吳 蔚，曹慶艷

(南京大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，江蘇 南京 210093)

引言

彼得·博斯(Peter Boyce)在他的《光環(huán)境中的人為因素》(Human factors in Lighting)一書中就提到:采光照明不僅僅意味著可視，它還賦予了室內(nèi)環(huán)境一個(gè)特定印象，并且還影響著人們的行為(Lighting can do more than just make things visible. It can impart a particular impression to an interior and influence people’s behaviour)[1]。天然光作為長(zhǎng)期惟一的光源，在人類進(jìn)化、生產(chǎn)、生活過(guò)程中，對(duì)其生理和心理上的影響是不可忽視的[2-3]。因此在以天然光為主要光源的學(xué)校中，如果僅僅研究教室光環(huán)境中的照度值高低，而忽視學(xué)生對(duì)天然光的主觀感覺(jué)，顯然是不夠深入全面的[4]。

國(guó)際能源協(xié)會(huì)(International Energy Agency)在其第21個(gè)工作目標(biāo)“建筑與社區(qū)中的節(jié)能(Task 21：Energy Conservation in Building and Community Systems)”在匯總多個(gè)專家的意見(jiàn)后，建議使用“使用后評(píng)估技術(shù)(Post-Occupancy Evaluation techniques)”來(lái)研究天然光環(huán)境，國(guó)際上一般以POE簡(jiǎn)稱該評(píng)估體系。POE評(píng)估包括“量化評(píng)估”和“質(zhì)化評(píng)估”兩方面，量化評(píng)估就是通過(guò)傳統(tǒng)的實(shí)地測(cè)量，利用數(shù)據(jù)客觀分析室內(nèi)光環(huán)境。而‘質(zhì)化研究’更為復(fù)雜一些，借鑒了很多社會(huì)學(xué)、心理學(xué)的研究方法，包括研究人員的實(shí)地走訪和觀察、對(duì)使用者的訪談以及問(wèn)卷調(diào)查三個(gè)部分。POE評(píng)估體系因要求評(píng)估應(yīng)在建筑物使用后開展，強(qiáng)調(diào)主要關(guān)注點(diǎn)不是建筑物，而是建筑物的使用者，故被稱之為“使用后評(píng)估技術(shù)”。國(guó)外研究人員很早就開始利用POE技術(shù)研究室內(nèi)光環(huán)境[5-6]。近十幾年來(lái)，我國(guó)研究人員也開始嘗試?yán)迷撛u(píng)估體系分析光環(huán)境[7]，而蘇州科技學(xué)院陳亢利等在研究蘇州中學(xué)光環(huán)境時(shí)，就在物理測(cè)量的同時(shí)進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查[8]。

本次初步研究也是利用POE技術(shù)嘗試全面評(píng)估我國(guó)學(xué)校的天然光環(huán)境。本文僅介紹對(duì)2所江蘇省南京市中學(xué)的300個(gè)學(xué)生所進(jìn)行的問(wèn)卷調(diào)查研究，量化研究詳見(jiàn)筆者已發(fā)表論文“南京市學(xué)校教室天然采光初步研究之實(shí)地測(cè)量”[9]。筆者希望本次問(wèn)卷調(diào)查可以初步了解我國(guó)學(xué)校學(xué)生對(duì)他們教室光環(huán)境的滿意程度和訴求，并為我國(guó)學(xué)校天然采光研究、以及采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的修訂和完善起到一定的推動(dòng)作用。

1 問(wèn)卷設(shè)計(jì)及調(diào)查方法

利用問(wèn)卷調(diào)查來(lái)研究光環(huán)境的關(guān)鍵就是問(wèn)卷設(shè)計(jì)。博伊斯(Boyce)曾就如何設(shè)計(jì)光環(huán)境問(wèn)卷調(diào)查做了專門的討論，他建議使用標(biāo)準(zhǔn)化的室內(nèi)光環(huán)境問(wèn)卷[10]，但一些學(xué)者認(rèn)為天然光環(huán)境情況復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)卷并不定適用[11]。因?yàn)橛绊憣W(xué)校天然光環(huán)境的因素很多，根據(jù)既往研究，主要直接影響因素可以概括為：采光口和所視景觀、采光量、可見(jiàn)度、亮度、眩光和直接陽(yáng)光[12-14]。次要直接因素有：教室內(nèi)的人工輔助照明情況、個(gè)人因素如個(gè)人視覺(jué)健康程度、年齡、性別等。此外，地理、氣候等的大環(huán)境因素、以及教室室內(nèi)熱、聲小的環(huán)境因素，也都會(huì)影響人對(duì)光環(huán)境主觀感受。理想狀態(tài)下，問(wèn)卷設(shè)計(jì)需要考慮到上述所有因素，但由于現(xiàn)實(shí)情況的限制較難實(shí)現(xiàn)，需要根據(jù)研究對(duì)象和目標(biāo)因地制宜。

