孫玉卿，高美鳳，楊 彪

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)建筑學(xué)院，廣東 深圳 518055)

引言

人類(lèi)大約90%的時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的[1, 2],建筑環(huán)境的健康性直接關(guān)系到人的身體健康，世界衛(wèi)生組織(WHO)將引起病態(tài)建筑綜合癥的建筑稱(chēng)為“病態(tài)建筑(sick building)”[3]。為了消除“病態(tài)建筑”帶給人的不良影響，避免不健康的因素，以健康為導(dǎo)向的建筑環(huán)境設(shè)計(jì)尤為重要。另外，人從外界所獲得的信息90%以上是來(lái)自視覺(jué)，照明環(huán)境是人工建筑物理環(huán)境中不可缺少的重要組成部分。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在工業(yè)化國(guó)家，估計(jì)有75%的勞動(dòng)力從事輪班和夜班工作[4]，而暴露在夜間的人造光中會(huì)破壞生物鐘系統(tǒng)，從而對(duì)人體健康造成傷害。因此在建筑空間中，良好的光環(huán)境設(shè)計(jì)不僅要能滿(mǎn)足人的基本視覺(jué)功能需求，還應(yīng)該塑造出與空間使用者行為需求和身心健康相匹配的環(huán)境[5]。在“健康中國(guó)”戰(zhàn)略的研究背景下，照明環(huán)境已經(jīng)成為健康建筑研究的重要組成部分。國(guó)家科技部于2017年立項(xiàng)啟動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“面向健康照明的光生物機(jī)理及應(yīng)用研究”,將全面推動(dòng)以人為本的健康照明發(fā)展，為“光與健康”的試點(diǎn)示范應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)[6]。本文首先梳理了健康照明的發(fā)展演變，同時(shí)基于現(xiàn)有研究成果建立健康照明的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究討論符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明對(duì)心理健康和認(rèn)知表現(xiàn)的影響，推進(jìn)健康建筑的研究與實(shí)踐。

1 健康照明的基礎(chǔ)研究和發(fā)展演變

最初的健康光環(huán)境研究主要圍繞陽(yáng)光的療愈力，通過(guò)辯證分析自然光與人體健康的關(guān)系，從而篩選出有利于健康的光環(huán)境因素來(lái)應(yīng)用于照明領(lǐng)域。伴隨著非視覺(jué)生物效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，健康照明開(kāi)始從以視覺(jué)通道為代表的靜態(tài)光轉(zhuǎn)向以非視覺(jué)通道為代表的動(dòng)態(tài)光研究，并且開(kāi)啟了符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明研究的新領(lǐng)域(圖1)。

圖1 健康照明研究的發(fā)展演變Fig.1 Development and evolution of health lighting research

1.1 自然光的療愈力

自然光的療愈力主要表現(xiàn)在生理健康和心理健康兩個(gè)方面。生理方面主要以陽(yáng)光的殺菌作用和促進(jìn)維生素D的合成等作用為主，心理方面主要強(qiáng)調(diào)自然光帶給人的積極情緒。丹麥醫(yī)生Finsen發(fā)現(xiàn)了紫外線(xiàn)對(duì)微生物的影響，并開(kāi)創(chuàng)性地應(yīng)用于治療肺結(jié)核，于1903年被授予諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)[7]。在青霉素沒(méi)有發(fā)現(xiàn)之前，陽(yáng)光療法是西方針對(duì)感染性疾病的主要治療手段。西方護(hù)理專(zhuān)業(yè)的創(chuàng)始人南丁格爾在《護(hù)理札記》中也強(qiáng)調(diào)了保證充足的陽(yáng)光和日曬的重要性。陽(yáng)光的療愈研究開(kāi)始集中應(yīng)用于醫(yī)療建筑領(lǐng)域[8]，即如何通過(guò)設(shè)計(jì)手段，增加采光面積以使患者親近自然，從而獲得更多的天然光[9]?，F(xiàn)代主義建筑大師阿爾托于1933年設(shè)計(jì)建成的帕米歐療養(yǎng)院，在設(shè)計(jì)之初就充分考慮建筑室內(nèi)的采光，保證了在使用中有充足的自然光射入量。德州農(nóng)工大學(xué)Ulrich(1984)[10]從對(duì)某醫(yī)院病人術(shù)后康復(fù)狀況的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，可以觀察到窗外自然景觀的病人比對(duì)照組中只能看見(jiàn)磚墻的病人康復(fù)效果更好，這是建筑學(xué)者首次采用循證設(shè)計(jì)的方法證明了自然光環(huán)境有利于人的健康。由此可見(jiàn)，依靠自然光的獲得量來(lái)保障使用者的身心健康將成為建成環(huán)境最重要的指標(biāo)之一[11]，應(yīng)發(fā)掘自然光環(huán)境設(shè)計(jì)在健康建筑領(lǐng)域的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.2 靜態(tài)照明與人體健康

