新建博物馆建筑光环境设计探析

【摘要】随着我国新一轮博物馆建设浪潮的来临，博物馆建设水准也在不断提升。作为博物馆建筑空间环境重要组成部分的光环境已成为新时代衡量博物馆建设水平和质量的重要标准之一。本文通过对新建博物馆建筑光环境设计的要点进行分析和论述，以期为新时代博物馆建设提供有益的建议。

【关键词】博物馆建筑；光环境；采光设计；照明设計

【中图分类号】G267 【文献标识码】A 【文章编号】1007-4198（2021）08-203-04

【本文著录格式】任 巍.新建博物馆建筑光环境设计探析[J].中国民族博览，2021，04（08）：203-206.

引言

随着新时代社会公众对公共文化需求的不断增长，我国也掀起了博物馆建设的新一轮浪潮。越来越多的新建博物馆也更加注重建筑内部的空间环境设计。特别是光环境设计不但是博物馆建筑整体空间环境氛围营造的重要表现形式，而且还是实现博物馆建筑功能的关键环节之一。

博物馆建筑光环境具有比其他公共建筑更高的设计要求，无论是天然采光还是人工照明均是其重要的设计手法。其设计不仅要实现绿色建筑的理念，更为重要的是为观众营造一个高质量的光环境参观氛围，同时还要避免文物受损，无论是对博物馆建设和运营，还是文物保护均具有极其重要的研究价值。

一、新建博物馆建筑采光设计要点分析

天然光是人们在工作、生活中最为习惯的光源。其不但具有较佳的视觉功效，更有利于分辨物体，而且对保护人们视力和促进身心健康均有较好的作用。同时，充分运用天然光也是各类建筑节能环保，以及更好地体现绿色建筑理念的重要表现形式。但博物馆是收藏、保护、展示文物，并为社会公众提供服务的重要公共文化建筑，天然光含有紫外线、可见光、红外线，均会对文物造成损害。此外，天然光照度的波动大，不易控制，而且直射阳光还会产生光斑和眩光，并使建筑室内温度升高，不但会严重影响观众的观展体验效果，还会破坏建筑内温湿度环境的稳定性，对文物保存造成了不利影响。因此，新建博物馆应根据自身建筑形态特点以及各功能区域的采光需求，并结合季节、天气、时段的变化，在对采光效果进行模拟计算分析的基础上，合理布局建筑内部功能，在确保文物不受损害的前提下，科学、高效运用天然光，以便为观众营造一个和谐舒适的光环境参观氛围，实现人、建筑、自然之间的充分融合。

（一）根据采光需求合理布局建筑内部功能

新建博物馆应在建筑内部功能布局上重点考虑建筑采光设计，将有采光需求的功能区域布置在建筑易于采光的部位。比如，餐饮、公众休息等区域应具备良好的采光条件，使观众可以在舒适的天然光环境下就餐、休息，更加亲近自然；办公区域及业务与研究用房由于人员长期停留，也应布置在可采光的部位，不但可以有效缓解人的眼部疲劳，更有益于身心健康，而且还可以达到降低建筑照明能耗的目的；由于文物修复工作对辨色要求较高，所以修复室应引入天然光，以便更好地还原文物的真实色彩；书画装裱室要具有充足、均匀的采光条件，故应布置在博物馆建筑北侧，以有效防止直接日晒，避免眩光的产生。

（二）新建博物馆建筑相关区域采光设计分析

新建博物馆建筑应根据相关区域的实际使用功能对采光进行专业设计。在《建筑采光设计标准》（GB50033-2013）[1]中规定了博物馆建筑内相关功能场所采光标准值，可作为采光设计的基本参数指标。如文物修复室、书画装裱室侧面采光系数不应低于3%，其采光照度值不应小于450lx，顶部采光系数不应低于2%，其采光照度值不应小于300lx；展示石刻、雕塑等对光不敏感的展品展厅侧面采光系数不应低于2%，其采光照度值不应小于300lx，顶部采光系数不应低于1%，其采光照度值不应小于150lx。

