Huonelämpötilan vaikutus työtehokkuuteen ja lämpöviihtyvyyteen · • Satakunnan ammattikorkeakoulu, LVI tekniikka, Pori – Esa Sandberg, 044 7103259, [email protected] –

Huonelämpötilan vaikutustyötehokkuuteen jalämpöviihtyvyyteen

Valtteri Hongistovanhempi tutkija, dosenttiTyöterveyslaitos, sisäympäristölaboratorio, Turku040 5851 [email protected]

TEHOKAS TYÖYMPÄRISTÖ - TOIMIVA TOIMISTO –seminaari, 25.4.2012 Helsinki, Musiikkitalo

mailto:[email protected]

25.4.2012/Helsinki/Hongisto 2

TOTI tutkimushanke

• 2009-2012.• Tutkimustyö 916 000 €

– Materiaalit +10 %– Yritysten panos +20 %

• Rahoittajat:– Tekes TILA-ohjelma 60 %– 15 yritystä 18 %– tutkimuslaitokset 22 %

• 1.9.2009 - 36.6.2012• Loppuseminaari on

tarkoitus pitää 6.9.2012Allergiatalolla Helsingissä.


TOTI hankkeen yritykset

RAKENNUSTUOTE

• Kalusteet– Martela– Isku Interior

• Äänenvaimennuslevyt– Saint-Gobain

Rakennustuotteet,Ecophon alakatot

– Mood Works• Ilmastointiratkaisut

– Fläkt Woods– Halton Group

• Puheenpeittoääni– Audico Systems

ARKKITEHTI• Conbalance

KÄYTTÄJÄ• Elisa• Wärtsilä Finland• Telia Sonera Finland• OP-Keskus

OMISTAJA• Senaatti-kiinteistöt• Suomen

yliopistokiinteistöt

RAKENTAMINEN• NCC Rakennus


TOTI toteuttajat

• Työterveyslaitos, sisäympäristölaboratorio, Turku– Valtteri Hongisto, 0405851 888, [email protected]– tutkimuksen vastuullinen johtaja– 10 tutkijaa

• Aalto-yliopisto, tilapalvelujen tutkimusryhmä, Espoo– Suvi Nenonen, 050 5985342, [email protected]– 3 tutkijaa

• Satakunnan ammattikorkeakoulu, LVI tekniikka, Pori– Esa Sandberg, 044 7103259, [email protected]– 2 tutkijan ryhmä

• Turun yliopisto, kognitiivisen psykologian laboratorio– Jukka Hyönä, 02 33351, [email protected]– 2 tutkijaa






TOTI työpaketit

TP1 Tutkimuksetavotoimistolaboratoriossa

Vaikutus työsuoritukseen,kuormittumiseen ja viihtyvyyteen,koehenkilötutkimukset• Huoneakustinen suunnittelu• Ilmanvaihdon määrä• Lämpötila• Sisustuksen ja koko

sisäympäristö

Fysikaaliset tutkimukset• Huoneakustiset ratkaisut• Ilmanjakoratkaisujen vertailu

TP2 Kenttätutkimukset

• OP-Pohjola asiakaspalvelusaneeraus

• Telia Sonera Finlandasiakaspalvelu saneeraus

• OP-Pohjola yhteyskeskusmuutto

• Wärtsilä Turku muutto• Elisan contact centerit• Aalto-yliopiston

ylioppilaskunta

TP3 Monitilatoimistonsuunnitteluohje

ESITYS osa 1

ESITYS osa 2


Korkean lämpötilan vaikutustyösuoriutumiseen javiihtyvyyteen– laboratoriotutkimus toimisto-olosuhteissa

LÄHDEVIITE

Häggblom H, Haapakangas A, Östman L, Hongisto V,Koskela H, Hyönä J, Lämpötilan vaikutustyösuoriutumiseen ja viihtyvyyteen - laboratoriotutkimustoimisto-olosuhteissa, Sisäilmastoseminaari 14.3.2012,Sisäilmayhdistys raportti 30, 87-92, Espoo, 2012.

