Назад к новостям

Полное сравнение естественного света и электрических источников света | Обязательно к прочтению для специалистов по освещению

Источник: 中国之光网 Просмотры: 2698
微信图片_20250328130414.jpg

Knoop, M., Stefani, O., Bueno, B., et al. (2020). Daylight: What makes the difference? Lighting Research & Technology, 52(3), 423-442.


«Полное сравнение естественного света и электрических источников света»
Перевод: Као Пэйяо | Рецензия: Ян Бяо

Аннотация
Свет необходим для зрения; он позволяет нам ощущать и воспринимать окружающую среду и многими прямыми и косвенными способами, через глаза и кожу, влияет на наше физиологическое и психологическое здоровье. Использование света в искусственной среде имеет последствия для комфорта, поведения, экономики и окружающей среды. Дневной свет имеет множество особых преимуществ, включая отличное зрительное восприятие, обеспечивающее хорошее зрение, эффективную синхронизацию циркадной системы, а также ряд острых не изображающих эффектов и важную роль в выработке витамина D. Некоторые реакции человека на дневной свет кажутся хорошо определенными, тогда как другие требуют дополнительных исследований для adequate понимания. В данной статье представлен обзор современных знаний о том, как характеристики дневного света играют роль в выполнении этих и других функций, часто лучше, чем электрическое освещение, предоставляемое традиционным способом.

Свет необходим для зрения; он позволяет нам воспринимать и понимать окружающую среду и влияет на наше физиологическое и психологическое здоровье многими прямыми и косвенными способами через глаза и кожу. Свет в искусственной среде влияет на комфорт, поведение, экономику и окружающую среду. Естественный свет имеет много уникальных преимуществ, включая зрительную эффективность, обеспечение зрения, регуляцию циркадных ритмов и другие немедленные не изображающие эффекты, а также играет важную роль в синтезе витамина D. Некоторые эффекты естественного света на человека кажутся ясными, но другие требуют дальнейших исследований для уточнения. В этой статье изложены существующие знания о характеристиках естественного света: почему эти характеристики обычно работают лучше, чем обычные формы электрического источника света, для достижения вышеупомянутых функций.

1. Введение


Дневной свет представляет собой целостное сочетание световых характеристик солнечного света от прямого солнечного излучения и небесного света от рассеянного солнечного излучения (Рисунок 1). В отличие от электрического освещения, дневной свет altamente динамичен, изменяясь в течение дней и между ними, в течение года и в зависимости от погодных условий по интенсивности, цвету, рассеиванию и направлению. Естественное освещение относится к освещению внутренних пространств дневным светом, поступающим через отверстия в оболочке здания.


Естественный свет — это общее сочетание прямого солнечного света и рассеянного небесного света, интегрирующее их соответствующие фотометрические характеристики (см. Рисунок 1). В отличие от электрических источников света, естественный свет обладает высокой динамичностью, изменяясь по интенсивности, цвету, рассеиванию и направленности в течение дня, изо дня в день, в течение года и при различных погодных условиях. Естественное освещение относится к введению естественного света во внутренние пространства для освещения через проемы в ограждающей конструкции здания.

微信图片_20250328130425.png

Эта статья возникла в результате обсуждений между авторами на семинаре, состоявшемся в Берлине в июне 2018 года, и не предназначена быть всеобъемлющим обзорным материалом. Целью семинара было отражение междисциплинарной дискуссии о различных научных, технических и творческих аспектах различий между естественным и электрическим светом. В качестве первого шага этот обзор должен обеспечить основу для дальнейшего, более конкретного обсуждения и исследований.


Эта статья возникла из семинара, проведенного в Берлине в июне 2018 года, где авторы с различным дисциплинарным бэкграундом стремились исследовать различия между естественным светом и электрическими источниками света с научных, технических и инновационных точек зрения. Эта статья не является всеобъемлющим обзором; скорее, она направлена на то, чтобы 'заинтересовать' и стимулировать дальнейшие, более конкретные обсуждения и исследования.

Многочисленные исследования, основанные на опросах, показали, что естественный свет предпочтительнее электрического освещения в большинстве условий[1-5]. Бойс и др. [6] утверждают, что ‘Нет сомнений в том, что люди предпочитают естественный свет электрическому освещению в качестве основного источника освещения’, и приводят обзор литературы, который показывает, что высокий процент респондентов предпочитает работать при естественном свете. Большинство исследований проводилось на широтах около 50° с.ш. [2,3,7]; одно исследование в тропиках указывает на то, что большинство occupants также предпочитают работать при естественном свете [8].


Многие исследования, основанные на опросах, показывают, что в большинстве сценариев люди предпочитают естественный свет электрическим источникам света. Бойс и др. указывают: «Нет сомнений в том, что люди предпочитают естественный свет в качестве основного источника освещения, а не электрические источники света», и предоставляют обзор литературы, показывающий, что высокая доля респондентов更愿意 работать при естественном свете. Большинство исследований проводилось на широте около 50° с.ш. Даже в тропических регионах одно исследование также указывает на то, что большинство occupants аналогичным образом предпочитают работать при естественном свете.

Многие обзоры документируют важность дневного света для здоровья, благополучия и устойчивости, а также его последствия для архитектуры [5-13]. Вейтч и Галасиу [11] резюмируют: 'Обзоры [5,14] пришли к выводу, что большинство сотрудников хотят иметь окна и естественное освещение, и что они способствуют здоровью и благополучию’. Здесь мы показываем, что специфические характеристики и связанные с ними преимущества дневного света, обобщенные в Таблице 1, которые вызывают эту человеческую реакцию, выходят за рамки субъективных предпочтений естественного света, как обсуждалось Хаансом [15].


Многие обзорные статьи документируют важность дневного света для здоровья, благополучия и устойчивости, а также его влияние на архитектуру. Вейтч и Галасиу резюмируют: «Большинство сотрудников в офисных помещениях хотят иметь окна и естественное освещение, которые положительно влияют на здоровье и благополучие». В данной статье далее отмечается, что специфические характеристики дневного света и их преимущества (обобщенные в Таблице 1) выходят за рамки субъективных предпочтений людей в отношении естественного света, как обсуждалось Хаансом.


Таблица 1 Характеристики дневного света и электрического освещения


微信图片_20250328130448.png


В основе человеческого предпочтения дневного света лежат переживания, которые превосходят непосредственные физические стимулы, часто организованные по своей природе так, чтобы переплетаться со знаниями, связанными с контекстом. Солнце поклонялись во многих культурах, при этом солнечный свет и качества теней и тьмы обычно воспринимаются как источник духовного и эстетического опыта, а также здоровья и благополучия.


Основной причиной предпочтения людьми дневного света являются переживания, превосходящие непосредственные физические стимулы, которые часто переплетаются со знаниями, связанными с контекстом. Солнце поклоняются во многих культурах, и солнечный свет, а также качества теней и тьмы обычно считаются источниками духовного и эстетического опыта, а также здоровья и благополучия.


В отличие от дневного света, электрическое освещение — это контролируемый искусственный источник света, связанный с достижениями в науке и технике, который легче изучать и проектировать для достижения конкретных результатов. Напротив, дневной свет как естественный источник труднее контролировать, а ежедневные, сезонные и годовые динамики дневного света приводят к разным результатам в разных местах, дополнительно изменяемым погодными условиями. Из-за этих географических различий соответствующее использование дневного света может варьироваться от воздействия солнечного и небесного света до полного исключения солнечного света из зданий.


В отличие от дневного света, Электрический источник света — это контролируемый искусственный источник света, продукт науки и техники, который легче изучать, проектировать и применять для достижения конкретных результатов. Напротив, Использование дневного света как естественный продукт труднее контролировать, и его ежедневные, сезонные и годовые динамические изменения приводят к разным результатам в разных местах, дополнительно подвергаясь влиянию погодных условий. Из-за этих географических различий соответствующее Использование дневного света сильно варьируется: от воздействия солнечного и небесного света до полного блокирования прямых солнечных лучей.


Кроме того, использование проемов для дневного света в ограждающей конструкции здания зависит от функции внутреннего пространства, а также от требований occupants к конфиденциальности, виду, защите от слепящей блёскости и управлению поступлением солнечного тепла. Люди также по-разному реагируют на дневной свет, как, например, рассмотрено Пирсоном и др. [16]. Сложная конструкция индивидуальных, физиологических, культурных, географических и сезонных предпочтений и характеристик лежит в основе желания дневного света, последующей человеческой реакции, а также экологических и денежных выгод.


Кроме того, использование проемов для дневного света в ограждающей конструкции здания зависит от функции внутреннего пространства, а также от требований occupants к конфиденциальности, виду, защите от Слепящая блёскость и управлению поступлением солнечного тепла. Индивидуальные реакции на Использование дневного света также различаются, как рассмотрено Пирсоном и др. Причины, лежащие в основе желания людей и их реакции на Использование дневного света, сложны: они интегрируют индивидуальные, физиологические, культурные, географические и сезонные предпочтения и характеристики, а также экологические и экономические выгоды.


2. Зрительная работоспособность


Зрение — наиболее развитое чувство у людей, и поэтому наш вид в значительной степени зависит от обеспечения светом надлежащего качества. Зрительная работоспособность, определяемая как скорость и точность обработки зрительной информации, зависит от условий освещения [17]. Дневной свет является очень хорошим источником света для поддержки зрительной работоспособности. Это источник света без мерцания с непрерывным спектральным распределением мощности, охватывающим весь видимый диапазон (Рисунок 2).


Зрение — наиболее развитое чувство у людей, поэтому мы значительно зависим от света надлежащего качества. Зрительная работоспособность определяется как скорость и точность обработки зрительной информации и зависит от условий освещения. Естественный свет — отличный источник света, поддерживающий зрительную работоспособность; это источник света без мерцания с распределением мощности непрерывного спектра, охватывающим весь видимый диапазон (Рисунок 2).


微信图片_20250328130504.png


Высокая освещённость (Рисунок 3) позволяет различать мелкие детали, поддерживая остроту зрения. Слепящую блёскость необходимо контролировать как для дневного света, так и для электрического освещения. Спектральное распределение мощности дневного света обеспечивает оптимальную цветопередачу и позволяет лучше различать цвета, чем большинство электрического освещения, тогда как направленность как дневного, так и электрического света может создавать тени, подчеркивающие детали для трёхмерных задач.


Высокая освещённость (Рисунок 3) поддерживает остроту зрения, позволяя различать детали. Необходимо контролировать слепящую блёскость как от естественного света, так и от электрических источников света. Спектральное распределение мощности естественного света обеспечивает оптимальную цветопередачу и предлагает лучшее различение цветов, чем большинство электрических источников света; направленность как естественных, так и электрических источников света может создавать тени, подчеркивающие детали, что помогает в трёхмерных зрительных задачах.


微信图片_20250328130511.png


3. Хорошее зрение


Недостаточное воздействие дневного света, по-видимому, связано с развитием близорукости или миопии. Миопия является наиболее распространенным нарушением зрения, затрагивающим молодых людей; она достигла эпидемического уровня в Восточной Азии и растет в других регионах. Миопия обычно впервые диагностируется у детей школьного возраста. Недавние исследования возродили идею о том, что именно среда, в которой учатся дети, определяет, станут ли они близорукими [18]. Похоже, что у детей, занимающихся активностями на открытом воздухе, уровень миопии ниже [19]. Таким образом, воздействие дневного света на уровнях, значительно превышающих те, которые обычно встречаются в помещениях (Рисунок 3), может быть важным для предотвращения миопии.


Недостаточное воздействие естественного света, по-видимому, связано с развитием миопии. Миопия является наиболее распространенным нарушением зрения, затрагивающим молодых людей; она достигла эпидемического уровня в Восточной Азии и растет в других регионах. Миопия обычно впервые диагностируется у детей школьного возраста. Недавние исследования возродили точку зрения, что именно физическая учебная среда определяет, станут ли они близорукими (Примечание iLLab: Долгое время академическое сообщество считало, что миопия вызвана чрезмерной нагрузкой на глаза и мало связана с окружающей средой.). У детей, получающих достаточное количество активных занятий на открытом воздухе, также более низкий уровень миопии. Следовательно, воздействие естественного света при уровнях освещённости, значительно превышающих типичные внутренние уровни (Рисунок 3), может играть важную роль в предотвращении миопии.


