建筑光環(huán)境設(shè)計對居住者生理和心理的影響研究

摘要：探討建筑光環(huán)境設(shè)計對居住者生理和心理健康的重要性，分析光環(huán)境對人們情緒、注意力和身體健康的影響。對建筑光環(huán)境設(shè)計的關(guān)鍵因素包括天然光利用、光照顏色和強度調(diào)節(jié)、光線分布與均勻度要求進行探討。通過天然采光與人工照明的聯(lián)合控制方案，在模擬空間中實現(xiàn)了光照度500 lx[ 1]"的均勻分布。經(jīng)過效果分析，驗證了聯(lián)合系統(tǒng)對提升工作效率和人居舒適度的積極作用。

關(guān)鍵詞：光環(huán)境設(shè)計"" 天然采光"" 人工照明"" 生理影響"" 心理影響

Research on the Influence of Architectural Light Environment Design on the Physical and Psychology of Residents

LUO Suzhen"" QI Dengwen

China Light Industry Wuhan Design and Engineering Co.， Ltd.， Wuhan， Hubei Province， 430000 China

Abstract： This paper discusses the importance of architectural light environment design on the physiological and psychological health of residents， and analyzes the influence of light environment on people's emotions， attention and physical health. The key factors of architectural light environment design include natural light utilization， light color and intensity regulation， and light distribution and uniformity requirements. Through the joint control scheme of natural lighting and artificial lighting， the uniform distribution of illuminance of 500 lx is realized in the simulated space. After the effect analysis， the positive effect of the joint system on improving work efficiency and living comfort is verified.

Key Words： Light environment design; Natural lighting; Artificial lighting; Physiological influence; Psychological influence

建筑光環(huán)境設(shè)計對居住者生理和心理的影響是當代建筑設(shè)計領(lǐng)域中的重要課題。建筑是人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾獔鏊己玫墓猸h(huán)境設(shè)計可以提供舒適的生活空間，有助于居民的身心健康。光線的亮度、色彩和分布會直接影響居住者的情緒、注意力和睡眠質(zhì)量。合理利用自然光可以減少對人工照明的依賴，降低能耗和建筑運行成本，同時有助于建筑的可持續(xù)發(fā)展，減少對環(huán)境的影響。光環(huán)境設(shè)計不僅是實現(xiàn)照明的功能需求，還可以通過合理的設(shè)計手法提升建筑空間的質(zhì)感、層次感和舒適性，打造具有靈動感和溫暖感的室內(nèi)環(huán)境。建筑光環(huán)境設(shè)計作為建筑設(shè)計的重要組成部分，影響到人們的日常生活體驗，關(guān)注光環(huán)境設(shè)計的研究和實踐有助于提升人們對建筑環(huán)境的認知和審美水平。因此，通過深入研究建筑光環(huán)境設(shè)計對居住者生理和心理的影響，可以為建筑設(shè)計和規(guī)劃提供科學依據(jù)，促進建筑環(huán)境的改善和創(chuàng)新，提升人們的生活質(zhì)量和幸福感。

1建筑光環(huán)境

光環(huán)境作為建筑的重要組成部分，與其他環(huán)境設(shè)計要素相互作用，共同構(gòu)成了建筑軟環(huán)境。光環(huán)境包括自然光環(huán)境和人工光環(huán)境兩大類。自然光環(huán)境指的是來自太陽光的采光環(huán)境，為室內(nèi)空間提供白天的光線來源；人工光環(huán)境是通過電力發(fā)電產(chǎn)生的光源提供的照明環(huán)境，為室內(nèi)空間提供夜晚的采光環(huán)境。

在人工光環(huán)境中，設(shè)計師可以根據(jù)需要創(chuàng)造出個性化的光環(huán)境，滿足用戶對光照效果的需求^[1]。與傳統(tǒng)的固定照明相比，個性化的燈光設(shè)計可以為建筑空間增添更多的情感的藝術(shù)氛圍。合理的建筑光環(huán)境設(shè)計不僅可以提升人們的心情和幸福感、營造獨特的藝術(shù)空間的視覺享受，還可以影響人們的生理和心理健康。