博物馆建筑内的综合大厅、门厅、中庭、走廊、公众休息、餐饮等区域应根据建筑内部功能布局充分运用天窗、侧窗、天井、玻璃幕墙等实现建筑采光。但另一方面，也要采取相应措施有效避免直射阳光、眩光给观众的视觉造成不良影响。比如，采用在天窗、侧窗上加设柔光膜的方式，可在减弱天然光的同时使光线趋于稳定柔和，在一定程度上防止了眩光的产生；采用在天窗上设置格栅，可有效防止直射阳光，避免眩光。还可针对天然光照度不稳定的特点，通过智能照明控制系统自动补充人工光，以便为观众营造视觉舒适的光环境参观氛围。此外，一些新建博物馆建筑为了更好地实现建筑立面效果，同时便于建筑采光，采用了大面积玻璃幕墙，极易造成阳光直射，产生反射眩光，严重影响了观众参观的视觉感受。为此，玻璃幕墙可使用中空玻璃或夹层玻璃的构造形式，并在中空玻璃中或夹层玻璃内侧镀上一层银膜或锡膜，即可保证玻璃具有良好的透光性能，又可有效阻止直射阳光，避免反射眩光的产生。

有些新建博物馆由于建筑形态或内部空间布局的限制，致使部分人员长时间工作、停留的用房或场所布置于地下室或无采光条件的部位，则可运用导光管技术将天然光导入建筑内，以实现这些区域采光的目的。如2015年建成并正式对外开放的上海自然博物馆便运用了导光管技术，将天然光引入至采光条件不理想的建筑西侧三层办公区域，实现了较好的应用效果。这种装置是通过室外的采光罩采集天然光，由导管传输至室内，通过底部的漫射器将天然光均匀高效的分配到室内有采光需求的部位，并可利用调光器对导入的天然光照度进行调节。而且导光管还可将天然光中的紫外线和红外线进行过滤，使导入室内的天然光柔和、均匀，且不会产生眩光，可适用于室内的一般照明，既能够有效提升博物馆建筑空间的光环境质量，利于人员身心健康和视力保护，又可达到降低建筑人工照明能耗的目的。

展陈空间光环境是新建博物馆建筑内部空间整体光环境的核心部分。良好的采光设计不仅可以增强展品的展示效果，还可以提升展陈空间的光环境品质，为观众营造舒适的观赏视觉体验。因为天然光具有比人工光更为理想的视觉功效，从而更有利于保护视力和展品的色彩还原。所以，展厅应根据展品对光的敏感程度和展陈实际要求，优先运用天然光。但天然光的成分较为复杂，其不仅紫外线含量大，还含有红外线、可见光，都会使展品受到损害。并且天然光的照度会受到天气、时间等因素的影响致使波动幅度较大，难以控制。此外，直射阳光不但会使室内温度升高，致使室内空气的温湿度出现波动，对展品保存极为不利，而且还会产生光斑和直接眩光，严重影响了观众观展的视觉感受。所以，展陈空间应根据所处位置、展品特性以及展陈设计要求，合理确定采光方式和采光口的位置，并采取相应的防护措施，在确保展品不会遭受自然损害的前提下，科学、高效地运用天然光，以提升展陈空间的光环境质量，为观众营造一个舒适愉悦的观展体验氛围。尤其是石刻等对光不敏感的展品展厅，可在客观条件允许的情况下采用天然光。目前，博物馆建筑内展陈空间的采光方式普遍以侧窗、高侧窗和天窗采光三种方式为主。其中，侧窗采光形式较为简单，光线也最为充足，观众还可通过窗口观赏室外景观，但这种采光方式必须在展厅墙壁上设置窗户，会占用部分墙面，对展陈布置的灵活性和多样性造成了一定影响。并且侧窗采光会使室内进深较大部位的采光量大幅下降，导致室内采光的照度分布不均匀，还易产生眩光，不利于观众观展的视觉舒适性。高侧窗采光则可以使光线进入室内进深较大的部位，在照度的均匀度方面要优于侧窗采光，但也会产生一定眩光。天窗采光较之其他两种采光方式具有一定优势，既不需占用墙面，又可有效减少眩光的产生，特别是顶层展厅经常采取这种方式采光。但无论采用何种采光方式，均应在采光口设置相应的防护措施，以达到降低紫外和红外辐射、限制天然光照度、减少眩光的目的。例如，可配合天窗采光设置格栅，以有效防止阳光直射，限制眩光的产生；采用北向侧窗方式采光，也可有效避免阳光直射；采用防紫外线涂层玻璃，不但可起到过滤紫外线的作用，而且还具有一定的隔热性能；采用电动调节百叶窗，不仅可以根据天然光的变化调节室内光照度，以利于展陈空间光环境的营造，还可以达到降低紫外线辐射，减少展品曝光时间的效果。此外，展陈空间采光设计还应与人工照明相结合。当室内天然光照度受到天气、时间的变化而发生波动时，可通过智能照明控制系统自动调节人工光照度，确保室内整体光照度的稳定性和均匀性，以便为观众营造理想的光环境观展氛围。

