论文题目：
AFrameworkforPredictingtheNon-VisualEffectsofDaylight–PartI:Photobiology-basedModel
发表期刊：
LightingResearchTechnology
1.背景和目标
1.1背景
建筑物采光的主要考虑因素通常是为了提供照明，例如确保lux的照度落在水平工作平面上。尽管基于气候的日光建模已经有10多年的历史了，但世界范围内的建筑指南和建议仍然是建立在理想化的静态天空条件上的。
直到最近，基于气候模拟的日光度量才开始被认为是下一代建筑指南的基础，从而能够对采光潜力进行更为现实和特定位置的评估，其中人们也考虑了非视觉效果。
1.2目标
本文的目标是朝着这个方向迈出第一步——开始开发计算方法和模拟工作流程，使我们能够从传统的基于视觉的建筑模拟结果中提取昼夜节律相关信息，并提出能够有意义地呈现和解释这些结果的数据分析和可视化方法。
2.相关概念
2.1“昼夜节律潜能”的提出
曝光的类型和时间通常受建筑环境的影响，尤其是在人口密集的城市环境中。那些经常占据采光良好的空间的建筑使用者相对那些远离窗户、习惯性地暴露于较低照度水平的眼睛的使用者可能会经历更强、更规律的24小时光暗周期。这些考虑导致了一个概念，即一个空间——通过它与日光的相互作用——可能拥有某种“昼夜节律潜能”。
2.2光生物学领域的发现
所示的曲线(现在称为C(λ))是基于佩查切克、安德森和洛克利得出的曲线，并与众所周知的人类明曲线V(λ)一起表示，该曲线在纳米处具有峰值。
3.考虑因素
在模型中加入非视觉效果应当考虑的因素如下：作用光谱、照度阈值和时间线索（时间累积）被用作建立非视觉照明模型的基础，从而允许对空间的“昼夜节律潜力”进行前瞻性评估
Uncertaintiesrelatedtocontextvariabilityandspaceproperties
integratedinarelationshipmapbetweenmeasurable(scientific)parametersanddesignelements.
4.计算所需
4.1光谱特性和转换因子
为了确定与我们的昼夜感光系统相关的光水平，我们需要做的是基于图中给出的C(λ)作用光谱，将对垂直照度的预测转换成等效的“昼夜照度”。
用于计算这种“昼夜节律功效”的数学过程可以在（Pechacek,C.S.,Andersen,M.,andLockley,S.W.().Preliminarymethodforprospectiveanalysisofthecircadianefficacyof(day)lightwithapplicationstohealthcarearchitecture.Leukos,5(1):1–26.）中找到。
概括如下：通过将绝对光谱乘以上面讨论的“昼夜节律”灵敏度曲线C(λ)，可以提取每个成分的“昼夜节律-lux”值
只要相应的照明设备发射光谱是已知的，在概念上日光和电照明都可以被当成是光源
5.光照度之间的关系
基于C(λ)功效曲线和上述方法，可以确定(视觉)照度，对于给定的光源，该照度对应于另一个光源的相同“昼夜等效”照度。例如，勒克斯的日光光源D65在昼夜节律有效性方面对应于勒克斯的纳米单色光。
下图显示了一系列众所周知的光源和光源类型的对应关系，参考研究为单个光源(K荧光照明)提供了25%、50%、75%和%主观警觉性的照度阈值，从中可以推导出其他光源的预期阈值。
6.建立非视觉效果预测模型
6.1斜坡函数
表示在给定时间点和给定观察方向的垂直照度足以影响昼夜节律系统和主观警觉性影响的可能性:下限以下的低可能性(0%)和上限以上的高可能性(%)
6.2曝光时间
鉴于我们对曝光时间、模式、波长、强度、持续时间和历史之间的相互作用的了解不完全，边界还没有确定，但仍然有可能从光生物学发现中描绘出一天中三个不同的时间
6.3空间的“昼夜节律潜能”
6.3.1概念提出的意义
日间照明空间将在一天中经历不断变化的自然光照条件，并且随季节而变化。这一系列条件对于每一个设计、每一个建筑、场地和位置都是独一无二的，因此应当设计出更全面的方法，来更好地理解一个空间在一整年的代表性时间段内提供“昼夜节律有效”日光的潜力。
昼夜节律潜力”旨在提供一种方法，以了解昼夜节律的夹带和警觉效应可能在空间中的何处、何时以及在何种程度上发生。它表示随着时间的推移经历非视觉效果的累积发生率，并且可以与绝对“%潜在”参考值进行比较，该参考值对应于一年中任何给定时刻的曝光量确实超过所需阈值的情况。
6.3.2影响因素和解决办法
这种潜力的一个重要方面与空间的设计有关，特别是与它所包含的开口的位置、大小、方向和类型有关。另一个重要的方面与它是如何被占据的有关:只有被居住者实际检测到，光才会是“昼夜节律有效的”，而且居住者以多种方式在空间中移动和四处张望是众所周知的。因此，实际的曝光量会有很大的不同，这取决于:(a)居住者倾向于朝向还是远离可用的光源；以及（b）空间中的(漫射)照度的大小，该照度是由光通过光圈(例如窗户或屋顶灯)进入空间后的一次或多次反射产生的
论文中解决方案：可以考虑对代表整个空间的一系列位置和观察方向的个体“昼夜节律潜力”进行平均，或者随机选择每个时刻要选择的位置和观察方向(如GochenourAndersen中所建议的，用于对酒店公寓的昼夜节律潜力进行评估)。人们甚至可以通过结合居住者行为模型和空间使用模式来达到更微妙的程度。
6.4模型的表现形式（草帽图）
1.将给定位置和观察方向的“昼夜节律潜力”表达为一天三次独立识别的累积非视觉效应。
2.草帽”图可以与内部空间中的特定位置相关联。
草帽”图中的阴影值是一个累积测量值，例如，40%的值可以代表40%的时间内出现的完全“昼夜节律潜能”(即，在建议的模型中，D55昼夜节律相当于勒克斯以上的光暴露)，或者40%的“昼夜节律潜能”(D55大约相当于勒克斯以上但勒克斯以下的光暴露，即，接近勒克斯，具有所选的线性斜坡函数)一直出现。
这为设计提供了很大的灵活性，这取决于设计者自己的优先级。如果一天或一年中的24个特定时段比其他时段更相关(例如，仅在有限的白天和学年中使用的教室空间)，则可以调整“昼夜节律潜能”，仅评估这些时段内的光照。或者，如果设计师想要了解空间产生非视觉效果的潜力，可以查看空间的多大比例实现了某个目标；
7.结论
本文提出了将非视觉效果加入到建筑设计的考虑当中，通过光生物学中的相关发现（C(λ)曲线），将光照度转化为“等效的昼夜照度”，达到了量化非视觉效果的目的，进而通过一种新型的表示方法——草帽图，来表示“昼夜节律潜能”，旨在提供一种方法，以了解昼夜节律警觉效应可能在空间中的何处、何时以及在何种程度上发生。为后人提供了设计的参考。
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