辦公空間光環境設計趨勢
——人員需求的平衡與技術迭代的探索

林 怡，戴 奇，邵戎鏑，杜怡婷，陸文虎

(1.同濟大學建筑與城市規劃學院，上海 200092；2.高密度人居環境生態與節能教育部重點實驗室，上海 200092)

引言

辦公建筑的規模及在城市化背景下的長期增長性，其容納人群數量巨大且逐年增長。大量研究已證明，辦公空間對人員的影響是多方面的，其環境品質對于人的身心健康具有不可忽視的影響或作用[1]。在形成辦公環境的諸多因素中，光環境被認為是最為重要的因素之一[2]。光環境品質不僅直接影響員工對于工作任務的理解與認知，也對員工的情感和情緒狀態產生作用。尤其是光的非視覺生物效應的發現以及眾多的相關研究，讓人們更深刻了解光環境對于人員身心健康的重要影響。因而，辦公光環境設計不僅是學術研究的焦點，也越來越受到公眾的廣泛關注。

進入21世紀，社會變革、經濟發展、技術進步使得辦公空間在功能屬性、空間布局、活動需求等方面都在發生巨大變化。首先，創意創新型產業的發展帶動了企業工作模式的變化。管理者更多將自己視為合作團隊的一部分，鼓勵開放性合作和靈活性辦公，移動辦公的比例正在增加。其次，“千禧一代”(Millennials，即1982—2000年出生的人)員工比例將開始不斷增加[3]。這一人群伴隨著電腦/互聯網的形成與發展成長，他(她)們聰明、思想靈活，卻具有更大的不穩定性[4]。企業必須考慮如何吸引并留住他們。此外，城市化以及城市高密度化的過程中企業辦公用房成本相對較高，更多企業愿意選擇更小的辦公室，更有效地利用每一寸空間。這樣的時代背景以及相關技術的推動，辦公空間及其光環境設計已發生了一些顯著的變化。

1 辦公空間設計趨勢

1)靈活多變的協作型空間。傳統企業辦公空間布局模式是管理人員和普通員工分處在不同的空間類型中，獨立的辦公隔間和開放的工作站。然而，新的協同工作模式下，擁有更多開放空間可以讓更多的人聚在一起，無論是專業互動還是友好社交都將變得更為有效。千禧一代的員工更樂于離開辦公桌，一天中可能會在不同的位置工作，也更樂于集中在公共場所進行頭腦風暴或舉行不太正式的會議討論[5]。這反映到空間設計，將來辦公室將由更為開放和靈活的協作型空間構成，讓員工有可能更為有效或更具創造性地使用工作空間。

2)個性化的表現。雖然辦公空間設計總是被要求能夠體現出企業文化，但對于新時代的企業，通常的高效簡明的辦公風格已難以打動人心。開放、自由、寬松、藝術化，具有獨特性的室內風格更利于企業獲得千禧一代的認同感和歸屬感。因此，關注千禧一代的工作體驗的企業管理者更加樂于增加室內裝修及設施的投入，通過個性化設計增加空間吸引力，改善辦公空間的舒適度，采用更少的私人辦公室和更多的合作空間及休息室，將工作場所變得更加舒適，提升員工福祉，從而提高生產力。

3)生命親和設計(Biophilic design)。Biophilic源于“biophilia”(熱愛生命的天性)一詞。生命親和設計則是指基于人類進化理論提出的，意為與生命、自然之愛相關的設計[6]。由于自然及生命過程對人類的天生吸引力，將自然的直接或間接元素結合到建筑環境中，可以減少員工工作壓力，提高專注力，創造力、參與度和認知能力。研究認為，生命親和設計可幫助提高8%的生產力，13%的幸福感[7]。蘋果、谷歌和亞馬遜等企業作為工作場所設計先鋒早已不遺余力地投資生命親和設計元素，并成為其“人才爭奪戰”的強有力手段。

