中国美术馆的采光设计

美術馆的任务就是把美術作品真实、正确地供给观众欣赏。观众常常要在一件杰出的作品前面停留徘徊、细细玩味，研究它的造型、色彩和技法。如果光线不好，就会影响展出的效果，增加观众视力的负担。因此，无论从尊重艺術品或是关怀参观者来看，都必须保证馆内有良好的光线。

为了达到这一目的，消除展览室内光线不足或过强、反射、炫光等缺点，我们在着手进行美術馆的初步设计时，就对采光问题进行了研究，以求结合建筑设计及展览方式的特点，提出合理的断面形式，采取有效的光线调节措施。

就大家熟悉的国内外设计经验来看，顶窗采光是美術馆最常用的一种采光方式。它的优点是采光效率高，整个展览室内都能有充分而均匀的光线，因而展品的布置可以不受光照的限制，但只有单层的或顶层的展览室才能利用顶光，多层展览馆除顶层外，只能用侧窗采光。至于究竟采用单层还是多层建筑，这主要从建筑上各种因素综合考虑。

普通的低侧窗是在小型展览室(50～120平米)用的，这种采光方式的照度变化很大，如果房间进深大，则房间深处光线一定不足；在面对窗子的墙面上虽然能得到比较高的照度，但是窗子位置低、亮度大，窗子造成的反射炫光几乎是无法避免的。

为使房间内照度分布均匀，避免反射炫光现象，可以把窗子的位置适当地提高，这就是高侧窗采光。不过高侧窗也不是十全十美的，在只有一侧采光时，窗下布置展品的墙面处于暗影之中，和明亮的窗子形成强烈对比，容易产生炫光；观众站在离墙面较远的亮处，二次反射就十分显著。北京帅府园美術馆采用这种采光形式，直接观察和客观测定的结果都证明，采用这种采光方式如果处理不当，会产生严重缺点。当然，如果展览室两面都开高窗，两边墙面都能受到从对面窗子射入的光线的照射，情形可以好些，但是，如果房间跨度大而高度不够，也难免产生一些缺陷。

中国美術馆建筑设计的要求给采光带来了许多困难：一层和二层展览厅的跨度达20米，而层高却只有7米，展品又是用三线陈列的布置方式，这样的条件在侧面采光的展览厅里是少见的，因此，能不能保证展览厅内有必要的照度?如果层高确实受到限制，怎样才能避免反射和炫光?怎样才能得到合理的照度分布?一系列复杂的问题，要求我们做新的探索和尝试。

美術馆的光照要求首要的是适宜的照度，照度低了画面就会显得暗淡，细致的部分看不清楚；光线过强又会增加观众视力的负担，同时会把绘画的布纹、裂痕等过分暴露出来。据调查，适于观赏的照度至少在80勒克司以上，平均为100-200勒克司；根据当地的光气候条件，可以很容易得出应有的天然采光系数标准。在设计中，我们主要是根据对北京已有的几个展览馆的调查，并参照苏联标准，预先确定了如下的指标：

在1.5米高水平面上：

顶窗采光：ecp(天然照度系数平均值)=5％。

高侧窗采光：e.nuh(天然照度系数最小值)=1.5％。

在展览墙面上：

eecp=2％。

除去照度水平以外，照度分布对美術陈列室有重要意义。因为绘画挂在墙壁上，最好使墙面上的照度高于室内水平面上的照度。理想的照度分布可以用苏联提出的照度分布系数作为数量指标：

K=ee!ee>1。

K3=e3／eg

其中：eg——墙面展览区的天然照度系数平均值。

e2——展览室内1.5米高水平面上的平均天然照度系数。

e3——在观众眼睛的高度(距地面1.5米)垂直面上的天然照度系数；观众到展品的距离为画高的1.5-2.0倍。

达到这两个指标，一般地就可以避免和减弱二次反射现象，这样一来，墙面显得明亮，观众的注意力会自然地被吸引到墙壁上的绘画作品上去。这也是一种利用光学效果的建筑设计手法。

消除对观众视力最有害的直接炫光和反射炫光的主要措施是：把窗子布置在必要的高度，有大于14。的保护角，并严格防止阳光进入室内。室内有阳光，不仅炫目，增加眼睛的负担，分散观众的注意力，更严重的是会损坏美術品。

为满足上述光照要求，我们主要采取遮蔽窗子以减低亮度，并用调光装置调节光线分布的办法，来克服一般常见的光学缺陷，因为展览室跨度很大，靠加大层高来避免反射炫光是不现实的。根据计算，如果考虑画面倾斜10°，窗底所需的标高也要在8m以上，这不仅不经济，而且也未必能得到良好的光照质量。

在各种调光装置中，遮光片能起遮光、散光和改变光方向三种作用，是一种有效的工具。我们首先设想在窗下加一排向墙面倾斜的遮光片(图3甲)，可以在视线范围内遮蔽窗子，也能把一部分光线反射到墙上去。但是这种简单的处理就好像火车车厢里的行李架，看起来令人厌烦。于是，我们就想用第二方案(图3乙)，在展览厅的中央部分做成毛玻璃的吊顶，这对室内的建筑形式虽然有了改善，但是空调设备的体积庞大的管道却不好布置，而且玻璃吊顶的面积很大，在维修、清扫和构造上也诸多不便。最后，由于结构的原因要在室内增设两排列柱，我们就结合柱子把室内室间分成三部分，中间一跨的高度比两边提高一些，利用这个高差开一排小窗，使中间部分取得间接光线，两边靠窗子的地方在折光片以上形成了三角形的采光井，斜置的反射面可以向墙面反射光线，空调管道也有了比较妥当的位置。(图3丙)。

