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自然光是一種非常優(yōu)質(zhì)的，高效的光源形式。且相對于人工光源，它能夠給人帶來更為舒適的視覺及心理感受，但對于博物館的照明設(shè)計來說，自然光的引入也有其弊端，如其隨時間及季節(jié)變化的不穩(wěn)定性，如具有較強(qiáng)的紫外線不利于展品的永久性保護(hù)等。本文試圖以分析自然光的特性出發(fā)，結(jié)合博物館照明設(shè)計的特點及功能需求，探討自然光在博物館照明設(shè)計中可能發(fā)揮的作用。
一、自然光的特性
有照明價值的自然光是白天的晝光，晝光是由直射地面的陽光與漫射地面的天空光組成。人類在對自然光的不斷探索中發(fā)現(xiàn)了它有如下特性:
（一）自然光的變化性
自然光的變化性主要體現(xiàn)在：
1．由于不同時間段的太陽高度角不同，太陽光穿過大氣層的路程遠(yuǎn)近不一樣，再加上不同的天氣條件下大氣層中塵埃微粒不一樣等原因，自然光的亮度和顏色變化都非常明顯。比如：晴朗的天空看起來是蔚藍(lán)色的，陰天時天空的光線呈現(xiàn)灰色，傍晚時天空由藍(lán)色變?yōu)辄S色，并逐漸加深變?yōu)槌壬?，最終成為地平線上一抹鮮艷的紅色：黎明時分，光線的變化過程與傍晚剛好相反；而夜間，亮度很低的深藍(lán)色天空中點綴著點點星光。
2．自然光不但會隨每天時間的不同發(fā)生改變，而且對于季節(jié)的變遷及隨處地理位置的差異也發(fā)生著奇妙的變化。如生活在溫帶的人們，總是會忘記地球上還有別的地方并不是那樣四季分明。能夠感受到季節(jié)變化所帶了的不同的光線感受：春光的明媚，盛夏的灼熱，深秋的高爽及冬日的蕭瑟3．通常情況下自然光沒有形態(tài)，但在某些特殊條件下，自然光會表現(xiàn)出可被視覺認(rèn)知的具體形態(tài)。如空中剎那間劈下的閃電的線形特征，水面的粼粼波光具有的點狀特征，地平線上的太陽具有的面特征，穿越雨林的光束的體狀特征，再如彩虹的弓形特征。
多變的自然光給人們帶來了豐富的視覺體驗，具有令人感動的藝術(shù)效果?？梢哉f是照明設(shè)計的藝術(shù)源泉。
（二）自然光的顯色性自然光被認(rèn)為具有最佳的色彩還原性。從理論上來講，天然光包括了垂直于光波傳播方向的所有可能的震動方向，所以不顯示出偏振性。由于天然光的光譜分布最為完整，因此色彩還原性最佳。6月晴天正午的陽光的光譜能量分布十分均勻，從光譜能量分布圖上看除紫色光的數(shù)量稍微少一些外，整幅圖呈現(xiàn)一條平滑的曲線。而北向的自然光在藝術(shù)家眼里一直都被認(rèn)為是最理想的、不顯示任何顏色傾向的白色光，但其光譜分布卻不如直射陽光均勻，藍(lán)色光線明顯比紅色光線多。
從情感的角度來說，愛迪生發(fā)明電燈至今不過一百多年的歷史，在此之前，人類的發(fā)展和進(jìn)化長期在自然光狀態(tài)下進(jìn)行，因此我們本能的相信自然光下所看到的物體顏色就是物體本來的顏色，自然光成為了顏色的參照物，在自然光下看到的顏色被認(rèn)為是真正的顏色，盡管它的色調(diào)從早到晚、一年四季都在變化。
二、博物館照明設(shè)計的特點及將自然光引入應(yīng)遵循的原則
對于博物館建筑設(shè)計來說，照明設(shè)計一直都被識為一項重要內(nèi)容。因為博物館的主要功能是收藏在人類發(fā)展過程中具有重大歷史意義的物品和藝術(shù)精華并進(jìn)行展出加以研究。所以，博物館照明設(shè)計主要解決的問題是：保護(hù)展品盡可能的少受光線輻射損害，并在展現(xiàn)展品的過程中呈現(xiàn)出其真實性及藝術(shù)性。如上文所述自然光的許多優(yōu)點是人工光無法比擬的。但自然光的有些特性如不加以控制也會對于展品的展出及保護(hù)產(chǎn)生負(fù)面影響，如其隨時間及季節(jié)變化的不穩(wěn)定性會使展品的照明變的可控性差，如具有較強(qiáng)的紫外線不利于展品的永久性保護(hù)等，因此依靠自然光直接為展品提供照明時，需要考慮以下幾個因素：