Ladattavissa sivulta: www.ttl.fi/toti

Laajempi raportti valmistuu elokuussa 2012.

http://www.ttl.fi/toti


TAUSTA

• Lämpötila on keskeinentyöympäristön laatua määrittävätekijä

– Lämpöviihtyvyys?– Työsuoriutuminen?

• Seppäsen (2003) mallin mukaantyösuoritus heikkenee, kunlämpötila ylittää 25 astetta.

• Malli on synteesi hyvin erilaisistalaboratorio- jakenttätutkimuksista. Käytännössäerilaiset (toimisto)työt tehtävätvoivat reagoida eri tavoin.

Suoriutumisen väheneminen [%]

0

2

4

6

8

10

12

14

16

15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35

Lämpötila [C]

Berglund 1990Wyon 1996Pepler 1968, combinedJohansson 1975, combinedNiemelä 2002Niemelä 2001Federspiel 2002Link & Pepler 1970Meese et al. 1984Seppänen 2003


TAVOITE

• Tavoitteena oli tutkia laaja-alaisestikognitiivista suoriutumista,työskentelyn kuormittavuutta,viihtyvyyttä ja somaattista oireilua(kuten päänsärkyä, hengitysteidenkuivumista tai silmien ärtymistä)neutraalin 23 °C ja lämpimän 29 °Colosuhteen välillä.

• Tutkimuksessa pyrittiinmahdollisimman aitoontyöympäristöön varta vastenrakennetulla avotoimistotilalla, jossamuut ympäristötekijät pidettiinvakioina ja hyvinä. Käytäntöävastaavia työskentelyolosuhteitatavoiteltiin myös käyttämällälaboratoriotutkimukseksi verrattainpitkää (4 h) altistusaikaa.


MENETELMÄT - Avotoimistolaboratorio


MENETELMÄT – Lämpötilojen valinta

• Lämpötilat 23 ºC ja 29 ºC

ISO 7730:2005

• 23 ºC on koetilanteenmukaisen aktiviteetin javaatetuskoodinkannalta optimaalinen

– kehon lämmöntuotto1.1 met

– vaatteiden lämmön-eristys 0.83 clo

• 29 ºC esiintyytoimistoissakesäaikaan, josjäähdytystä ei ole taisen teho ei ole riittävä


MENETELMÄT - Koehenkilöt

• 16 naista ja 17 miestä• Ikä 19-30 vuotta (mediaani = 23

vuotta)

• Pukeutumisohje (housut, t-paita, ohutpitkähihainen paita, sukat jamatalavartiset kengät, 0.83 clo)

• 33 koehenkilöä, 6 kerrallaan huoneessa.

• Jokainen henkilö kävi molemmissalämpötiloissa. Lämpötilojen järjestysvastabalansointiin.

• Tutkittavat toimivat itse itsensävertailukohtana, toistettujenmittausten asetelma


MENETELMÄT – Suoriutumisen mittarit• Huomattavan monipuolinen testipatteristo, jolla mitataan

toimistotyössä tarvittavia aivotoiminnan perusprosesseja• 6 kognitiivisesti erilaista tehtävää:

– Konekirjoitustehtävä• havaitseminen, sekä motoriikan ja kognition eri osatoiminnot

– Vigilanssi• tarkkaavaisuuden säätely ja ylläpito

– X-kirjainten laskeminen• tarkkaavaisuuden ja työmuistin eri osatoiminnot

– Operaatiotehtävä (työmuistin eri osatoiminnot)

– N-back• tarkkaavaisuuden ylläpito (0-back) ja• työmuisti eri muistikuormilla (1back, 2back, 3back)

– Luetun muistaminen• pitkäkestoiseen muistiin tallettaminen, muistista haku, luetun

ymmärtäminen ja oppiminen

• Analyyseissä käytettiin muuttujasta riippuen toistettujenmittausten t-testiä, toistettujen mittaustenvarianssianalyysia tai epäparametrista Wilcoxonin testiä.


