姚競(jìng)爭(zhēng)，王同山，陳 哲

（1.哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院，哈爾濱 150001；2.山東交通學(xué)院，a.船舶與港口工程學(xué)院；b.藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，濟(jì)南 250357）

0 引言

作為大型水上建筑，郵輪對(duì)艙室舒適度的要求不斷提高。光作為人類(lèi)居住環(huán)境必不可少的重要元素，不僅為人類(lèi)提供了明亮、舒適的生活環(huán)境，還能掃除黑暗環(huán)境帶來(lái)的壓抑感。如何在節(jié)能減排的前提下提高視覺(jué)舒適度是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。光照強(qiáng)度是視覺(jué)舒適度的重要衡量指標(biāo)，確定最優(yōu)光照強(qiáng)度是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

目前，在光照強(qiáng)度對(duì)室內(nèi)舒適度的影響方面，大多數(shù)研究主要針對(duì)學(xué)習(xí)效率和工作效率等方面進(jìn)行探討。蓋克松等對(duì)比2間辦公室裝修前后的光照強(qiáng)度，找出裝修過(guò)程中存在的問(wèn)題，并給出相應(yīng)的改進(jìn)對(duì)策。張顏梅對(duì)光照強(qiáng)度與工作效率之間的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)合生理學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的知識(shí)，建立工作效率的評(píng)價(jià)模型，試驗(yàn)研究不同光照強(qiáng)度條件下人們的認(rèn)知能力、主觀評(píng)價(jià)及生理反應(yīng)的差別，分析得到最優(yōu)光照強(qiáng)度。梁夢(mèng)珂從舒適度、疲勞度和工作效率等3個(gè)方面研究不同光照強(qiáng)度對(duì)人體的影響，研究發(fā)現(xiàn)：改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量不僅能提高人員的生活品質(zhì)，還可提高工作效率。蘇士斌等針對(duì)船舶艙室光環(huán)境設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，以艙室光照強(qiáng)度作為研究對(duì)象，利用DIALux軟件對(duì)艙室內(nèi)的光照強(qiáng)度進(jìn)行精確計(jì)算，進(jìn)而提出更好的燈具布置方案。毛鵬等通過(guò)改變室內(nèi)光照強(qiáng)度來(lái)研究光照強(qiáng)度與學(xué)習(xí)效率之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：不適宜的光照強(qiáng)度易降低人員興奮程度、降低學(xué)習(xí)效率、引發(fā)眼睛疲勞。YAMAZAKI等研究了溫度、光線(xiàn)和聲音對(duì)工作環(huán)境的影響。研究表明：當(dāng)光照強(qiáng)度較低時(shí)，工作環(huán)境對(duì)溫度反應(yīng)的敏感性依賴(lài)于光照強(qiáng)度水平。ISHII等、KIM 等和YUMIKO 等的研究成果表明熱感覺(jué)依賴(lài)于光照強(qiáng)度。KULVE等研究了光照強(qiáng)度對(duì)熱舒適度的影響，結(jié)果表明：合適的光照強(qiáng)度不僅可提高熱舒適度，還能節(jié)約能源。CHINAZZO等對(duì)4座建筑進(jìn)行調(diào)研，收集了夏季和冬季的光照強(qiáng)度，并對(duì)居住者的熱感知投票進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。結(jié)果表明：光照強(qiáng)度對(duì)人的熱舒適性有顯著影響。

1 艙室光照強(qiáng)度試驗(yàn)研究

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)所與器材

本文選取一個(gè)長(zhǎng)×寬×高為7.1 m×3.7 m×3.4 m的空房間模擬郵輪艙室，見(jiàn)圖 1。該房間的空間大小符合美國(guó)船級(jí)社（American Bureau of Shipping，ABS）的相關(guān)要求。

圖1 模擬艙室

由于陸上環(huán)境條件與郵輪環(huán)境條件差距較大，試驗(yàn)時(shí)采取以下5種措施盡可能真實(shí)模擬郵輪的環(huán)境條件：

1）采用振動(dòng)產(chǎn)生器模擬郵輪的振動(dòng)。

2）采用音響模擬郵輪的噪聲。

3）通過(guò)房間內(nèi)的燈、補(bǔ)光燈及窗簾控制房間內(nèi)的光照強(qiáng)度。

4）通過(guò)空調(diào)控制房間內(nèi)的溫度。

5）通過(guò)加濕器和除濕器控制房間內(nèi)的濕度。

試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)用到振動(dòng)檢測(cè)儀、噪聲檢測(cè)儀、光照強(qiáng)度檢測(cè)儀、溫濕度檢測(cè)儀、加濕器、除濕器和補(bǔ)光燈等儀器，見(jiàn)圖2。