（一）展品的光敏性展品的光敏性決定了是否可以將自然光線引入展示空間，需要引入多少自然光線，用以展示照明的自然光線必須是非直射光還是允許一定時間內(nèi)的直射光線提供更加立體的展示效果。一般來說，對不感光的展品允許有直射光的照射：低感光或中感光的展品僅允許處于非直射的自然天光環(huán)境下，而且要嚴(yán)格控制曝光量；高感光的展品則不易使用未經(jīng)處理的自然光線進(jìn)行照明。
（二）照度控制
自然光是否可以提供展品所需的足夠的照度。根據(jù)所陳列展品光敏感度的不同，展示空間要求不同的照度以達(dá)到良好的展示效果。自然光本身的亮度是很高的，但是在將自然光引入展示空間內(nèi)部的過程中，往往要過濾掉直射光線，同過通過多次反射達(dá)到均勻的采光效果，這對展示空間內(nèi)部自然光線的照度會產(chǎn)生一定影響。
（三）空間層次的營造
某些情況下，為使參觀者的注意力集中于所展示物品上，需要在展示空間內(nèi)部的環(huán)境光的基礎(chǔ)上突出展品照明亮度。在完全依靠自然采光的展示空間中，根據(jù)展品的陳列方式，要求進(jìn)入室內(nèi)的自然光既要重點聚焦于展示物品之上，又要平衡環(huán)境自然光的強(qiáng)度，以達(dá)到突出展品的照明效果。
（四）眩光造成的視覺損傷和干擾
視野中由于不適宜的亮度分布，或在空間或時間上存在極端的亮度對比，以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件被稱為眩光。由于展示空間是高限制級空間，因此對于自然光的引入應(yīng)注意使用各種技術(shù)手段避免眩光的出現(xiàn)。
（五）頂部采光采光口作為建筑空間自然光引入的最重要的方式，其形式和位置決定了室內(nèi)期望得到的光照位置、強(qiáng)度和面積，因此采光口的設(shè)計應(yīng)充分考慮上述4種因素后進(jìn)行。通常來講，采光口按位置的不同一般分為三種形式即側(cè)窗式，高側(cè)窗式及頂窗式。由于側(cè)面采光往往會被認(rèn)為是不利于陳列展品，特別是視線范圍內(nèi)的窗更容易因直射光線引起眩光因此側(cè)窗式在博物館建筑設(shè)計中并不常見，本文將重點討論應(yīng)用廣泛的高側(cè)窗式及頂窗式，并將其統(tǒng)稱為頂部采光。
頂部采光指的是光線來自于房間上部的采光方式，包括各種形式的天頂采光和高側(cè)窗采光，作為自然采光設(shè)計中最為有效。同時也是最為廣泛運用的一種采光模式，它不但能提供均勻的照度。在大面積光線入射的情況下可以降低明暗對比。減弱陰影；而且可以避免在墻壁上開設(shè)窗戶把整個墻面用于展覽。以增加展陳的面積；另外還可以為展品及空間劃分提供靈活多變的照明方式。
在具體設(shè)計中，天頂采光根據(jù)空間展線布局，展廳形態(tài)特征及空間氛圍的要求。又會細(xì)分為點式的采光口，線性的采光帶以及大面積的采光頂。一般尺度較小的方形展示空間適合于采用點式的采光口，一般而言點式的采光口，容易形成空間的重心，其所營造的空間氛圍也有一定的神秘感。隨著長寬比增大。矩形甚至線性的展示空間則適合采用線性的采光帶。展墻一般會沿著采光帶的走向安排展示活動，線性的光照特征加強(qiáng)了空間流線的引導(dǎo)性。對于一些特殊策劃及設(shè)計構(gòu)思的展示空間，則會采用整體的采光頂?；蛴擅芗牟晒饪诩安晒鈳?gòu)成的采光面進(jìn)行采光。在整體屋項采光的展室空間，大面積的采光口所提供的漫射光使得展示空間氛圍更加均質(zhì)化。
三、設(shè)計策略與案例分析（一）間接照明的采光方式
在德克薩斯州金貝爾藝術(shù)博物館的照明設(shè)計中，為了將光導(dǎo)入室內(nèi)，展廳的清水混凝土頂棚采用了天窗采光裝置的設(shè)計，自然光通過頂棚中央狹長的縫隙進(jìn)入室內(nèi)，在不銹鋼沖孔板反射罩內(nèi)進(jìn)行多次反射和折射。日光中大多數(shù)的紫外線被巧妙地吸收。照明設(shè)計師Richardkelly為了精確計算這個頂棚反射罩的曲率，曾求助于被譽為“筒燈反射罩之父”的數(shù)學(xué)家埃薩克·古德巴IssacGoodbar，并由后者開發(fā)出一套根據(jù)太陽光的角度計算天窗和頂棚曲率的專門的照明設(shè)計軟件。從而使展廳在獲得足夠照度的同時，最大程度地避免日光中的紫外線對于展品的破壞作用。凱利的設(shè)計，也是后來所謂間接照明（indirectlighting）最早的典型案例。在凱利的手中，自然光變得可以控制。