MENETELMÄT - Kyselyt

• Lämpötuntemus– Jatkuva asteikko: kylmä, viileä, hieman viileä, neutraali, hieman

lämmin, lämmin ja kuuma

• Väsymys– Muokattu SOFI-kysely– Keskittyminen, energiataso ja vireystila

• Työn kuormittavuus– NASA-TLX-kysely joka testin jälkeen– Työtehtävän henkinen, fyysinen ja ajallinen vaativuus, sekä

suoriutuminen, tarvittava ponnistelu ja turhautuminen

• Oireet– Päänsärky, nenän oireet, kurkun oireet ja silmien oireet

• Työolosuhteiden häiritsevyys– Lämpötila, vetoisuus, tunkkaisuus, ilman kuivuus, valaistus, hajut,

äänet ja ergonomia


MENETELMÄT –Kokeenproseduuri

Totuttautumisjakso

1. tehtäväblokki

2. tehtäväblokki

YHT. noin 4 tuntia


MENETELMÄT – Koehuoneen olosuhteet

• muut sisäympäristötekijät sijaitsivat optimialueella paitsikoetilanteen lämpötila 29.5 C

23 2923.5 29.54 - 8 0 - 434 2117 17704 687

Äänitaso [dBA] 40 40Valaistus [lx] 500 500

Nimelliset lämpötilat [°C]

Ulkoilmavirta [l/s henkilö]Hiilidioksidipitoisuus [ppm]

Ilman lämpötilan keskiarvo [°C]Vetoriski [%] kaikissa työpisteissäSuhteellinen kosteus [%]


TULOKSET - Tehtäväsuoriutuminen

• Lämpötilojen 23 ja 29 °C välille eimuodostunut tilastollisestimerkitsevää eroa suoriutumisen osalta

– Konekirjoitustehtävä– Vigilanssi– X-kirjainten laskeminen– Operaatiotehtävä– N-back– Luetun muistaminen

• Tulos on vastoin odotuksia jaSeppäsen 2003 mallia

– odotuksena oli, että pitkäkestoisettarkkaavaisuustehtävät heikkenisivätkuumassa väsymisen vuoksi muttanäin ei käynyt


TULOKSET – Tehtäväsuoriutuminen N-back vs.aika• N-back työmuistitehtävä suoritettiin 2 kertaa, joten voitiin tarkastella

suoritusta kahtena ajankohtana• Ajalla oli vaikutusta N-back tuloksiin (p<.001): kokeen loppupuolella

suoriutuminen oli hieman parempi lämpötilassa 23 °C• Tarkkuuden ero lämpötilojen välillä on kuitenkin niin pieni (noin 0,2 %),

ettei sillä ole käytännön merkitystä.


TULOKSET - Subjektiivinen kuormittavuus

• Lämpötilan vaikutus työn subjektiiviseen kuormittavuuteen vaihtelitehtävien välillä.

• 29 °C koettiin merkitsevästi kuormittavammaksi pitkäkestoisenmuistin tehtävän lukuvaiheessa, kuin 23 °C.


TULOKSET - Keskittyminen, energiataso javireystila

• Korkealla lämpötilallahavaittiin olevannegatiivista vaikutusta:

– keskittymiseen(p<.05)

– energisyyteen(p<.05)

– Vireystilaan(p<.05)


TULOKSET - Lämpöviihtyvyys kokeen lopussa

• 23 °C koettiin keskimäärinneutraaliksi ja 29 °C lämpimäksi(p<.001)

– Tyytymättömien osuuslämpötilassa 23 °C oli 30 % jalämpötilassa 29 °C jopa 91 %.

• Naiset kokivat 23 °Cmiehiä viileämmäksi(p<.01)


TULOKSET - Tyytyväisyys tilan työolosuhteisiin

• Työskentelyolosuhteisiin oltiin merkitsevästi tyytyväisempiäviileämmässä lämpötilassa (p<.001)

– 84.8 % tutkittavista piti olosuhteita hyvinä viileämmässä, kunlämpimässä ainoastaan 27.3 % katsoi ne hyviksi.

• Olosuhteet arvioitiin viileämmässä merkitsevästi paremmiksipitkäkestoiseen työskentelyyn (p<.001).


