天然光非视觉生物效应对中青年睡眠质量与觉醒度的关联影响研究

Daylight has an important impact on people’s psychology and rhythm. Study on non-visual effect of daylight is meaningful to improve sleep quality and optimize the awake lighting and is helpful to adjust alertness. This project, based on the non-visual effect theory, will be conducted on associated mechanism of daylight on sleep quality and alertness of middle-aged and young people. It is mainly focused on sleep quality and alertness, according to the features of people’s activity, space and non-visual natural light distribution in typical space through experimental methods of comparison, induction and analysis. The main research contents are as follows: study in typical space on the mechanism of whole cycle non-visual daylight’s effect on sleep quality and alertness in young and middle-aged people, the establishment of mathematic model of the relations among time, space and non-visual daylight in typical space, measurement standard and optimization design strategy based on non-visual effect of daylight.This study will provide new solutions for the improvement of differentpeople’s sleep quality, provide a new basis for the design of healthy light environment for weighing work efficiency and sleep quality,provide data reference source for the method of healthy light environment design and artificial light non-visual effects study and is helpful to reveal the mechanismsimpact of non-visual effects on the psychological and physiological.

天然光对人的心理和生理节律有重要影响，探索天然光非视觉效应的研究对改善睡眠质量、优化清醒照明、合理调节觉醒度有重要意义。本申请拟在国内外天然光非视觉效应研究基础上，进行天然光对中青年睡眠质量和觉醒度的关联机制研究。在广泛调研的基础上，针对典型空间的人员活动时间、空间、非视觉天然光分布的特点，聚焦于睡眠质量和觉醒度，通过对比、分析和归纳等实验方法展开研究。主要研究内容包括：典型空间中全周期非视觉天然光对中青年睡眠质量和觉醒度的影响机制研究；典型空间中，时间、空间、非视觉天然光三者关系的数学模型建立；基于天然光非视觉效应的测度标准与优化设计策略。本研究将为改善不同行为特征人群的睡眠质量提供新的解决思路，为权衡工作效率与睡眠质量的健康光环境设计方法提供新的依据，为健康光环境的设计方法和人工光非视觉效应的研究提供数据依据，有助于揭示非视觉效应对于心理和生理的影响机制。

天然光对人的视觉功效和人类绩效有重要影响，天然光非视觉效应的研究对于调节节律、改善睡眠、提高工作绩效、增加幸福感有重要意义。研究内容包括：（1）典型空间（办公、适老、教室、宿舍、住宅、酒店）天然光眼部曝光与人员活动的时间/空间特点调研；（2）可佩戴的光谱响应测试系统、软件仿真计算及传感器研发；（3）天然光唤醒照明对于青年人生理、心理的影响；（4）天然光眼部曝光对于办公室视觉功效、人类绩效的影响。. 研究成果如下：.（1）获取早晨觉醒度能有效表征睡眠质量的天然光唤醒照明阈值为16.905lx h（累积30分钟），构建评价醒前眼部曝光的照度/时间函数，证明低色温唤醒照明更佳。可作为居住、医疗、康养空间的唤醒照明标准。.（2）构建权衡视觉舒适度、觉醒度、情绪和工效表现的天然光非视觉光剂量的阈值/时间函数，是国际首个由天然光实验构造的函数曲线，对于已有的人工光实验构造的同类曲线是重要补充。可作为办公建筑采光遮阳设计的理论支撑，为地下空间的节律照明设计提供参考。.（3）以老年人照料设施为例，建立占用空间、使用时间与非视觉天然光可用性三者关系的数学模型。归纳出不同位置、方向、房间朝向、窗墙比、室外遮挡以及时间条件下，基于3种评价指标的光环境整体水平评估。可作为优化适老建筑采光设计的数据支撑。.（4）实验获得适合北京光气候和空气品质的窗玻璃性能排序。空气污染等级与玻璃颜色可有效互补，提高视觉舒适度和觉醒度，为办公空间的玻璃颜色选取提供参考。可指导变色玻璃的适应性调节策略。.（5）证明了光纤传输的采光向日葵系统的节律照明能力。首次探讨了光纤采光系统的非视觉性能，证明其相比于同等级人工光源的优越性，为光纤采光系统于地下空间的应用提供了理论依据。. 项目成果已应用于4项团体标准、3项企业标准，完成9项示范项目。对于天然光非视觉效应的挖掘，为提升睡眠质量、工作效率和心理健康的健康光环境设计提供关键数据与理论支撑。