Huonelämpötilan vaikutus työtehokkuuteen ja lämpöviihtyvyyteen

Transkriptio

1 Huonelämpötilan vaikutus työtehokkuuteen ja lämpöviihtyvyyteen Valtteri Hongisto vanhempi tutkija, dosentti Työterveyslaitos, sisäympäristölaboratorio, Turku TEHOKAS TYÖYMPÄRISTÖ - TOIMIVA TOIMISTO seminaari, Helsinki, Musiikkitalo

2 TOTI tutkimushanke Tutkimustyö Materiaalit +10 % Yritysten panos +20 % Rahoittajat: Tekes TILA-ohjelma 60 % 15 yritystä 18 % tutkimuslaitokset 22 % Loppuseminaari on tarkoitus pitää Allergiatalolla Helsingissä /Helsinki/Hongisto 2

3 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 /Helsinki/Hongisto 3

4 TOTI toteuttajat Työterveyslaitos, sisäympäristölaboratorio, Turku Valtteri Hongisto, , tutkimuksen vastuullinen johtaja 10 tutkijaa Aalto-yliopisto, tilapalvelujen tutkimusryhmä, Espoo Suvi Nenonen, , 3 tutkijaa Satakunnan ammattikorkeakoulu, LVI tekniikka, Pori Esa Sandberg, , 2 tutkijan ryhmä Turun yliopisto, kognitiivisen psykologian laboratorio Jukka Hyönä, , 2 tutkijaa /Helsinki/Hongisto 4

5 TOTI työpaketit TP1 Tutkimukset avotoimistolaboratoriossa Vaikutus työsuoritukseen, kuormittumiseen ja viihtyvyyteen, koehenkilötutkimukset Huoneakustinen suunnittelu Ilmanvaihdon määrä Lämpötila ESITYS osa 1 Sisustuksen ja koko sisäympäristö Fysikaaliset tutkimukset Huoneakustiset ratkaisut Ilmanjakoratkaisujen vertailu TP2 Kenttätutkimukset OP-Pohjola asiakaspalvelu saneeraus Telia Sonera Finland asiakaspalvelu saneeraus OP-Pohjola yhteyskeskus muutto Wärtsilä Turku muutto Elisan contact centerit Aalto-yliopiston ylioppilaskunta TP3 Monitilatoimiston suunnitteluohje ESITYS osa /Helsinki/Hongisto 5

6 /Helsinki/Hongisto 6

7 Korkean lämpötilan vaikutus työsuoriutumiseen ja viihtyvyyteen laboratoriotutkimus toimistoolosuhteissa LÄHDEVIITE Häggblom H, Haapakangas A, Östman L, Hongisto V, Koskela H, Hyönä J, Lämpötilan vaikutus työsuoriutumiseen ja viihtyvyyteen - laboratoriotutkimus toimisto-olosuhteissa, Sisäilmastoseminaari , Sisäilmayhdistys raportti 30, 87-92, Espoo, Ladattavissa sivulta: Laajempi raportti valmistuu elokuussa 2012.

8 TAUSTA Lämpötila on keskeinen työympäristön laatua määrittävä tekijä Lämpöviihtyvyys? Työsuoriutuminen? Seppäsen (2003) mallin mukaan työsuoritus heikkenee, kun lämpötila ylittää 25 astetta. Malli on synteesi hyvin erilaisista laboratorio- ja kenttätutkimuksista. Käytännössä erilaiset (toimisto)työt tehtävät voivat reagoida eri tavoin. Suoriutumisen väheneminen [%] Lämpötila [C] Berglund 1990 Wyon 1996 Pepler 1968, combined Johansson 1975, combined Niemelä 2002 Niemelä 2001 Federspiel 2002 Link & Pepler 1970 Meese et al Seppänen /Helsinki/Hongisto 8