本次問(wèn)卷的設(shè)計(jì)主要是以筆者以前為中國(guó)香港地區(qū)某中學(xué)天然光環(huán)境研究所開展的問(wèn)卷調(diào)查為基礎(chǔ)[15]，并根據(jù)中國(guó)大陸學(xué)校的特殊情況，對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行了較大的簡(jiǎn)化。如“所視景觀質(zhì)量(View Quality)”本應(yīng)當(dāng)是天然采光問(wèn)卷中較為重要的問(wèn)題，但實(shí)地走訪和調(diào)查顯示出兩所被調(diào)查學(xué)校都在室外景觀上較為同質(zhì)，具有一般中國(guó)城市中學(xué)的特色，因此取消了該類問(wèn)題。

問(wèn)卷僅為2頁(yè)共24個(gè)問(wèn)題，4個(gè)開放式問(wèn)題、2個(gè)雙向選項(xiàng)、15個(gè)五個(gè)回應(yīng)等級(jí)的李克特選項(xiàng)，3個(gè)位置選項(xiàng)問(wèn)題(見(jiàn)表1)。問(wèn)卷分為三大部分：第一部分是詢問(wèn)學(xué)生的個(gè)人狀況如性別、年齡、是否近視等。第二和第三部分主要詢問(wèn)學(xué)校教室的兩個(gè)主要工作面的采光質(zhì)量：垂直工作面“黑板”和水平工作面“學(xué)生課桌”。在第二、三部分的問(wèn)題集中在四個(gè)大方向：(1)采光量是否足夠；(2)可見(jiàn)度；(3)眩光；(4)滿意度。此外，問(wèn)卷也詢問(wèn)了有人工照明時(shí)的情況。

本次調(diào)研的學(xué)校是南京梅園中學(xué)和南京師范大學(xué)附屬中學(xué)新城初中(后簡(jiǎn)稱新城中學(xué))兩所中學(xué)。梅園中學(xué)包括初中部和高中部，梅園高中教學(xué)樓為單內(nèi)廊雙面教室，即單側(cè)采光教室。梅園初中教學(xué)樓為我國(guó)較具代表性的南廊北教室布局，雙側(cè)采光，其中一樓梯在教學(xué)樓南側(cè)，對(duì)對(duì)面教室有一定遮擋。梅園高中和初中都是20世紀(jì)90年代建設(shè)的，為正南北朝向，兩個(gè)教學(xué)樓采光狀況良好，前后都無(wú)高層建筑或樹木等高大遮擋物。新城初中教學(xué)樓為2005年新建，也為南廊北教室布局，雙側(cè)采光，由于基地關(guān)系，教學(xué)樓為南偏西45°。教學(xué)樓一層架空，教室主要集中在二三四層，場(chǎng)地采光狀況良好。有關(guān)這兩所學(xué)校的具體介紹詳見(jiàn)筆者另一文[9]。

發(fā)放問(wèn)卷的對(duì)象主要針對(duì)有進(jìn)行光學(xué)測(cè)量教室的學(xué)生群體，或與被測(cè)教室光學(xué)特性較相似的教室學(xué)生，學(xué)生樣本為簡(jiǎn)單隨機(jī)抽取。本次問(wèn)卷共發(fā)放問(wèn)卷600份，收回問(wèn)卷323份，有效問(wèn)卷320份。其中梅園中學(xué)高中部發(fā)放80份，初中部發(fā)放220份，新城初中發(fā)放300份。為保證問(wèn)卷調(diào)查的有效性，筆者在為學(xué)生做問(wèn)卷時(shí)，記錄學(xué)生回答問(wèn)卷時(shí)的時(shí)間、天氣狀況、風(fēng)扇開啟與否、電燈開啟與否、室內(nèi)的溫度與濕度。并在有條件的情況下，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的照度水平，以作學(xué)生問(wèn)卷分析的參考。

表1 問(wèn)卷調(diào)查問(wèn)題匯總Table 1 Summary of Questions in the Questionnaire Survey