4)健康設計。過去的20多年間，出于對可持續發展的認識，美國的LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)標準，中國《綠色建筑評價標準》、德國的DGNB(Deutshe Gesellschaft Nachhaltiges Bauen e.V.)標準、英國的BREEAM(Building Research Establishment Environmental Assessment Method)標準都強調環境保護、優化治理、節能減排的要求，體現了對建筑與自然環境關系的重視。但建筑與人的健康關系問題卻是相對薄弱的一環。2014年，美國國際健康建筑研究中心(International WELL Building Institute，IWBI)正式發布WELL建筑標準(WELL Building Standard)[8]。作為一部專門針對人體健康的現代建筑設計與評價標準，反映出建筑與人體健康之間的關系正在受到越來越多的重視，已開始引領辦公室內設計在健康設計領域的探索和發展。

總體上，關注健康與福祉已經成為未來設計的發展趨勢，辦公空間設計應重視健康與福祉的設計趨勢，用以包容各時代的員工，提高團隊績效，增強企業對人才的吸引力和凝聚力。

2 以人為本理念下的設計平衡

建筑設計行業大趨勢的轉變也反映或促進了作為建筑室內環境重要構成的光環境設計上的關注焦點的變化。辦公空間光環境設計配合室內設計的變化以及設計理念的調整，首先呈現出的是對于人的高度關注。

作為室內設計的一個專項，辦公光環境設計近年來同樣呈現出從強調節能的綠色照明轉向強調健康的以人為本照明(human centric lighting)的傾向，對于健康的關注也已從視覺心理需求擴展到生理節律需求。雖然“以人為本”一直是設計界最樂于使用的口號之一，但更多的照明設計只是停留在形式層面。真正的以人為中心，應切實從人的各方面需求出發，應更為關注辦公人群的行為方式、心理特征、情緒認知、生理節律等要素，從視覺效果、心理作用、生理效應到控制模式的各個層面對人體身心健康需求進行響應。出于企業對員工，尤其是千禧一代生理、心理層面需求的重視度提高，雖然以人為本的照明隨之而來的是設備成本的提高，但仍將逐步獲得廣泛接受。

2.1 平衡視覺、情緒和生理綜合需求

中國傳統哲學一直提倡“天人合一”，講究人順應自然的合理性和必要性。在學術界對于光健康開展的多角度研究后，人們逐步了解人體節律與外部環境光-暗節律同步對人體身心健康影響巨大的生理依據。重新認識人的全方位需求，在利于視覺健康的同時，亦有助于人類情緒健康與生理節律健康。照明的目標亦不再局限于視覺需求，而是獲得視覺、情緒和生理需求的一種平衡。以往為了提高夜班人員的工作效率，采用高照度高色溫的照明，在今天看來是不考慮員工節律健康的粗暴態度。對于消防隊，醫院和警察這些輪班工作不可避免的空間，顧及人應有自然晝夜節律，確保在恰當的時間給予恰當的光刺激水平，而不是在夜間人為地調整睡眠周期或過度刺激，則是利用光的生物有效性來改善人員健康與福祉的更為有效做法。

至此，辦公室照明已從一成不變的模式慢慢演化出照度可調、色溫可調，乃至照度和色溫可根據時間根據人體需求調整的自動模式，亦從純粹的白光照明演化為局部可控的彩色模式(圖1)。這都是基于人體生理節律對于光照在不同時刻的不同需求，以及人員心理對于色彩及變化的情緒上的需求，而逐漸出現的設計趨勢。而隨著研究人員對于光生物效應認識的深入，依據節律需求的光譜可調照明系統也許將首先在辦公照明中得以實現。

圖1 奧地利布雷根茨地區警察局的區域控制中心照明改造工程采用的照度和色溫隨時間調整的照明模式[10]Fig.1 The tunable white lighting solution to deliver exactly the right light at precisely the right time in the Area Control Centre of the Vorarlberg State Police in Bregenz, Austria.

2.2 更為充分地利用自然光

眾所周知在辦公空間充足的自然光有利于改善人員情緒和提高工作效率，也利于節約照明能耗。近20多年學術界對于光的非視覺生物效應的持續關注和研究，使得人們更進一步認識到自然光對于人員節律健康的重要性。自然光由于其強度、光譜構成、作用時間等方面的特點，是調節人體晝夜節律系統最為理想的來源，設計師應該更為充分利用這種寶貴的照明光源。