9 TAVOITE Tavoitteena oli tutkia laaja-alaisesti kognitiivista suoriutumista, työskentelyn kuormittavuutta, viihtyvyyttä ja somaattista oireilua (kuten päänsärkyä, hengitysteiden kuivumista tai silmien ärtymistä) neutraalin 23 C ja lämpimän 29 C olosuhteen välillä. Tutkimuksessa pyrittiin mahdollisimman aitoon työympäristöön varta vasten rakennetulla avotoimistotilalla, jossa muut ympäristötekijät pidettiin vakioina ja hyvinä. Käytäntöä vastaavia työskentelyolosuhteita tavoiteltiin myös käyttämällä laboratoriotutkimukseksi verrattain pitkää (4 h) altistusaikaa /Helsinki/Hongisto 9

10 MENETELMÄT - Avotoimistolaboratorio /Helsinki/Hongisto 10

11 MENETELMÄT Lämpötilojen valinta Lämpötilat 23 º C ja 29 º C 23 ºC on koetilanteen mukaisen aktiviteetin ja vaatetuskoodin kannalta optimaalinen kehon lämmöntuotto 1.1 met vaatteiden lämmöneristys 0.83 clo 29 ºC esiintyy toimistoissa kesäaikaan, jos jäähdytystä ei ole tai sen teho ei ole riittävä ISO 7730: /Helsinki/Hongisto 11

12 MENETELMÄT - Koehenkilöt 16 naista ja 17 miestä Ikä vuotta (mediaani = 23 vuotta) Pukeutumisohje (housut, t-paita, ohut pitkähihainen paita, sukat ja matalavartiset kengät, 0.83 clo) 33 koehenkilöä, 6 kerrallaan huoneessa. Jokainen henkilö kävi molemmissa lämpötiloissa. Lämpötilojen järjestys vastabalansointiin. Tutkittavat toimivat itse itsensä vertailukohtana, toistettujen mittausten asetelma /Helsinki/Hongisto 12

13 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 toistettujen mittausten t-testiä, toistettujen mittausten varianssianalyysia tai epäparametrista Wilcoxonin testiä /Helsinki/Hongisto 13

14 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 /Helsinki/Hongisto 14

15 MENETELMÄT Kokeen proseduuri Totuttautumisjakso 1. tehtäväblokki 2. tehtäväblokki YHT. noin 4 tuntia /Helsinki/Hongisto 15

16 MENETELMÄT Koehuoneen olosuhteet muut sisäympäristötekijät sijaitsivat optimialueella paitsi koetilanteen lämpötila 29.5 C Nimelliset lämpötilat [ C] Ilman lämpötilan keskiarvo [ C] Vetoriski [%] kaikissa työpisteissä Suhteellinen kosteus [%] Ulkoilmavirta [l/s henkilö] Hiilidioksidipitoisuus [ppm] Äänitaso [dba] Valaistus [lx] /Helsinki/Hongisto 16

17 TULOKSET - Tehtäväsuoriutuminen Lämpötilojen 23 ja 29 C välille ei muodostunut tilastollisesti merkitsevää eroa suoriutumisen osalta Konekirjoitustehtävä Vigilanssi X-kirjainten laskeminen Operaatiotehtävä N-back Luetun muistaminen Tulos on vastoin odotuksia ja Seppäsen 2003 mallia odotuksena oli, että pitkäkestoiset tarkkaavaisuustehtävät heikkenisivät kuumassa väsymisen vuoksi mutta näin ei käynyt /Helsinki/Hongisto 17

18 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 /Helsinki/Hongisto 18

19 TULOKSET - Subjektiivinen kuormittavuus Lämpötilan vaikutus työn subjektiiviseen kuormittavuuteen vaihteli tehtävien välillä. 29 C koettiin merkitsevästi kuormittavammaksi pitkäkestoisen muistin tehtävän lukuvaiheessa, kuin 23 C /Helsinki/Hongisto 19

20 TULOKSET - Keskittyminen, energiataso ja vireystila Korkealla lämpötilalla havaittiin olevan negatiivista vaikutusta: keskittymiseen (p<.05) energisyyteen (p<.05) Vireystilaan (p<.05) /Helsinki/Hongisto 20

