JÄÄHDYTTÄVÄN PUHALLUSSUIHKUN VAIKUTUS TYÖSUORIUTUMISEEN JA VIIHTYVYYTEEN TOIMISTOTYÖSSÄ - LABORATORIOTUTKIMUS

Transkriptio

1 Sisäilmastoseminaari JÄÄHDYTTÄVÄN PUHALLUSSUIHKUN VAIKUTUS TYÖSUORIUTUMISEEN JA VIIHTYVYYTEEN TOIMISTOTYÖSSÄ - LABORATORIOTUTKIMUS Henna Maula, Hannu Koskela, Johanna Varjo ja Valtteri Hongisto Työterveyslaitos, Sisäympäristölaboratorio, Turku, henna.maula@ttl.fi TIIVISTELMÄ Tavoitteena oli tutkia katosta tuodun jäähdyttävän ilmasuihkun vaikutusta työsuoriutumiseen ja lämpöviihtyvyyteen lämpimässä toimistohuoneessa. Kaikkiaan 29 koehenkilöä osallistui tutkimukseen. Työsuoriutumista mitattiin objektiivisesti ja subjektiivisesti. Viihtyvyyttä, oireita, käyttäjän kokemusta mitattiin kyselyillä. Työmuistitehtävän reaktioajat paranivat ajan myötä puhalluksen ollessa käytössä, mutta eivät muuttuneet työpisteessä jossa puhallusta ei ollut. Koehenkilöt arvioivat suoriutuneensa paremmin työpisteessä jossa oli puhallus. Lämpöviihtyvyys koettiin paremmaksi työpisteessä jossa oli puhallus. Silmäoireet kasvoivat hieman puhalluksen ollessa käytössä. Kyselytulokset osoittivat tarpeen suihkun henkilökohtaiselle säätömahdollisuudelle. Tutkimustulos on merkittävä mietittäessä ratkaisuja liian lämpimiin toimistotiloihin. JOHDANTO Liian korkea lämpötila heikentää työsuoriutumista ja viihtyvyyttä. Paikallista jäähdytystä voidaan aikaansaada ilman liikettä kasvattamalla. Standardit sallivat ilman liikkeen lisäämisen jotta operatiivisen lämpötilan hyväksyttävyysalueen maksimiarvoa voidaan tarvittaessa kasvattaa /1, 2/. ASHRAE standardi antaa ilman nopeuden ylärajaksi 0.8 m/s tilanteessa, jossa operatiivinen lämpötila on yli 25.5 C ja istuvalla henkilöllä ei ole mahdollisuutta säätää ilmavirtausta /1/. Aiemmissa laboratoriossa tehdyissä koehenkilötutkimuksissa ja internetpohjaisessa kyselyssä Kiinassa on havaittu pöytäpuhaltimien ylläpitävän viihtyisyyttä lämpötiloissa C /3/. Tiheästi miehitetyissä avotoimistoissa pöytäpuhaltimien käyttö kuitenkin kasvattaa tilan lämpökuormaa lisäten jäähdytyksen tarvetta ja energian kulutusta. Tuomalla jäähdyttävä puhallussuihku tilan katosta voidaan suihku yhdistää tilan ilmastointiin jolloin itse puhallin saadaan pois tilasta. Korkean lämpötilan on havaittu heikentävän suoriutumista mm. työmuistitehtävässä /4/. Työmuistilla tarkoitetaan kykyä säilyttää tietoa muistissa lyhyitä ajanjaksoja ennen kuin se tallennetaan pitkäkestoiseen muistiin. Työmuistin käyttö on keskeistä toimistotyössä. Pöytäpuhaltimien käytöllä ei ole havaittu vaikutusta työsuoriutumiseen visuaalisen havainnoinnin tehtävässä eikä muistitehtävissä /5/. Jäähdyttävällä puhalluksella on havaittu olevan suoriutumista parantava vaikutus ongelmanratkaisuun, kun puhalluksessa on käytetty raitista ilmaa /6/. Kirjallisuudesta puuttuu tutkimus, jossa jäähdyttävän puhalluksen vaikutusta työmuistiin olisi tutkittu. TAVOITE