自從1879年愛(ài)迪生發(fā)明了白熾燈[12]，靜態(tài)照明開(kāi)始被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)景。光環(huán)境對(duì)人體的影響表現(xiàn)出多樣性與復(fù)雜性，不僅產(chǎn)生視覺(jué)現(xiàn)象，還對(duì)情緒和行為產(chǎn)生影響[13]，主要包括照明的治療作用和情緒調(diào)節(jié)作用。治療研究主要圍繞光的輻射影響，例如紫外線(xiàn)的消毒殺菌、凈化空氣、高膽紅素血癥、皮膚病、腫瘤、免疫系統(tǒng)的治療[14]，并開(kāi)發(fā)了一系列的照明燈具用于特定的醫(yī)療建筑。情緒調(diào)節(jié)主要用于治療抑郁、倦怠、季節(jié)性情緒失調(diào)、精神疾病等多種心理問(wèn)題[15]。光環(huán)境對(duì)情緒的影響可分為季節(jié)性障礙癥[16]、非季節(jié)性障礙癥[17]和其他情緒障礙，包括經(jīng)前期綜合癥、產(chǎn)前產(chǎn)后抑郁癥[18]和成年人注意力不集中癥[19]。照明研究與應(yīng)用正在從視覺(jué)作用拓展到情緒調(diào)節(jié)的治愈作用[6]。同濟(jì)大學(xué)郝洛西團(tuán)隊(duì)從情緒調(diào)節(jié)方面研究了醫(yī)療建筑光環(huán)境對(duì)醫(yī)患關(guān)系滿(mǎn)意度的影響[20]。重慶大學(xué)楊春宇團(tuán)隊(duì)[21]從學(xué)生學(xué)習(xí)效率方面研究了教育建筑光環(huán)境。Willoughby[22]從人的主觀舒適度方面研究住宅建筑光環(huán)境與人體健康的關(guān)系。綜上所述，針對(duì)不同建筑類(lèi)型的健康照明，已經(jīng)有了一定的研究基礎(chǔ)。

1.3 動(dòng)態(tài)照明與生理健康

2002年美國(guó)布朗大學(xué)的Berson[23]發(fā)現(xiàn)了第三類(lèi)感光細(xì)胞ipRGC，采光照明研究開(kāi)始由視覺(jué)通路轉(zhuǎn)向非視覺(jué)通路，即光進(jìn)入人眼會(huì)影響褪黑素等激素的分泌，并影響與情緒健康和生理節(jié)律調(diào)節(jié)等相關(guān)的身體機(jī)能，從而產(chǎn)生視覺(jué)效應(yīng)以外的生理效應(yīng)，主要體現(xiàn)在使用動(dòng)態(tài)照明調(diào)節(jié)因季節(jié)和作息調(diào)整造成的生物紊亂和睡眠問(wèn)題[24]。例如，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間接受適當(dāng)強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)照明刺激，可以緩解阿爾茨海默癥患者的睡眠問(wèn)題[25]，還可以幫助早產(chǎn)兒盡早形成正常的晝夜生理節(jié)律以促進(jìn)其健康成長(zhǎng)發(fā)育[26]。van Bommel[27]認(rèn)為良好的照明環(huán)境對(duì)健康、警覺(jué)性甚至睡眠質(zhì)量都有積極的影響。這些研究結(jié)果將賦予以非視覺(jué)為代表的動(dòng)態(tài)照明研究和設(shè)計(jì)工作新的規(guī)則和意義。因?yàn)榉且曈X(jué)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，有關(guān)睡眠和人體節(jié)律的研究開(kāi)始大量出現(xiàn)，針對(duì)非視覺(jué)生物效應(yīng)的動(dòng)態(tài)照明與人體生理健康的關(guān)系成為研究熱點(diǎn)。

