建筑光環境設計對居住者生理和心理的影響研究

摘要：探討建筑光環境設計對居住者生理和心理健康的重要性，分析光環境對人們情緒、注意力和身體健康的影響。對建筑光環境設計的關鍵因素包括天然光利用、光照顏色和強度調節、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合控制方案，在模擬空間中實現了光照度500 lx[ 1]"的均勻分布。經過效果分析，驗證了聯合系統對提升工作效率和人居舒適度的積極作用。

關鍵詞：光環境設計"" 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

建筑光環境設計對居住者生理和心理的影響是當代建筑設計領域中的重要課題。建筑是人們日常生活的重要場所，良好的光環境設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發展，減少對環境的影響。光環境設計不僅是實現照明的功能需求，還可以通過合理的設計手法提升建筑空間的質感、層次感和舒適性，打造具有靈動感和溫暖感的室內環境。建筑光環境設計作為建筑設計的重要組成部分，影響到人們的日常生活體驗，關注光環境設計的研究和實踐有助于提升人們對建筑環境的認知和審美水平。因此，通過深入研究建筑光環境設計對居住者生理和心理的影響，可以為建筑設計和規劃提供科學依據，促進建筑環境的改善和創新，提升人們的生活質量和幸福感。

1建筑光環境

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

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

2光環境與健康

2.1光環境與身體健康

光線是人類生物鐘調節的主要刺激因素，適當的光線刺激可以幫助維持生物鐘的正常節律、促進睡眠、清醒和代謝等生理功能的協調。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有密切的關系，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]。良好的光環境有助于維持人體內分泌系統的平衡，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，在建筑設計中，充分考慮光環境對居住者的生理影響是非常重要的，通過科學、合理的光環境設計，可以提升居住者的生活質量、健康水平和工作效率。

2.2光環境與心理健康

光環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。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。適當的光線分布可以增強視覺舒適度，使人感到更舒適和放松。良好的光環境設計能夠美化室內環境，提升建筑的品質感和舒適度，從而對心理健康產生積極影響。

3建筑光環境的設計

3.1天然光的應用

在建筑光環境設計中，充分利用天然光源是實現健康照明和節能降耗的關鍵策略，這需要通過科學的建筑布局、合理的窗戶設計瑟優化的建筑朝向來實現，以確保各功能區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，為建筑光環境的優化設計提供了可靠的技術支持。

3.2光照的顏色與強度

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

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]。現代照明系統通過智能調控技術實現了精細化光環境管理：可調光LED燈具不僅支持色溫和亮度的無極調節，還能夠結合空間使用率進行動態優化。例如，辦公區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的照明策略代表了綠色建筑的發展方向。

3.3光線的分布與均勻度

光環境設計是建筑空間品質的重要決定因素，其核心在于實現科學的光分布與合理的照度均勻度。研究表明，空間內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視覺疲勞。為此，現代建筑設計常采用反射材料與間接照明相結合的方式，在提高光效的同時，有效控制眩光現象。

在具體實施層面，優秀的光環境設計需要統籌考慮3個關鍵維度：一是自然光的優化利用，通過建筑朝向和開窗設計，最大化引入自然光源；二是人工照明的智能調控，運用可調光系統，實現色溫與亮度的精準匹配；三是光分布的精細化設計，確保各功能區獲得適宜的照度均勻度^[5]。這種系統性的光環境規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境體驗。從實踐效果看，整合了這些要素的建筑設計往往能創造出兼具功能性、舒適性和美學價值的優質光環境。

4建筑光環境在實踐中的應用

4.1 天然采光與人工照明聯合控制方案

某辦公樓在室內設計中，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生的人工照度。為實現最佳光照效果，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 的光環境最為適宜。為達到這一目標，本文設計中選擇色溫為 4 500 K 的 LED 燈具作為光源。通過聯合控制模型，將工作面照度控制在 500 lx的水平，以提供一個舒適、高效的室內光照環境。

設計中，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。在這種設計下，首先最大程度利用天然采光滿足室內照度標準，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]。在優化照明設計中，選擇合適的百葉角度可以使室內晝光照度達到最佳狀態。確定了百葉角度后，室內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值，然后根據光通輸出值來調節人工照明燈具的亮度，從而實現按需調光，保持室內照明處于最佳狀態。

4.2方案效果分析

案例以矩陣分析與控制理論為基礎，通過建立辦公空間的晝光照度模型和人工照度模型，并結合聯合控制策略，實現了光環境與健康的關系。通過在長9 m、寬4 m、頂棚高4 m的模擬空間中應用聯合控制模型，通過合理安排百葉角度和人工照明補光，室內照度分布均勻，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，創造了舒適的照明環境。通過Ecotect軟件和DIALux軟件進行效果測試，結果顯示，采用聯合控制系統后，室內照度分布均勻，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。

通過對本文的光環境設計方案效果進行分析，得出良好的建筑光環境設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境，提高工作效率和生活質量。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。通過合理設計和控制照明系統，能夠實現光環境與居住者之間的良好互動，為建筑環境帶來更多正面影響。

5結語

建筑光環境設計作為當代建筑設計領域的重要議題，對改善居住者的生活品質和工作環境至關重要。通過合理利用天然光源、調節光線顏色和強度、優化光線分布，可以創造出舒適、高效的室內環境，提升居住者的心理健康和生理狀態。建筑設計時，應注意光環境對人們的健康影響，通過科學、合理的設計，營造出具有品質感和舒適感的建筑環境，為人們的生活和工作帶來更多便利和幸福感。深入研究光環境設計的重要性，將為建筑設計領域的不斷改善和創新提供有益參考。

參考文獻

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