二、新建博物馆建筑照明设计要点分析

照明设计是新建博物馆建筑光环境设计的重要组成部分，其设计不但是影响展品展示效果和观众参观视觉舒适度的重要因素，而且还是避免展品遭受光学辐射损害的关键环节。所以，展陈空间的照明设计无疑是新建博物馆建筑空间整体照明设计的核心部分。

（一）展陈空间照明设计分析

博物館展陈空间照明设计应按照利于观众观赏展品和保护展品的原则，故展品照明设计则是关键所在。其设计不仅要保证展品的色彩还原性，以便更好地向观众呈现展品的历史原貌，而且更为重要的是应根据展品类别合理确定使用光源的照度、色温、显色指数以及展品的年曝光量等各项参数指标，确保展品免受光学辐射造成的损害。其中，展品的照度值应与色温相匹配。特别是织绣品、纸质、染色皮革、彩绘陶器、动植物标本等对光特别敏感的展品照度值不应高于50lx，色温也不应超过2900K。油画、竹木制品、漆器、银器等对光敏感的展品照度值应控制在150lx以内，色温也不应高于3300K。这主要是因为在可见光区中的紫光和蓝光波长较短，色温越高，紫光和蓝光的成分也就越大。尤其是织绣品、纸质展品，长期在紫光和蓝光的辐射下，会加快自身的老化程度[2]。光对展品的损害程度还会受到展品的曝光量影响。曝光量是指展品的光照度与时间的乘积，曝光量越大，展品的受损程度也就越大。按照《博物馆建筑设计规范》（JGJ66-2015）[3]的规定，对光敏感的展品的年曝光量要求限制在360000lx·h/年以内，对光特别敏感的展品的年曝光量则限制在50000lx·h/年以内。所以，应采取合理有效措施将展品曝光量控制在限定范围内。比如，通过设置智能照明控制系统，利用人体感应传感装置对展台灯光进行自动开关，不但可有效减少展品暴露在灯光下的时间，而且还可达到节约照明能耗，降低运营成本的目的。对绘画、彩色织物等辨色要求较高的展品，应采用显色指数高的照明光源。因为只有显色性能良好的光源才能更好的还原物体的真实色彩，所以显色指数是衡量光源对物体色彩还原性能的评价指标。其值越大则代表光源的显色性能越强，越有利于物体色彩的还原。显色指数最高的光源则是天然光，其显色指数被定义为100，对物体的色彩还原效果无疑是最佳的。因此，对辨色要求较高的展品应选用一般显色指数不低于90的照明光源，以便更为真实的还原展品的历史原貌，使观众获得良好的观赏效果。此外，展品照明设计还应避免光学辐射对展品造成的损害。因为，按照光的波长范围可主要划分为紫外光区、可见光区、红外光区。其中，波长在100纳米～400纳米范围之内的为紫外光区，其波长最短，产生的辐射会造成展品变色和褪色；波长在380纳米～780纳米之间的是可见光区，这个光区中的紫光和蓝光波长最短，产生的辐射易导致展品老化；波长在780纳米～1毫米范围之内的是红外光区，其产生的热辐射会造成展品表面温度上升，易使展品出现干化、裂纹等现象。所以，在展品照明设计中应根据展品对光的敏感类别，合理选用照明光源，以有效降低光学辐射对展品的危害。尤其是织绣品、纸质、彩绘陶器等对光特别敏感以及油画、象牙制品、漆器等对光敏感的展品所使用的照明光源紫外线相对含量要低于20μW/lm。在博物馆展陈照明光源中，LED光源基本不含有紫外线和红外线，在保护展品方面比其他光源具有明显优势。如果采用卤素灯、荧光灯等其他照明光源时，则必须在照明灯具上安装滤镜，对紫外线和红外线进行过滤，以最大限度降低光学辐射对展品的损害。

