柯一青

摘要

展示空間是豐富生活的場所。臺灣展示空間常忽略日常生活原則。好的空間應能給觀眾處於自然環境所能感受的愉快及歸屬感的場所精神。一般認為自然光含有較高紫外線，對藝術品有危害。但自然光的演色性幾乎是完美的，藉由自然光的設計運用，會製造不同的效果。自然光仍會有「眩光」和「熱效應」等問題需在設計中一併考量。因此，設計者藉由自然光呈現藝術表達時，必須是在安全及妥當的方式下進行。而空間的物質環境，不單是展示的文物及藝術品，還包括建物和人對建築的感覺，甚至人在建物內參觀的樣貌也應屬展示的一部份。所以，觀眾受物質環境影響其參觀行為也會有不同樣貌。如何讓自然光與展示空間結合，並追求節能設計，這是本研究欲探討的問題。

關鍵詞：場所精神、炫光、熱效應、物質環境、節能

一、研究動機與目的

在歐洲，許多哥德式教堂室內都有來自屋外引來的光線，過去都被視為上帝聖靈的顯示。所以部分宗教的「光」其實就是強調「神愛世人」的重要概念性元素及愛的延續與結合的象徵，也就是認為光具有神聖性。在日本，亦有祀奉天照大神的神社與傳說。因此，回溯人類的文明史，往往由於古人善加利用「光」，而使一處神聖的場所，得以清楚地表達出其場所的精神(施植明譯，1995)。近代的設計已多將自然元素引入空間，近代設計已多將自然元素引入空間，如安藤忠雄設計的海之教堂、光之教堂與水御堂都善用自然光線及水來表達場所精神。毫無疑問「光」在人類的歷史上，扮演著多重而又不可或缺的角色，對人類而言不僅在現實生活上有密切的關係，另外在精神層面也有深遠的影響。所以全球許多著名建築師都已將自然資源納入建築設計中。而臺灣許多的展示空間，卻鮮少將自然光線或其他自然資源，納入建築設計中，即使有開窗設計卻並不一定有光線照入室內的功能。而本研究所指的展示空間係指固定建築物或固定樓層之藝術品等展示環境，例如展示空間、博物館及地方特色館等空間等。

故本研究以「展示空間的自然光運用之節能環境設計」作為問題探討的重點，同時也期望臺灣的公、私立展示空間在規劃之初，便能夠充分瞭解展示空間和自然光的特性以及相互間的影響。並期望經由建築專業人員與展示空間專業人員的溝通合作下，能摒除傳統展示空間封閉的設計概念。臺灣的大型展示空間多為公營，在地方縣市則有生活美學館的設置，本研究希望使展示空間成為既能發揮其特殊功能，又可利用節能為基礎設計可達全方面教育的效果。

本研究的方法，除對國內外既有的文獻資料相關理論進行文獻分析，為區分自然光源與人工光源各別的優劣點，以比較方式研究。同時，為避免在建構相關的理念和原則或是在解構分析時，顯得過於零散，因而採取綜合歸納法加以彙整。試圖建立系統化的評論，並輔以圖表加以說明。研究目標主要著重於概念和設計理論及環境的跨領域整合，希望能以全方位的透視觀從各個角度看問題，並非僅對技術層面做探討。

二、自然光源與人工光源的分析

近代替代能源不斷的蓬勃開發，其中太陽能具有環保與容易取得之優點，故在眾多替代能源中非常具有開發性(施耀竣，2000)。然而太陽能並非只能有發電功能，自然的光源更是最直接的能源，應可直接利用。從物理性來看自然光分為太陽光(sun light)和天空光的(sky light)兩種。本文所指的自然光(Natural Light)即「晝光」(Day light )，也就一般稱為「天空光」，而太陽則是自然光的光源。一般在建築採光設計中，經常提到的自然光多半都是意指天空光，並非指太陽的直射光，但不表示直射光完全不能運用。地球的自轉及公轉，使得照射在建築物上的光線不斷改變，在如是的變化中，自我展現的方式就潛藏了建築最多的愉悅(吳玉成譯，1992)。自然光不但可以直接透過建築物的門窗閉口等引入室內，許多設計師更會恰當的使用玻璃等透光性建材，並運用各種手法間接的將光線引入。也由於自然光線會隨者太陽位置的移動產生光影的變化，配合折射及材質的運用，其光線變化更大，這也是自然光的特色與設計的重點。