POHDINTA

• 29 C ei näyttäisi vaikuttavan työsuoriutumiseentutkimuksen reunaehdoilla (vaatetus, altistusaika 4tuntia, aktiviteetti, hyvä ilmanlaatu, valitut tehtävät)

• Korkeammassa lämpötilassa havaittiin väsymystä jakuormittuneisuutta: koetilanteessa ihmiset saattavatkompensoida korkean lämpötilan vaikutustapinnistelemällä enemmän

• Altistusajan pidentyessä väsymys ja kuormittuneisuusnäyttivät alkavan vaikuttaa myös suoriutumiseen yhdessätehtävistä.

• Tässä tutkimuksessa käytetty optimilämpötila 23 Cvoidaan kokea liian korkeaksi käytännössä, josaktiviteettitaso on suurempi ja vaatetus erilainen.


JOHTOPÄÄTÖKSET

• Tutkimuksen perusteella optimilämpötilaankannattaa pyrkiä toimistoissa, koskakorkeampi lämpötila koettiinkuormittavana.

• Työsuoritukseen korkeammallalämpötilalla ei liene suoraa vaikutustamutta pitempi altistusaika voi heikentääsuorituskykyä esimerkiksi väsymyksen jaalhaisemman vireystilan kautta.

• Tulokset ovat aiemmin julkaistujatyösuoritus vs. lämpötilamalleja vastaan.


AVOTOIMISTOJEN ILMASTOINTI,LÄMPÖOLOT JA ILMANLAATUTOTI- KENTTÄKOHTEISSA

Lähdeviite ladattavissa sivulta www.ttl.fi/toti

Koskela H, Haapakangas A, Hongisto V,Häggblom H, Koskinen V, Heinonen J, JärvenpääM, Sandberg E, Avotoimistojen ilmastointi,lämpöolot ja ilmanlaatu TOTI-kenttäkohteissa,Sisäilmastoseminaari 14.3.2012, Sisäilmayhdistysraportti 30, 75-80, Espoo, 2012.

http://www.ttl.fi/toti


TAVOITE

• Sisäympäristön parantamisen vaikutus koettuunsisäympäristöön ja toimistotyytyväisyyteen

– lämpötila– ilman liike– ilmanlaatu

• Olosuhteiden ja ilmastoinnin kartoitus kyselyjenyhteydessä

– menetelmä avotoimiston sisäilmasto-olosuhteiden jailmastoinnin nopeaan arviointiin


AINEISTO

• 4 toimistokohdetta• Kysely ja mittaukset ennen ja

jälkeen remontin tai muuton• 50 – 150 hengen yksiköitä• Ulkolämpötila kohteesta

riippuen -12 ... + 13 °C• Kesäkauden hellejaksoja ei

sisältynyt tutkimukseen


Aineisto- toimistokohde 1

• OP Pohjola• 45 hlö rahoituspalvelut

– asiakaspalvelua jaaineiston käsittelyä

• Tila saneerattiinkokonaan, ml.talotekniikka

– ilmajärjestelmästäjäähdytyspalkkijärjestelmään

– jäähdytyskapasiteetinkorotus

– ilmamäärät vakiot• Lähde: Hongisto V, ym.,

Avotoimiston sisäympäristönparantamisen vaikutuksettoimistotyytyväisyyteen,Sisäilmastoseminaari 14.3.2012,Sisäilmayhdistys raportti 30, 23-28,Espoo, 2012.



• Sonera• 150 hlö asiakaspalvelu• ilmajärjestelmä ja

puhallinkonvektorit, joihin eitehty muutosta

• Tehtiin laaja sisäympäristöparannus koskemattatalotekniikkaan

• Kalusteet irrotettiinikkunapinnastavedon/lämpösäteilynvälttämiseksi

• Lähde: Hongisto V, ym., Avotoimistonsisäympäristön kehittämisen vaikutustyöhyvinvointiinpuhelinpalvelukeskuksessa,Sisäilmastoseminaari 14.3.2012,Sisäilmayhdistys raportti 30, 69-74,Espoo, 2012.



• Wärtsilän toimitilamuutos• Asiantuntijayksiköt

Turussa (35 hlö) jaRaisiossa (40 hlö)yhdistettiin Turun tiloihin

• tilankäyttöä tehostettiinja pinta-alaa kasvatettiinhieman

• Ilmajärjestelmä eimuuttunut muttailmavirtoja kasvatettiin jailmanjakoa uusittiinpaikoitellen.