21 TULOKSET - Lämpöviihtyvyys kokeen lopussa 23 C koettiin keskimäärin neutraaliksi ja 29 C lämpimäksi (p<.001) Tyytymättömien osuus lämpötilassa 23 C oli 30 % ja lämpötilassa 29 C jopa 91 %. Naiset kokivat 23 C miehiä viileämmäksi (p<.01) /Helsinki/Hongisto 21

22 TULOKSET - Tyytyväisyys tilan työolosuhteisiin Työskentelyolosuhteisiin oltiin merkitsevästi tyytyväisempiä viileämmässä lämpötilassa (p<.001) 84.8 % tutkittavista piti olosuhteita hyvinä viileämmässä, kun lämpimässä ainoastaan 27.3 % katsoi ne hyviksi. Olosuhteet arvioitiin viileämmässä merkitsevästi paremmiksi pitkäkestoiseen työskentelyyn (p<.001) /Helsinki/Hongisto 22

23 POHDINTA 29 C ei näyttäisi vaikuttavan työsuoriutumiseen tutkimuksen reunaehdoilla (vaatetus, altistusaika 4 tuntia, aktiviteetti, hyvä ilmanlaatu, valitut tehtävät) Korkeammassa lämpötilassa havaittiin väsymystä ja kuormittuneisuutta: koetilanteessa ihmiset saattavat kompensoida korkean lämpötilan vaikutusta pinnistelemällä enemmän Altistusajan pidentyessä väsymys ja kuormittuneisuus näyttivät alkavan vaikuttaa myös suoriutumiseen yhdessä tehtävistä. Tässä tutkimuksessa käytetty optimilämpötila 23 C voidaan kokea liian korkeaksi käytännössä, jos aktiviteettitaso on suurempi ja vaatetus erilainen /Helsinki/Hongisto 23

24 JOHTOPÄÄTÖKSET Tutkimuksen perusteella optimilämpötilaan kannattaa pyrkiä toimistoissa, koska korkeampi lämpötila koettiin kuormittavana. Työsuoritukseen korkeammalla lämpötilalla ei liene suoraa vaikutusta mutta pitempi altistusaika voi heikentää suorituskykyä esimerkiksi väsymyksen ja alhaisemman vireystilan kautta. Tulokset ovat aiemmin julkaistuja työsuoritus vs. lämpötilamalleja vastaan /Helsinki/Hongisto 24

25 /Helsinki/Hongisto 25

26 AVOTOIMISTOJEN ILMASTOINTI, LÄMPÖOLOT JA ILMANLAATU TOTI- KENTTÄKOHTEISSA Lähdeviite ladattavissa sivulta Koskela H, Haapakangas A, Hongisto V, Häggblom H, Koskinen V, Heinonen J, Järvenpää M, Sandberg E, Avotoimistojen ilmastointi, lämpöolot ja ilmanlaatu TOTI-kenttäkohteissa, Sisäilmastoseminaari , Sisäilmayhdistys raportti 30, 75-80, Espoo, 2012.

27 TAVOITE Sisäympäristön parantamisen vaikutus koettuun sisäympäristöön ja toimistotyytyväisyyteen lämpötila ilman liike ilmanlaatu Olosuhteiden ja ilmastoinnin kartoitus kyselyjen yhteydessä menetelmä avotoimiston sisäilmasto-olosuhteiden ja ilmastoinnin nopeaan arviointiin /Helsinki/Hongisto 27

28 AINEISTO 4 toimistokohdetta Kysely ja mittaukset ennen ja jälkeen remontin tai muuton hengen yksiköitä Ulkolämpötila kohteesta riippuen C Kesäkauden hellejaksoja ei sisältynyt tutkimukseen /Helsinki/Hongisto 28

29 Aineisto- toimistokohde 1 OP Pohjola 45 hlö rahoituspalvelut asiakaspalvelua ja aineiston käsittelyä Tila saneerattiin kokonaan, ml. talotekniikka ilmajärjestelmästä jäähdytyspalkkijärjestel mään jäähdytyskapasiteetin korotus ilmamäärät vakiot Lähde: Hongisto V, ym., Avotoimiston sisäympäristön parantamisen vaikutukset toimistotyytyväisyyteen, Sisäilmastoseminaari , Sisäilmayhdistys raportti 30, 23-28, Espoo, /Helsinki/Hongisto 29