若當環境的條件具備時，展示空間除需要做好環境溫濕度監控與紫外線防護措施等外，在整體環境的考量上，建築物還要與週遭自然達成和諧關係。故展示空間本就適合在充滿自然環境條件下來建構在各種建築元素 (Building Elements) 中，光本就是不可或缺的重要元素，捨棄運用自然光的機會，將使展示空間因而失色。展示環境即使是以人工照明替代自然光源，亦無法完全取代自然光色給予人的感受。故就「自然光源」和「人工光源」兩種光源，在空間使用上受限層面的不同進行分析，分述如表下:

表 1 自然光源與人工光源的比較表

資料來源：本研究整理。

有關自然光的控制，在有明確的參考數據下，可適當的調節和控制遮陽板、太陽能板或遮光百葉。當建築物採側光照明時，將減少其內部空間，因距離開窗外牆遠近之有所不同，照度亦不同。特殊空間可考慮自然光與人工照明的整合，人工照明為補充性質，兩者需能相互搭配。自然光或人工光源長時問照射都會產生熱效應。所以必須瞭解室內蓄熱情形，使用空調以調整室溫，以符合物件對於展示空間的溫度在合理範園內，所以光與室溫及熱都有關聯都應注意。

三、自然光對藝術品或展品的影響

展示空間中的典藏品種類繁多，但無論是存放在庫房中或者是當物件或藝術品離開庫房後展示在大眾面前，置於整個展覽期間，本就都需要妥善的保護。尤其是關於光線有害影響，在《展示空間和畫廊的照明設計與效能》(Lighting Design and Energy Efficiency in Museums and Galleries)，一文中，卡佛(Michael Carver,1994)將展示空間的物件，依各種不同的材質一主要分別根據它們是否含有機物質，以及對於紫外線的敏感成程度;歸納為下表所列之三種基本類別。本文則另將與此三類物件相關之 :「推荐光源」、「可接受照度」以及「色溫」等經研究實證的數據，亦一併匯整如下：

1. 對紫外線較不敏感物品如陶瓷、石材、金屬、玻璃、珠寶等，色溫—4200°K-6500°K: (15.4℃--23.8℃)經過控制的的自然光。照度較限制，仍不宜大於300(lx)。或40FC(呎燭光)。
2. 部份對紫外線作用敏感如油畫、壁畫、漆器、.天然皮革、動物角、骨骼及象牙等，色溫—4200°K:15.4℃經過嚴格過濾的自然光。CIE推荐的最高設計照度為150(lx)或15FC(呎燭光)。
3. 對紫外線特別敏感如.織品、圖畫、繪畫、水彩畫、墨水畫、粉蠟筆畫的原稿、.纖維、綴錦、手稿、書籍、郵票、染色皮革、植物標本、動物皮、毛皮、鳥類羽毛、昆蟲等。色溫—2900°K-4200°K: (10.6℃-15.4℃)。CIE推荐的最高設計照度為50(lx)或5FC(呎燭光)。

展示空間採用自然光，固然有可能會影響某些對於紫外線以及溫度特別敏感的藝術品或物件。但物件的惡化程度其實也受到別的因素之影響。比如還受到光的強度、曝光的時間及光線的光譜特性等一些與光有關的因素而定。為了減低傷害可以採行的方法，以下概略進行探討。

一般認為展示空間物品所需的照明，以50-200 勒克斯 (lux) 的照明度。對光較為敏感的物品，一般認為50勒克斯是維護工作上的必要標準，對光較不敏感者，照常度可提高至200勒克斯(劉和義譯，1989)。而曝光的時間也會對展示品有影響，當然，曝光的時間越長破壞越大。減低物件暴露於光的時間通常使用的方法如限制物品從收藏處拿出來展示的數量、僅在開放時間照明、僅觀賞時才照明或者使用複製品(劉和義譯，1989)。在現今的技術上已可控制調整曝光時間，或者亦可配合彈性調整展出的空間，即可達到一定效率的防範。如果都能予以事前的評估，並預先採取必要的維護措施，有關自然光對於文物、藝術品的不良影響，應可減至最低。