無論辦公室的大小和位置如何，照明設計師都應該設法為工作者提供一個光線充足的適合工作的空間。外墻采光口控制自然光線進入辦公空間的方式和數量，而內部的空間分隔、界面材質以及家具布置則可能影響自然光在空間內的分布。充分利用自然光將促使照明設計師在項目更早的方案階段就與建筑師、開發商或業主進行協商討論，確定相應的采光策略，也將要求人工照明系統更充分地考慮與自然光的協調與配合。

2.3 個性化、藝術化的照明及燈具設計

在以效率和經濟為目標的辦公空間，照明系統通常采用的是最為簡單、高效的面板燈、格柵燈或熒光燈支架吊燈均布照明的方式。燈具選用上也更看重產品的經濟性和實用性，即便有形式的需求也都是在原有的形式框架下的小變化。然而隨著對辦公空間個性化的追求，燈具也成為工作空間的造型要素，定制化燈具也將在辦公空間更為普遍。

最令人耳目一新的設計是諾曼·福斯特建筑事務所的彭博歐洲總部。定制的吊頂系統在10厘米的厚度中有效集成了制冷、照明和聲學三項功能，并形成獨特的藝術效果。冷吊頂結構外側的200多萬個三維立體的梭形金屬花瓣(圖2)，不僅是視覺上的造型要素，還起到了天然的防眩光作用?；ò晗嘟惶幍某^50萬個的微型單顆LED燈在低于最大功率輸出的情況下，仍可獲得均勻的300 lx照度，更比典型的辦公室熒光燈照明系統減少40%能耗(圖3)。

圖2 LED集成吊頂系統Fig.2 LED-integrated ceiling system

圖3 彭博新歐洲總部辦公區Fig.3 The Office space in the new Bloomberg European Headquarters

這種顛覆傳統思路，設置大量小功率燈具的做法使得彭博總部大樓的辦公空間呈現出均質化的閃爍，營造出一個充滿活力，獨特和鼓舞人心的工作空間。雖然該套系統難以復制，這種技術與藝術結合的個性化設計已成為辦公設計的典范，并代表了一種對個性化極致追求的設計趨勢。

2.4 光健康相關標準的應用

光生物輻射安全、光視覺效應、光生理節律的非視覺影響已成為衡量照明是否健康的三個標尺[9]，照明領域CIE、IEC、ISO 等國際組織在光健康的標準化方面積極開展相關技術規范編制工作。

以往建筑行業的《建筑照明設計標準》(GB 50034—2013)、《住宅健康性能評價標準》、BREEAM、LEED等多聚焦于視覺舒適、節能、天然采光等。WELL標準的頒布對于照明設計行業的影響是顯而易見的，它首次明確提出辦公空間的節律照明設計(Circadian Lighting Design)要求，對工作區域的黑視素光照強度(Melanopic Light Intensity)提出控制要求，規定辦公空間 75% 以上面積的光照水平(包括日光)應大于250EML(地面以上1.2 米垂直向前方向)，且滿足每天至少4小時達到此照明水平(注：EML即視黑素等效勒克斯)。

與基于視覺的光譜光效率函數的照度指標不同，EML是基于哺乳動物視黑素對不同波長光譜的敏感度的視黑素光譜光視效能函數計算而得，被認為是符合人體非視覺響應規律的一種光度量方法[10]。以往的設計過程，由于缺乏評價指標以及量化方法，健康照明或節律照明更多只停留于高、低色溫的選用。EML指標的使用，將對照明光譜的優化起到指導作用，使得節律照明設計更為精準化。

雖然WELL標準在光環境領域推出的健康概念和指南只是一個獨立的非政府組織的產品，且目前的大多數設計并未能跟上工作場所的健康和生產力需求的發展趨勢，但使用者們可能會視其為辦公空間的附加價值，或將對照明設計觀念及其產品技術革新產生巨大的推動作用?？梢灶A見，健康照明的要求將在不遠的將來能成為一種基本達標要求。

3 技術迭代的應用與探索

未來的工作場所，更加快捷的技術將是占絕對支配地位的存在，人員的各種活動都將高度依賴技術支撐[11]。辦公室燈具則將不再僅僅提供照明功能，而成為各種新型功能的最佳載體，智能組件、傳感器、內置無線連接等都將成為照明系統的必備部分，諸如“數字照明”、 “物聯網技術”、 “Li-Fi”等也將成為照明行業的流行語。