Точные биологические механизмы, посредством которых пребывание на открытом воздухе может защищать зрение детей, еще не полностью изучены. Гипотезы заключаются в том, что (i) яркий свет стимулирует высвобождение ретинального нейромедиатора дофамина, который подавляет осевой рост глаза, вызывающий близорукость; (ii) поскольку циркадные ритмы в глазу влияют на рост глаза, нарушение этих ритмов из-за низкого уровня освещенности также было предложено в качестве фактора развития [20] и (iii) существует географический и сезонный компонент, так как как удлинение глаза, так и прогрессирование миопии увеличиваются по мере сокращения продолжительности дня [21]. Сложный защитный эффект дневного света может зависеть от многих взаимосвязанных аспектов, включая продолжительность и время воздействия дневного света, длину волны и интенсивность.


Точные биологические механизмы защитного эффекта естественного света на зрение детей еще не ясны, но существуют три связанные гипотезы: (i) Яркий свет может стимулировать высвобождение ретинального нейромедиатора дофамина, тем самым подавляя осевой рост глаза, который приводит к миопии; (ii) Поскольку циркадные ритмы в глазу влияют на рост глазного яблока, низкие уровни освещенности, нарушающие эти ритмы, также считаются фактором развития; (iii) Существуют географические и сезонные факторы, так как как осевое удлинение, так и прогрессирование миопии увеличиваются по мере сокращения светового дня. Сложный защитный эффект естественного света может зависеть от многих взаимосвязанных аспектов, включая продолжительность и время воздействия естественного света, а также его длину волны и интенсивность.


Чрезмерная работа на близком расстоянии также может повредить зрение детей; хотя доказательства этого противоречивы, недавний обзор профилактики миопии, проведенный Лагрезом и Шеффелем [22], сообщил, что «У человека с низким воздействием дневного света риск развития миопии в пять раз выше, который может возрасти до 16-кратного, если этот человек также выполняет работу на близком расстоянии».


Чрезмерная работа на близком расстоянии (Примечание iLLab: зрительные задачи) также может повредить зрение детей; хотя соответствующие доказательства противоречивы, недавний обзор профилактики миопии, проведенный Лагрезом и Шеффелем, сообщил: «У людей с низким воздействием естественного света риск миопии в пять раз выше среднего, а если они также выполняют зрительные задачи на близком расстоянии, риск может достигать 16-кратного.»


Спектральный компонент воздействия дневного света (Рисунок 2) может влиять на визуальное восприятие цвета. Реймхен [23] показал, что нарушения цветовосприятия более распространены в северных широтах, где сумерки занимают более значительную часть дня, чем на экваторе, где нарушения цветовосприятия встречаются очень редко. Исследование зрительного восприятия у людей, родившихся ниже и выше Северного полярного круга в разные сезоны, показало, что снижение воздействия дневного света и увеличение воздействия сумерек и электрического освещения в младенчестве изменяло цветовую чувствительность; участники, родившиеся осенью выше Северного полярного круга, показали наименьший общий уровень цветовосприятия [24].


Спектральный компонент естественного света (Рисунок 2) может влиять на визуальную эффективность с точки зрения цвета. Исследования Реймхена показывают, что дефекты цветового зрения более распространены в северных широтах и редки в экваториальных регионах. По сравнению с экваториальными регионами, сумерки занимают большую часть дня в северных широтах. Исследование зрительного восприятия у людей, родившихся недалеко от Северного полярного круга в разные сезоны, показало, что снижение воздействия естественного света и увеличение воздействия сумерек и электрических источников света в младенчестве изменяют чувствительность цветового зрения; младенцы, родившиеся осенью и живущие за пределами Северного полярного круга, имели наименьшую эффективность цветового зрения.


4. Циркадная синхронизация


Своевременное освещение может синхронизировать циркадный ритм, что важно для положительного влияния на качество сна, здоровье, настроение и когнитивные способности человека [25]. Дневной свет, благодаря своим временным изменениям в спектральном распределении мощности и интенсивности (Рисунок 4), является естественным временным сигналом («цейтгебером») для синхронизации циркадного ритма и цикла сон-бодрствование. Рассвет и закат являются важными сигналами для синхронизации, при этом высокий уровень освещенности днем и темнота ночью необходимы для оптимального сна.


Своевременное освещение может регулировать систему циркадного ритма, что очень важно для улучшения качества сна, здоровья, настроения и когнитивных способностей человека. Естественный свет, благодаря своим динамическим изменениям в спектральном распределении мощности и интенсивности (Рисунок 4), является естественным временным сигналом («цейтгебером») для синхронизации системы циркадного ритма и цикла «сон-бодрствование». Рассвет и закат являются важными сигналами для регулирования циркадного ритма; высокий уровень освещенности днем и темнота ночью имеют решающее значение для оптимального сна.


微信图片_20250328130521.png


Поступление света в систему циркадного ритма происходит через внутренне фоточувствительные ганглиозные клетки сетчатки (ipRGC), особенно чувствительные к коротковолновой «синей» составляющей света. Открытые в 2002 году [26,27], эти клетки связаны с циркадными часами и другими частями мозга, влияя преимущественно на невизуальные функции [28]. Для поддержки циркадной функциональности важно воздействие яркого и коротковолнового света в дневное время вместе с избеганием света в ночное время. Исследование в антарктическом регионе показало лучшее качество сна персонала базы в период года с дневным светом, с его преобладающими более высокими уровнями освещенности, по сравнению с качеством сна во время полярной зимы только с электрическим освещением. При сравнении условий электрического освещения свет, обогащенный синим (17 000 К), был более эффективен, чем яркий белый (5000 К), для поддержки хороших циклов сна и бодрствования [29]. В помещениях снижение воздействия солнечного света в течение дня вместе с воздействием электрического света после заката может задержать время циркадных часов, что приводит к трудностям с засыпанием ночью и проблемам с своевременным пробуждением утром.


Воздействие света на систему циркадного ритма осуществляется в основном через внутренне фоточувствительные ганглионарные клетки сетчатки (ipRGC), которые особенно чувствительны к коротковолновым компонентам «синего света». Эти клетки были обнаружены в 2002 году; они связаны с биологическими часами и другими областями мозга, преимущественно влияя на невизуальные функции. Для поддержания циркадного ритма днем необходим яркий свет, богатый короткими волнами, а ночью следует избегать воздействия света. Исследование, проведенное в Антарктиде, показало, что сотрудники базы имели лучшее качество сна в периоды с естественным освещением (более высокий уровень освещенности) и худшее качество сна во время полярной ночи (только электрические источники света). При сравнении условий электрических источников света свет, богатый синим светом (17 000 К), более эффективно поддерживал хороший цикл сна-бодрствования, чем яркий белый свет (5000 К). В помещениях снижение воздействия солнечного света днем в сочетании с использованием электрических источников света после заката может задержать фазу циркадного ритма, что приводит к трудностям с засыпанием ночью и пробуждением утром.


Исключительное воздействие дневного света синхронизирует систему циркадного ритма с солнечным временем [30,31]. Рённеберг и Мерроу [32] предложили лечить и предотвращать циркадный рассинхрон путем «усиления световой среды (больше света днем и меньше света ночью). Это требует использования динамических изменений спектрального состава и применения архитектурных решений для проникновения большего количества дневного света в здания». Искусственное обеспечение высокой амплитуды временной динамики дневного света с помощью электрического освещения требует значительного расхода энергии. Предполагается, что дневной свет является лучшим и наиболее подходящим источником света для циркадной синхронизации, хотя убедительных исследовательских доказательств этому недостаточно.


Воздействие чистого естественного света может синхронизировать систему циркадного ритма с солнечным временем. Рённеберг и Мерроу предложили лечить и предотвращать нарушения циркадного ритма путем «усиления световой среды» (больше света днем, меньше света ночью). Это требует использования динамических изменений состава спектра и принятия архитектурных проектных решений для внедрения большего количества естественного света в здания. Обеспечение высокоамплитудной динамики, подобной естественному свету, с помощью искусственного освещения требует высокого энергопотребления. Исходной предпосылкой здесь является то, что естественный свет (iLLab: имеется в виду весь естественный свет, включая дневные и ночные периоды, включая Чжугэ Ляна и Чжугэ Аня) является идеальным источником света для регуляции циркадного ритма, но отсутствуют четкие исследовательские доказательства.


Сигналы рассвета и заката являются самыми мощными синхронизаторами, не требующими света высокой интенсивности, а представляющими собой паттерн суточных изменений с восходом и закатом солнца. Они зависят от дня года и широты. Исследования моделирования показали быстрое смещение фазы при одиночном импульсе рассвета [33], а воздействие естественного рассвета и заката немедленно возвращает сон в ночные часы [31]. По сравнению со статическим освещением, динамическое освещение, имитирующее естественный восход солнца за счет изменения цветовой температуры (от 1090 К до 2750 К) и освещённости на уровне глаз (0–250 лк), приводило к улучшению субъективного настроения и самочувствия [34], лучшей когнитивной производительности [35] и могло быть потенциальной защитой от сердечной уязвимости в критические утренние часы [36]. Динамическое освещение, включавшее более низкие уровни освещенности и цветовые температуры утром и вечером, приводило к значительно более высокой выработке мелатонина за 1 час до сна по сравнению со статическим светом [37].


Сигналы рассвета и заката являются самыми мощными синхронизаторами, не требующими света высокой интенсивности, а представляющими собой паттерн изменений в течение суточного цикла с восходом и закатом солнца. Эти сигналы зависят от дня года и географического положения. Исследования моделирования показывают, что одиночный импульс рассвета может быстро сдвинуть фазу циркадного ритма; воздействие естественного рассвета и заката может немедленно сбросить цикл сна на ночное время. По сравнению со статическим освещением, динамическое освещение, имитирующее естественный восход солнца (за счет изменения цветовой температуры от 1090 до 2750 К и освещённости на уровне глаз от 0 до 250 лк), может улучшить субъективное настроение и самочувствие, повысить когнитивную производительность и может защитить от сердечной уязвимости в критические утренние часы. Динамическое освещение, обеспечивающее низкую освещённость и низкую цветовую температуру утром и вечером, может значительно повысить уровень секреции мелатонина за один час до сна по сравнению со статическим освещением.


Естественный свет на улице изначально обеспечивает временную динамику. Таким образом, самое простое решение для получения достаточного стимула циркадного ритма — выйти на улицу. Тем не менее, люди в современном индустриальном обществе проводят до 90% своего времени в помещениях [38–41]. В зданиях форма и фасад, а также выбор остекления окон и системы затенения изменяют интенсивность, цвет и распределение дневного света в интерьере. Условия естественного освещения, доступные occupants комнаты, также зависят от их расстояния до окна, геометрии помещения и коэффициентов отражения поверхностей. В зависимости от дизайна естественного освещения, дневной свет в помещении часто может обеспечивать адекватный стимул и поддержку циркадной системе, оставаясь таким образом обычным источником света для поддержки циркадного ритма. Офисные работники, имеющие доступ к окнам, сообщают о лучшем качестве сна, чем те, у кого окон нет [42]. Качество сна повышается при большей доступности дневного света летом [43], причем продолжительность воздействия выше порога в 1000 lx или 2500 lx на уровне глаз является показателем лучшего качества сна [44].


Наружный естественный свет может обеспечивать внутренние временные динамические изменения. Поэтому самое простое решение для получения циркадного светового стимула — «выйти на улицу». Однако в современных индустриальных обществах люди проводят до 90% своего времени в помещениях. Тип здания, фасад, материалы остекления окон и системы затенения изменяют интенсивность, цвет и распределение естественного света, проникающего внутрь. Условия естественного освещения, доступные для occupants помещения, также зависят от их расстояния до окна, геометрии помещения и коэффициента отражения поверхностей. В зависимости от дизайна естественного освещения, внутренний естественный свет часто бывает достаточным для стимулирования и регулирования циркадного ритма, поэтому внутреннее освещение всегда служило обычным источником света для поддержания циркадного ритма (примечание iLLab: это означает, что дополнительное так называемое «циркадное освещение» на самом деле не требуется) . Работники в офисных помещениях с окнами сообщают о лучшем качестве сна, чем те, у кого окон нет. Если воздействие света, продолжающееся дольше определенного порога в 1000 или 2500 lx (освещённость на уровне глаз), используется как индикатор, связанный с качеством сна, то качество сна улучшается с увеличением дневных часов летом (примечание iLLab: это также принцип терапии искусственным светом при сезонном аффективном расстройстве в высокотширотных регионах Северной Европы осенью и зимой) .


