基于儿童视觉发育的校园空间与光环境设计研究

2021-01-14刘子跃陈俊如辽宁科技大学

环球首映 2021年10期

刘子跃陈俊如辽宁科技大学

在校园空间设计中，人们更加注重其健康性。其中，光环境的合理应用与设计是整个校园空间设计的重要组成部分。对于处于成长期的儿童，他们的视力与成年人不同。如果一个儿童的双眼视力在正常成长发育过程中长期受到不利因素的严重影响，则很容易导致出现儿童视力下降问题。视觉障碍是由于通过光直接刺激其他人眼睛而产生的。人类能够获得的外部环境信息中大约有80%以上是通过各种视觉技术获得的，没有好的视力，会给生活和工作带来极大的不便。本文主要介绍的自然光照利用环境主要包括生态自然光和人造自然光。该课题研究主要探讨了其对学龄儿童眼部视力的重要影响，并将相关研究分析结果整理转化成作为儿童校园内部空间环境照明设计的重要理论指导，解决了用于儿童日常使用校园内部空间室内环境照明设计问题，促进了儿童校园内部空间室内环境照明设计的健康和谐发展。

一、光环境对儿童的影响

光作为一种新的视觉表达媒介，对儿童的整体视觉能力发育发展有深远影响。儿童的眼部视觉发育功能与光的相对照度、显色性和灯的光色密切相关。光的平均照度通常是一个指照在物体表面上每一个单位镜子面积的光的平均亮度。极高的光线照度辐射会严重干扰三岁儿童的视觉和大脑中枢神经控制系统，并严重损害三岁儿童的听觉视力正常生长发育。在低光源照明和高光源的环境中，视觉图像分辨率差，并且难以准确区分物体对象和细节或字体的各个细节，为了看清楚物体或者字体，唯一的解决方法也就是收紧贴在眼睛的眼部晶状体膜和肌肉，过长的收紧眼睛肌肉会容易疲劳和受到伤害，甚至近视。如果校园建筑具有良好的高照度、良好的户外光照反射环境和良好的建筑视觉效果分辨率，则儿童便可以轻松地区分字体，图像和对象的细节，眼睛不会疲劳，心情也会轻松。

光的亮度显色性能也是不同亮度光源设备恢复不同对象固有色彩的主要能力。其中，自然光的显色性最好，而人造光的显色性由于不同光谱元素分布不同而不同。光线的自然显色性也是一种衡量校园良好的自然光线照射环境的重要测量指标。光源良好的显色性能还可以帮助少年儿童轻松准确识别各种颜色间的差异，并大大提高少年儿童对自然世界的直观认知和自我审美能力。彩色光源灯作用于一个局部教学空间，可以迅速吸引学龄儿童的全部注意力；如果电脑长时间无法使用，则会导致儿童产生负面情绪，例如烦躁，焦虑等，在严重的情况下，它也会影响儿童视力的正常发育。

二、适合儿童的校园环境的光照度

校园灯光照明使用方法大致分为五类：直接照明、半直接照明、间接照明、半间接照明和漫射照明。在对于儿童的室内空间照明设计中，主要人们使用的是间接照明。光源照射位于被光线照射的物体上，光线照射强度低，光线柔和，无自然眩光和明显的自然阴影，避免了直接照射暴露于外的人眼，并由此营造了安静祥和的自然光源照射环境。除了美观和安全两个因素外，还必须合理正确分配使用光源、光的照射方向和发光强度。对于学龄儿童的户外学习、生活和其他娱乐场所，宜尽量选择反射照度平均值在75lx~500lx之间的反射光源，并且该空间光源的反射光色温度应舒适、柔和并可以保护视力。当用在校园内的人文营造灯需使用三色荧光灯时，最好尽量选择色温范围为4000k的三色硅基色光型荧光灯，其光热发光驱动效率高，分辨率高，显色性好。当用在校园内的人文营造灯需要采用acled荧光灯时，最好尽量选择3500k以下的白光低色彩保温灯，其白光显色指数更好，蓝光更少。

校园的人造光不仅必须要完全满足于光照度的基本控制要求，而且必须要均匀的发散分布于校园之中。因此，在特定的照明应用区域中具有规定最小最大照度的数值与平均最大照度的数值比例之比，这特性称为照度均匀性。校园的光线分布越均匀，校园的室内照度就越好，视觉体验就越舒适。照度均匀度值越接近1越好，反之，则表示照度不均，容易引起视觉疲劳。例如国家标准规定中小学生在教室内的照度均匀度应不小于0.7。照明的均匀性与光源的类型、安装位置以及灯具结构的光分布有关。

儿童家庭居住室内空间的自然光线以及环境质量是否良好，也是我们确保家庭儿童身体视觉健康的重要环节。晚上进行书写和夜间阅读时，应考虑确保整个房间的局部总体灯光照明度在100lx左右，并且房间工作人员表面上还应考虑配备一个局部灯光照明设备，并且还应考虑使用专门的夜间阅读和晚上书写照明台灯。两种不同照明处理方法的实际综合使用照明强度应在400lx左右。儿童夜间在床上阅读和文字书写时间所使用的灯光照明设备的色温一般应在2700k和4000k之间，可以考虑选择彩色白炽灯或紧凑型彩色荧光灯。如果我们选择了eled闪光灯，因为它们可能包含更多的蓝光，因此色温最好不要控制在3500k以下。另外，这些闪光灯应该是没有任何频闪灯，均匀的灯光照度空间分布，并且没有由于直视他人眼睛的刺眼或者眩光。该闪光灯最好的功能是配备电子调光自动控制，以根据每个孩子的听觉视力和精神情绪心理状态自动调节适当的照射光线和强度。