30 Aineisto- toimistokohde 2 Sonera 150 hlö asiakaspalvelu ilmajärjestelmä ja puhallinkonvektorit, joihin ei tehty muutosta Tehtiin laaja sisäympäristö parannus koskematta talotekniikkaan Kalusteet irrotettiin ikkunapinnasta vedon/lämpösäteilyn välttämiseksi Lähde: Hongisto V, ym., Avotoimiston sisäympäristön kehittämisen vaikutus työhyvinvointiin puhelinpalvelukeskuksessa, Sisäilmastoseminaari , Sisäilmayhdistys raportti 30, 69-74, Espoo, /Helsinki/Hongisto 30

31 Aineisto- toimistokohde 3 Wärtsilän toimitilamuutos Asiantuntijayksiköt Turussa (35 hlö) ja Raisiossa (40 hlö) yhdistettiin Turun tiloihin tilankäyttöä tehostettiin ja pinta-alaa kasvatettiin hieman Ilmajärjestelmä ei muuttunut mutta ilmavirtoja kasvatettiin ja ilmanjakoa uusittiin paikoitellen /Helsinki/Hongisto 31

32 Aineisto- toimistokohde 4 OP Pohjola 120 työntekijän puhelinpalvelu Muutto entisestä korkeasta konesalista muutettiin 4 kerrokseen, jossa paikoin selvästi suuremmat ulkoiset lämpökuormat ilmajärjestelmästä jäähdytyspalkkijärjestelmään parempi jäähdytyskapasiteetti korkeammat ilmamäärät /Helsinki/Hongisto 32

33 MENETELMÄT - Mittaukset Seurantamittaukset ilman lämpötila CO 2 -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 seuraavat työympäristöön liittyvät tekijät ovat haitanneet sinua työpisteessäsi viime aikoina?" 1. ei lainkaan 2. vain vähän 3. jonkin verran 4. melko paljon 5. erittäin paljon /Helsinki/Hongisto 33

34 TULOKSET - Lämpötila, CO 2, veto Vertailu Sisäilmastoluokituksen luokkiin S1-S3 tyypillisessä tutkimuskohteessa /Helsinki/Hongisto 34

35 TULOKSET - Ilmanvaihdon määrä Vertailu Sisäilmastoluokituksen luokkiin S1-S3 tyypillisessä tutkimuskohteessa /Helsinki/Hongisto 35

36 TULOKSET - Jäähdytyskapasiteetti ja sisäiset lämpökuormat Jäähdytyskapasiteetin riittävyyden arviointi /Helsinki/Hongisto 36

37 TULOKSET - Lämpötilan ohjaus eräässä avotoimistossa Lämpötilan asetusarvot Kohde 1 Asetusarvot vaihtelivat huomattavasti Vierekkäiset tuloilmalaitteet voivat puhaltaa hyvin erilämpöistä ilmaa Vetoriski erilämpöisten tuloilmasuihkujen kohdatessa Kannattaako säätää paikallisia lämpötilan asetusarvoja käyttäjien toimesta? /Helsinki/Hongisto 37

38 TULOKSET - Kyselytutkimukset 1 OP F4 2 Sonera 3 Wärtsilä 4 OP BK2 Haitoista melko paljon tai erittäin paljon kärsivien osuus 80 % Korkea lämpötila 80 % Huono ilmanlaatu 70 % 70 % 60 % 60 % 50 % 40 % Kohde 1 Kohde 2 50 % 40 % Kohde 1 Kohde 2 30 % Kohde 3 30 % Kohde 3 20 % Kohde 4 20 % Kohde 4 10 % 10 % 0 % 0 % Ennen Jälkeen Ennen Jälkeen /Helsinki/Hongisto 38

39 TULOKSET - Kyselytutkimukset 1 OP F4 2 Sonera 3 Wärtsilä 4 OP BK2 Haitoista melko paljon tai erittäin paljon kärsivien osuus 80 % Matala lämpötila 80 % Veto 70 % 70 % 60 % 60 % 50 % 40 % Kohde 1 Kohde 2 50 % 40 % Kohde 1 Kohde 2 30 % Kohde 3 30 % Kohde 3 20 % Kohde 4 20 % Kohde 4 10 % 10 % 0 % 0 % Ennen Jälkeen Ennen Jälkeen /Helsinki/Hongisto 39