Сравнивая дневной свет с условиями электрического освещения, Тернер и др. [45] утверждают: «Типичная освещенность в жилых помещениях [в среднем 100 лк или менее из-за электрического освещения] слишком низка для потребностей циркадного ритма даже у молодых людей. Своевременное воздействие солнечного света или других ярких источников света жизненно важно для психического и физического благополучия во всех возрастных группах. […] В целом, несколько часов воздействия синего взвешенного света мощностью не менее 2500 лк (в идеале солнечного света), начиная с раннего утра, приносят пользу большинству людей. Яркий свет немедленно и напрямую улучшает когнитивные функции, бдительность, работоспособность и настроение, поэтому яркая окружающая среда в течение дня обеспечивает дополнительные преимущества, особенно для людей среднего и старшего возраста».


Что касается сравнения естественного света и электрических источников света, Тернер и др. утверждают: «Типичные уровни освещенности в жилых помещениях (в среднем 100 лк или ниже, от электрических источников света) слишком низки для потребностей циркадного ритма, даже для молодых людей (примечание iLLab: пожилым людям требуются более высокие дозы света). Своевременное воздействие солнечного света или других ярких источников света имеет решающее значение для психического и физического здоровья людей всех возрастов. […] Как правило, несколько часов воздействия синего взвешенного света мощностью более 2500 лк (предпочтительно солнечного света), начиная с раннего утра, полезны для большинства людей. Яркий свет может немедленно и напрямую улучшить когнитивные функции, возбуждение, работоспособность и настроение; поэтому пребывание в яркой среде в течение всего дня может принести дополнительные преимущества, особенно людям среднего и пожилого возраста».


5. Острые эффекты, не связанные с формированием изображения


Реакции циркадного ритма, такие как регуляция времени сна, связаны с опосредованными сетчаткой реакциями на свет, осуществляемыми через ipRGC. Кроме того, некоторые острые эффекты, такие как подавление мелатонина, увеличение частоты сердечных сокращений или бодрствования, также могут достигаться под воздействием света через ipRGC или комбинацию фоторецепторов [46]. Как интенсивность, так и спектральный состав света играют роль в возникновении или предотвращении этих эффектов. Дневной свет может обеспечивать высокий уровень освещенности. Однако распределение спектральной мощности света из определенных областей неба может сильно варьироваться [47]; в помещениях, поскольку получаемый дневной свет зависит от ориентации комнаты, цветовая температура света может быть значительно холоднее, чем часто предполагаемый холодный белый свет 6500 К. Соответствующее распределение спектральной мощности и коротковолновая составляющая указывают на то, что дневной свет обладает высоким потенциалом для поддержки острых не зрительных эффектов (Рисунок 5).


Реакции циркадного ритма (такие как регуляция времени сна) связаны с опосредованными сетчаткой реакциями на свет, которые в основном осуществляются через ipRGC (внутренне фоточувствительные ганглиозные клетки сетчатки). Кроме того, некоторые немедленные эффекты (такие как подавление мелатонина, увеличение частоты сердечных сокращений или повышение бдительности) также могут достигаться под воздействием света через ipRGC или комбинацию нескольких фоторецепторов. Интенсивность света и спектр играют важную роль в возникновении или предотвращении этих эффектов. Естественный свет может обеспечить необходимую интенсивность освещения, но распределение спектральной мощности из определенных областей неба может сильно различаться; поэтому, из-за разной ориентации комнат, цветовая температура внутреннего дневного освещения может быть холоднее, чем обычно предполагаемый холодный белый свет 6500 К. Соответствующее распределение спектральной мощности и коротковолновые компоненты указывают на то, что естественный свет обладает большим потенциалом для поддержки немедленных не зрительных эффектов (Рисунок 5).


微信图片_20250328130532.png


Исследования этих острых не зрительных эффектов света в основном проводились с использованием электрического освещения. Было показано, например, что самооценка дневной работоспособности, бдительности и способности концентрироваться, а также снижение дневной сонливости улучшаются при статическом освещении с высокой коррелированной цветовой температурой[48,49]. Смолдерс и др. [50] обнаружили повышение субъективной бдительности и жизненной энергии, а также объективной производительности и физиологического возбуждения при обеспечении освещённости 1000 lx вместо 200 lx на уровне глаз утром. Хотя соответствующие исследования с естественным светом были ограничены, ожидается, что естественный свет будет очень эффективно вызывать острые не зрительные эффекты в течение дня благодаря наличию высоких уровней освещённости вместе с выраженным коротковолновым компонентом в его спектре. Хотя лампы были специально разработаны для поддержки циркадного ритма и острых не зрительных эффектов, естественный свет является природным источником света для поддержки этих эффектов при минимальном или нулевом энергопотреблении.


Что касается этих острых не зрительных эффектов, большинство исследований основано на электрических источниках света. Например, два исследования, основанные на статическом искусственном освещении, показали, что высокая цветовая температура может улучшить самооценку дневной рабочей производительности, бдительности, сонливости и уровня концентрации. Смолдерс и др. обнаружили, что когда освещённость на уровне глаз увеличивалась с 200 lx до 1000 lx утром, субъективная бдительность и жизненная энергия участников повышались, а объективная производительность и физиологическое возбуждение также улучшались. Хотя исследований острых не зрительных эффектов, основанных на естественном свете, мало, ожидается, что естественный свет сыграет важную роль в этом аспекте благодаря своей способности обеспечивать высокие уровни освещённости и коротковолновые спектральные компоненты в течение дня. Хотя в настоящее время существуют продукты электрических источников света, специально разработанные для циркадного ритма и острых не зрительных эффектов, естественный свет остаётся природным источником света, который может поддерживать эти эффекты при нулевом или почти нулевом энергопотреблении.


6. Внешний вид помещения, объектов и людей


Множественные характеристики естественного света (как солнечного, так и небесного) влияют на внешний вид помещения, объектов и людей, создавая специфическую воспринимаемую атмосферу помещения, которая может влиять на эмоциональное состояние occupants. Нет окончательных исследований о влиянии динамических изменений направленности и рассеянности из-за вариаций солнечного и небесного света, проникающего в построенные среды. Однако, пользователи пространства чувствительны к интенсивности, направлению и рассеянности света в пространстве [51].


Множественные характеристики естественного света (включая солнечный свет и свет неба) влияют на внешний вид помещений, объектов и человеческого тела, создавая特定ную воспринимаемую атмосферу, которая влияет на эмоциональное состояние пользователей. В настоящее время нет окончательных исследований о влиянии динамических изменений направленности и рассеянности солнечного света и света неба в строительной среде. Однако, люди очень чувствительны к интенсивности, направленности и рассеянности света в пространстве.


Системы электрического освещения обычно подают свет из нескольких точек, распределенных по пространству, что приводит к лучам света различной интенсивности и направления, создающим перекрывающиеся тени, которые могут восприниматься как визуальный шум. Напротив, естественный свет поступает через окно или фонарь, который имеет основное направление внутрь помещения от отверстия в оболочке здания. Это создает визуальную ясность, которая может создавать впечатление безмятежности пространства. Пространственное распределение света также влияет на внешний вид помещения, а также на воспринимаемое изображение объектов и человеческих лиц. Было показано, что внешний вид лиц людей, сидящих у окна и освещенных сбоку естественным светом, ассоциируется с положительными атрибутами, а высокие яркостные контрасты не воспринимаются как раздражающие [52].


Системы электрических источников света обычно обеспечивают освещение через несколько точек, распределенных в пространстве, с различной интенсивностью и направлением, образуя перекрывающиеся тени, которые могут восприниматься как визуальный шум. Напротив, естественный свет проникает в помещение через окна или фонари, проецируя свет с основным направлением от проемов в оболочке здания внутрь. Этот свет создает визуальную ясность, тем самым придавая пространству ощущение спокойствия. Пространственное распределение света также влияет на внешний вид помещения, а также на визуальное представление объектов и человеческих лиц. Исследования показали, что лицам людей, находящихся возле окон и боково освещенных естественным светом, приписываются положительные качества, и этот высокий яркостный контраст не вызывает раздражения (Примечание iLLab: термин диалекта Сычуань-Чунцин «наохуо» более точен).



Из-за размера окна тени обычно бывают ‘мягкими’, что считается подходящим для хорошего моделирования [53]. Кроме того, боковой свет или боковой ‘поток’ света, кажется, предпочтительнее при восприятии человеческих лиц и объектов; дневной свет через окна эффективен для реализации таких пространственных распределений света (Рисунок 6)[54–56].



Из-за большего размера окон образующиеся тени обычно бывают ‘мягкими’, что считается подходящим для хорошего моделирования. Кроме того, боковой свет или ‘поток’ света, кажется, более предпочтителен при восприятии человеческих лиц и объектов, а дневной свет через окна может эффективно достигать такого рода пространственного распределения света (Рисунок 6).


微信图片_20250328130539.png


Исследования в условиях электрического освещения показали, что яркость поверхностей помещения, предпочтительно более 30–40 кд/м² в горизонтальной полосе 20° выше и ниже линии взгляда, придает офисным помещениям визуальную легкость и привлекательность [57–60]. Для воспринимаемой просторности также важно количество света [61,62], при этом освещение, ориентированное на стены, само по себе или в сочетании с низким уровнем верхнего освещения, кажется полезным для ощущения простора [61,63]. Полномасштабное исследование (Рисунок 7) ряда атрибутов качества помещения показало, что высокие уровни дневного света из больших окон имеют решающее значение для создания более приятного, захватывающего, сложного, читаемого, согласованного и открытого пространства [64].


Исследования, проведенные в условиях электрического источника света, показывают, что яркость поверхностей помещения (предпочтительно более 30–40 кд/м² в горизонтальной полосе 20° выше и ниже линии взгляда) может придавать офисам ощущение визуальной легкости и привлекательности. Количество освещённости также важно для воспринимаемого чувства пространства; освещение, ориентированное на стены, само по себе или в сочетании с низкоуровневым верхним освещением, кажется полезным для ощущения простора (примечание iLLab: ощущение простора). Полномасштабное исследование атрибутов пространственного качества (Рисунок 7) показывает, что высокая освещённость от естественного света через большие окна имеет решающее значение для создания пространства, которое является более приятным, захватывающим, сложным, согласованным и четко читаемым.


微信图片_20250328130545.png


Прямой солнечный свет влияет на внешний вид помещения, создавая световое пятно, а также четко очерченные тени, образуемые параллельными пучками солнечного света. Хотя световое пятно воспринимается как визуальный стимул, исследования показывают, что соответствующее проникновение солнечного света может вызывать расслабление [65]. Было обнаружено, что проникновение солнечного света положительно влияет на удовлетворенность работой и общее благополучие [66]. Социологический опрос в четырех различных типах зданий, проведенный Неэманом и др. [67], показал, что солнечный свет обладает ‘уникальным нефизическим свойством, которое вызывает психологическое благополучие’.


Прямой солнечный свет влияет на внешний вид помещения, образуя солнечное пятно, а также четкие тени, создаваемые параллельными лучами. Когда солнечное пятно рассматривается как визуальный стимул, исследования показывают, что соответствующее проникновение солнечного света (примечание iLLab: проникновение солнечного света во внутреннее пространство) может вызывать чувство расслабления. Проникновение солнечного света положительно влияет на удовлетворенность работой и общее благополучие. Социологический опрос, проведенный Неэманом и др. в четырех различных типах зданий, показал, что солнечный свет обладает “уникальным нефизическим атрибутом, способным вызывать психологическое благополучие”.


В одном исследовании использовалось искусственное небо для имитации дневного света ясного неба с четко выраженными (синеватыми) тенями, солнечным пятном (создающим соотношение яркости между освещенными солнцем и затененными участками, как на улице), а также ярким источником света, видимым через окно (имеющим соответствующий воспринимаемый размер солнца) [68,69]. Результаты показали, что эти характеристики освещения оказали положительное влияние на восприятие внешнего вида помещения, а также на настроение, уровень стресса и тревожности участников. Солнечный свет, падающий непосредственно на человека или отраженный от поверхности, может вызывать визуальный и/или тепловой дискомфорт. Этот дискомфорт связан с использованием жалюзи [70], которые затем блокируют (часть) прямого солнечного света и небесного света, проникающего в здание.