（二）作為環(huán)境照明的運用方式“讓光線來設(shè)計”是貝聿銘的名言，他在其設(shè)計中一直關(guān)注于空間、光以及自然三者的關(guān)系。在蘇州博物館的通道空間中，巧妙的運用了自然光的變化特性，將陽光通過建筑頂部的金屬百葉引入后墻面上形成了會隨時間發(fā)生變化的光影圖案。光線的層次變化豐富，讓人入詩入畫，妙不可言。從心理學(xué)的角度來說，自然光的變化流動，是室內(nèi)空間與自然最為直接的交流，給人能帶來安全舒適的心理感受，這與穩(wěn)定且封閉的人工照明環(huán)境有截然不同的感受。
（三）作為展示照明的運用方式
雖然對于照明要求相對穩(wěn)定的大部分展廳來說，自然光的多樣性是一種不利因素，但正是這種多樣性使得自然光具備其除照明功能外的獨特的藝術(shù)魅力，正如路易斯·康說過“自然光是唯一能使建筑藝術(shù)稱之為藝術(shù)的光”在對于藝術(shù)品的展現(xiàn)上，自然光的藝術(shù)性仍發(fā)揮其重要的作用。位于london的維多利亞和阿爾伯特博物館（Victoriaand AlbertMuseum）在展出米開朗琪羅的大衛(wèi)雕像時，用拱頂?shù)奶齑皩⒆匀还庵苯右?。使雕塑的造型在多變的自然光照射下每日每時都在變化，仿佛注入了生命的氣息，栩栩如生。
（四）還原創(chuàng)作場景的采光設(shè)計對于藝術(shù)作品的展示來說，色彩還原不僅指色彩本身的顏色可以很好的被呈現(xiàn)出來，還應(yīng)該重視的是展示照明環(huán)境可以還原到畫家創(chuàng)作藝術(shù)品時的光環(huán)境，幫助觀賞者體會到與作者相似的藝術(shù)領(lǐng)悟。印象派畫家熱衷于在室外環(huán)境或自然光線下作畫，忠實于變化豐富的自然光線在視覺中留下的印象，畫面呈現(xiàn)豐富絢爛的色彩，因此只有在自然光線下才能最忠實的再現(xiàn)畫家眼中的對象。
位于巴黎杜樂麗花園西南角的橘園美術(shù)館（Musee de I’Orangerie）（圖8）在展出鎮(zhèn)館之寶——印象派畫家莫奈（ClaudeMonet，1840-1926）晚年的宏偉巨作《睡蓮》時，展廳的采光設(shè)計運用了自然光從玻璃屋頂進(jìn)入的方式，經(jīng)過橢圓形展廳頂部的玻璃天窗，通過橢圓形展廳上部墻面的反射，透過上部的橢圓形白紗網(wǎng)均勻的揮灑在呈首尾相連的環(huán)形畫面上。經(jīng)過多次過濾進(jìn)入展廳的自然光線依然充足，沒有任何陰影。柔和而空靈的自然光線效果，著力還原了莫奈在紀(jì)梵尼巨大的天光畫室中的場景。
結(jié)語
目前正是我國博物館快速發(fā)展時期，據(jù)統(tǒng)計，在政府部門正式注冊的博物館有3020座，僅從2005～2010年5年期間就激增了700多座，面對機(jī)遇，對于有這嚴(yán)格要求的博物館照明設(shè)計來說，自然光的潛力是巨大的，隨著博物館建筑師的不斷努力和實踐，自然光的采光方式越來越多樣化，這也使其能在博物館照明設(shè)計中發(fā)揮更大作用成為可能。我們應(yīng)該對其合理的運用，在為博物館展示空間節(jié)省照明能源的同時，使展示環(huán)境變的更加自然，輕松、舒適。
論博物館建筑空間的自然采光設(shè)計
2017-02-09 13:39 點擊:1892 作者：中國照明人
核心提示：自然光是一種非常優(yōu)質(zhì)的，高效的光源形式。且相對于人工光源，它能夠給人帶來更為舒適的視覺及心理感受，但對于博物館的照明設(shè)計來說，自然光的引入也有其弊端，如其隨時間及季節(jié)變化的不穩(wěn)定性，如具有較強(qiáng)的紫外線不利于展品的永久性保護(hù)等。本文試圖以分析自然光的特性出發(fā)，結(jié)合博物館照明設(shè)計的特點及功能需求，探討自然光在博物館照明設(shè)計中可能發(fā)揮的作用。
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