• OP Pohjola• 120 työntekijän

puhelinpalvelu• Muutto entisestä

korkeasta konesalistamuutettiin 4kerrokseen, jossapaikoin selvästisuuremmat ulkoisetlämpökuormat

• ilmajärjestelmästäjäähdytyspalkki-järjestelmään

• parempijäähdytyskapasiteetti

• korkeammatilmamäärät


MENETELMÄT - Mittaukset

• Seurantamittaukset– ilman lämpötila– CO2-pitoisuus– tuloilman lämpötila– ilman virtausnopeus

työpisteissä

• Kartoitukset– tuloilman jaon toiminta

savukokein– ilmastoinnin toimintaperiaate– ilmastointijärjestelmän tila– ilmavirrat

• Kyselytutkimus– sisäympäristöhaittojen

kokeminen– vaikutus työhön ja hyvinvointiin– tilojen viihtyisyys ja toimivuus

– "Kuinka paljon seuraavattyöympäristöön liittyvät tekijätovat haitanneet sinuatyöpisteessäsi viime aikoina?"

1. ei lainkaan2. vain vähän3. jonkin verran4. melko paljon5. erittäin paljon


TULOKSET - Lämpötila, CO2, veto

• Vertailu Sisäilmastoluokituksen luokkiin S1-S3 tyypillisessätutkimuskohteessa


TULOKSET - Ilmanvaihdon määrä

• Vertailu Sisäilmastoluokituksen luokkiin S1-S3 tyypillisessätutkimuskohteessa


TULOKSET - Jäähdytyskapasiteetti ja sisäisetlämpökuormat

• Jäähdytyskapasiteetin riittävyyden arviointi


TULOKSET - Lämpötilan ohjaus eräässäavotoimistossa

• Asetusarvot vaihtelivathuomattavasti

• Vierekkäiset tuloilmalaitteetvoivat puhaltaa hyvinerilämpöistä ilmaa

• Vetoriski erilämpöistentuloilmasuihkujen kohdatessa

• Kannattaako säätää paikallisialämpötilan asetusarvojakäyttäjien toimesta?

Lämpötilan asetusarvotKohde 1


TULOKSET - Kyselytutkimukset

• Haitoista ”melko paljon” tai ”erittäin paljon” kärsivien osuus

Huono ilmanlaatu

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

Ennen Jälkeen

Kohde 1

Kohde 2

Kohde 3

Kohde 4

Korkea lämpötila

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

Ennen Jälkeen

Kohde 1

Kohde 2

Kohde 3

Kohde 4

1 OP F42 Sonera3 Wärtsilä4 OP BK2


TULOKSET - Kyselytutkimukset

• Haitoista ”melko paljon” tai ”erittäin paljon” kärsivien osuus

Matala lämpötila

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

Ennen Jälkeen

Kohde 1

Kohde 2

Kohde 3

Kohde 4

Veto

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

50 %

60 %

70 %

80 %

Ennen Jälkeen

Kohde 1

Kohde 2

Kohde 3

Kohde 4

1 OP F42 Sonera3 Wärtsilä4 OP BK2


POHDINTA - Lämpötila

• Tyypillisesti sisälämpötila 23-24 °C, ohjearvo 21.5°C (talvi ja välikausi, kun Tulko < +10 °C)

• Lämpötila pääosin suosituksia korkeampi, miksi?

• Riittämätön jäähdytysteho ei selitä tilannetta• Onko selitys jäähdytyksen ja ilmanjaon aiheuttama

veto, jonka vuoksi nostetaan lämpötilanasetusarvoa?

• Vai vastaako vaatetus ja aktiviteetti toimistoissalainkaan suositusten oletuksia?


POHDINTA - Lämpötila ...