2光環(huán)境與健康

2.1光環(huán)境與身體健康

光線是人類生物鐘調(diào)節(jié)的主要刺激因素，適當?shù)墓饩€刺激可以幫助維持生物鐘的正常節(jié)律、促進睡眠、清醒和代謝等生理功能的協(xié)調(diào)。良好的自然光照可以減輕眼睛疲勞和視力衰退，有助于保護視力健康。合適的光線亮度和均勻度可以降低眩光和反射對視覺造成的負面影響。光線亮度與人的情緒狀態(tài)有密切的關(guān)系，適宜的光線可以促進身心放松、增強工作效率、改善情緒，有助于緩解壓力和情緒抑郁^[2]。良好的光環(huán)境有助于維持人體內(nèi)分泌系統(tǒng)的平衡，促進維生素D的合成和鈣的吸收，有益于骨骼健康和免疫力增強。因此，在建筑設(shè)計中，充分考慮光環(huán)境對居住者的生理影響是非常重要的，通過科學、合理的光環(huán)境設(shè)計，可以提升居住者的生活質(zhì)量、健康水平和工作效率。

2.2光環(huán)境與心理健康

光環(huán)境對心理健康有著重要的影響。充足的自然光線可以促進身心健康，提高人的情緒、警覺性和工作效率。充足的自然光能夠使人感到愉悅、舒適和積極，有助于緩解抑郁和焦慮等不良情緒狀態(tài)。相比之下，長時間處在昏暗或人工光線下，可能導致人感到疲勞、沮喪和緊張。適當?shù)墓饩€分布可以增強視覺舒適度，使人感到更舒適和放松。良好的光環(huán)境設(shè)計能夠美化室內(nèi)環(huán)境，提升建筑的品質(zhì)感和舒適度，從而對心理健康產(chǎn)生積極影響。

3建筑光環(huán)境的設(shè)計

3.1天然光的應(yīng)用

在建筑光環(huán)境設(shè)計中，充分利用天然光源是實現(xiàn)健康照明和節(jié)能降耗的關(guān)鍵策略，這需要通過科學的建筑布局、合理的窗戶設(shè)計瑟優(yōu)化的建筑朝向來實現(xiàn)，以確保各功能區(qū)域都能獲得充足的自然光照，從而有效降低對人工照明的依賴。針對采光分析，不同的方法各具特點：采光系數(shù)法雖然操作簡便，但僅能評估水平面照度，難以分析眩光等問題；日光系數(shù)法計算精度較高，但過程相對復雜；基于地域性光氣候的建模方法雖然能夠精準模擬全年光環(huán)境變化，卻存在計算量較大的局限性^[3]。目前，以Radiance引擎為代表的四分量法等簡化算法已在采光模擬軟件中得到廣泛應(yīng)用，在保證計算精度的同時，顯著提升了運算效率，為建筑光環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計提供了可靠的技術(shù)支持。

3.2光照的顏色與強度

光環(huán)境設(shè)計中，色溫和亮度的調(diào)控直接影響使用者的心理感受和行為表現(xiàn)。研究表明，冷色調(diào)光源（5 000 K以上）能夠提升警覺性和專注度，特別適合工作場所；暖色調(diào)光源（3 000 K以下）能營造放松氛圍，適用于休息區(qū)域。這種差異源于光線對人體褪黑激素分泌的調(diào)節(jié)作用——藍光光譜會抑制睡眠激素產(chǎn)生，黃光則促進生理節(jié)律的平衡。

在照明強度方面，適度提高照度已被證實能顯著改善工作效率和視覺舒適度^[4]?，F(xiàn)代照明系統(tǒng)通過智能調(diào)控技術(shù)實現(xiàn)了精細化光環(huán)境管理：可調(diào)光LED燈具不僅支持色溫和亮度的無極調(diào)節(jié)，還能夠結(jié)合空間使用率進行動態(tài)優(yōu)化。例如，辦公區(qū)域可以采用工位獨立控制方案，既滿足個性化需求，又能夠在非高峰時段自動降低能耗。這種兼顧用戶體驗與能效表現(xiàn)的照明策略代表了綠色建筑的發(fā)展方向。

3.3光線的分布與均勻度

光環(huán)境設(shè)計是建筑空間品質(zhì)的重要決定因素，其核心在于實現(xiàn)科學的光分布與合理的照度均勻度。研究表明，空間內(nèi)光線分布的均衡性直接影響使用者的視覺舒適度：適度的照度能提升視覺體驗，過強或過弱的光線則易引發(fā)視覺疲勞。為此，現(xiàn)代建筑設(shè)計常采用反射材料與間接照明相結(jié)合的方式，在提高光效的同時，有效控制眩光現(xiàn)象。