圖2 試驗(yàn)儀器

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)環(huán)境分為夏季環(huán)境和冬季環(huán)境，試驗(yàn)開(kāi)始前需要依據(jù)郵輪雙人艙室的布置情況對(duì)模擬艙室進(jìn)行重新布置。試驗(yàn)采用控制變量法，保持室內(nèi)溫度、濕度、振動(dòng)及噪聲指標(biāo)不變，改變模擬艙室內(nèi)的光照強(qiáng)度，研究光照強(qiáng)度對(duì)舒適度的影響。邀請(qǐng) 10位評(píng)委對(duì)不同光照強(qiáng)度情況下的艙室整體舒適度打分（1分～9分），根據(jù)評(píng)委打分情況確定最優(yōu)光照強(qiáng)度。光照強(qiáng)度試驗(yàn)情況見(jiàn)圖3。

圖3 光照強(qiáng)度試驗(yàn)情況

續(xù)圖3 光照強(qiáng)度試驗(yàn)情況

中國(guó)船級(jí)社（China Classification Society，CCS）給出了郵輪艙室溫度、濕度、振動(dòng)及噪聲指標(biāo)的正常范圍，見(jiàn)表1。

表1 各指標(biāo)正常范圍

光照強(qiáng)度試驗(yàn)共模擬6種不同試驗(yàn)場(chǎng)景，各試驗(yàn)場(chǎng)景的溫度、濕度、振動(dòng)及噪聲指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 各試驗(yàn)場(chǎng)景的指標(biāo)情況

續(xù)表2 各試驗(yàn)場(chǎng)景的指標(biāo)情況

對(duì)于同一試驗(yàn)場(chǎng)景，分別在100 lx、200 lx和300 lx等3種光照強(qiáng)度下進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)開(kāi)始后，先打開(kāi)模擬艙室內(nèi)的各個(gè)儀器，并使其穩(wěn)定運(yùn)行30 min。待各指標(biāo)穩(wěn)定后，邀請(qǐng)?jiān)u委進(jìn)入模擬艙室內(nèi)體驗(yàn)20 min，并根據(jù)自身體驗(yàn)對(duì)艙室整體舒適度打分。在改變光照強(qiáng)度后，設(shè)置10 min過(guò)渡時(shí)間。評(píng)委需要對(duì)同一個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、不同光照強(qiáng)度下艙室舒適度進(jìn)行打分。專(zhuān)家打分匯總表見(jiàn)表3。

表3 專(zhuān)家打分匯總表

為清楚反映不同光照強(qiáng)度對(duì)舒適度的影響，利用折線(xiàn)圖表示郵輪艙室舒適度隨光照強(qiáng)度的變化情況，不同試驗(yàn)場(chǎng)景的結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 風(fēng)力發(fā)電驅(qū)動(dòng)船舶的結(jié)構(gòu)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(qiáng)度的變化，舒適度變化趨勢(shì)大致相同。低振動(dòng)、低噪聲條件下，郵輪艙室舒適度提升效果明顯好于高振動(dòng)、高噪聲條件。在其他指標(biāo)均相同的情況下，當(dāng)光照強(qiáng)度從100 lx提高至200 lx時(shí)，舒適度提升較為明顯；當(dāng)光照強(qiáng)度從200 lx提高至300 lx時(shí)，舒適度提升效果不明顯，但在經(jīng)濟(jì)方面增加了造船成本，在節(jié)能減排方面，增加了能源浪費(fèi)。因此，綜合舒適度、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能減排等指標(biāo)，確定郵輪艙室的最優(yōu)光照強(qiáng)度為200 lx。

2 結(jié)論

本文采用控制變量法，保持室內(nèi)溫度、濕度、振動(dòng)及噪聲指標(biāo)不變，改變模擬艙室內(nèi)的光照強(qiáng)度，研究光照強(qiáng)度對(duì)舒適度的影響。綜合舒適度、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能減排等指標(biāo)，確定郵輪艙室的最優(yōu)光照強(qiáng)度為200 lx。本文研究成果可為郵輪艙室光環(huán)境的設(shè)計(jì)提供一定參考。