这个方案的意图得到建筑师、结构和设备工程师以及美術家们的共同赞许，但是光照质量能否达到预期的效果，还需要进一步实验；同时，开多大的窗子合适也没有现成的计算方法，要用实验的方法决定。为此做了一个1：4比尺的模型，模型内按照使用要求布置了绘画和雕塑，经过主观评价和光照测量，证实了这个方案的许多预期的优点：照度达到基本要求，光质良好(表4)。

这个方案在施工过程中，采光设备所选用的材料、作法和实验条件有一些出入(图4、图5)，主要参数是：开窗面积率为1／4，镶单层5毫米厚透明玻璃；透光片是方形的，长、宽、高各80毫米，保护角45°，用白色塑料涂面层的三夹板做成；三角天井内的反射面水平倾角23°，涂白色油漆。

建成后，实际光照效果的测量结果和实验数据大体相近(表4)。主观评价认为展览室的光照条件合乎理想，布置展品的墙面上很明亮，由于折光片的多次反射，光线也柔和、均匀，消除了常见的反光现象，形成了适于美術欣赏的雅静气氛。

因此，我们认为，这种间接高侧窗采光方案在特定的条件下基本成功。它的特点有以下几个方面：

1.利用斜置的反光面和大面积折光格片把光线有效地反射到挂画的墙壁上，从而使光线分布合理。实际证明，由于反光面的反射，墙面上的照度增加1／3左右；在加了折光片以后，照度分布系数K由0，53提高到0.78，而k3则由2.0降低到0.91。避免了发射炫光现象。

2.技術设备层布置在和窗子相同的高度，节约了层高。

3.室内的空间富有变化，有利于建筑处理。

4.人工照明可以装在采光天井内，夜间可使展室内明亮而看不见灯具，而且获得和白天相似的照明效果。在建筑上也显得洁净。

大面积使用折光格片是一次新的尝试，目前还有一些缺陷，对于存在的问题，还应当做更进一步研究。

我们在现场实验和模型试验以后发现，正方形的折光片虽然能够扩散和反射光线，但对于美術馆还不是最理想的形式。从图6的实验数据来看，60°的折光片(向墙面倾斜所成的水平倾角)能得到最好的照度分布；墙面上的平均照度则以75°时最高。这是由于当折光片的倾斜角度改变时，投在受光面上的直接光和反射光的比例也会随之改变，直接光的比例愈大，照度也就愈高，所以，为了得到均匀的光照，把几种角度不同的折光片组合使用是有利的。方形折光片多了横向格板，也就相应地增加了光线在反射过程中的损失，因而即便在横隔墙上的照度，也低于用90°和75°的单向折光片。

为了使折光片表面的亮度均匀，避免在太阳高度角大于折光片保护角时，阳光射入室内，应该在窗子内侧设置反射能力好的遮阳板或采取其他有效措施。

在美術馆四翼的角厅和主体部分的三层用顶窗采光。因为顶窗所造成的水平照度高于垂直照度，所以也用折光片散射光线，以取得合理的照度分布，室内空间处理上也可以和高侧窗采光的展览厅取得协调。

顶窗采光的展览厅光线非常充足，由于开窗面积比高侧窗还大(1：2.9)，所以实际照度水平大大超过高侧窗的展览厅’以至有些过亮了(表5)。看来开窗面积率可以减少一些。

顶窗呈三角形，采用5毫米厚的磨砂玻璃。窗子沿墙连续布置成带，以便在墙面上有均匀的照度，中央部分的顶窗按相等间隔布置，在展览雕塑时可以有比较好的效果。

从美術馆的采光设计中，我们感到可以总结出以下几方面的经验：

1.采光口的形式、大小和位置对采光质量有决定性的影响，因此，在初步设计时就应当充分考虑采光要求，慎重决定平面和断面形式。看来，美術馆最好用顶窗采光，在侧面采光的情况下，建筑跨度在10米左右比较适宜，否则就要采取适当的辅助技術措施。

2.折光片可以有效地改变室内照度分布，根据美術馆要求，应该选用60°～75°的单向折光片，其宽度及合适的分布位置最好通过实验来决定。折光片倾斜了，积尘的可能性也加大了，对面层材料的要求要更高些。大面积的方形折光片只适于在要求均匀扩散的水平照明时应用。如果把折光片按倾斜率的不同分成几条带，它的光照效果比较理想，但是建筑艺術效果如何，可能还须进一步研究。

3.在朝南、东、西开窗或开水平天窗的情况下应该考虑遮阳措施，或是采用指向性玻璃砖，使光线在投入建筑物之前先经过调整，这无论从完全防止直射阳光、降低或控制室内温度，还是从使透光天棚的亮度均匀来看，都是必要的，不过建筑物的立面造型处理就复杂了。

4.各展览室之间的照度不能相差太大，应该考虑到人眼的视觉特点，一般不应使观众由展览室内直接看到室外，以免由于亮度的强烈对照而引起炫光。特别对于外门的安排，在建筑布局上应该加以注意。

5.展览室内除天棚以外，墙壁和地面应该选择中性的、明度不大的颜色作为美術品的背景，在视野内有舒适的亮度比利用反射光更重要。

(原文附有“参考文献”，此处略。——本刊编者注)