3.1 人工智能應用

智能控制的興起是與LED技術的崛起密切相關的。LED可以調光、調色、可以發送和接收數據，使得智能控制技術得以發揮更廣泛的作用。用戶界面的改進、智能手機和平板電腦的普及也將進一步提升智能控制的接受度。而隨著人工智能技術的發展，應用于辦公照明系統的智能控制已指日可待?！白詫W”算法為接入物聯網的照明系統提供了主動適應性環境的可能性，它通過可以感知、預測，并響應使用者的特定需求，進一步實現“以人為本”的要求，同時大大節約照明能耗。將其運用于辦公場所，可以應對更為靈活的工作模式和時間，也意味著更舒適，更個性化和更高的生產力，這將成為今后智能辦公空間的優選模式。

3.2 可見光無線通信技術

Li-Fi(Light Fidelity)可見光無線通信技術是通過以人眼不可見的方式調制LED的光線，發出高速光脈沖作為傳輸媒介完成無線數據傳輸的技術[12](圖4)。該技術因為可用頻帶寬、通信儲量大、傳輸效率高以及能耗低等特點，自誕生之日就得到通信領域的廣泛關注[13]。短短幾年間，Li-Fi技術得到高速發展，部分產品已經實現產業化。pureLiFi公司于2016年底推出首款Li-Fi智能燈泡，飛利浦宣布在一家法國的房地產投資公司辦公室內正式應用Li-Fi技術，LG、三星、東芝、思科等公司也加大力度進行Li-Fi技術的新研發 。

圖4 Li-Fi技術原理圖Fig.4 Li-Fi schematic diagram

相對于Wi-Fi，Li-Fi保密性更強，且不會產生無線電信號干擾[14]，因此在其商業化之前主要在一些具有特定安全需求的場所使用，如飛機機艙內。隨著Li-Fi技術的商業化，應用該技術，并據此創建超精確、低成本的室內定位系統也將成為辦公照明系統的附加功能。

3.3 照明互聯網

LED照明技術、數字控制以及網絡技術讓辦公室照明系統成為人員，設備和系統通過藍牙或Li-Fi連接到互聯網和互聯網的基礎設施，從而創建了一個照明互聯網(Internet of Lighting， IoL)[15]。IoL在將照明系統接入互聯網的同時，也可提供更好的照明，以配合辦公人員的活動模式，提高舒適度和生產力，并可提供與照明相關的新服務，如設施管理、能源消耗監控或安全管理[16]。辦公室工作人員則可以據此個性化照明環境以獲得個性化的舒適度，并且實現遠程管理，從而減少碳足跡。

固定辦公桌可能仍然是辦公空間不可或缺的部分，但云平臺和移動數據終端允許工作人員隨意走動，在任何喜歡的地方工作。人們將不再只固定于辦公大樓的某個工位，而是在開放式辦公樓層更靈活地占用和使用空間。這種新的工作方式也在對辦公樓的管理方式提出新的要求。利用Li-Fi或藍牙技術形成IoL，結合智能數字控制技術，無疑將成為支持未來辦公空間高效使用與管理的最為有力的技術支持。

4 結束語

過去的幾十年間，現代建筑室內設計以舒適感與節能性作為其主要設計目標。但隨著數字媒體時代的發展以及人們在可持續發展意識上對自身健康關注的增強，辦公建筑作為當代建筑的重要組成部分，代表著大量設計實踐，已成為人性化設計、新技術應用的踐行基地。健康需求及技術迭代帶來的便利性也已在辦公光環境中得以探索性實踐應用。在人的需求層面，強調“以人為本”的理念，帶來了“平衡視覺、情緒和生理綜合需求”，“更充分利用自然光”，“強調個性化、藝術化的照明及燈具設計”以及“光健康相關標準的推廣應用”的設計趨勢；在技術層面，快速的技術迭代也使得“人工智能的應用”，“可見光無線通信技術”，“照明互聯網”亦將成為辦公照明系統的提升效率、節約能耗、便于管理的增值技術。辦公光環境直接影響數量龐大辦公人員的工作效率和身心健康，如何將技術、藝術緊密結合，實現工作效率與員工福祉的雙重保障，成就個性化辦公室內空間，將是設計研究人員持續探索的目標。