住宅起居室人工照明光環(huán)境視覺印象綜合評(píng)價(jià)

雍 靜,張 瑞,王曉靜,李國(guó)會(huì)

(重慶大學(xué) 輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶 400044）

起居室是住宅中最受關(guān)注的一部分,是家庭娛樂(lè)、休閑、交談、團(tuán)聚以及會(huì)客的場(chǎng)所,有關(guān)資料對(duì)全國(guó)9大城市752戶的綜合調(diào)查顯示,晚飯后家庭每周團(tuán)聚3次以上的達(dá)78.5%,親友來(lái)訪每周1次以上為 40.5%,以上活動(dòng)發(fā)生在客廳中的概率為72.8%[1]。為了較全面地了解起居室人工照明光環(huán)境現(xiàn)狀,課題組選取中國(guó)光氣候分區(qū)中第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ光氣候區(qū)中代表城市北京﹑上海和重慶入住3～5 a共150戶典型住宅做入戶調(diào)研,結(jié)果顯示,目前起居室照明仍存在不足以及用光的盲目性,例如,北京22.5%的起居室達(dá)不到100 lx照度值,19%的家庭使用極易產(chǎn)生眩光的燈具[2]。

第26屆CIE(International Commission on Illumination)在室內(nèi)人工照明研究領(lǐng)域,探討以人為本的照明研究,提出在對(duì)照明光環(huán)境滿意度(舒適度)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),應(yīng)重點(diǎn)研究光環(huán)境照明質(zhì)量的評(píng)價(jià)系統(tǒng)[3],探索影響光環(huán)境舒適度的主要原因[4-8]和改進(jìn)現(xiàn)有的眩光評(píng)價(jià)系統(tǒng)[9]。

國(guó)內(nèi)外在照明光環(huán)境對(duì)人的視覺印象方面做了大量的研究。Ayse Durak系統(tǒng)地分析不同的照明方式(general lighting,wall washing and cove lighting)﹑照度等對(duì)同一認(rèn)知空間的不同影響,通過(guò)定性實(shí)驗(yàn),得到間接照明與低照度的照明組合方式讓人更加放松,有較強(qiáng)的隱私感;一般照明或半直接照明與高照度的照明組合方式讓人感覺清晰度高;半直接照明與高照度的照明組合方式讓人感覺空間寬敞度高,并且室內(nèi)空間秩序性強(qiáng);間接照明或半直接照明方式讓人感覺空間愉悅性強(qiáng),空間的照度水平對(duì)此沒(méi)有很大的影響[10]。但缺乏視覺印象對(duì)整體滿意度影響的評(píng)價(jià)體系的建立。

住宅人工照明光環(huán)境視覺評(píng)價(jià)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作,涉及很多因素,如:居室天棚、墻面、地面的材料質(zhì)地、光反射性質(zhì)、色彩、色飽和度、家具、飾物、裝修造型等。其中有些因素極具個(gè)性化色彩,同時(shí)考慮每一種因素在視覺評(píng)價(jià)中的影響非常困難。值得一提的是,對(duì)北京、上海、重慶這3個(gè)具有代表性城市的調(diào)研結(jié)果表明:在目前居住條件下,多數(shù)居民住宅的起居室格局、裝修、家具布置和墻面、地面材料的色調(diào)都是以淺色系為主,主要的不同點(diǎn)是燈具造型差異和家具顏色。在起居室人工照明光環(huán)境中,人們主要關(guān)注的視覺范圍是人的視線平視范圍內(nèi),燈具造型對(duì)視覺環(huán)境不會(huì)構(gòu)成太大影響;而家具顏色的深淺具有個(gè)性化色彩,因人而異。正交分析結(jié)果顯示[11]:照度對(duì)起居室的影響最顯著。因此,為了抓住主要矛盾,簡(jiǎn)化分析過(guò)程,該文在3地調(diào)研基礎(chǔ)上,在實(shí)驗(yàn)室搭建的起居室人工照明光環(huán)境模型采用具代表性和大眾化的墻面、家具等裝修、裝飾風(fēng)格,并且在同一認(rèn)知的空間進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)取照明質(zhì)量指標(biāo),確定綜合心理評(píng)價(jià)函數(shù),將均方差法引入到人工照明光環(huán)境評(píng)價(jià)中,通過(guò)具有客觀性的專家評(píng)分來(lái)驗(yàn)證綜合評(píng)價(jià)函數(shù),該函數(shù)的可行性驗(yàn)證說(shuō)明該綜合評(píng)價(jià)函數(shù)模型可用于人工照明光環(huán)境的評(píng)價(jià)領(lǐng)域,為居室人工照明光環(huán)境的合理設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境建立