2 調(diào)查結(jié)果與分析

由于問(wèn)卷調(diào)查的三座教學(xué)樓在朝向、面積、布局各不相同，需對(duì)三個(gè)學(xué)校的調(diào)查問(wèn)卷進(jìn)行橫向比較，以了解三種教學(xué)樓建筑在采光方面有何異同。此外，由于文章篇幅問(wèn)題，本文僅就較為重要的問(wèn)題進(jìn)行討論。

首先是關(guān)于黑板采光量問(wèn)題，首先詢問(wèn)當(dāng)僅有天然光，黑板上采光量是否足夠？其次是在有人工照明的情況下，黑板上采光量是否足夠？上述兩個(gè)問(wèn)題的五個(gè)回應(yīng)等級(jí)的李克特選項(xiàng)：(1)很足夠；(2)足夠；(3)適中；(4)不夠；(5)完全不夠。

黑板采光量調(diào)查詳見(jiàn)圖1。盡管實(shí)地測(cè)量表明大部分黑板沒(méi)有滿足我國(guó)現(xiàn)行的學(xué)校采光照明規(guī)范，但出乎意料的是，在三所被調(diào)查的學(xué)校里，都有超過(guò)半數(shù)的被調(diào)查學(xué)生認(rèn)為黑板上的天然光是足夠的。反映最差的是梅園高中，有18%表示被調(diào)查學(xué)生反映黑板上的天然采光不夠。問(wèn)卷結(jié)果與筆者對(duì)教室內(nèi)光環(huán)境的實(shí)測(cè)與調(diào)研結(jié)果是相符合的，梅園高中為單側(cè)采光，照度均勻度較低，近內(nèi)走廊的一側(cè)光照度很低，全陰天時(shí)黑板平均照度僅為150lx左右。

人工照明對(duì)梅園高中和新城初中的改善較大。有人工輔助照明后，有59%梅園高中學(xué)生表示足夠了，比僅有天然采光的黑板采光量增加了24%。而新城初中則增加了29%，即有80%的學(xué)生認(rèn)為黑板上的采光足夠了。梅園初中則完全沒(méi)有改善。在實(shí)地走訪中，梅園初中的人工照明設(shè)施是三個(gè)學(xué)校中最差的。

對(duì)于黑板眩光調(diào)查，也是分別詢問(wèn)僅在天然采光情況和有人工輔助照明兩種情況下。上述兩個(gè)問(wèn)題的五個(gè)回應(yīng)等級(jí)的李克特選項(xiàng)分別為：(1)嚴(yán)重反光；(2)較嚴(yán)重反光；(3)有反光；(4)較小反光；(5)完全無(wú)反光。

圖2為黑板眩光調(diào)查結(jié)果。從圖2可以看出學(xué)生對(duì)黑板眩光問(wèn)題反映較大，這與研究小組實(shí)地走訪結(jié)果相符。在完全是天然采光的情況下，三所學(xué)校平均有70%的學(xué)生反映黑板有反光問(wèn)題，其中67%學(xué)生認(rèn)為黑板眩光已經(jīng)妨礙了他們的閱讀。在3所中學(xué)中，以單側(cè)采光的梅園高中問(wèn)題最為嚴(yán)重，82%學(xué)生表示黑板有反光問(wèn)題。雙側(cè)采光的教室在黑板眩光問(wèn)題上略為改善。但值得注意的是，采光口較大的新城初中則有71%的學(xué)生認(rèn)為黑板有反光，而采光口較小的新城初中僅有57%學(xué)生反映黑板有眩光。很多既往研究都顯示出過(guò)大的采光口往往是造成黑板眩光的主要原因之一。

圖1 黑板采光量調(diào)查Fig.1 Ratings of lighting amount on the blackboards in the different schools (Percentage)

圖2 黑板眩光調(diào)查Fig.2 Ratings of glare on the blackboards in the different schools (Percentage)

本次問(wèn)卷顯示出人工照明對(duì)黑板眩光問(wèn)題對(duì)改善不大，總體只提高了3個(gè)百分點(diǎn)。而梅園初中的黑板人工照明甚至是加重了黑板眩光。當(dāng)僅有天然采光時(shí)，57%梅園初中學(xué)生表示有反光，而有人工輔助照明時(shí)，則有67%反映黑板有反光。