在具體實施層面，優(yōu)秀的光環(huán)境設(shè)計需要統(tǒng)籌考慮3個關(guān)鍵維度：一是自然光的優(yōu)化利用，通過建筑朝向和開窗設(shè)計，最大化引入自然光源；二是人工照明的智能調(diào)控，運用可調(diào)光系統(tǒng)，實現(xiàn)色溫與亮度的精準匹配；三是光分布的精細化設(shè)計，確保各功能區(qū)獲得適宜的照度均勻度^[5]。這種系統(tǒng)性的光環(huán)境規(guī)劃不僅能夠滿足基本的視覺需求，還能夠通過光影變化塑造富有韻律的空間層次，從而提升使用者的環(huán)境體驗。從實踐效果看，整合了這些要素的建筑設(shè)計往往能創(chuàng)造出兼具功能性、舒適性和美學價值的優(yōu)質(zhì)光環(huán)境。

4建筑光環(huán)境在實踐中的應(yīng)用

4.1 天然采光與人工照明聯(lián)合控制方案

某辦公樓在室內(nèi)設(shè)計中，某點的照度包含兩部分：一部分時來自天然采光的晝光照度，另一部分是由人工照明產(chǎn)生的人工照度。為實現(xiàn)最佳光照效果，采用晝光照明模式和人工照明模式，得到天然采光與人工照明聯(lián)合控制模式。在辦公建筑中，照度為 500 lx、色溫為 4 500 K 的光環(huán)境最為適宜。為達到這一目標，本文設(shè)計中選擇色溫為 4 500 K 的 LED 燈具作為光源。通過聯(lián)合控制模型，將工作面照度控制在 500 lx的水平，以提供一個舒適、高效的室內(nèi)光照環(huán)境。

設(shè)計中，遵循將天然光作為主要光源、人工照明作為輔助光源的原則。在這種設(shè)計下，首先最大程度利用天然采光滿足室內(nèi)照度標準，當天然采光不足時，再通過人工照明進行補光以滿足需求^[6]。在優(yōu)化照明設(shè)計中，選擇合適的百葉角度可以使室內(nèi)晝光照度達到最佳狀態(tài)。確定了百葉角度后，室內(nèi)晝光照度矩陣即為固定值。通過目標照度矩陣與晝光照度矩陣之間的差異，確定人工照度矩陣的數(shù)值，然后根據(jù)光通輸出值來調(diào)節(jié)人工照明燈具的亮度，從而實現(xiàn)按需調(diào)光，保持室內(nèi)照明處于最佳狀態(tài)。

4.2方案效果分析

案例以矩陣分析與控制理論為基礎(chǔ)，通過建立辦公空間的晝光照度模型和人工照度模型，并結(jié)合聯(lián)合控制策略，實現(xiàn)了光環(huán)境與健康的關(guān)系。通過在長9 m、寬4 m、頂棚高4 m的模擬空間中應(yīng)用聯(lián)合控制模型，通過合理安排百葉角度和人工照明補光，室內(nèi)照度分布均勻，照度恒定在500 lx左右，符合標準要求；窗口處的照度約為1 000 lx左右，創(chuàng)造了舒適的照明環(huán)境。通過Ecotect軟件和DIALux軟件進行效果測試，結(jié)果顯示，采用聯(lián)合控制系統(tǒng)后，室內(nèi)照度分布均勻，照度均在500 lx附近，并且照度均勻度達到0.69，從而進一步提高工作效率和人居住舒適度。

通過對本文的光環(huán)境設(shè)計方案效果進行分析，得出良好的建筑光環(huán)境設(shè)計對居住者的生理和心理健康有積極影響，能夠營造舒適的工作的生活環(huán)境，提高工作效率和生活質(zhì)量。500 lx的照度水平是辦公空間中最為舒適且有利于提高工作效率的照度水平。通過合理設(shè)計和控制照明系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)光環(huán)境與居住者之間的良好互動，為建筑環(huán)境帶來更多正面影響。

5結(jié)語

建筑光環(huán)境設(shè)計作為當代建筑設(shè)計領(lǐng)域的重要議題，對改善居住者的生活品質(zhì)和工作環(huán)境至關(guān)重要。通過合理利用天然光源、調(diào)節(jié)光線顏色和強度、優(yōu)化光線分布，可以創(chuàng)造出舒適、高效的室內(nèi)環(huán)境，提升居住者的心理健康和生理狀態(tài)。建筑設(shè)計時，應(yīng)注意光環(huán)境對人們的健康影響，通過科學、合理的設(shè)計，營造出具有品質(zhì)感和舒適感的建筑環(huán)境，為人們的生活和工作帶來更多便利和幸福感。深入研究光環(huán)境設(shè)計的重要性，將為建筑設(shè)計領(lǐng)域的不斷改善和創(chuàng)新提供有益參考。

參考文獻

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