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 船舶工程學院，哈爾濱 150001；2.山東交通學院，a.船舶與港口工程學院；b.藝術與設計學院，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、舒適的生活環境，還能掃除黑暗環境帶來的壓抑感。如何在節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，確定最優光照強度是研究的重點和難點。

目前，在光照強度對室內舒適度的影響方面，大多數研究主要針對學習效率和工作效率等方面進行探討。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，并給出相應的改進對策。張顏梅對光照強度與工作效率之間的關系進行分析，結合生理學和認知心理學的知識，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知能力、主觀評價及生理反應的差別，分析得到最優光照強度。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，研究發現：改善室內環境質量不僅能提高人員的生活品質，還可提高工作效率。蘇士斌等針對船舶艙室光環境設計中存在的問題，以艙室光照強度作為研究對象，利用DIALux軟件對艙室內的光照強度進行精確計算，進而提出更好的燈具布置方案。毛鵬等通過改變室內光照強度來研究光照強度與學習效率之間的關系，實驗結果表明：不適宜的光照強度易降低人員興奮程度、降低學習效率、引發眼睛疲勞。YAMAZAKI等研究了溫度、光線和聲音對工作環境的影響。研究表明：當光照強度較低時，工作環境對溫度反應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，結果表明：合適的光照強度不僅可提高熱舒適度，還能節約能源。CHINAZZO等對4座建筑進行調研，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行統計和分析。結果表明：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）的相關要求。

圖1 模擬艙室

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

1）采用振動產生器模擬郵輪的振動。

2）采用音響模擬郵輪的噪聲。

3）通過房間內的燈、補光燈及窗簾控制房間內的光照強度。

4）通過空調控制房間內的溫度。

5）通過加濕器和除濕器控制房間內的濕度。

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 試驗設計

試驗環境分為夏季環境和冬季環境，試驗開始前需要依據郵輪雙人艙室的布置情況對模擬艙室進行重新布置。試驗采用控制變量法，保持室內溫度、濕度、振動及噪聲指標不變，改變模擬艙室內的光照強度，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），根據評委打分情況確定最優光照強度。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、振動及噪聲指標的正常范圍，見表1。

表1 各指標正常范圍

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、振動及噪聲指標見表2。

表2 各試驗場景的指標情況

續表2 各試驗場景的指標情況

對于同一試驗場景，分別在100 lx、200 lx和300 lx等3種光照強度下進行試驗。試驗開始后，先打開模擬艙室內的各個儀器，并使其穩定運行30 min。待各指標穩定后，邀請評委進入模擬艙室內體驗20 min，并根據自身體驗對艙室整體舒適度打分。在改變光照強度后，設置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，不同試驗場景的結果見圖4。

圖4 風力發電驅動船舶的結構示意圖

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。在其他指標均相同的情況下，當光照強度從100 lx提高至200 lx時，舒適度提升較為明顯；當光照強度從200 lx提高至300 lx時，舒適度提升效果不明顯，但在經濟方面增加了造船成本，在節能減排方面，增加了能源浪費。因此，綜合舒適度、經濟性、節能減排等指標，確定郵輪艙室的最優光照強度為200 lx。

2 結論

本文采用控制變量法，保持室內溫度、濕度、振動及噪聲指標不變，改變模擬艙室內的光照強度，研究光照強度對舒適度的影響。綜合舒適度、經濟性、節能減排等指標，確定郵輪艙室的最優光照強度為200 lx。本文研究成果可為郵輪艙室光環境的設計提供一定參考。