1.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境平面

3地調(diào)研中選取的典型住宅中,住宅建筑面積在60～220 m2,其中一室一廳 7戶(60～65 m2)、二室一廳16戶(70～100 m2)、二室二廳38戶(85～140 m2)、三室一廳11戶(60～108 m2)、三室二廳57戶(80～150 m2)、四室二廳21戶(110～220 m2)。調(diào)研結(jié)果顯示,89%的住宅起居室與餐廳無(wú)隔斷,共處于1個(gè)空間內(nèi),起居室平均面積為21.3m2。在使用燈具方面,58%的家庭起居室天花板上安裝花燈,這樣看來(lái),空間單調(diào)缺少層次感。

選取面積為27.2 m2(7.25 m×3.75 m)的實(shí)驗(yàn)室模擬起居室環(huán)境,并搭建典型住宅起居室人工照明光環(huán)境模型,如圖1(a)、(b)所示。室內(nèi)陳設(shè)按住宅起居室的一般要求布置,采用的照明燈具如表1所示,心理評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,氣溫在21-28℃,因此選取中間色調(diào)和冷色調(diào)的光源。在室內(nèi)設(shè)置80個(gè)點(diǎn)(地板磚的相交點(diǎn))作為實(shí)驗(yàn)室光環(huán)境照明水平監(jiān)測(cè)點(diǎn),如圖 1(a)所示,點(diǎn)與點(diǎn)的間距為500 mm,各點(diǎn)距地高度750 mm。采用TES數(shù)位式照度計(jì)測(cè)量各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的照度值和水平照度分布,采用STC4000光譜分析儀測(cè)量空間光環(huán)境的色溫。

表1 室內(nèi)燈具

圖1 實(shí)驗(yàn)方案圖

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

3地調(diào)研顯示起居室照明方式包括直接照明、間接照明、混合照明,根據(jù)人們?cè)谏钪袑?duì)起居室燈具的常用控制方式,確定照明實(shí)驗(yàn)方案,如表2所示。

表2 照明實(shí)驗(yàn)方案

2.3 心理評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

為研究對(duì)起居室人工照明光環(huán)境心理效應(yīng)的評(píng)價(jià),首先要建立一套可以反映居室光照優(yōu)劣的指標(biāo)體系。建立指標(biāo)體系的核心原則是科學(xué)性和簡(jiǎn)便性的結(jié)合。

國(guó)內(nèi)外在照明環(huán)境對(duì)人的心理影響方面作了大量研究,Flynn將視覺印象歸類為清晰、寬敞明亮、放松、隱私、愉快、有序[12-15]。Sorcar、Nuckolls、Erhardt、Ayse Durak在該領(lǐng)域也做了類似的研究[10]。眩光的有無(wú)或眩光的大小關(guān)系到照明質(zhì)量好壞,是評(píng)價(jià)照明質(zhì)量的重要指標(biāo),并且不舒適眩光會(huì)影響人的視覺心理[16]。Banu Manav在色溫與人的感受方面做了研究[17],提出高色溫使人感覺更舒適,房間更有空間感,低色溫讓人有放松感,并且人們對(duì)色溫的喜好與環(huán)境溫度有關(guān)。基于上述,在所建立的起居室人工照明實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭写_定空間感、愉悅性、隱私感、清晰度、有序性、放松感、色溫引起的感受和眩光這8個(gè)因素為評(píng)價(jià)指標(biāo)。評(píng)價(jià)結(jié)果用7級(jí)語(yǔ)言差別量表,其中很不滿意、不滿意、較不滿意、一般、較滿意、滿意、很滿意分別對(duì)應(yīng)1～7分。

3 結(jié)果與分析

3.1 數(shù)據(jù)處理

選取68人針對(duì)實(shí)驗(yàn)照明光環(huán)境進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查,對(duì)空間感、愉悅性、隱私感、清晰度、有序性、放松感、色溫引起的感受和眩光這8項(xiàng)心理評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),其中專家8人,普通人群60人(20～30歲占78%,30～40歲占22%)。

之后對(duì)每個(gè)指標(biāo)的主觀評(píng)價(jià)打分求算術(shù)平均值,當(dāng)某評(píng)價(jià)分值與平均分相差3級(jí),則認(rèn)為該數(shù)據(jù)無(wú)效并將其刪除,再對(duì)剩余的評(píng)價(jià)分值求平均分,處理后的評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。8位專家在相同的實(shí)驗(yàn)照明光環(huán)境下僅對(duì)“整體滿意度”進(jìn)行評(píng)價(jià)(表3最后1列)。