四、現代展示空間使用自然光方式與分析

以建築物本身來探討，以過去的文獻來看，常見的採光窗有幾種類型，包括側窗(單側窗、雙側窗、高側窗)、矩形天窗、鋸齒形天窗，以及水平天窗等(詹慶旋，1991)。其中水平天窗又可分為大面積採光頂棚、帶形或板式天窗以及採光罩等三種。以下對此三種最常見類型進行分析。

側窗式採光是建築物最常用的採光方式，且無論是利用單側窗(雙側窗、或高側窗)，室內外的展示也較易於結合。其優點是經濟又可充分利用自然光源而其缺點是照度可能不均勻，隨著距離窗戶之遠近不同，照度亦有所不同。為採光必須在側牆上開窗，也會因此也就縮小展示牆的可利用面積。至於「高側窗式」採光。又可分為直接式和間接式兩種 (圖4-3)，其中高側窗的間接式採光，多用於樓層高及跨度大的展覽室，採光方式是讓自然先通過建築的高側窗後，再經由折射進入展覽空間。擴大採光口面積，窗口高度與展示空間高度比例以 I :4 較為理想。如此才能夠使光照滿足整足整個展示空間的要求。必須注意採光口的朝向要根據建築物位置所處之緯度和年日照平均數值，預先作出科學合理的設計計算。並使用新進的折光材料並選擇所需自己光的拋物線弧度。當然，經常清洗折光板與玻璃的表面，以保持良好的透光性，但這涉及日後的維護與保護，在此文則暫不討論。

鋸齒形天窗的特點是其屋頂呈單側傾斜，可以充分利用頂棚的反射光。採光效率比矩形天窗約高15%至20%。當窗口朝北設置時，可完全接受北向天空的漫射光，光線穩定，直射目光不會照進室內，因此減少室內溫濕、度的波動及眩光(詹慶旋，1991)。除於垂直北向開窗外，若能在單側傾斜的屋頂函，加上隔熱處理，則可避免引進大量日射熱(林憲德，1999)。由於鋸齒形天窗不僅能讓建築物獲得良好的自然光，又可減少太陽幅射熱的入侵。斜頂天窗採用的則是間接照明的原理，光線則更為溫和。

大面積採光頂棚主要目的是形成接近大自然的全天候室內空間，頂棚透光材料使用玻璃或塑料 ; 常見於展示空間建築的中庭或大廳(詹慶旋，1991)。在玻璃頂棚覆蓋下的空間中，可模擬睛日當空、四季如春的大自然 ; 也可借助隨太陽運行軌跡自動控制的遮陽裝置完全遮蔽陽光或部份遮蔽，形成光線柔和宜人、照度穩定均勻的空間環境，以供展示空間觀眾休憩和觀賞用(詹慶旋，1991)。處於此種空間裡的景物可隨四季變化，給人不一樣的承受。

此種採光方式由於是頂窗採光，採光面積大且不佔用牆面，使於利用牆面佈置展品。其最大的缺點是陽光的直射和展覽內部空間會蓄熱的現象，所以需加設遮陽板或遮光百葉，並且必需採用空調送風設備以調節室溫。根據研究顯示，在水平面增加一面透明開窗，相當於必須在建築物的南面減少 2.7 倍的開窗。而大面積採光頂棚的設計中，其透光材料一「玻璃」基本上具有「溫室效應」的待性，它可讓短波高溫的日光穿透進入室內 ; 可是穿入室內後又變成一般常溫的長波熱，卻不易清散至室外，也使得熱氣在室內累積而越來越熱(林憲德，1999)。以開口採光來說，類似的設計在日本的淡路夢舞臺等建築物都可看到。

由於屋頂面若採水平天窗設計、常會引進大量的太陽幅射熱，雖十分適合氣候較寒冷的地區。但是對於位居亞熱帶的臺灣地區而言，室內常需仰賴空調系統，其耗電量對節約能源有不利的影響，當然，自然通風絕對比空調系統來的好，應在良好的自然通風原則下尋求溫度和濕度的改善，這早已是可以處理的技術。因此，除了良好的遮陽設計以及在屋面加強其隔熱及散熱處理外，最重要的是在於降低水平玻璃窗的開口率，同時還可利用自動控制遮陽系統以及自動畫光節約照明控制系統予以調節，如此應可改善幅射熱的狀況並達到節約用電的目的(林憲德，l999)。另也有部分採混合式的採光方式，係指在一個大跨間內，既有「側窗」又有「天窗」的採光型式，而天窗多半設在遠離側窗的深處，以補充側窗採光之不足(詹慶旋，1991)。