教室水平面的采光照明調(diào)查中，由于絕大部分學(xué)生反映水平面的采光量都足夠，因此，本文僅介紹比較說(shuō)明問(wèn)題的滿意度調(diào)查。問(wèn)卷調(diào)查分別詢問(wèn)在僅有天然采光情況和有人工輔助照明的兩種情況，學(xué)生是否滿意課桌上的采光照明。上述兩個(gè)問(wèn)題的五個(gè)回應(yīng)等級(jí)的李克特選項(xiàng)為：(1)非常滿意；(2)滿意；(3)一般；(4)不滿意；(5)非常不滿意。

學(xué)生對(duì)教室水平面采光照明滿意度調(diào)查結(jié)果見(jiàn)圖3。在僅有天然采光的情況下，梅園高中的學(xué)生對(duì)課桌采光的滿意度最低，僅有27%的學(xué)生滿意其課桌采光。梅園高中因其單側(cè)采光，室內(nèi)照度分布極度不均，其滿意度最低是可以理解。然而，三所學(xué)校中滿意度最高并不是量化分析中表現(xiàn)最好的新城初中，其實(shí)地測(cè)量的室內(nèi)課桌上的照度基本都在1000lx以上，平均照度均勻度都在0.67，但學(xué)生的滿意度為49%，反而低于建于90年代的梅園初中的55%滿意度，是一個(gè)值得商榷的現(xiàn)象。筆者認(rèn)為引起新城初中滿意度低于梅園初中主要有兩個(gè)原因是：(1)新城初中采光口面積過(guò)大。新城初中的窗墻比為1∶2.6，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于梅園初中的1∶4，該中學(xué)的采光口面積是3所中學(xué)中最大。很多既往研究都提到，過(guò)大的采光口容易帶來(lái)大面積高亮度的天空視域，容易造成室內(nèi)照度不均、不舒適眩光等一系列問(wèn)題[16]。筆者以前在香港學(xué)校所做的采光照明問(wèn)卷調(diào)查中，也發(fā)現(xiàn)隨著學(xué)校教室窗口面積增大，學(xué)生對(duì)室內(nèi)采光的滿意度反而降低[15]。(2)由于新城中學(xué)基地關(guān)系，屬于非正南北向朝向的學(xué)校，即使采用傳統(tǒng)的“南廊”設(shè)計(jì)，教室中也有直射陽(yáng)光進(jìn)入。大量的既往研究都表明教室中有直射陽(yáng)光會(huì)造成很多問(wèn)題，應(yīng)盡量避免[6]。

圖3 教室水平面(學(xué)生課桌)采光照明滿意度調(diào)查Fig.3 Ratings of satisfaction on desks in the different schools (Percentage)

在采用人工照明后，學(xué)生對(duì)教室內(nèi)光環(huán)境是否改善反映不一。對(duì)于梅園高中和新城初中，這兩所學(xué)校學(xué)生都認(rèn)為人工照明起到改善作用，尤其是梅園高中，提高率達(dá)了21%。新城初中也提高了15%。但如同黑板的人工輔助照明，梅園初中在加入人工照明后，學(xué)生的滿意度反而降低了。筆者在走訪教室時(shí)發(fā)現(xiàn)，梅園初中的照明設(shè)計(jì)和安裝有一定問(wèn)題。首先，燈管排列并不是安裝采光照明規(guī)范所建議的其長(zhǎng)軸垂直于黑板面布置。其次，橫向排列的燈管分布不均。梅園初中僅安裝3排共6盞日光燈，因?yàn)榱旱年P(guān)系，并非等距，前后兩排各距墻1.5米左右，而中間一排日光燈距前后排日光燈約3米，這樣排布造成水平面上照明不均勻，從而產(chǎn)生眩光。在詢問(wèn)室內(nèi)水平面眩光問(wèn)題時(shí)，55%的梅園初中學(xué)生反映電燈光的反光對(duì)他們有影響。梅園初中教室內(nèi)室內(nèi)魚眼照明見(jiàn)文獻(xiàn)[9]中圖5。由此可見(jiàn)，不好的人工輔助照明，非但不能提高室內(nèi)光環(huán)境，反而造成更壞的影響。

對(duì)于教室光環(huán)境(含人工照明)的整體滿意評(píng)價(jià)中，新城初中滿意度最高，54%被訪學(xué)生表示滿意和非常滿意，而新城初中和新城高中的滿意度分別為41%和35%。新城高中學(xué)生滿意度低的主要原因是單側(cè)采光所造成的照度分布極度不均，室內(nèi)有眩光等一系列問(wèn)題。而造成新城初中滿意度較低的原因無(wú)疑是人工照明的設(shè)計(jì)和安裝問(wèn)題。