40 POHDINTA - Lämpötila Tyypillisesti sisälämpötila C, ohjearvo 21.5 C (talvi ja välikausi, kun T ulko < +10 C) Lämpötila pääosin suosituksia korkeampi, miksi? Riittämätön jäähdytysteho ei selitä tilannetta Onko selitys jäähdytyksen ja ilmanjaon aiheuttama veto, jonka vuoksi nostetaan lämpötilan asetusarvoa? Vai vastaako vaatetus ja aktiviteetti toimistoissa lainkaan suositusten oletuksia? /Helsinki/Hongisto 40

41 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 kuivassa pakkaskauden ilmassa 24 ºC /Helsinki/Hongisto 41

42 POHDINTA - Lämpötila... Optimilämpötilaa eri olosuhteissa voi tarkastella TTL:n verkkotyökalulla: /Helsinki/Hongisto 42

43 POHDINTA - Ilmanlaatu Ilmanvaihdon määrä riittävä kaikissa kohteissa (CO 2 pitoisuus S1-luokassa) Kyselytutkimuksessa koettiin silti eniten haittaa huonosta ilmanlaadusta. Mistä johtuu? Muut tekijät kuin ihmisperäinen epäpuhtauskuorma Hajut, pöly? Osasyynä korkea lämpötila? Ilmanlaadun vastaukset korreloivat voimakkaasti huonelämpötilan kanssa. TOTI hanke opetti, että sanaa ilmanlaatu ei kannata kyselyissä käyttää, koska sana on arkikielessä monimerkityksinen. Parasta on kysyä huoneilman raikkautta/tunkkaisuutta, liian korkeaa huonelämpötilaa sekä huoneilman epämiellyttäviä hajuja /Helsinki/Hongisto 43

44 JOHTOPÄÄTÖKSET Avotoimistojen kehityskohteita Lämpötilaa tulisi säätää vyöhykekohtaisesti ja vuodenajan mukaan eteläseinällä jäähdytystarve suuri huhtikuusta syyskuuhun 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 suuntauksella päätelaitteen salliessa Ikkunoiden välittömään läheisyyteen ei tulisi sijoittaa työpisteitä Myös jäähdytyskonvektorien tulisi olla keskitetysti ohjattuja /Helsinki/Hongisto 44

45 Tavoitetasot lämpötila Sisäilmastoluokitus 2008 Sisäilmastoluokituksen laatuluokat: S1 = yksilöllinen S2 = hyvä S3 = tyydyttävä, täyttää määräykset /Helsinki/Hongisto 45

46 Tavoitetasot ilmanvaihto Sisäilmastoluokitus 2008 Sisäilmastoluokituksen laatuluokat: S1 = yksilöllinen S2 = hyvä S3 = tyydyttävä, täyttää määräykset Ulkoilmavirta S1 S2 S3 m2/hlö l/s hlö l/s m2 l/s hlö l/s m2 l/s hlö l/s m2 Normaali tilatehokkuus Suuri tilatehokkuus Ilman laatu S1 S2 S3 Hiilidioksidipitoisuus (ppm CO2) Olosuhteiden pysyvyys [% ajasta] /Helsinki/Hongisto 46

47 Veto-ongelmat VETORISKI DR % Laskennallinen suure, joka ilmoittaa vedon takia tyytymättömien osuuden Veto = paikallinen ihon jäähtyminen, joka koetaan epämiellyttävänä Toimistojen veto-ongelmia Vetoriskin laskenta (ISO 7730:2005) DR = vetoriski (tyytymättömien osuus %) Ti = ilman lämpötila v = ilman virtausnopeus Tu = virtauksen turbulenssiaste (keskihajonnan suhde keskinopeuteen) DR = (34-Ti) (v-0.05) 0.62 (0.37 v Tu ) /Helsinki/Hongisto 47