Использование искусственного неба позволяет имитировать естественный свет при ясном небе: с четкими (синеватыми) тенями, световым пятном (имитирующим соотношение яркости между зонами солнечного света и тени, встречающимися на улице) и источником света высокой яркости, видимым через окно (с воспринимаемым размером, похожим на размер солнца). Результаты таких исследований показывают, что вышеупомянутые характеристики, подобные естественному свету, оказывают положительное влияние на восприятие внешнего вида помещения, а также на настроение, уровень стресса и тревожности участников. Прямой солнечный свет, попадающий на пользователя или отражающийся от поверхностей, может вызывать визуальный и/или тепловой дискомфорт. Этот дискомфорт связан с принятием мер по затенению, которые блокируют часть прямого солнечного света и небесного света, проникающего в здание.


Хотя большинство исследований внешнего вида пространства и объектов проводилось с использованием контролируемого электрического освещения, результаты применимы к условиям дневного света. Исследования, включенные в этот раздел, проводились преимущественно в умеренном климате и показывают, что пространственное освещение, обеспечиваемое дневным светом, способствует хорошему восприятию внешнего вида помещения и объектов. Прямой солнечный свет, по-видимому, улучшает воспринимаемую атмосферу помещения и эмоциональное состояние пользователя при сохранении визуального и теплового комфорта. Соображения по проектированию фасадов для обеспечения комфорта в тропических регионах повлияют на условия внутреннего дневного освещения. Как результирующий внешний вид помещения и объектов, так и распространенность солнечных условий могут привести к различным последующим реакциям occupants.


Хотя большинство исследований внешнего вида пространств и объектов основаны на электрических источниках света, эти результаты также применимы к условиям естественного освещения. Большинство исследований, включенных в этот раздел, проводились в умеренных регионах, поэтому результаты показывают, что пространственное распределение света, достигаемое естественным светом, способствует формированию хорошего восприятия внешнего вида помещения и объектов. Когда зрительный комфорт и тепловой комфорт не нарушены, прямой солнечный свет, по-видимому, усиливает восприятие пространственной атмосферы и эмоциональное состояние пользователей. Для тропических регионов основным соображением при проектировании фасадов является обеспечение комфорта, что повлияет на условия естественного освещения внутри помещений. Полученный внешний вид помещения и объектов, а также вероятность солнечных дней могут привести к различным реакциям пользователей (примечание iLLab: по сравнению с умеренными регионами) .


7. Комфорт


Специфическое спектральное распределение мощности и яркость дневного света также могут влиять на физический комфорт человека. Физический комфорт — это чувство благополучия, когда тепловые и световые условия окружающей среды воспринимаются как приятные и связаны с удовлетворением. Яркость и сильный инфракрасный компонент дневного света (Рисунок 2) могут быть привлекательными, но могут вызывать визуальный и тепловой дискомфорт. Тем не менее, интервью в полевых исследованиях показали, что occupants могут быть довольны дневным светом, даже если они иногда испытывают визуальный дискомфорт [71].


Специфическое спектральное распределение мощности и яркость естественного света также могут влиять на физический комфорт человека. Физический комфорт относится к чувству благополучия, возникающему, когда тепловые и световые условия окружающей среды воспринимаются как приятные и связанные с удовлетворением. Яркость и сильный инфракрасный компонент естественного света могут быть приятными, но также могут вызывать визуальный и тепловой дискомфорт. Тем не менее, результаты интервью в полевых исследованиях показывают, что пользователи остаются довольны естественным светом, даже если они иногда испытывают визуальный дискомфорт.


Проникновение солнечного света нагревает помещение. Кроме того, окна являются источником теплопередачи из помещения и в него. Различия между умеренными зонами и крайностями полярных или экваториальных регионов обычно отражаются в архитектурных решениях, поскольку подход к проектированию должен быть разным для обеспечения комфортных условий внутренней среды [72].


Проникновение солнечного света приводит к нагреву помещений. В то же время окна также являются источником теплопередачи с внешней средой. Различия, обусловленные географическими регионами и климатическими зонами, обычно отражаются в архитектурных проектах: стратегии проектирования должны соответственно обеспечивать подходящие условия внутренней физической среды.


Тепловой дискомфорт из-за высоких или низких температур активирует соответственно биологическое охлаждение (например, потоотделение) или нагрев (например, дрожь). Дискомфорт также может возникать из-за тепловой асимметрии между температурами холодных внутренних поверхностей окон и более теплых стен [73]. Полевое исследование, проведенное Чинаццо и др. [74], показывает, что удовлетворенность температурой в помещении зависит от условий освещения, при этом удовлетворенность ниже при более низких уровнях освещенности. Это может указывать на большую терпимость к тепловому дискомфорту в условиях дневного света, как ранее предполагали Вейтч и Галасиу [11].


Тепловой дискомфорт, вызванный чрезмерно высокими или низкими температурами, активирует соответствующие механизмы биологического охлаждения (например, потоотделение) или нагрева (например, дрожь). Дискомфорт также может возникать из-за тепловой асимметрии, образующейся между более холодными внутренними поверхностями окон и более теплыми стенами. Полевое исследование, проведенное Чинаццо и др., показывает, что удовлетворенность температурой в помещении зависит от условий освещения, при этом удовлетворенность ниже при низком уровне освещенности. Это может указывать на то, что люди более терпимы к тепловому дискомфорту при наличии естественного света, как ранее предполагали Вейтч и Галасиу.


Зрительный дискомфорт, означающий «дискомфорт или боль в глазах или вокруг них» (согласно Бойсу и Уилкинсу [75]), может иметь несколько причин, включая блики и мерцание от источника света. Блики могут влиять на зрительную работоспособность, но даже блики, которые не обязательно ухудшают видимость объектов, могут приводить к усталости. Исследования дискомфортных бликов из-за высокой яркости или контраста яркости от дневного света или электрического освещения показывают большую терпимость, когда легкий дискомфортный блик исходит от дневного света [76,77], и/или разнообразие индивидуальных требований к зрительному комфорту от дневного света [78] по сравнению с источниками электрического света с той же яркостью. Предполагается, что культура и климат влияют на воспринимаемые блики от дневного света [79]. Мерцание может вызывать головные боли, напряжение глаз или судороги, а также снижать зрительную работоспособность [80]. Электрическое освещение может быть источником мерцания, тогда как дневной свет свободен от мерцания.


Существует множество триггеров зрительного дискомфорта (определяемого Бойсом и Уилкинсом как «дискомфорт или боль в глазах или вокруг них»), включая слепящую блёскость и мерцание от источников света. Слепящая блёскость может влиять на зрительную работоспособность; некоторая слепящая блёскость, даже если она не мешает видеть объекты, может вызывать зрительное утомление. Исследования показывают, что при дискомфортной блёскости, вызванной высокой яркостью или высоким яркостным контрастом как от естественного света, так и от электрических источников света, люди более терпимы, когда она исходит от естественного света. При этом индивидуальные потребности в зрительном комфорте от естественного света варьируются больше, чем от электрических источников света с той же яркостью. Культурные и климатические условия также влияют на восприятие слепящей блёскости от естественного света. Мерцание может вызывать головные боли, усталость глаз или судорожные припадки и снижать зрительную работоспособность. Электрические источники света могут быть источником мерцания, но естественный свет свободен от мерцания (примечание iLLab: естественный свет имеет преимущества с точки зрения слепящей блёскости, а преимущество ещё более выражено с точки зрения мерцания).


8. Благополучие благодаря видам через окна Преимущества видов из окна


Окно обеспечивает дневной свет, воздухообмен, вид и информацию о погоде и деятельности снаружи. Свойства материалов окна, дизайн и использование обеспечивают контроль над внешними воздействиями, такими как запах, звук и тепло. Кроме того, окна могут служить путём эвакуации. Все эти аспекты играют роль в чувстве контроля и безопасности в помещениях. Ограждённость, конфиденциальность, безопасность и (подсознательное) знание путей эвакуации связаны с функциональностью пространства. Стэмпс [81] утверждает, что светлота сцены связана с оцениваемой безопасностью («способность двигаться и способность воспринимать»). Отсутствие информации о погоде и отсутствие вида были причинами, по которым сотрудницы офисов не любят кабинеты без окон, испытывая чувство изоляции, депрессии и напряжения (Руис, цитируется у Коллинза [1]).


Окна обеспечивают естественный свет, вентиляцию, виды и информацию о погоде и деятельности снаружи. Свойства материалов, дизайн и использование окон позволяют контролировать внешние воздействия, такие как запахи, звуки и тепло. Кроме того, окна могут служить путями эвакуации.Все эти факторы играют роль в чувстве контроля и безопасности в помещениях. Ограждённость, конфиденциальность, безопасность и (подсознательное) осознание путей эвакуации связаны с функциональностью пространства. Стэмпс указывает, что яркость сцены связана с воспринимаемой безопасностью («способность двигаться и способность воспринимать»). Причинами, по которым сотрудницы офисов не любят кабинеты без окон, являются отсутствие информации о погоде и видов, что заставляет их чувствовать себя изолированными, подавленными и напряжёнными (Руис, цитируется у Коллинза).


Вид из окна может влиять на несколько аспектов физического и психического благополучия. Он может, например, поддерживать восстановительные процессы, снимать стресс или повышать удовлетворенность работой. Исследования, изучающие влияние содержания вида, показывают, что оживленные и плотные городские районы с препятствиями, обеспечивающими короткий визуальный диапазон, требуют постоянных процессов аккомодации и адаптации глазными мышцами, чтобы удерживать изображение фиксированным на фовеа. Напротив, виды в глубокое пространство могут расслаблять глаза и мышечный тонус, а также освобождать кору головного мозга от обработки информации, что приводит к когнитивному расслаблению. Просмотр вида ускоряет физиологическое восстановление после стрессового опыта [82,83].


Пейзаж за окном может влиять на множество аспектов физического и психологического здоровья. Например, он может поддерживать восстановительные процессы, снижать стресс или повышать удовлетворенность работой. Исследования содержания пейзажа показывают, что оживленные и плотные городские районы, если они заблокированы, что приводит к короткому визуальному диапазону, требуют постоянной настройки и адаптации глазных мышц, чтобы удерживать изображение фиксированным на центральной ямке сетчатки. Напротив, взгляд вдаль может расслабить глаза и мышечное напряжение, а также освободить кору головного мозга от обработки информации, тем самым достигая когнитивного расслабления. Просмотр пейзажа может ускорить физиологический процесс восстановления после стресса.


Доступно меньше информации, сравнивающей относительную восстановительную пользу комнат с видом из окна, искусственных окон и стен без окон. Офисные работники предпочитают настоящие окна или искусственное окно с динамичным видом на природу [84], но восстановительный эффект искусственных окон с динамичными «видами» кажется ниже [85]. В помещениях без окон occupants, по-видимому, компенсируют отсутствие окон элементами природы, в виде растений или картин с природными пейзажами. Хеерваген и Орианс [86] обнаружили, что небольшие офисы без окон украшены в два раза большим количеством визуальных материалов, чем комнаты с окнами и видами. Визуальные материалы (в офисах без окон) не представляли собой «суррогатные» виды, но включали природные темы.


Существует меньше сравнительных исследований о восстановительных лечебных эффектах между комнатами с окнами, искусственными окнами и стенами без окон. Офисные работники склонны предпочитать настоящие окна или искусственные окна с динамичными природными ландшафтами, но восстановительный лечебный эффект искусственных окон с «ландшафтами» ниже. В помещениях без окон пользователи склонны использовать растения или изображения природных ландшафтов, чтобы компенсировать отсутствие окон. Хеерваген и Орианс обнаружили, что визуальные материалы в интерьере небольших офисов без окон в два раза превышают таковые в офисах с окнами. Так называемые визуальные материалы (в офисах без окон) не обязательно отражают «суррогатные» ландшафты, но включают природные темы. (Примечание iLLab: Суррогатные ландшафты относятся к более узким ландшафтам, таким как пейзажные картины, соответствующие географическим особенностям района; в то время как природные темы шире.)