• Ohjearvojen oletukset talvikaudelle:– elimistön lämmöntuotto 1.2 met, edellyttää myös liikkumista– vaatetus 1.0 clo, vastaa toimistovaatetusta kevyellä takilla

• Talvikauden alhainen ilman kosteus nostaa optimilämpötilaa• Esimerkiksi 1.1 met aktiviteetilla ja 0.9 clo vaatetuksella

optimilämpötila on 50% kosteudessa 23 ºC, mutta kuivassapakkaskauden ilmassa 24 ºC


POHDINTA - Lämpötila ...

• Optimilämpötilaa eri olosuhteissa voi tarkastella TTL:nverkkotyökalulla:http://www.sisaymparisto.fi/nettools/nettools.html

http://www.sisaymparisto.fi/nettools/nettools.html


POHDINTA - Ilmanlaatu

• Ilmanvaihdon määrä riittävä kaikissa kohteissa(CO2–pitoisuus S1-luokassa)

• Kyselytutkimuksessa koettiin silti eniten haittaa huonostailmanlaadusta. Mistä johtuu?

– Muut tekijät kuin ihmisperäinen epäpuhtauskuorma– Hajut, pöly?– Osasyynä korkea lämpötila?

• Ilmanlaadun vastaukset korreloivat voimakkaasti huonelämpötilankanssa.

• TOTI hanke opetti, että sanaa ilmanlaatu ei kannata kyselyissäkäyttää, koska sana on arkikielessä monimerkityksinen. Parasta onkysyä huoneilman raikkautta/tunkkaisuutta, liian korkeaahuonelämpötilaa sekä huoneilman epämiellyttäviä hajuja.


JOHTOPÄÄTÖKSET – Avotoimistojenkehityskohteita

• Lämpötilaa tulisi säätää vyöhykekohtaisesti javuodenajan mukaan

– eteläseinällä jäähdytystarve suuri huhtikuustasyyskuuhun mutta pohjoisseinällä taas ei

• Aurinkosuojilla jäähdytystarvetta voisi pienentää• Lämpötila tulisi säätää avotoimistoissa

keskitetysti eikä paikallisesti• Paikallisia veto-ongelmia (yli 15 cm/s) voi

pienentää tuloilmasuihkujen suuntauksellapäätelaitteen salliessa

• Ikkunoiden välittömään läheisyyteen ei tulisisijoittaa työpisteitä

• Myös jäähdytyskonvektorien tulisi ollakeskitetysti ohjattuja


Tavoitetasot – lämpötilaSisäilmastoluokitus 2008

Sisäilmastoluokituksen laatuluokat:S1 = yksilöllinenS2 = hyväS3 = tyydyttävä, täyttää määräykset


Tavoitetasot – ilmanvaihtoSisäilmastoluokitus 2008

• Ulkoilmavirta

• Ilman laatu

S1 S2 S3Hiilidioksidipitoisuus (ppm CO2) 750 900 1200Olosuhteiden pysyvyys [% ajasta] 95 90

m2/hlö l/s hlö l/s m2 l/s hlö l/s m2 l/s hlö l/s m2Normaali tilatehokkuus 12 16 1.5 13 1.5 1.5

8 14 2 11 1.5 1.5Suuri tilatehokkuus 3 12 4 9 4 8 4

S1 S2 S3

Sisäilmastoluokituksen laatuluokat:S1 = yksilöllinenS2 = hyväS3 = tyydyttävä, täyttää määräykset


Veto-ongelmat

VETORISKI DR %• Laskennallinen suure, joka

ilmoittaa vedon takiatyytymättömien osuuden

• Veto = paikallinen ihonjäähtyminen, joka koetaanepämiellyttävänä

Toimistojen veto-ongelmia

Vetoriskin laskenta(ISO 7730:2005)

DR = vetoriski (tyytymättömien osuus %)Ti = ilman lämpötilav = ilman virtausnopeusTu = virtauksen turbulenssiaste

(keskihajonnan suhde keskinopeuteen)

DR = (34-Ti) (v-0.05)0.62 (0.37 v Tu + 3.14)

Documents

Huonelämpötilan vaikutus työtehokkuuteen ja lämpöviihtyvyyteen · • Satakunnan ammattikorkeakoulu, LVI tekniikka, Pori – Esa Sandberg, 044 7103259, [email protected] –