邮轮舱室光照强度对舒适度的影响

2022-08-23姚竞争王同山

船舶标准化工程师 2022年4期

姚竞争，王同山，陈哲

（1.哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨 150001；2.山东交通学院，a.船舶与港口工程学院；b.艺术与设计学院，济南 250357）

0 引言

作为大型水上建筑，邮轮对舱室舒适度的要求不断提高。光作为人类居住环境必不可少的重要元素，不仅为人类提供了明亮、舒适的生活环境，还能扫除黑暗环境带来的压抑感。如何在节能减排的前提下提高视觉舒适度是近年来的研究热点。光照强度是视觉舒适度的重要衡量指标，确定最优光照强度是研究的重点和难点。

目前，在光照强度对室内舒适度的影响方面，大多数研究主要针对学习效率和工作效率等方面进行探讨。盖克松等对比2间办公室装修前后的光照强度，找出装修过程中存在的问题，并给出相应的改进对策。张颜梅对光照强度与工作效率之间的关系进行分析，结合生理学和认知心理学的知识，建立工作效率的评价模型，试验研究不同光照强度条件下人们的认知能力、主观评价及生理反应的差别，分析得到最优光照强度。梁梦珂从舒适度、疲劳度和工作效率等3个方面研究不同光照强度对人体的影响，研究发现：改善室内环境质量不仅能提高人员的生活品质，还可提高工作效率。苏士斌等针对船舶舱室光环境设计中存在的问题，以舱室光照强度作为研究对象，利用DIALux软件对舱室内的光照强度进行精确计算，进而提出更好的灯具布置方案。毛鹏等通过改变室内光照强度来研究光照强度与学习效率之间的关系，实验结果表明：不适宜的光照强度易降低人员兴奋程度、降低学习效率、引发眼睛疲劳。YAMAZAKI等研究了温度、光线和声音对工作环境的影响。研究表明：当光照强度较低时，工作环境对温度反应的敏感性依赖于光照强度水平。ISHII等、KIM 等和YUMIKO 等的研究成果表明热感觉依赖于光照强度。KULVE等研究了光照强度对热舒适度的影响，结果表明：合适的光照强度不仅可提高热舒适度，还能节约能源。CHINAZZO等对4座建筑进行调研，收集了夏季和冬季的光照强度，并对居住者的热感知投票进行统计和分析。结果表明：光照强度对人的热舒适性有显著影响。

1 舱室光照强度试验研究

1.1 试验场所与器材

本文选取一个长×宽×高为7.1 m×3.7 m×3.4 m的空房间模拟邮轮舱室，见图 1。该房间的空间大小符合美国船级社（American Bureau of Shipping，ABS）的相关要求。

图1 模拟舱室

由于陆上环境条件与邮轮环境条件差距较大，试验时采取以下5种措施尽可能真实模拟邮轮的环境条件：

1）采用振动产生器模拟邮轮的振动。

2）采用音响模拟邮轮的噪声。

3）通过房间内的灯、补光灯及窗帘控制房间内的光照强度。

4）通过空调控制房间内的温度。

5）通过加湿器和除湿器控制房间内的湿度。

试验过程中会用到振动检测仪、噪声检测仪、光照强度检测仪、温湿度检测仪、加湿器、除湿器和补光灯等仪器，见图2。

图2 试验仪器

1.2 试验设计

试验环境分为夏季环境和冬季环境，试验开始前需要依据邮轮双人舱室的布置情况对模拟舱室进行重新布置。试验采用控制变量法，保持室内温度、湿度、振动及噪声指标不变，改变模拟舱室内的光照强度，研究光照强度对舒适度的影响。邀请 10位评委对不同光照强度情况下的舱室整体舒适度打分（1分～9分），根据评委打分情况确定最优光照强度。光照强度试验情况见图3。

图3 光照强度试验情况

续图3 光照强度试验情况

中国船级社（China Classification Society，CCS）给出了邮轮舱室温度、湿度、振动及噪声指标的正常范围，见表1。

表1 各指标正常范围

光照强度试验共模拟6种不同试验场景，各试验场景的温度、湿度、振动及噪声指标见表2。

表2 各试验场景的指标情况

续表2 各试验场景的指标情况

对于同一试验场景，分别在100 lx、200 lx和300 lx等3种光照强度下进行试验。试验开始后，先打开模拟舱室内的各个仪器，并使其稳定运行30 min。待各指标稳定后，邀请评委进入模拟舱室内体验20 min，并根据自身体验对舱室整体舒适度打分。在改变光照强度后，设置10 min过渡时间。评委需要对同一个实验场景、不同光照强度下舱室舒适度进行打分。专家打分汇总表见表3。

表3 专家打分汇总表

为清楚反映不同光照强度对舒适度的影响，利用折线图表示邮轮舱室舒适度随光照强度的变化情况，不同试验场景的结果见图4。

图4 风力发电驱动船舶的结构示意图

由图4可知，在温度和湿度相同的情况下，随着光照强度的变化，舒适度变化趋势大致相同。低振动、低噪声条件下，邮轮舱室舒适度提升效果明显好于高振动、高噪声条件。在其他指标均相同的情况下，当光照强度从100 lx提高至200 lx时，舒适度提升较为明显；当光照强度从200 lx提高至300 lx时，舒适度提升效果不明显，但在经济方面增加了造船成本，在节能减排方面，增加了能源浪费。因此，综合舒适度、经济性、节能减排等指标，确定邮轮舱室的最优光照强度为200 lx。