Окна также предоставляют контекстуальные подсказки о времени суток и погодных условиях, которые фиксируют нас во времени и пространстве, как сознательно, так и бессознательно. У пациентов в отделении интенсивной терапии с полупрозрачным окном память и ориентация были более точными, а галлюцинаций и бреда было меньше, чем у тех, кто находился в помещении без окон [87]. Опрос для понимания предпочтений относительно окон показал, что вид из окна, предоставляющий временную информацию, был одним из наиболее часто упоминаемых благоприятных факторов для жилых помещений и ряда нежилых помещений [88]. Согласно Veitch и Galasiu [11] «Предоставление этой информации является признанной функцией окна».


Окна также могут предоставлять контекстуальные подсказки о времени и погоде, помогая нам определять свое местоположение во времени и пространстве как на сознательном, так и на бессознательном уровнях. Исследование в отделениях интенсивной терапии показало, что у пациентов с полупрозрачными окнами память и ориентация были более точными, а галлюцинаций и бреда было меньше по сравнению с помещениями без окон. Опрос о предпочтениях относительно окон показал, что способность вида из окна предоставлять временные подсказки была одним из наиболее часто упоминаемых факторов предпочтения для жилых помещений (и многих нежилых помещений). Согласно Veitch и Galasiu: «Это предоставление информации является признанной функцией окон».


Как содержание, так и воспринимаемое качество вида могут влиять на реакцию человека на дневной свет. Количество слоев вида, ширина и расстояние обзора, воспринимаемое качество элементов ландшафта и композиция вида являются важными влияющими параметрами, как показано на Рисунке 8 [89]. Терпимость к дискомфортному ослеплению от дневного света через окно частично определяется тем, насколько интересна внешняя сцена [90,91], ее привлекательностью [92] и содержанием [93]. Вид на улицу улучшает желаемое восприятие дневного света, особенно для природных, привлекательных и интересных видов, но механизмы этого еще не полностью изучены. Хотя контекстуальные подсказки, связанные с дневным светом, можно имитировать, исследования показывают, что некоторые преимущества могут не воспроизводиться электрическим освещением.


窗景的内容和感知质量都会影响人类对天然光的反应。景观的层次、视野的宽度和距离、景观元素的感知质量及其构图,都是重要的影响参数(Figure 8)。对天然光眩光的容忍程度,部分取决于窗外景观的有趣程度、吸引力及其内容。尽管窗景可以提高人们对天然光感知的预期,尤其是对自然、吸引人且有趣的景观,但其背后的机制尚不明确。天然光所提供的部分信息是可以通过电光源模拟得到,但仍有研究表明有些天然光的好处是电光源复制不来的。


微信图片_20250328130555.png


9. Energy Efficiency 能效


Обеспечение естественным светом предлагает бесплатное внутреннее освещение с непрерывным спектральным распределением мощности от 320 nm до 2600 nm, что имеет последствия для потребностей здания в энергии на отопление, охлаждение и освещение [94]. Естественное освещение может напрямую снизить количество электроэнергии, необходимой для освещения помещения. Степень, в которой естественный свет может вытеснять время использования электроэнергии, очевидно, специфична для дизайна, местоположения, назначения и использования пространства внутри здания. Следует уделять внимание наиболее подходящему размещению видов деятельности; например, задачи с высокой визуальной нагрузкой следует выполнять возле естественно освещаемого периметра здания. Проект естественного освещения должен сочетаться с системами управления электрическим освещением, которые отключают или уменьшают интенсивность, сохраняя при этом качество электрического освещения, чтобы снизить потребление электроэнергии. Экономия энергии на освещение, достигнутая благодаря установке систем управления освещением, реагирующих на дневной свет, составляет от 20% до 70% [95–99]. Метаанализ, проведенный Уильямсом и др. [100], показал среднюю экономию примерно 30% в различных приложениях. Цанграссулис и др. [101] указывают, что снижение потребления энергии на освещение на 40% может снизить общее потребление первичной энергии на 17%.


Естественный свет может обеспечить бесплатную среду внутреннего освещения; его спектральное распределение мощности охватывает диапазон 320–2600 нм, что оказывает значительное влияние на энергопотребление здания для отопления, охлаждения и освещения. Естественное освещение может напрямую снизить потребление электроэнергии на искусственное освещение. Очевидно, что степень, в которой естественный свет может заменить искусственное освещение, зависит от таких факторов, как дизайн здания, климатическая зона, назначение здания и характер использования пространства. Следует отметить, что виды деятельности с высокими визуальными требованиями следует размещать в зонах, близких к источникам естественного света по периметру здания. Проектирование естественного освещения должно сочетаться с управлением искусственным освещением, чтобы своевременно отключать или уменьшать искусственное освещение при сохранении качества освещения, тем самым снижая энергопотребление. Эффект энергосбережения освещения, достигаемый за счет установки систем управления освещением, реагирующих на естественный свет, составляет от 20% до 70%. Результаты метаанализа Уильямса и др. показывают, что средний эффект энергосбережения в различных сценариях составляет около 30%. Цанграссулис и др. указали, что снижение энергопотребления на освещение на 40% означает снижение общего первичного энергопотребления здания на 17%. (Примечание iLLab: "Primary energy consumption" обычно переводится как «первичное энергопотребление», а не «основное энергопотребление». Это относится к потреблению энергии, получаемой непосредственно из природы без преобразования или обработки, такой как уголь, нефть, природный газ, ядерная энергия, гидроэнергия, ветровая энергия, солнечная энергия и т. д. Эти источники энергии называются первичной энергией до их преобразования в электричество или другие формы энергии. Поскольку иногда зеленые здания рассчитывают активные технологии, такие как фотоэлектрические системы, как экономию энергии здания за счет устойчивой энергии, но естественное освещение на самом деле является пассивным способом использования солнечной энергии.)


Только когда весь потенциал таких встроенных подходов будет исчерпан, следует рассматривать внедрение технологических систем для проникновения дневного света глубже во внутренние пространства путем отклонения у окон или передачи, часто дорогостоящей в установке, дневного света с крыши через промежуточные этажи с помощью зеркальных труб или оптоволоконных кабелей [102–104]. (Примечание iLLab: Какое длинное предложение!)


Только после полного использования потенциала вышеупомянутых методов проектирования следует рассматривать высокотехнологичные меры. Например, отражение света у окон или передача естественного света с крыши во внутренние пространства здания через зеркальные/оптоволоконные каналы. Однако затраты на установку этих технических мер обычно высоки.


Световые проемы влияют на тепловой режим здания. Потери тепла зимой могут увеличиваться, если термическое сопротивление окон меньше, чем у стен. Поступление тепла возникает из-за солнечной радиации через окна и зависит от климата; это может быть полезно зимой, но может потребовать дополнительного охлаждения летом. Таким образом, сэкономленная энергия, а также экономическая эффективность естественного освещения ниже, если требуется энергия для охлаждения. Современные системы остекления способны отфильтровывать значительную часть инфракрасного компонента.


Световые проемы также влияют на тепловую среду здания. Зимой, если термическое сопротивление окон меньше, чем у стен, это может увеличить потери тепла. Поступление тепла в здание от солнечной радиации через окна зависит от климатических условий; поступление тепла полезно зимой, но может потребовать дополнительного охлаждения/кондиционирования летом. Это потребление энергии на охлаждение может компенсировать экономию энергии освещения, обеспечиваемую естественным освещением. Современные процессы покрытия стекла (например, стекло Low-E) могут отфильтровывать значительную часть инфракрасных компонентов (Примечание iLLab: тем самым смягчая противоречие между естественным освещением и теплоизоляцией).


Солнечные теплопоступления можно регулировать с помощью солнцезащитных устройств или переключаемых систем остекления, которые в идеале должны также балансировать обеспечение естественным освещением и видом наружу, а также защиту от слепящей блёскости [105]. Существуют значительные различия в составе и доступности естественного света между умеренными и экваториальными регионами, для которых архитектурные решения обычно определяются соответствующим образом. Общая потребность в энергии зависит от типа, формы и конструкции здания, деятельности и поведения occupants, а также географического положения, климата, ориентации и степени затенения [106–108].


Теоретически мы можем регулировать солнечные теплопоступления с помощью солнцезащитных устройств (примечание iLLab: например, шторы или жалюзи) или переключаемых систем остекления (примечание iLLab: например, электрохромное стекло) , тем самым балансируя противоречия между естественным освещением, видом из окна и слепящей блёскостью. Существуют огромные различия в ресурсах естественного света между умеренными и экваториальными регионами (примечание iLLab: лучше прямо ссылаться на различные зоны светового климата) , поэтому стратегии архитектурного проектирования обычно имеют четкие определения. Общее энергопотребление здания зависит от многих факторов: включая морфологию, структуру и выбор здания, деятельность пользователей и паттерны использования, а также географические условия, климатические зоны, ориентацию и степень затенения.


Электрическое освещение требует энергии. Оно также может выделять тепло в здание, в зависимости от источника света, что может увеличить нагрузку на охлаждение, но также снизить потребности в энергии для отопления. Здание без окон часто менее энергоэффективно, чем здание с правильным выбором и управлением хорошо расположенными окнами.


Электрические источники света потребляют энергию в зависимости от типа используемого источника света. В то же время электрические источники света также выделяют тепло в здание, тем самым увеличивая нагрузку на охлаждение или снижая нагрузку на отопление (примечание iLLab: конкретно в зависимости от сезона) . Энергоэффективность зданий без окон обычно хуже, чем у зданий с окнами.


10. Денежная стоимость Экономическая ценность


Проектирование с использованием естественного света может принести финансовую выгоду за счет снижения затрат энергии на электрическое освещение и повышения производительности труда occupants здания. Естественный свет может повысить последнюю благодаря сочетанию улучшенной остроты зрения из-за лучшей цветопередачи или более высоких уровней освещённости, улучшенного визуального моделирования объектов и лиц, уменьшения мерцания и/или предоставления контекстных подсказок [109]. Было показано, что производительность труда увеличивается на 5–15% в компаниях, переехавших в здания с большим количеством естественного света [110,111]. Однако точная роль естественного света в производительности труда в таких исследованиях все еще требует будущих исследований, учитывая множество других факторов, которые меняются одновременно с таким переездом. Влияние естественного света на производительность труда и связанные с этим аспекты, такие как абсентеизм, можно исследовать только в полевых и эпидемиологических исследованиях [112,113], в которых экспериментальный контроль затруднен, а интерпретация результатов требует больших усилий [5]. На данный момент недостаточно результатов для вывода заключений относительно влияния доступности естественного света на производительность труда; необходимы дальнейшие исследования.


Естественный свет может приносить экономическую выгоду за счет снижения энергопотребления электрических источников света и повышения производительности труда работников. Естественный свет может повысить производительность труда работников несколькими способами: улучшая зрение за счет высокой освещённости и высокой цветопередачи, улучшая визуальное восприятие объектов и лиц, уменьшая слепящую блёскость и предоставляя контекстные подсказки. После того как компании переезжают в помещения зданий с лучшими условиями естественного освещения, их производительность может увеличиться на 5-15%. Однако, поскольку в таких исследованиях одновременно меняются и другие факторы, точная роль, которую играет естественный свет, все еще требует дальнейших исследований. Влияние естественного света на производительность труда и связанные с этим аспекты (такие как абсентеизм) можно исследовать только с помощью полевых и эпидемиологических исследований, где экспериментальный контроль затруднен, а интерпретация результатов представляет сложность. На сегодняшний день результаты исследований естественного света и производительности труда еще недостаточны для убедительных выводов, и необходимы дальнейшие исследования.


Анализ годовых данных о доходах и расходах коммерческих зданий, проведенный Кимом и Винеманом [114], показал, что виды из окон имеют экономическую ценность. В их исследовании более высокие здания, которые, вероятно, имеют вид на горизонт и городской пейзаж, имели более высокую стоимость недвижимости. В ходе интервью большинство компаний заявили, что вид из окна учитывался при установлении арендной платы. Исследование Хешонга [115] показало, что сотрудники колл-центров с наилучшим возможным видом обрабатывали звонки быстрее и показывали лучшие результаты в тестах на умственные функции по сравнению с сотрудниками без вида. Анализ продаж в магазинах с фонарями и без них, проведенный Хешонгом и др. [109], показал, что в магазинах с фонарями наблюдался рост индекса продаж. Интервью показали, что фонарь бессознательно приводил к тому, что визуальная среда воспринималась как более чистая и просторная.