表3 屬性矩陣

續(xù)表3

3.2 綜合評(píng)價(jià)函數(shù)的建立

考慮到評(píng)價(jià)結(jié)果原始數(shù)據(jù)的特性,人們對(duì)各決策客體(評(píng)價(jià)指標(biāo))進(jìn)行打分的客觀性,我們選擇基于最大離差與均方差決策法相結(jié)合來(lái)確定綜合評(píng)價(jià)函數(shù)[18],綜合評(píng)價(jià)函數(shù)是 8項(xiàng)心理評(píng)價(jià)指標(biāo)的集合,這8項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)可以全面的反映人們對(duì)空間照明光環(huán)境的整體滿意度,因此,可以認(rèn)為綜合評(píng)價(jià)函數(shù)是整體滿意度函數(shù)。

令照明方案集為A={A1,A2,…,A29},心理評(píng)價(jià)指標(biāo)集為G={G1,G2,…,G8},指標(biāo)的權(quán)向量為W={W1,W2,…,W8},并滿足 ∑Wj=1,Wj＞0,方案 Ai對(duì)指標(biāo)Gj的屬性記為Yij(i=1,2,…29,j=1,2,…,8),Y=(Yij)m×n表示方案集A 對(duì)指標(biāo)集G的“屬性矩陣”,8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀上很難斷定其重要程度,假設(shè)它們處于同一重要等級(jí)上。

采用最大離差法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)歸一化[19]:

3.3 綜合評(píng)價(jià)函數(shù)的驗(yàn)證

綜合評(píng)價(jià)函數(shù)(Fi函數(shù))與專家評(píng)價(jià)函數(shù)(P函數(shù))的關(guān)系如圖2所示。結(jié)果表明:1)F函數(shù)與P函數(shù)曲線的極值點(diǎn)與拐點(diǎn)基本一致,F函數(shù)曲線的極大值點(diǎn)在照明方案 2、9、12、14、18、23、28,極小值點(diǎn)在照明方案 7、10、13 、17、21、25;P 函數(shù)曲線的極大值點(diǎn)在 2、9 、12、14、18、23、28,極小值點(diǎn)在照明方案 7 、10、13、17、21 、25。 因此 ,說(shuō)明 F 函數(shù)與 P 函數(shù)曲線走向保持良好的一致性,F函數(shù)在該文建立的光環(huán)境中能正確反映人們對(duì)起居室人工照明光環(huán)境的心理評(píng)價(jià)。

圖2 F函數(shù)與P函數(shù)

2)2條曲線的最大值點(diǎn)均出現(xiàn)在照明方案14,最小值點(diǎn)均出現(xiàn)在照明方案7,這表明,在直接照明中混入一定比例的間接照明(研究中這一比例為30%),0.75 m水平面平均照度141 lx,照度均勻度在0.4～0.5的照明光環(huán)境中,人們的心理滿意度高。而直接照明方式,0.75 m水平面平均照度102 lx,照度均勻度大于0.6(研究中0.645)的照明光環(huán)境,人們的心理滿意度低。

3.4 綜合評(píng)價(jià)函數(shù)的應(yīng)用

建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB 50034-2004提出在進(jìn)行居住建筑照明設(shè)計(jì)時(shí)須考慮照度值和顯色指數(shù),并沒(méi)有將照度均勻度列在其中,根據(jù)SPSS軟件的偏相關(guān)性分析[20]可以得到,F函數(shù)與平均照度的相關(guān)性為-0.2259,F函數(shù)與照度均勻度的相關(guān)性為-0.2654?？梢哉f(shuō)明,整體滿意度與平均照度和照度均勻度都有相關(guān)性。并且由圖3也可以看出,在照明方式7、25,人們的心理滿意度都很低,這2種照明方式下,0.75 m水平面平均照度都達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,照度均勻度分別是0.645、0.614;在照明方案 12、14、15、28,人們的心理滿意度都很高 ,且0.75 m水平面平均照度都達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,照度均勻度分別是0.572、0.474、0.488、0.537。表明,照度均勻度對(duì)居室整體滿意度有一定的影響作用。

圖3 F函數(shù)與照度均勻度

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)與均方差決策相結(jié)合,建立起居室人工照明光環(huán)境綜合評(píng)價(jià)函數(shù),使綜合評(píng)價(jià)結(jié)果更客觀。建立的綜合評(píng)價(jià)函數(shù)使人們對(duì)居室人工照明光環(huán)境的認(rèn)識(shí)更加直觀明了。專家評(píng)分對(duì)評(píng)價(jià)函數(shù)的可行性驗(yàn)證說(shuō)明該復(fù)合模型及所建立的綜合評(píng)價(jià)函數(shù)可用于人工照明光環(huán)境的評(píng)價(jià)。

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