环境，提升师生阅读时的环境体验感。

研究了适宜粤北地区高校图书馆的室内照明设计，同时提高图书馆的使用功能性，为阅览者提供更好的阅览光环境。