Анализ Кимом и Винеманом годовых данных о доходах и расходах коммерческих зданий показал, что виды из окон могут приносить экономическую выгоду, причем более высокие здания (вероятно, предлагающие вид на городскую панораму и городской пейзаж) имеют более высокую стоимость недвижимости. В ходе интервью большинство компаний заявили, что вид из окна учитывался при установлении арендной платы. Исследование Хешонга показало, что сотрудники колл-центров с наилучшими видами обрабатывали звонки быстрее и показывали более высокие результаты в тестах на психологические функции. Анализ данных о продажах в магазинах с фонарями и без них, проведенный Хешонгом и др., выявил, что магазины с фонарями имели более высокие индексы продаж. Интервью показали, что фонари подсознательно заставляли людей воспринимать свою визуальную среду как более чистую и просторную.


Как указано выше, подробные механизмы, лежащие в основе этих и других вторичных денежных выгод, в значительной степени неизвестны. Кроме того, повышение производительности может быть достигнуто только тогда, когда избегают нежелательных эффектов от естественного освещения, таких как слепящая блёскость, тени, вуалирующие отражения и перегрев.


Как упоминалось выше, наше понимание механизмов, лежащих в основе естественного света и его прямых экономических преимуществ, а также его вторичных преимуществ, все еще поверхностно. Кроме того, предпосылкой для достижения повышения производственной эффективности является избегание негативных эффектов, вызванных естественным светом, таких как слепящая блёскость, тени, отражения и перегрев.


11. Заключение


Интенсивность, спектральное распределение мощности, а также пространственное направление и рассеянность дневного света — это характеристики, которые поддерживают восприятие помещения и объектов, а также нефотообразующие эффекты. Динамика изменений интенсивности и цвета дневного света естественным образом поддерживает синхронизацию циркадного ритма, настроение и бдительность. Некоторые реакции человека, такие как нефотообразующие эффекты, кажутся хорошо определёнными. Также хорошо установлена роль солнечного света на коже для поддержки выработки витамина D. Однако многие преимущества дневного света и окон пока не могут быть объяснены так просто. Более высокий порог возникновения дискомфортной блёскости в условиях дневного света, а также положительный эффект контекстных подсказок, предоставляемых видом из окна, обусловлены механизмами, которые плохо изучены. Некоторые реакции на свет, по-видимому, опосредованы как зрительными, так и нефотообразующими путями, что требует дальнейших исследований [116–118].


Интенсивность освещения, спектральное распределение мощности, пространственная направленность и рассеянность — это уникальные свойства дневного света, которые поддерживают восприятие помещения и объектов, а также нефотообразующие эффекты. Динамические изменения интенсивности и цвета дневного света естественным образом поддерживают регуляцию циркадного ритма, настроения и бдительности. Некоторые эффекты дневного света на человека относительно очевидны, например, нефотообразующие эффекты. Кроме того, хорошо установлена поддерживающая роль солнечного света на коже для синтеза витамина D. Однако многие положительные эффекты дневного света и окон нельзя объяснить в нескольких словах. Более высокий порог толерантности к дискомфортной блёскости в условиях дневного света, а также положительный эффект визуальных подсказок, предоставляемых видом из окна, хотя результаты достоверны, механизмы остаются неясными. Некоторые эффектные реакции, по-видимому, регулируются одновременно как зрительным восприятием, формирующим изображение, так и нефотообразующими путями, что требует дальнейших исследований.


Хотя многие характеристики дневного света могут быть имитированы электрическим освещением, не было продемонстрировано, что все разнообразные целостные положительные результаты, связанные с дневным светом, могут быть воспроизведены искусственно. Действительно, характеристики сложного взаимодействия динамики дневного света с индивидуальными человеческими реакциями до сих пор не поддавались легкой количественной оценке. Они остаются ключевыми областями, требующими обширных дальнейших исследований.


Хотя многие характеристики дневного света могут быть имитированы электрическими источниками света, в настоящее время кажется, что электрические источники света не могут полностью достичь всестороннего искусственного воспроизведения разнообразных, целостных и положительных эффектов дневного света. Действительно, характеристики сложного взаимодействия между динамикой дневного света и отдельными людьми до сих пор трудно поддавались количественной оценке, и это остается ключевой областью, требующей дальнейших обширных исследований в будущем.


Мы предлагаем, чтобы будущие исследования рассмотрели влияние дневного света на следующие аспекты человеческой деятельности, здоровья и благополучия, которые могут привести к поведению, приносящему денежную выгоду:


Мы рекомендуем, чтобы будущие исследования сосредоточились на влиянии естественного света на человека в следующих областях: эффективность, здоровье и благополучие. Эти воздействия могут вызвать соответствующее поведение и принести экономическую выгоду.


1. Дифференцированное влияние вариаций спектрального распределения мощности и интенсивности света в течение дня и сезонов в разных географических местоположениях, например, посредством эпидемиологических исследований,进一步 изучающих влияние обеспечения дневным светом на хорошее зрение и циркадную синхронизацию, восстановительный сон и улучшение здоровья;


1. Влияние вариаций спектрального распределения мощности и освещенности естественного света в течение суточных циклов и сезонов, а также различий в географических местоположениях, на хорошее зрение, циркадный ритм, качество сна и здоровье; методологически можно использовать такие исследовательские парадигмы, как эпидемиология.


2. Различия во влиянии источника света на вид помещения и объектов, сравнивая электрическое освещение и дневной свет через окна, потолочные фонари или световоды, что включает различия между статическим и динамическим освещением;


2. Влияние различных источников света на внешний вид помещений и объектов, сравнение электрических источников света с естественным светом, поступающим через окна, световые фонари или световоды, включая различия между статическим освещением и динамическим освещением.


3. Статистические оценки дисперсии влияния дневного света при одновременном воздействии электрического света для детализации их взаимодействия, включая оценку эффектов световой истории, и для лучшего понимания острого, не изображающего потенциала дневного света;


3. Статистическая оценка вариации воздействия при одновременном воздействии естественного света и электрических источников света для разъяснения их взаимодействия (включая оценку эффектов световой истории) и более четкого понимания потенциала естественного света с точки зрения немедленных и не изображающих аспектов.


(Примечание iLLab: iLLab одновременно проводит соответствующие исследования по всем трем вышеуказанным пунктам: Человекоориентированное освещение (HCL), имитация дневного света и интеграция естественного и искусственного освещения.)


Кроме того, некоторые ковариаты требуют внимания, например:
Кроме того, необходимо уделять внимание некоторым ковариатам, например:


1. Качественная оценка восприятия среды (например, рабочей) для изучения роли контекста и содержания при различных световых режимах, включая отсутствие света, и возможности количественной оценки/операционализации симптомов такого отсутствия;


1. Качественная оценка восприятия среды (например, рабочей) для изучения конкретной роли её сцены и содержания при различных условиях освещения; включая возможность количественной оценки/операционального определения условий отсутствия света и симптомов, вызванных нехваткой света. (Примечание iLLab: например, Сценарное освещение)


2. Количественная оценка вида из окна и контекстных подсказок. Необходимо разработать метрики для количества и качества вида из окна и меру для оценки важности контекстных подсказок, чтобы сбалансировать различные функции окон, такие как защита от слепящей блёскости, управление солнечным теплом и обеспечение дневным светом;


2. Количественная оценка видов из окна и контекстных подсказок. Разработать метрики и системы показателей для количественной и качественной оценки видов из окна, а также измерения для оценки важности контекстных подсказок в балансировке функций окон, таких как защита от слепящей блёскости, управление солнечным теплом и естественное освещение.


3. Распространённость погодных условий и архитектурных архетипов может влиять на ожидания и реакции жильцов, поэтому влияние климата и культуры на предпочтения в отношении источников света, внешний вид помещений и объектов, а также аспекты комфорта должны стать предметом дальнейших исследований.


3. Преобладающие погодные условия и основные архитектурные архетипы могут влиять на ожидания и реакции жильцов; поэтому влияние климата и культуры на предпочтения в отношении источников света, внешний вид помещений и объектов, а также аспекты комфорта также является темой для будущих исследований.


И наконец, возможно, самым насущным и самым сложным для разработки будет (набор) метрик(и) для измерения ‘естественности’ света.


Наконец, самым насущным и одновременно самым сложным для разработки может быть (набор) метрик для измерения ‘естественных свойств’ света. (Примечание iLLab: Для жителей Гуанчжоу сказать, что курица имеет «вкус курицы», — высшая похвала курице; то же самое относится и к свету.)


Список литературы

  1. Коллинз Б.Л. Обзор психологической реакции на окна. Lighting Research and Technology 1976; 8: 80–88.

  2. Хирваген Дж. Х., Хирваген Д. Р. Освещение и психологический комфорт. Lighting Design and Application 1986; 16: 47–51.

  3. Вейтч Дж. А., Хайн Д. В., Гиффорд Р. Знания, убеждения и предпочтения конечных пользователей в отношении освещения. Journal of Interior Design 1993; 19: 15–26.

  4. Вейтч Дж. А., Гиффорд Р. Оценка убеждений о влиянии освещения на здоровье, производительность, настроение и социальное поведение. Environment and Behavior 1996; 8: 446–470.

  5. Галасиу А. Д., Вейтч Дж. А. Предпочтения и удовлетворенность occupants световой средой и системами управления в офисах с естественным освещением: обзор литературы. Energy and Buildings 2006; 38: 728–742.

  6. Бойс П., Хантер К., Хаулетт О. Преимущества дневного света через окна. Трой, штат Нью-Йорк: Центр исследований освещения, Политехнический институт Ренсселера, 2003 г.

  7. Рош Л., Дьюи Э., Литтлфэйр П. Реакция occupants на дневной свет в офисах. Lighting Research and Technology 2000; 32: 119–126.

  8. Хирнинг М.Б., Изоарди Г.Л., Гарсия-Хансен В.Р. Прогнозирование дискомфортной ослепленности от окон под тропическим небом. Building and Environment 2017; 113: 107–120.

  9. Эдвардс Л., Торчеллини П. Обзор литературы о влиянии естественного света на occupants зданий. Отчет NREL/TP-550-30769. Голден, Колорадо: Национальная лаборатория возобновляемой энергии, 2002 г.

  10. Стронг Д. Уникальные преимущества остекления: Социальный и экономический вклад остекленных площадей в устойчивость застроенной среды. Чолсбери, Великобритания: David Strong Consulting Ltd, 2012.

  11. Veitch JA, Galasiu AD. Физиологические и психологические эффекты окон, дневного света и вида из дома: обзор и план исследований. Оттава: Национальный исследовательский совет Канады, 2012. Дата обращения: 20 февраля 2019 г., источник: https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/object/?id=06e1364d-71f3-4766-8ac8-f91da5576358.

  12. Beute F, de Kort YA. Салютогенные эффекты окружающей среды: обзор защитных эффектов природы и дневного света для здоровья. Прикладная психология: здоровье и благополучие 2014; 6: 67–95.

  13. Aries MB, Aarts MP, van Hoof J. Дневной свет и здоровье: обзор доказательств и последствий для искусственной среды. Исследования и технологии освещения 2015; 47: 6–27.

  14. Farley KM, Veitch JA. Комната с видом: обзор влияния окон на работу и благополучие. IRC-RR-136. Оттава: Национальный исследовательский совет Канады, 2001.

  15. Haans A. Естественное предпочтение в оценке света людьми. Журнал экологической психологии 2014; 39: 51–61.

  16. Пирсон К., Вайнольд Дж., Бодарт М., . Обзор факторов, влияющих на восприятие дискомфортной ослепленности от дневного света. Leukos 2018; 14: 111–148.

  17. Бойс П.Р. Человеческие факторы в освещении. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 2014.

  18. Хобдей Р., . Близорукость и дневной свет в школах: забытый аспект общественного здоровья?. Перспективы общественного здравоохранения 2016; 136: 50–55.

  19. Френч А.Н., Эшби Р.С., Морган И.Г., Роуз К.А., . Время на открытом воздухе и профилактика близорукости. Экспериментальные исследования глаза 2013; 114: 58–68.

  20. Чакраборти Р., Острин Л.А., Никла Д.Л., Ювоне П.М., Парду М.Т., Стоун Р.А., . Циркадные ритмы, рефракционное развитие и близорукость. Офтальмологическая и физиологическая оптика 2018; 38: 217–245.