1.4 符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明與心理健康

符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明是指根據(jù)自然環(huán)境中日光的周期變化，來(lái)人工模擬出和日光變化趨勢(shì)相同的動(dòng)態(tài)照明形式，目的是營(yíng)造健康舒適的照明環(huán)境。文獻(xiàn)[28]中指出自然界存在各種各樣的生物節(jié)奏，正是通過(guò)光線(xiàn)的調(diào)節(jié)作用，才使人體內(nèi)在的生物鐘系統(tǒng)適應(yīng)24 h的節(jié)拍。例如在農(nóng)耕時(shí)代我們的祖先日出而作，日落而息。長(zhǎng)期來(lái)看人們?cè)缫堰m應(yīng)自然環(huán)境下日光的周期性變化，并且根據(jù)自然光周期變化調(diào)節(jié)自身的節(jié)律系統(tǒng)與之相適應(yīng)。Begemann等[29]對(duì)身處辦公建筑標(biāo)準(zhǔn)窗口區(qū)的日間工作人群進(jìn)行了長(zhǎng)期的觀察和研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)人更喜歡遵循日光周期的光環(huán)境而不是恒定的光環(huán)境。室內(nèi)照明通常是靜態(tài)的，而自然光線(xiàn)由于天氣和太陽(yáng)位置的變化而全天變化，與靜態(tài)照明環(huán)境相比，這種符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明更能匹配工作環(huán)境。符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明對(duì)人的影響不僅體現(xiàn)在對(duì)人體覺(jué)醒度和情緒健康的積極影響上[30]，還體現(xiàn)在降低因工作時(shí)段改變帶來(lái)的負(fù)面影響上，如上午時(shí)段符合自然光周期變化的動(dòng)態(tài)照明可以緩解早班女工焦慮、抑郁情緒，并且在冬季能提高生產(chǎn)率[31]。

2 健康照明的評(píng)價(jià)體系

2.1 健康照明評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分析

健康建筑的研究由來(lái)已久，但缺少針對(duì)健康照明的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)Well建筑標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)光的部分主要是提倡人接觸光，旨在營(yíng)造最利于視覺(jué)、心理和生理健康的光環(huán)境，其目標(biāo)是提供一個(gè)健康的照明環(huán)境，以減少晝夜節(jié)律中斷，改善睡眠質(zhì)量，并積極影響情緒和生產(chǎn)力[32]。T/ASC 02—2016《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》也強(qiáng)調(diào)了光環(huán)境有助于人們保持健康的生理和心理狀態(tài)。現(xiàn)有的健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)雖然有涉及健康照明對(duì)人體生理和心理健康的相關(guān)條例，但沒(méi)有精準(zhǔn)的指導(dǎo)，還有待系統(tǒng)的補(bǔ)充研究。另外現(xiàn)有的健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要是從光環(huán)境的物理參數(shù)來(lái)衡量照明環(huán)境的優(yōu)劣，缺少?gòu)娜梭w健康的角度來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。健康照明是集光生物安全、視覺(jué)舒適性和生理、心理健康為一體的綜合指標(biāo)，而人達(dá)到健康狀態(tài)是一個(gè)過(guò)程的變化量[33]，所以對(duì)健康照明的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不能單從光環(huán)境的物理量數(shù)值來(lái)判斷，還需要考慮主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)量數(shù)據(jù)的有效結(jié)合。