此外，在這次問(wèn)卷調(diào)查中，筆者注意到我國(guó)學(xué)生近視問(wèn)題不容忽視。問(wèn)題最為嚴(yán)重的是新城初中，有57%的學(xué)生有近視，情況最好的則是梅園初中，僅有27%的學(xué)生有近視，而且大多為低度近視?？傮w而言，三所被訪學(xué)校已平均有近半學(xué)生患有或高或低的近視，可見(jiàn)改善和提高學(xué)校教室采光照明問(wèn)題刻不容緩。

3 分析與討論

從本次問(wèn)卷調(diào)查可以總結(jié)出以下幾個(gè)主要問(wèn)題：

(1)黑板眩光，有超過(guò)三分之二的被訪學(xué)生反映黑板有眩光，并且黑板眩光影響到他們閱讀。單側(cè)采光的梅園高中問(wèn)題最為嚴(yán)重，僅2%的學(xué)生認(rèn)為黑板完全無(wú)眩光問(wèn)題。

(2)教室內(nèi)水平面照度值的高低與學(xué)生對(duì)室內(nèi)課桌采光的滿意度關(guān)聯(lián)不大，如實(shí)測(cè)時(shí)，平均水平照度值最高的新城初中，并不是滿意度最高的學(xué)校。然而，室內(nèi)照度是否均勻確會(huì)影響學(xué)生對(duì)光環(huán)境滿意度的評(píng)價(jià)。如單側(cè)采光的梅園高中，盡管實(shí)測(cè)表明室內(nèi)平均照度基本都達(dá)到規(guī)范要求，但由于室內(nèi)水平照度不均，學(xué)生對(duì)室內(nèi)采光的滿意率僅到27%。

(3)這次問(wèn)卷調(diào)查再次證實(shí)，過(guò)大的采光口會(huì)對(duì)教室采光的滿意度有一定的負(fù)面影響。筆者注意到目前新建學(xué)校的窗口越開越大，很多建筑師誤認(rèn)為開窗越大采光越好，這實(shí)際是設(shè)計(jì)誤區(qū)，過(guò)大的窗口不僅會(huì)造成室內(nèi)照度分布不均、眩光等問(wèn)題，更會(huì)產(chǎn)生如夏季過(guò)熱、冬季過(guò)冷、噪聲等一系列建筑節(jié)能和環(huán)境問(wèn)題。

由此可見(jiàn)，雙側(cè)采光的教學(xué)樓、適當(dāng)大小的采光口、避免直射陽(yáng)光，是創(chuàng)造良好教室天然采光的基本要求。然而，我國(guó)建筑設(shè)計(jì)人員和國(guó)家規(guī)劃部門實(shí)際采用的《中小學(xué)校設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50099—2011，或者我國(guó)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50033—2013都沒(méi)有一條強(qiáng)制性條款可以對(duì)應(yīng)上述基本要求。

(4)本次問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)不好的人工輔助照明，非但不能提高室內(nèi)光環(huán)境的質(zhì)量，反而會(huì)降低教室內(nèi)的采光照明質(zhì)量，其中最明顯的例子就是梅園初中。在有人工照明時(shí)，學(xué)生對(duì)黑板照明、課桌照明、教室整體滿意度都有所下降。因此，有必要加強(qiáng)規(guī)范中小學(xué)教室人工照明的設(shè)計(jì)和施工，并建立一套嚴(yán)格的監(jiān)管制度。

總體而言，本次學(xué)校天然采光的初步研究揭示出我國(guó)學(xué)校教室的采光照明還存在著相當(dāng)多的問(wèn)題。這次初步研究也再次證明天然采光的研究，需要從量化和質(zhì)化研究?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行，缺一不可。然而筆者在開展這次實(shí)地調(diào)研中，深刻體會(huì)到在我國(guó)中、小學(xué)校開展一個(gè)較全面的采光照明研究非常不易，如我國(guó)中小學(xué)目前都非常注重安全問(wèn)題，加之我國(guó)學(xué)生課業(yè)繁重等，學(xué)校一般不愿意研究人員走訪、觀察或過(guò)多的打擾學(xué)生。因此，筆者在此呼吁我國(guó)政府有關(guān)部門、教育工作者能夠重視學(xué)校的采光照明問(wèn)題，積極改善教室的光環(huán)境，為學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

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