三、基于儿童视觉发育的校园空间与光环境设计分析

（一）选择合理的灯具

1.应首先选择一个带有高频交流电子信号镇流器的单色led和三色液晶荧光灯。在学校的体育教室照明中，使用三种地基色系的荧光灯照明是一种改善学校教室的自然光色调和环境的有效照明措施。在整个卧室内的照明中，甚至可以自由选择使用具有远程自动调光控制功能的彩色黄光灯、暖光灯和中性化的白光灯。台灯或儿童床头灯可以考虑选择高、中、低端次的触摸式台灯，以改善家庭儿童学习上的兴趣和工作效率，以利于保护家庭儿童的安全健康成长。

2.选择正规的知名的品牌，因为其产品质量更好，售后有保障。

3.将不同光源的价格进行比较，并对整个生命周期进行全面的经济分析和比较。尽管高效且长寿命的光源很昂贵，但其操作和维护成本却很低。

4.选择外形美观，主题新颖，设计新颖的灯具，使其更符合孩子的喜好。

5.合理搭配彩色灯光和局部装饰，以创造一个满足儿童身心需求的室内空间。

（二）选择适合儿童所处校园环境的光源色温

光源色温取决于工作环境中的温度，使用位置和色彩偏好等方面。高色温（≥5000k）是一种冷色，中色温（3000~5000k）是介于冷色和其他暖色之间的中间色调，而低色温（≤3000k）是暖色。在儿童教室照明设计中，冷色的反射光更容易刺激儿童眼睛，给人以镇静自若的感觉；另外暖色的反射光线对儿童眼睛的视觉刺激较小，光线柔和，适合用于儿童的日常学习和工作娱乐生活环境，有利于儿童的视力健康，并营造出温馨甜蜜的氛围，以减少儿童的恐惧感。在夏季，可以选择冷色的灯来营造一个安静凉爽的环境。在冬季，选择暖色的灯以增强空间的温暖氛围。值得注意的是，国家标准要求LED光源的色温不应高于4000K。研究证明，当色温高于4000 K时，会对人的视网膜造成一定伤害。色温与人体心理学和视觉美学因素有关，合理搭配使用室内灯具的色温变化可以创造一个温暖舒适的家庭室内空间，使孩子们不仅能够准确识别室内色差，并从而提高他们对现实世界的视觉认知和自我审美感受能力。在一般照度范围设计要求方面，儿童校园学习和户外阅读生活环境的一般照度范围为200~500lx，中学生教室照度范围应不得大于300lx。在为孩子创造良好的空间环境时应参考相关国家标准值并选择合理的室内灯光照度，光线环境良好，视觉分辨率也会良好，因此，孩子们可以更加清晰地区分字体，图像和对象的细节，眼睛不容易疲劳，心情也会变得轻松。

（三）合理选择彩色光布置校园

根据德国美国心理学家对不同环境中的颜色对少年儿童早期学习和生活智力发展影响的最新研究，浅蓝色、黄绿色和淡橘黄色有利于儿童的学习智力健康发展，在这些颜色环境下儿童将逐渐变得聪明活泼和有创造力；而白色、黑色和浅棕色则不利于儿童的智力发展，在这些颜色环境影响下儿童可能会逐渐变得自我反应没有那么灵敏。但这并不一定意味着有色光源就可以在大量的范围和长期的时间内广泛使用，彩色光可以在短时间内吸引孩子的注意力，可以在儿童校园空间中作为装饰，如果在大的范围、长时间反复使用，便会导致儿童双眼产生焦虑和烦躁等负面不良情绪，影响孩子的视力健康。3000k的暖白光可以使孩子身体感到安逸轻松，情绪稳定，并且他们的反应将变得更加的敏捷。4000k的中性的热白光和6000k的冷白光可以使孩子始终保持头脑清醒，有助于培养他们的专注力。CIE和中国都同样要求一个光源的最高显色指数不应小于80。具有更好性和显色性的户外光源系统有助于每个孩子准确地快速识别室内其他物体的不同颜色，并且它可以为每个孩子同时提供良好的视觉创造力，营造生活和快乐学习的环境。

（四）避免校园环境产生的光污染

光线是可塑的、灵动的，能够起到画龙点睛的效果。设计中不仅要注意充分利用各种自然光，并且要采用多种特殊设计的光技术手段来精确控制人造物产生的光。在充分做到保证在校儿童心理健康的和儿童身体健康发育的基本前提下，创造设计出一个具有较高艺术视觉美感和经济实用功能的校园光环境，营造出温暖、安逸、健康的校园室内环境，为孩子们带来对未知世界的探索的欲望。避免过度使用光源并造成光污染。光污染主要是除了水污染、空气污染、噪声污染和其他固体废物排放污染之外的第五种主要环境质量污染。这当然也是会直接影响我们人类正常身体健康的一个重要因素。光污染会使一个人紧张，疲劳和虚弱，严重的话还可能会导致人的眼部视觉疲劳，甚至导致失明，对适龄少年儿童的健康影响更大。在家庭儿童房和校园的室内照明设计中，窗外的荧光景观灯、各种不同颜色的荧光霓虹灯、娱乐场所的室内装饰灯和有色照明光源等都应尽量采用白色遮光帘或窗帘形式进行灯光遮挡，避免造成光污染。在室内设计中我们应注意避免大量使用室内反射光源等污染源，例如室内反光镜子上的地板砖、反光墙、抛光后的大理石和一些放置不当的室内镜子。