2.2 人體健康評(píng)價(jià)方法綜述

現(xiàn)有的研究中，評(píng)價(jià)方法主要分為主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)量指標(biāo)兩大類(lèi)(表1)。主觀評(píng)價(jià)的判定主要以心理量表和語(yǔ)義形容詞等形式的自我報(bào)告為主，其中包含情緒、舒適度、警覺(jué)度、疲勞度、認(rèn)知能力等高級(jí)功能的評(píng)估和測(cè)量。不同的心理狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同類(lèi)型的問(wèn)卷，例如評(píng)估警覺(jué)度的卡羅林斯卡嗜睡量表(KSS)，用于評(píng)估疲勞程度的《疲勞癥狀自評(píng)量表》，用于評(píng)估睡眠質(zhì)量的匹茲堡睡眠指數(shù)(PSQI)，用于評(píng)估情緒狀態(tài)的焦慮自評(píng)量表(SAS)、抑郁自評(píng)量表(SDS)、布魯奈爾心境量表(BRUMS-C)等[34]?？陀^評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括人體生理和生化參數(shù)的監(jiān)測(cè)。生理參數(shù)包括體溫、心率、血壓等，生化參數(shù)包括褪黑素、皮質(zhì)醇等人體激素含量。還有操作較為復(fù)雜的瞳孔大小改變量測(cè)量[35]和生物電信號(hào)的監(jiān)測(cè)。此外，還有視覺(jué)任務(wù)績(jī)效的方法，從高級(jí)神經(jīng)功能和心理狀態(tài)的角度來(lái)反應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)光環(huán)境下的工作效率進(jìn)而反應(yīng)健康水平。以上評(píng)價(jià)方法均可用于健康照明實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)。

表1 人體健康的評(píng)價(jià)方法Table 1 Evaluation method of human health

3 動(dòng)態(tài)照明實(shí)驗(yàn)

綜上所述，照明環(huán)境的設(shè)計(jì)對(duì)人的身心健康有很大的影響作用。目前學(xué)術(shù)界對(duì)動(dòng)態(tài)照明影響人體生理健康的研究已經(jīng)較為系統(tǒng)全面，但針對(duì)符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明對(duì)心理健康的影響僅有少量相關(guān)研究，且未在建筑光學(xué)層面進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。因此，本文將在實(shí)驗(yàn)室條件下探究符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明對(duì)心理健康和認(rèn)知表現(xiàn)的影響，進(jìn)一步挖掘動(dòng)態(tài)照明的設(shè)計(jì)潛力，創(chuàng)造符合健康需求的人工光環(huán)境。

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)于2019年11月中旬至2020年1月中旬在建筑光學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭建視覺(jué)場(chǎng)景和動(dòng)態(tài)照明環(huán)境。該實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部封閉無(wú)窗戶(hù)，能有效防止其他光源的干擾。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部溫度控制在22～24 ℃，濕度控制在40%～70%。照明燈具采用高亮度LED智能太陽(yáng)光譜模擬燈設(shè)備，此設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)色溫2 700～10 000 K實(shí)時(shí)調(diào)控，距光源垂直1.5 m處水平照度從0～8 000 lx實(shí)時(shí)變化。

為了消除外界太陽(yáng)光對(duì)人體的前置干擾因素，故將實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間設(shè)定在日出前半小時(shí)，日落后半小時(shí)。實(shí)驗(yàn)室地點(diǎn)在中國(guó)深圳，根據(jù)深圳市氣象局發(fā)布的日出日落時(shí)間，最終確定本次實(shí)驗(yàn)的時(shí)間段為6：30—7：30，晚上17：30—18：30。本實(shí)驗(yàn)選取在校學(xué)生共計(jì)24名被試者，其中男女各12人，年齡分布均在18～28歲范圍之內(nèi)，均無(wú)眼部疾病且身心健康。

本研究旨在人工模擬符合自然光周期變化的動(dòng)態(tài)照明，實(shí)驗(yàn)中采用2(照明場(chǎng)景：動(dòng)態(tài)上升vs動(dòng)態(tài)下降)×2(時(shí)間：早上vs晚上)的混合設(shè)計(jì)，所有被試者均需要參加4次實(shí)驗(yàn)，包括兩次早上時(shí)段和兩次晚上時(shí)段的實(shí)驗(yàn)，如圖2所示。其中動(dòng)態(tài)上升模式照明變化時(shí)長(zhǎng)為30 min，色溫從2 700 K線(xiàn)性提升到10 000 K，照度從100 lx線(xiàn)性提升到8 000 lx；動(dòng)態(tài)下降照明變化與動(dòng)態(tài)上升照明模式完全相反。早上動(dòng)態(tài)上升和晚上動(dòng)態(tài)下降的光為符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明，早上動(dòng)態(tài)下降和晚上動(dòng)態(tài)上升的光為不符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明。