为了给观众营造一个视觉舒适的光环境观展氛围，使观众可以清晰地观赏展品的细节，博物馆展陈空间照明设计通常采用一般照明与局部照明相结合的方式。其中，运用一般照明可保证展陈空间整体照明的均匀性，其照度值应根据展品照度值确定，一般可取展品照度值的20%～30%。而且一般照明还应按照展厅内地面最低照度与平均照度不低于0.7的比例设定。但仅采用一般照明并不能起到突出展品的作用，故还应增加局部照明并将展品与其背景亮度之比设定在3：1左右，不仅可以更好地将观众的注意力引向展品，还能增强展品的展示效果并可有效减少反射眩光的产生。对雕塑、青铜像等立体造型的展品，还要通过定向照明结合漫射照明的方式来表现其形状、色调、质感等，以便更好地勾勒出展品的细节，体现其立体感。可采用定向聚光灯作为展品的重点照明，并将定向聚光灯安装在展品侧前上方40°～60°的部位，照度值为一般照明的2倍～5倍，再运用大面积的漫射照明，既可以使展品获得较佳的立体感，又可增强其展示的艺术效果。如果立体式展品的色彩较暗，其照度值可按照一般照明的5倍～10倍设定，以便通过亮度的明暗搭配，来更好地突出展品的立体感。此外，展厅内部空间由于照度普遍较低，光线偏暗，展厅外往往光线较亮，内、外部空间亮度反差较大，如果没有一个较好的视觉过渡设计，极易使观众产生视觉疲劳。因此，要结合展厅内部空间的照度，在展厅的出入口处设置视觉适应过渡区域，使观众的视觉可以得到良好的适应，避免产生疲劳感。

由于临时展厅经常需要根据不同的展览类型为观众营造契合展览主题的光环境氛围，这就需要运用智能照明控制系统按照不同的展览主题、不同的场景氛围实现照明场景的自动切换，以便更好地将灯光效果与展览主题相融合，为观众营造一个更为理想的观展视觉体验环境。此外，还可通过智能照明控制系统预设布展、撤展、展览等多种照明控制模式，以满足不同的实际使用需求。

（二）其他区域照明设计分析

博物馆建筑内其他区域应根据实际使用功能，对照明设计的照度标准值进行合理设定，可参考表1中的照度值作为照明设计的基本参数指标之一。

藏品库房是博物馆建筑内藏品保存的重要功能用房，照明光源的选用要重点考虑藏品的安全性，避免光学辐射对藏品造成的损害。所以，藏品库房室内照明应采用LED等无紫外线的光源，并将照度值设定在50lx～100lx范围之内，从而最大限度降低光照对藏品的危害。博物馆建筑内的多功能厅、报告厅等功能用房由于经常会举办不同类型、不同主题的学术报告和文化活动，需要通过智能照明控制系统预设多种场景，并根据实际使用需求对照明场景进行智能切换，以便营造出符合主题氛围的良好光环境。此外，综合大厅、走廊等公众区域也应采用智能照明控制系统根据不同时间和使用需求对灯光自动开启和关闭，并对照度进行自动调节，实现照明场景的智能调控。

新建博物馆建筑的照明设计还应根据各区域的实际使用功能合理确定照明光源的色表和色温，以便更好地营造一个和谐舒适的光环境氛围。在《博物馆建筑设计规范》（JGJ66-2015）中规定了博物馆建筑室内照明光源色表按其相关色温分为三组，并明确了各适用场所（表2）[4]，可作为照明设计的相关参数指标。

随着照明技术的不断发展，已有越来越多的公共建筑在照明设计中选用以LED为代表的新型照明光源，博物馆建筑亦是如此。LED照明光源具有高效、节能、环保、使用寿命长以及调光灵活等特点，且其基本不含紫外线和红外线，在文物保护方面与其他传统照明光源相比具有明显优势，可应用于博物馆建筑内多个场所。但LED照明光源的蓝光强度会随着其色温的升高而增强，当色温过高时，会对人体健康造成一定危害，故在博物馆建筑内的公众区域、办公区域等人员长时间停留的场所，如果采用LED照明光源，其色温不应超过4000K。

三、结语

随着我国新一轮博物馆建设浪潮的来临，博物馆建设水准也在不断提升。作为博物馆建筑空间环境重要组成部分的光环境已成为新时代衡量博物馆建设水平和质量的重要标准之一。其设计应贯穿于博物馆建设全过程之中，以更好地实现天然采光与人工照明的合理运用，并在确保文物不受损害的基础上，为观众营造一个舒适优质的光环境参观氛围。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑采光设计标准[S]：北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]任巍.浅谈天然采光与人工照明在博物馆光环境设计中的应用[J].首都博物馆论丛，2020（00）：371-378.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.博物馆建筑设计规范[S]：北京：中国建筑工业出版社，2015.

[4]同[3].

作者简介：任巍（1977-），男，北京，助理馆员，研究方向为博物馆建筑。