  21. Cui D, Trier K, Ribel-Madsen SM, . Влияние продолжительности дня на рост глаза, прогрессирование миопии и изменение рефракционной силы роговицы у детей с миопией. Ophthalmology 2013; 120: 1074–1079.

  22. Lagrèze WA, Schaeffel F, . Профилактика миопии. Deutsches Ärzteblatt International 2017; 114: 575.

  23. Reimchen TE, . Нарушения цветового зрения человека и атмосферные сумерки. Social Biology 1987; 34: 1–11.

  24. Laeng B, Brennen T, Elden Å, Paulsen HG, Banerjee A, Lipton R, . Влияние широты и сезона рождения на цветовое зрение человека в Арктике. Vision Research 2007; 47: 1595–1607.

  25. Münch M, Brønsted AE, Brown SA, Gjedde A, Kantermann T, Martiny K, Mersch D, Skene DJ, Wirz-Justice A. Меняющиеся перспективы дневного света: наука, технология и культура: глава 3, Влияние света на человека. Science 2017; 16–23.

  26. Хаттар С, Ляо Х.В., Такао М., Берсон Д.М., Яу К.В. Ганглионарные клетки сетчатки, содержащие меланопсин: архитектура, проекции и собственная фоточувствительность. Science 2002; 295: 1065–1070.

  27. Берсон Д.М., Дуань Ф.А., Такао М. Фототрансдукция ганглионарными клетками сетчатки, устанавливающими циркадные ритмы. Science 2002; 295: 1070–1073.

  28. ЛеГейтс Т.А., Фернандес Д.К., Хаттар С. Свет как центральный модулятор циркадных ритмов, сна и аффекта. Nature Reviews Neuroscience 2014; 15: 443.

  29. Моттрам В., Миддлтон Б., Уильямс П., Арендт Дж. Влияние яркого искусственного белого и «обогащенного синим» света на сон и циркадную фазу во время полярной зимы. Journal of Sleep Research 2011; 20: 154–161.

  30. Вондрашова-Елинкова Д., Гайек И., Иллнерова Г. Адаптация человеческих ритмов мелатонина и кортизола к сокращению естественного летнего фотопериода. Brain Research 1999; 816: 249–253.

  31. Райт К.П., Макхилл А.В.-мл., Биркс Б.Р., Гриффин Б.Р., Рустерхольц Т., Чиноу Э.Д., . Синхронизация человеческих циркадных часов с естественным циклом света и темноты. Current Biology 2013; 23: 1554–1558.

  32. Рённеберг Т., Мерроу М., . Циркадные часы и здоровье человека. Current Biology 2016; 26: R432–R443.

  33. Даниленко К.В., Вирц-Джастис А., Крёйхи К., Кахочен С., Вебер Дж.М., Фэйрхёрст С., Терман М., . Сдвиг фазы после одного или трёх имитированных рассветов у людей. Chronobiology International 2000; 17: 659–668.

  34. Габель В., Майре М., Райхерт К.Ф., Челлаппа С.Л., Шмидт К., Хоммес В., Виола А.У., Кахочен С., . Влияние искусственного рассвета и утреннего синего света на дневные когнитивные показатели, самочувствие, уровень кортизола и мелатонина. Chronobiology International 2013; 30: 988–997.

  35. Габель В., Майре М., Райхерт К.Ф., Челлаппа С.Л., Шмидт К., Хоммес В., Кахочен С., Виола А.У., . Влияние света имитации рассвета на различные когнитивные функции при ограничении сна. Behavioural Brain Research 2015; 281: 258–266.

  36. Виола AU, Габель V, Челлаппа SL, Шмидт C, Хоммес V, Тобальдини E, Монтано N, Кайочен C. Свет имитации рассвета: потенциальная защита от сердечных событий. Sleep Medicine 2015; 16: 457–461.

  37. Вейц S, Стефани O, Фрайбургер M, Мейер M, Вайбель J, Рудзик F, Башишвилли T, Кайочен C. Влияние освещения с постоянно изменяющейся цветовой температурой и освещенностью на субъективную сонливость и профили мелатонина. Journal of Sleep Research 2018; 27: 234.

  38. Браше S, Бишоф W. Ежедневное время, проводимое в помещениях немецких домов – базовые данные для оценки внутреннего воздействия на немецких жителей. International Journal of Hygiene and Environmental Health 2005; 208: 247–253.

  39. Конрад A, Зайверт M, Хюнкен A, Куарко D, Шлауд M, Гронеберг D. Немецкое экологическое обследование детей (GerES IV): референсные значения и распределения паттернов времени и местоположения немецких детей. International Journal of Hygiene and Environmental Health 2013; 216: 25–34.

  40. Всемирная организация здравоохранения. Комбинированное или множественное воздействие факторов стресса для здоровья в внутренних построенных средах. Женева: ВОЗ, 2014. Получено 28 мая 2019 г. с http://www.euro.who.int/en/health-topics/environment-and-health/air-quality/publications/2014/combined-or-multiple-exposure-to-health-stressors-in-indoor-built-environments.

  41. Klepeis NE, Nelson WC, Ott WR, Robinson JP, Tsang AM, Switzer P, Behar JV, Hern SC, Engelmann WH, . The National Human Activity Pattern Survey (NHAPS): a resource for assessing exposure to environmental pollutants. Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology 2001; 11: 231–252.

  42. Boubekri M, Cheung IN, Reid KJ, Wang C-H, Zee PC, . Impact of windows and daylight exposure on overall health and sleep quality of office workers: a case-control pilot study. Journal of Clinical Sleep Medicine 2014; 10: 603–611.

  43. Figueiro MG, Rea MS, . Office lighting and personal light exposures in two seasons: impact on sleep and mood. Lighting Research and Technology 2016; 48: 352–364.

  44. Hubalek S, Brink M, Schierz C, . Office workers' daily exposure to light and its influence on sleep quality and mood. Lighting Research and Technology 2010; 42: 33–50.

  45. Turner PL, van Someren EJ, Mainster MA, . The role of environmental light in sleep and health: effects of ocular aging and cataract surgery. Sleep Medicine Reviews 2010; 14: 269–280.

  46. Lucas RJ, Peirson SN, Berson DM, Brown TM, Cooper HM, Czeisler CA, Figueiro MG, Gamlin PD, Lockley SW, O'Hagan JB, Price LL, Provencio I, Skene DJ, Brainard GC, . Измерение и использование света в эпоху меланопсина. Trends in Neurosciences 2014; 37: 1–9.

  47. Nayatani Y, Wyszecki G, . Цвет дневного света северного неба. Journal of the Optical Society of America 1963; 53: 626–629.

  48. Mills PR, Tomkins SC, Schlangen LJ, . Влияние офисного освещения с высокой коррелированной цветовой температурой на благополучие сотрудников и производительность труда. Journal of Circadian Rhythms 2007, pp. 5: 2 .

  49. Viola AU, James LM, Schlangen LJ, Dijk DJ, . Белый свет, обогащенный синим, на рабочем месте улучшает самооценку бдительности, производительность и качество сна. Scandinavian Journal of Work, Environment and Health 2008; 34: 297–306.

  50. Smolders KC, de Kort YA, Cluitmans PJM, . Более высокая освещенность вызывает бдительность даже в рабочее время: данные о субъективных показателях, выполнении задач и показателях частоты сердечных сокращений. Physiology and Behavior 2012; 107: 7–16.

  51. Коендеринк Дж. Дж., Понт С. К., ван Дорн А. Дж., Капперс А. М., Тодд Дж. Т. Визуальное световое поле. Perception 2007; 36: 1595.

  52. Лидтке К. Яркость в рабочей зоне. Дипломная работа. Ильменау: Технический университет Ильменау, 2009.

  53. Лайнс Дж. А., Берт У., Джексон Г. К., Каттл К. Поток света в здания. Transactions of the Illuminating Engineering Society 1966; 31: 65–91.

  54. Каттл К. Освещение через дизайн, Оксфорд: Architectural Press, 2003.

  55. Каттл К. Разработка и оценка новой методологии проектирования внутреннего освещения. Докторская диссертация. Дублин: Дублинский технологический институт, 2017.

  56. Ся Л., Понт С.К., Хейндериккс И. Метрика диффузности света, часть 1: теория. Lighting Research and Technology 2017; 49: 411–427.

  57. Лоу Л., Мэнсфилд К.П., Роулендс Э. Внешний вид освещенной среды и ее значение в светодизайне: экспериментальное исследование. Lighting Research and Technology 1994; 26: 119–133.

  58. Ван Ойен М.Х.Ф., ван де Вейгерт Дж.А.К., Бегеманн Ш.Х.А. Предпочтительная яркость в офисах. Journal of the Illuminating Engineering Society 1987; 16: 152–156.

  59. Ньюшем Г.Р., Маршанд Р.Г., Вейтч Дж.А. Предпочтительная яркость поверхностей в офисах в процессе эволюции. Journal of the Illuminating Engineering Society 2004; 33: 14–29.

  60. Кирш Р.М. Качество освещения и энергоэффективность в офисных помещениях. Докторская диссертация. Берлин: Technische Universität Berlin, 2015.

  61. Стампе А.Е., III. Влияние проницаемости на воспринимаемую замкнутость и просторность. Environment and Behavior 2010; 42: 864–886.

  62. Флинн Дж.Е., Спенсер Т.Дж., Мартынюк О., Хендрик К. Предварительное исследование процедур для изучения влияния света на впечатление и поведение. Journal of the Illuminating Engineering Society 1973; 3: 87–94.

  63. Ванстрём Линд У. Свет формирует пространства: опыт распределения света и визуальных пространственных границ. Докторская диссертация. Гётеборг: Гётеборгский университет, 2012.

  64. Москосо К., Матусяк Б., Свенссон У.П., Орлеански К. Анализ стереоскопических изображений как новый метод исследований дневного освещения. ACM Transactions on Applied Perception 2015; 11: 21.

  65. Бубекри М., Хул Р.Б., Бойер Л.Л. Влияние размера окна и проникновения солнечного света на настроение и удовлетворённость офисных работников: новый способ оценки солнечного света. Environment and Behavior 1991; 23: 474–493.

  66. Лезер П., Пиргас М., Бил Д., Лоуренс С. Окна на рабочем месте: солнечный свет, вид и профессиональный стресс. Environment and Behavior 1998; 30: 739–762.

  67. Неэман Э., Крэддок Дж., Хопкинсон Р.Г. Требования к солнечному свету в зданиях – I. Социологический опрос. Building and Environment 1976; 11: 217–238.

  68. Канацей М., Ланер М., Стаггл С., Поль В., Рагацци П., Магатти Д., Мартинелли Э., Ди Трапани П. Эффекты искусственного зенитного фонаря, связанные с помещением и освещением. Lighting Research and Technology 2016; 48: 539–558.

  69. Канацей М., Поль В., Блием Х.Р., Мартини М., Вайсс Э.М. Эффекты искусственного зенитного освещения в офисе без окон. Building and Environment 2016; 124: 69–77.

  70. Стази Ф., Наспи Ф., Д'Орацио М. Обзор литературы о факторах и контекстуальных событиях, влияющих на поведение пользователей в зданиях. Building and Environment 2017; 118: 40–66.

  71. Хирваген Дж. Х., Загреус Л. Человеческие факторы устойчивого проектирования зданий: Оценка после заселения Экологического центра Филипа Меррилла. Отчет, Калифорнийский университет, 2005 г. Получено 20 февраля 2019 г. с http://www.cbe.berkeley.edu/research/pdf_files/SR_CBF_2005.pdf.

  72. Шеперс Х., МакКлинток М., Перри Дж. Проектирование дневного освещения для тропических фасадов. Труды конференции «Стекло в зданиях», Конференция по структурному и экологическому использованию стекла в зданиях, Бат, Великобритания, 31 марта – 1 апреля 1999 г.

  73. Марино К., Мукара А., Пьетрафеза М., . Тепловой комфорт в помещении. Влияние солнечной радиации на асимметрию лучистой температуры. Solar Energy 2017; 144: 295–309.

  74. Чинаццо Г., Пасторе Л., Вайнольд Дж., Андерсен М. Полевое исследование влияния уровня освещенности на субъективное тепловое восприятие в разные сезоны: Труды 10-й Виндзорской конференции: Переосмысление комфорта, Виндзор, Великобритания, 12–15 апреля: 2018: 346–356.