為了排除前一次實(shí)驗(yàn)對(duì)后一次實(shí)驗(yàn)的影響，以及排除被試者的疲勞效應(yīng)和練習(xí)效應(yīng)，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后被試者需要至少休息一天再來(lái)參加下次實(shí)驗(yàn)。每個(gè)時(shí)段只允許一名被試者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被試者在實(shí)驗(yàn)區(qū)保持穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)照明場(chǎng)景如圖3所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)照明模式和實(shí)驗(yàn)流程Fig.2 Lighting patterns and processes

圖3 實(shí)驗(yàn)照明場(chǎng)景圖Fig.3 Experimental scenes under the dynamic lighting

3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

本實(shí)驗(yàn)需要采集的數(shù)據(jù)主要包括主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、生理指標(biāo)參數(shù)和任務(wù)績(jī)效數(shù)據(jù)三部分。主觀評(píng)價(jià)使用了布魯奈爾心境量表(BRUMS-C)[36]，使用李克特五點(diǎn)式的計(jì)分方式用來(lái)測(cè)量被試者在實(shí)驗(yàn)當(dāng)下的瞬時(shí)心理狀態(tài)，其中0為完全沒(méi)有，4為非常多。該量表由23個(gè)條目構(gòu)成，包括六個(gè)維度(憤怒、困惑、抑郁、疲憊、緊張和活力)。

生理指標(biāo)參數(shù)包括血壓、脈搏、體溫和心率。血壓脈搏數(shù)據(jù)使用腕式血壓計(jì)測(cè)量，體溫?cái)?shù)據(jù)使用非接觸式體溫計(jì)測(cè)量，心率數(shù)據(jù)采用智能手環(huán)監(jiān)測(cè)。以上生理指標(biāo)測(cè)量?jī)x器均操作簡(jiǎn)單，測(cè)量迅速，且讀數(shù)直觀。由于實(shí)驗(yàn)主要考察同一實(shí)驗(yàn)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各項(xiàng)生理指標(biāo)的變化情況，因而也可以排除儀器誤差。視覺(jué)認(rèn)知任務(wù)根據(jù)心理學(xué)研究常用的方法，選擇字母消除任務(wù)[37](Letter Cancellation Tasks)這種具有代表性的測(cè)試任務(wù)，要求受試者在40×50大寫(xiě)字母矩陣內(nèi)，盡可能快而準(zhǔn)確地搜索并劃掉指定字母。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析被試者完成任務(wù)所花費(fèi)的時(shí)間、完成速度、錯(cuò)誤率和腦力工作指數(shù)(IMC)的結(jié)果，來(lái)判斷不同照明環(huán)境對(duì)被試者工作效率的影響。

3.3 實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)流程如圖2標(biāo)注所示。單次實(shí)驗(yàn)的總時(shí)長(zhǎng)為1 h，并實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前30 min將照明LED開(kāi)啟以保持光環(huán)境處于穩(wěn)定狀態(tài)。在實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始后，被試者首先需要進(jìn)行10 min的光環(huán)境適應(yīng)，在此期間實(shí)驗(yàn)員向被試者講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)流程，介紹主觀問(wèn)卷填寫(xiě)須知和正確佩戴生理數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)x器的方法。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后第10 min時(shí)，開(kāi)始填寫(xiě)主觀評(píng)價(jià)問(wèn)卷，測(cè)量和記錄生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，隨后每隔10 min再次重復(fù)此前的操作，共收集5次測(cè)量數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后的第15 min時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行字母消除任務(wù)，隨后每隔10 min再次重復(fù)此前的操作，共收集4次測(cè)量數(shù)據(jù)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

24名被試者經(jīng)歷4種不同的實(shí)驗(yàn)條件，共收集到有效數(shù)據(jù)96份。每份數(shù)據(jù)包含實(shí)驗(yàn)過(guò)程中收集的5次主觀量表數(shù)據(jù)和4次任務(wù)績(jī)效數(shù)據(jù)。24名被試共計(jì)480份問(wèn)卷數(shù)據(jù)，采用excel和SPSS軟件處理和分析統(tǒng)計(jì)以上實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。比較4次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值如圖4所示，發(fā)現(xiàn)早上動(dòng)態(tài)上升的光照減少了憤怒(P=0.005)和抑郁(P=0.009)，但對(duì)困惑、緊張、疲勞和活力值沒(méi)有顯著影響。晚上動(dòng)態(tài)下降的照明可緩解憤怒(P=0.048)，而晚上動(dòng)態(tài)上升的照明對(duì)活力有顯著提升影響(P=0.002),說(shuō)明晚上不符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明會(huì)使人更加活躍，不符合人類(lèi)“日出而作，日落而息”的自然規(guī)律。四個(gè)實(shí)驗(yàn)的兩兩配對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