展示空間自然光的傷害的維護措施必須先行探討。關於克服紫外線滲透，許多設計者利用巧妙的設計來處理，如設計安排所有自然光經過反射再進入室內空間，也就是一般所說的間接的照明，以庇護敏感的物件。也可於採光玻璃表面，加上紫外線過濾膜或者直接。在物件或藝術品的保護罩加上紫外線過濾膜。以物理性質探討來敘述亦可以過濾紫外線來製成的玻璃薄片，或者以玻璃的紫外線塗劑來處理紫外線的問題。這是都是現今科技可達到的防護，當然最重要的還是回歸建築物本身設計考量來避免日光直射的問題。有關展示照明設計，無論是採用自然光源或人工光源，優良照明的主要條件包括適當的照明方式、適當的照度、選用恰當的光色以及不能造成眩光(黃世輝、吳瑞楓，1992)。所以，在主要仰賴視覺功能。進行觀賞活動的展示建築中，如何避免以及解決眩光的問題，尤其顯得重要，於下段中概述。

所謂「眩光」(Glare)是指人的視野中遇有過強的光線，對人的眼睛產生大量的刺激，以致於視覺上會成到不舒服和刺眼，使眼睛不能完全發揮機能，這就稱為眩光(常懷生，1995)。而對於眩光的克服，除了靠眼睛對它適應的程度外，也必須設法避免光源的直接眩光，以及因反射而產生的眩光(黃世輝、吳瑞楓，1992)。而不論是「直接眩光」或是「問接眩光」一即一、二次「反射眩光」眩光的強烈程度與光源、照射面的反光率，及眼睛所處的角度都有關。眩光提高了視野的適應亮度，使眼睛的敏成度下降 ; 同時也使眼球內的流動液體散射，好像是光的帷幕 (Veil ) 遮住了眼界一樣妨礙了視覺。例如 :夜問迎面而來的汽車，其車燈直射駕駛或行人的眼睛 ; 結果是降低眼睛對於視野中暗的部分之視力，這樣的眩光也叫做「視力降低眩光」(常懷生，1995)。依據現今的工程技術，已可輕易的做到抗眩光處理（Anti-Glare），但適當調整光源避免光線直接照射，則必須要有更智慧的監控設備。將太陽光直接導入室內應用的概念，近年來已有研究團隊實現，其中一些技術已發展為商品與建築結合，並利用人工照明來補充自然光線強度波動之不足。目前市場上較為知名的技術，例如日商Jato配有太陽追蹤功能的的ひまわり太陽能集光引導系統，但其集光面積有限、且需要額外耗電、產品成本極高；又如英國Monodraught利用金屬管來輸送光線的Sunpipe光導照明系統，其集光面積亦有限、並且使用硬式光管、施工成本高（黃建誠、曾祐強，2010）。但在未來的科技發展來看，採被動式大面積自然光收集，並運用直角稜鏡結構之光學特性，將日光轉為點光源的普遍化，其實已經是時間的問題而已。

五、從環境、人、自然光與展示空間的結合

展示空間在人類文化史上應有其定位，人與自然環境的互動關係，更需在展示場所中展現，此展示空間才會與人的生活可結合，並與環境融合在一起，以哲學來說就是天、人、地的結合。

5.1人類文化的的展示意義

二十世紀以來，人類持績以超越自然空間的手段建構無與倫比的文化系統。此文化系統包括物質文化和精神文化兩方面。同時又從複雜的人文現象、人文因素中重新發現著自己已認識到人類偉大的創造力，亦反省著自身的弱點和局限性。而「文化」是人文現象和人文因素的集中體現 ; 因此，對於文化的關注，已經成為現代的一個主要傾向。有人將它看作是歐洲文藝復興以來「人」的第二次發現，通過對人與各種存在相互關係的深入研究，才有可能真正地認識「人」 ; 其中當然也包含了認識人與自然、人與社會之間的關餘，用以理解人的欲望、價值觀及生存方式(沈福煦，1993)。