  75. Бойс П. Р., Уилкинс А., . Зрительный дискомфорт в помещении. Lighting Research and Technology 2018; 50: 98–114.

  76. Хопкинсон Р.Г. Слепящее действие дневного света в зданиях. Прикладная эргономика 1972; 3: 206–215.

  77. Шовель П., Коллинз Дж.Б., Догньо Р., Лонгмор Дж. Слепящее действие от окон: современные взгляды на проблему. Исследования и технологии освещения 1982; 14: 31–46.

  78. Велдс М. Исследования пользовательского восприятия для оценки дискомфортного ослепления в помещениях с дневным светом. Солнечная энергия 2002; 73: 95–103.

  79. Пирсон К., Виенольд Й., Бодар М. Дискомфортное ослепление от дневного света: влияющие факторы. Energy Procedia 2017; 122: 331–336.

  80. Уилкинс А., Вейтч Дж.А., Леман Б. Мерцание светодиодного освещения и потенциальные проблемы со здоровьем: обновление стандарта IEEE PAR1789: Конгресс и выставка по преобразованию энергии (ECCE), IEEE 2010, Атланта, США, 12–16 сентября 2010 г.: стр. 171–178.

  81. Стэмпс А.Е., мл. Загадка экологической тайны. Environment and Behavior 2007; 39: 165–197.

  82. Хартиг Т, Манг М, Эванс Г.В. Восстанавливающее воздействие опыта пребывания в природной среде. Environment and Behavior 1991; 23: 3–26.

  83. Ульрих Р.С., Саймонс Р.Ф., Лосито Б.Д., Фиорито Э., Майлз М.А., Зельсон М. Восстановление после стресса при воздействии природных и городских сред. Journal of Environmental Psychology 1991; 11: 201–230.

  84. Янг Х.Х., Берри Г.Л. Влияние окружающей среды на отношение к производительности труда офисных работников с интеллектуальными нарушениями. Human Factors 1979; 21: 399–407.

  85. Кан Ф.Х., мл. Северсон Р.Л., Рукерт Дж.Х. Отношения человека с природой и технологической природой. Current Directions in Psychological Science 2009; 18: 37–42.

  86. Хирваген Дж. Х., Орианс Г. Х., . Адаптация к отсутствию окон: исследование использования визуального декора в офисах с окнами и без них. Environment and Behavior 1986; 18: 623–639.

  87. Кип П., Джеймс Дж., Инман М., . Окна в отделении интенсивной терапии. Anaesthesia 1980; 35: 257–262.

  88. Батлер Д. Л., Бинер П. М., . Влияние обстановки на предпочтения окон и факторы, связанные с этими предпочтениями. Environment and Behavior 1989; 21: 17–31.

  89. Матусяк Б. С., Клёкнер К. А., . Как мы оцениваем вид из окна. Architectural Science Review 2016; 59: 203–211.

  90. Туайчароен Н., Трегенза П. Р., . Вид и дискомфортное ослепление от окон. Lighting Research and Technology 2007; 39: 185–200.

  91. Туайчароен Н., . Окна менее слепящие, когда есть предпочтительный вид. Built-Environment Sri Lanka 2011; 9: 45–55.

  92. Ариес М.Б., Вейтч Дж.А., Ньюшем Г.Р., . Характеристики окон, вида и офиса предсказывают физический и психологический дискомфорт. Journal of Environmental Psychology 2010; 30: 533–541.

  93. Юн Г.И., Шин Д.И., Ким Д.Т., . Влияние видов из окон на субъективную оценку дискомфортной ослепленности. Indoor and Built Environment 2011; 20: 65–74.

  94. Дюбуа М.-К., Бисенья Ф., Джентиле Н., Кнуп М., Матусяк Б., Остерхаус В., Тетри Э., . Модернизация систем электрического освещения и дневного света для снижения энергопотребления в зданиях: обзор литературы. Energy Research Journal 2015; 6: 25–41.

  95. Дженнингс Дж.Д., Рубинштейн Ф.М., ДиБартоломео Д., Бланк С.Л., . Сравнение вариантов управления в частных офисах на испытательном стенде передовых систем управления освещением. Journal of the Illuminating Engineering Society 2000; 29: 39–60.

  96. Гизи Э., Тинкер Дж. А. Идеальная концепция площади окон для энергоэффективной интеграции дневного и искусственного освещения в зданиях. Building and Environment 2005; 40: 51–61.

  97. Лесли Р. П., Рагаван Р., Хаулетт О., Итон К. Потенциал упрощенных концепций для сбора дневного света. Lighting Research and Technology 2005; 37: 21–38.

  98. Дулос Л., Цанграссулис А., Топалис Ф. Количественная оценка экономии энергии в системах, реагирующих на дневной свет: роль электронных дросселей с регулировкой яркости. Energy and Buildings 2008; 40: 36–50.

  99. Им П., Немри А., Крарти М. Оценка экономии энергии освещения за счет дневного света. Building and Environment 2009; 44: 509–514.

  100. Уильямс А., Аткинсон Б., Гарбези К., Пейдж Э., Рубинштейн Ф. М. Управление освещением в коммерческих зданиях. Leukos 2012; 8: 161–180.

  101. Цанграссулис А., Контадакис А., Дулос Л. Оценка потенциала энергосбережения освещения за счет использования естественного света в офисных зданиях на основе соблюдения норм и методов моделирования: сравнение. Procedia Environmental Sciences 2017; 38: 420–427.

  102. Фриван А.А. Разработка матрицы устройств дневного света со специальной интеграцией в процесс проектирования зданий. Sustainable Cities and Society 2015; 15: 144–152.

  103. Рак Н., Ашехёуг Э., Айдынли С., Кристофферсен Й., Курре Г., Эдмондс И., Якобяк Р., Кишковейт-Лопин М., Клингер М., Ли Э.С., Мишель Л., Скартеццини Ж.-Л., Селковиц С. Дневной свет в зданиях. Справочник по системам и компонентам естественного освещения. Беркли, Калифорния: Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, 2000. Получено 20 февраля 2019 г. с https://facades.lbl.gov/daylight-buildings-source-book-daylighting-systems.

  104. Кнооп М., Актуна Б., Буэно Б., Дарула С., Денейер А., Диаките А., Фурманн П., Гайслер-Мородер Д., Хубшнайдер К., Йонсен К., Костро А., Маликова М., Матусяк М., Прелла П., Поль В., Тао В., Тетри Э. Решения по модернизации систем естественного и электрического освещения. Париж: Международное энергетическое агентство, 2016. Получено 20 февраля 2019 г. с http://task50.iea-shc.org/data/sites/1/publications/Technical_Report_T50_B6_final.pdf.

  105. Гхош А., Нортон Б. Достижения в области переключаемых и высокоизолирующих автономных (самопитающихся) остекляющих систем для адаптивных энергоэффективных зданий. Renewable Energy 2018; 126: 1003–1031.

  106. Инаниджи М.Н., Демирбилек Ф.Н. Оптимизация тепловых характеристик соотношения сторон здания и размера южного окна в пяти городах с различными климатическими характеристиками Турции. Building and Environment 2000; 35: 41–52.

  107. Нортон Б. Использование солнечного тепла, Дордрехт: Springer, 2011.

  108. Каппеллетти Ф., Прада А., Романьони П., Гаспарелла А. Пассивные характеристики остекленных компонентов при отоплении и охлаждении офиса открытого типа при контролируемом внутреннем тепловом комфорте. Building and Environment 2014; 72: 131–144.

  109. Хешонг Л., Райт Р.Л., Окура С. Влияние естественного освещения на показатели розничных продаж. Journal of the Illuminating Engineering Society 2002; 31: 21–25.

  110. Ромм Дж. Дж. Cool Companies: Как лучшие компании увеличивают прибыль и производительность, сокращая выбросы парниковых газов. Лондон: Routledge, 2014.

  111. Тейер Б. Естественное освещение и производительность в Lockheed. Solar Today 1995; 9: 26–29.

  112. Хешонг Л., Райт Р.Л., Окура С. Влияние естественного света на успеваемость учащихся в школе. Journal of the Illuminating Engineering Society 2002; 31: 101–114.

  113. Маркуссен С., Рёд К. Естественный свет и абсентеизм — данные из Норвегии. Economics and Human Biology 2015; 16: 73–80.

  114. Ким Дж., Винеман Дж. Действительно ли окна и виды лучше? Количественный анализ экономической и психологической ценности видов. Трой, штат Нью-Йорк: Центр исследований освещения, Политехнический институт Ренсселера, 2005.

  115. Хешонг Л. Окна и офисы: исследование производительности офисных работников и внутренней среды. Сакраменто: Калифорнийская энергетическая комиссия, 2002. Дата обращения: 20 февраля 2019 г., источник: http://h-m-g.com/downloads/Daylighting/A-9_Windows_Offices_2.6.10.pdf.

  116. Де Корт Я.А., Вейтч Дж.А. Из слепого пятна в центр внимания: введение в специальный выпуск «Свет, освещение и поведение человека». Journal of Environmental Psychology 2014; 39: 1–4.

  117. CIE (МКО). Дорожная карта исследований для приложений здорового внутреннего освещения. Технический отчет CIE 218:2016. Вена: CIE, 2016.

  118. Аллен А.Е., Сторчи Р., Мартиаль Ф.П., Бедфорд Р.А., Лукас Р.Дж. Вклад меланопсина в представление изображений в ранней зрительной системе. Current Biology 2017; 27: 1623–1632.


После углубленного сравнения естественного света и электрических источников света очевидно, что свет оказывает глубокое влияние на нашу жизнь. Будь то зрительная работоспособность, польза для здоровья, энергоэффективность или экономическая ценность, свет играет незаменимую роль. Однако как мы можем точно измерить и оценить окружающую нас световую среду, чтобы обеспечить её здоровье и комфорт?


Для решения этих практических задач команда профессора Яо Ци из Университета Фудань разработала инновационный инструмент — «Спектр + Яркомер с визуализацией», предлагающий прорывное решение для исследований и оптимизации световой среды. Это приложение для смартфонов преодолевает ограничения традиционных методов оценки световой среды. Без необходимости в профессиональном оборудовании или сложных операциях достаточно одного смартфона для высокоточного измерения и анализа световой среды. Благодаря передовым технологиям визуализации и алгоритмам спектрального анализа оно обеспечивает быструю многомерную количественную оценку световой среды.


微信图片_20250328130612_proc.png


Его основные функции включают: динамическое изображение распределения яркости, расчет индекса опасности синего света, оценку влияния на циркадный ритм и анализ светового загрязнения экосистем, точно фиксируя пространственно-временные динамические характеристики использования дневного света и искусственных источников света. Инструмент включает международные стандарты освещения и модели экологической оценки, позволяя в один клик генерировать профессиональные отчеты, содержащие статистику яркости, спектральный анализ и предупреждения о рисках для здоровья.


Инструмент генерирует двумерные карты распределения в ложных цветах через камеру смартфона, наглядно представляя пространственное распределение силы света и спектральный состав. Например, в исследованиях использования дневного света в зданиях он может одновременно анализировать динамические спектральные характеристики видов из окон и распределение освещённости внутри помещений, предоставляя данные для оптимизации использования дневного света. Для офисных сред его интеллектуальная система оценки может количественно определять влияние различных источников света на зрительный комфорт и циркадный ритм, помогая дизайнерам создавать более здоровую световую среду.


微信图片_20250328130618_proc.png


Независимо от того, проводят ли исследователи эпидемиологические опросы, дизайнеры оптимизируют схемы использования дневного света или обычные пользователи улучшают домашнее освещение, этот портативный инструмент обеспечивает «световые среды, основанные на данных», делая здоровые и комфортные условия освещения стандартной частью повседневной жизни.


Для использования, консультаций или покупки, пожалуйста, долго нажимайте на QR-код ниже:


image.png


Уведомление об авторских правах

Материалы China Light защищены авторским правом. При перепубликации указывайте источник, иначе возможна юридическая ответственность.

Перепубликованные материалы не обязательно отражают позицию China Light.

По вопросам авторских прав, достоверности или другим вопросам звоните 0510-85188298. Мы оперативно обработаем обращение.