圖4 四種實(shí)驗(yàn)的布魯奈爾量表數(shù)據(jù)Fig.4 The data of BRUMS-C under four experimental patterns

表2 四種實(shí)驗(yàn)照明條件情緒數(shù)據(jù)的配對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 Paired test results of BRUMS-C data under 4 experimental patterns

符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明包括早上上升和晚上下降模式，不符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明包括早上下降和晚上上升模式。將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行均值計(jì)算得到圖5所示的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明能減少憤怒(P=0.003)和抑郁(P=0.045)，不符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明能讓人更加活躍(P=0.018)。同時(shí)，將被試者的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計(jì)算并進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)條件對(duì)血壓、脈搏變化率沒(méi)有顯著影響,但在晚上符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明條件下,心率變化率較低,說(shuō)明在此條件下受試者的情緒越穩(wěn)定，如圖6所示。

對(duì)比了被試者完成字母消除任務(wù)的時(shí)間、速度、錯(cuò)誤率和腦力指數(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果沒(méi)有顯著差異，因此在這里不過(guò)多介紹?？赡苡捎谌说男睦砘顒?dòng)復(fù)雜多樣，認(rèn)知任務(wù)的難易和復(fù)雜程度都會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性[38]。

圖5 不同照明模式對(duì)主觀心境的影響Fig.5 The data of BRUMS-C with the Daylight cycle

圖6 不同照明模式對(duì)生理指標(biāo)變化率的影響Fig.6 Change rate of physiological parameters in different patterns

5 結(jié)論與展望

本研究首先梳理了健康照明的基礎(chǔ)研究和發(fā)展演變，通過(guò)挖掘光環(huán)境與人體健康的影響關(guān)系，分析出現(xiàn)有研究中，對(duì)動(dòng)態(tài)照明影響生理健康的研究已經(jīng)較為系統(tǒng)，但缺少有關(guān)動(dòng)態(tài)照明對(duì)心理健康的研究。其次，以現(xiàn)有的健康照明評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和人體健康評(píng)價(jià)方法為基礎(chǔ)，提出了綜合主觀評(píng)價(jià)、視覺(jué)任務(wù)績(jī)效和生理參數(shù)指標(biāo)的健康照明評(píng)價(jià)方法。最后，本研究確定從建筑光學(xué)層面進(jìn)行了嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，針對(duì)符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明、心理狀態(tài)和認(rèn)知表現(xiàn)的影響開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明能減少憤怒和抑郁情緒。晚上動(dòng)態(tài)上升的照明對(duì)活力有顯著提升影響,說(shuō)明晚上不符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明會(huì)使人更加活躍，但是不符合人類(lèi)“日出而作，日落而息”的自然規(guī)律，很可能導(dǎo)致晚上過(guò)度興奮而影響正常的休息和睡眠。

本研究的結(jié)果體現(xiàn)了符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明對(duì)心理狀態(tài)的影響作用。研究成果可以應(yīng)用于建筑內(nèi)的等候區(qū)域，以緩解使用者的憤怒和抑郁情緒。另外，為了創(chuàng)造夜晚良好的休息環(huán)境，應(yīng)盡量避免亮度過(guò)高的照明環(huán)境。目前，針對(duì)符合自然光周期的動(dòng)態(tài)照明研究還需要跨學(xué)科的支撐，如何將這種特殊的照明形式應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境還需要進(jìn)一步的研究。未來(lái)將進(jìn)一步探究最能滿(mǎn)足人類(lèi)身心健康需求的動(dòng)態(tài)照明峰值變化區(qū)間和影響機(jī)制，為健康建筑發(fā)展提供新的思路和設(shè)計(jì)策略。