所以，基於再現人類文化藝術的願望，使產生同時負有公共機能的一種公共建築設施，即專門收藏展示「繪畫」、「雕刻」及「工藝」等美術品的展示空間的出現。因此，隨著人類自我意識對於展示空間的觀點，也從早期以「物」 (文物和藝術品)為中心的經營方式，轉移至重視「人」(觀眾)的教育、休閒功能方面 ; 同時在空間環境中要求具備「人性化」的設計。

5.2人與自然互動的空間

展示空間中除欣賞人類文化及大自然的傑作，「體驗建築」也是整體文化溝通訊息中，很重要的一部份(米復國，1989)。所以，展示空間必需要營造出一種特殊的文化氣質，在展現的同時，使其展現豐富的精神內涵。尤其是在重視精神文化方面如何才能反應展示空間、光線等因素，對於人的心理活動所產生的作用 ; 以及「人」與「自然」彼此間的互動關條(沈福煦，1993)等，都是不可忽略的課題。

「人與自然互動」就視覺而言，利用自然光的運用是具體可行的方法之一，自然光帶給展示空間不僅是視覺上的效應，更可營造精神上的審美感受。有自然光的滋潤，展示空間自然而然的隨著季節時日不同的空間情調，不僅影射人的心理，也會調整人的行為。觀眾在有限的參觀時間內，未必能夠仔細觀賞展出的所有藝術品，但應不會遺漏整個展場所給予人的真實感受。

因此，藝術類的展示空間是一種公共設施，當然在硬體功能方面是需要理性的規劃和設計。但是，文物及藝術品的社會脈絡中是有其代表性意義，相關的精神層面的意義應要從生活中體驗。封閉式的空間及機械化控制場域，不僅扼殺文物和藝術品的生命訊息，長時間的停留觀眾也可能會產生焦躁不安。由此可見，空間除外在的形塑，更需要內涵的充賞與跟進。即使現代環境可行已與當時的環境不同，但可能也可因此出現差異性。

5.3人性化的空間

人類在物質充斥的現代社會中，其實仍然有著相當渴望接近自然的天性，舉例來說，在臺灣工業化、都市化讓人往都市集中，但人卻想到鄉村或自然環境休憩。所以，人性化的空間環境，不僅是其有人文的關懷，同時要兼具自然的元素。現代的展示空間似乎較偏向於人文的展現，甚至部分以現代化的表現來展示。只有某些特定自然主題性的展示或本身就是自然生態類的展示空間建築空間，才顯現對自然的關注且自然為主體的建築物通常不稱為展示空間。所以在臺灣，大部分的展示空間一般明顯的缺少對自然的關懷。

臺灣的展示空間設計常易只讓觀眾沈浸於藝術品以及各類文物的光彩。但是藝術本是生活的結晶，藝術來自於生活，兩者關係本就極為密切，因此不僅包含人文、也應包含自然。因此，展示空間的空間營造應儘力達到融合人文與自然精神的理念。

六、新的環境與展示空間的詮釋

無論是把展示空間視為普遍和民主的場域或者是欣賞和沉思的場所，展示空間的主要活動便是運用其「特有語言」與觀眾對話(呂清夫，2000)。所謂的展示是一種詮釋的過程，而亦是偏向靜態的。在需求的基本面上，展示空間應讓參觀者在合宜的空間規劃中與展示中的藝術品進行對話，也留給人們自主思考的空間，以促進人類、經驗的共享(陳雪霎，1998)。不過，展示空間有時則被視為是一個給予廣闊思考空間形式的集合體裝置，這些裝置甚至也創造了一個新的理解脈絡(王雅各譯，1998)。

所以從展示空間相關設備的裝置來看，現代大部分展覽中人工光源雖有功能價值，但應視展示的物件而定，對於具文化藝術展示空間而言，其特別需要不同感覺、審美或冥想的空間。才能達到特別的文化意義，完全封閉的展示空間，即使有再珍貴的文物及藝術品的典藏，被設定在某種狀況及特定的光源之下觀賞，或者是特定的人觀賞。一般民眾很難與文物及藝術品產生一種生命關聯性的深刻感覺。

一般來說，大部份的藝術作品內容都與人類的生活有關。展示空間過度人工化的環境，很難使讓觀眾體會和想像物件與人們的生活發生過密切的關聯。畢竟以宏觀的角度來看，展示空間其實仍是在一個較大社會和文化世界裏的元素(王雅各譯，1998)。同時也是具有包容性的空間，無論任何立場的人，任何階級、地位、性別及年齡，都在此放下心中的堅持，故給予人們向廣大的未知世界探索的機會，激發出更豐富的想像力。因此，展示空間除要使人增加對藝術方面的認知能力，更能重視多元觀點的呈現與情意態度的培養，體驗人存在於自然界中的感動。

七、結論

總之，藝術的語彙及美學的教育應是透過設計讓浪漫的自由氣氛傳遞，豐富的藝術文化訊息本就需要有合宜的空閒環境來醞釀。在從前許多設計作品也多在自然光線中創作，在每日都會因不同光線角度而讓藝術品產生不同效果。故引入自然光或其他自然元素，應會營造更有層次的展示空間。反之人工照明則被設定的角度、光色和照度之下，形成僵化的人造氣氛中去詮釋藝術品，有時甚至給人過度包裝及商品化的感受，也可能改變原創者想要給人的感受。因此，除少數特定材質極為脆弱或敏感的文物藝術品外，展示空間不但無須排除自然光所能提供的層次感，反而應該充分瞭解各項因素間的複雜性和關聯性後，再透過合宜的規劃設計，結合展示空間與自然光，營造出更精緻親切、自然又富有教育性的空間。

然而，如何藉自然光體驗展示空間中的館藏的自然美學，其實應包括空間的感受與觀眾的心理。由於展示空間採用自然光，主要是利用太陽位置之移動在室內造成光彩的變化，以及因天候的變化，產生明暗的不同或者利用採光窗的位置、大小來造成不同之效果(黃世輝、吳瑞楓，1992)。而自然光源與人工光源在美學意境上最大的差異是在自然光比較生動，有時也會有非預料中的展示效果。這種效果，不僅發生在自然光與藝術品之間，同時亦顯現在自然光與建築兩者的互動之間。當然最重要的是可讓在觀眾的心理展示無聲的美學教育。

其實展示空間空間又是怎麼達成美學教育的最好的辦法是讓空間重返單純的狀態。所以，展示空間空間的本質應該是沉靜與內斂及自然的。在處理展示空間建築與自然環境關係、時，選擇具有「自然美」意趣的庭院空間，總是比所謂的藝術改造或加工來得更自然(陸建初，1993)。

另外在節能上來說，採用自然光可達到節能效果，其他室內所需能源亦可用太陽能或風力、水力的方式達到所需，甚至可配合自主人力發電車或者其他具娛樂及運動性設施，以達到能源再利用目的。另各展示空間也應該彈性的調整，依夏、冬日照時間不同，調整展出的時間，以更有彈性的方式來展示藝術品或物件，結合節能教育及自然光提升展示空間建築物與人的距離，創造綠色的展示環境。

    以「台達電南科廠辦大樓」為例來談自然光與節能的關聯性，此建築立面採階梯式的設計，以內凹之深開窗配合足量的水平金屬外遮陽，達到遮陽隔熱雙重效果，外觀上除可呈現多樣豐富的陰影變化，既舒適又節能。同時利用金屬百葉導光板的設計來減少直射陽光日曬，並導入反射自然光線，使太陽光能均勻散佈室內，以充分利用晝光降低照明耗能，並且利用太陽的熱能量對室內溫度做調節。故利用自然的基本資源，以滿足基本環境需求並提升生活品質，故展示空間設計原則應是在最低室內照明輔助下具有充分利用自然能源。而公共空間更具有教育的功能，才能將節能的理念與政策傳遞。

因此，科技的整合、人性的堅持及環保的重視，應是未來規劃展示空間環境不可忽略的三項主要設計重點。所以，展示空間既是美學教育的場所，也是供觀眾休閒娛樂的空間，更可以是傳遞節能理念的場域。簡單的說，當展示空間建築物創造的空間和展示的方式，都能讓觀眾的生理和心理得到滿足時 ，它便是一座名符其實的「人性化的展示空間」。

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