2 2 Sisäilmayhdistys raportti 33 Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia katosta tuodun jäähdyttävän ilmasuihkun vaikutusta työsuoriutumiseen ja lämpöviihtyvyyteen sekä selvittää miten jäähdyttävä puhallussuihku koetaan toimistohuoneen lämpötilan ollessa korkea. Vertailutilanteena toimi samassa huoneessa oleva työpiste, jossa ei ollut jäähdyttävää puhallusta. MENETELMÄT Koe toteutettiin Työterveyslaitoksen avotoimistolaboratoriossa (82 m 2 ) Turussa keväällä 2013 (kuva 1). Huoneen lämpötila oli 29.5 C, ilman kosteus keskimäärin 20 % ja tuloilmamäärä 280 l/s. Tuloilma tuotiin avotoimistalaboratorioon viiden päätelaitteen ja yhden puhallussuihkun avulla. Jäähdyttävä puhallussuihku tuotettiin asentamalla tuloilmakanavan haaran päähän seitsemän säädettävää suutinta symmetrisesti. Äänitasot ja valaistus olivat ohjearvojen mukaisia. Tutkimuksessa oli käytössä kaksi koetilannetta: (1) ei puhallussuihkua ja (2) jäähdyttävä puhallussuihku ( T=-3.5 C ja v kohde =0.8 m/s). Puhalluksen kohdenopeus valittiin ASHRAE standardin mukaisesti. Puhallussuihku asennettiin työpisteen eteen kattoon siten, että puhalluskulma oli 45. Tutkimuksessa käytettiin toistettujen mittausten menetelmää, jolloin jokainen koehenkilö osallistui molempiin koetilanteisiin yhden tutkimuspäivän aikana. Tutkimuspäivään osallistui kaksi koehenkilöä samanaikaisesti. Koetilanteiden järjestys vastabalansointiin koehenkilöiden välillä. Yhteensä 29 (16 naista ja 13 miestä) yliopisto-opiskelijaa rekrytoitiin koehenkilöiksi tutkimukseen. Koehenkilöt olivat vuotiaita (mediaani = 24) ja äidinkieleltään suomenkielisiä. Koehenkilöitä informoitiin etukäteen koetilanteen kestosta, toimistomaisesta tutkimusympäristöstä, sekä tehtävien luonteesta. Koehenkilöitä ohjeistettiin etukäteen pukeutumaan t-paitaan, housuihin, sukkiin ja matalavartisiin kenkiin. Arvioitu vaatteiden ja toimistotuolin lämmöneristävyys oli yhteensä 0.71 clo. Koetilanteen aikana koehenkilöiden pääasiallinen toiminta oli koneella kirjoittaminen. Arvioitu elimistön lämmöntuotto oli 1.1 met. Kuva 1. Vasemmalla on avotoimistolaboratorion pohjakuva. Tuolilla on merkitty kokeen aikana miehitetyt työpisteet (T=totuttautumisjaksoon käytetty työpiste, 1=työpiste jossa ei ollut puhallussuihkua ja 2=työpiste jossa oli puhallussuihku). Oikealla on työpisteen 2 puhallussuutinten sijainti koehenkilöön nähden.

3 Sisäilmastoseminaari Kuva 2. Tutkimuspäivän proseduuri. Tehtäväjakson proseduuri oli sama molemmissa koetilanteissa. Tutkimuspäivä kesti kokonaisuudessaan 110 min (kuva 2). Tutkimuspäivä alkoi totuttautumisjaksolla, jonka aikana koehenkilöt täyttivät kyselyitä ja suoriutumista mittaavat tehtävät esiteltiin heille tehtävien harjoittelun avulla. Totuttautumisjakson jälkeen toinen koehenkilöistä siirtyi työpisteelle 1 (ei puhallusta) ja toinen työpisteelle 2 (puhallus). Ensimmäinen tehtäväjakso alkoi välittömästi siirtymisen jälkeen. Sen aikana koehenkilöt täyttivät kyselyitä ja tekivät tehtäviä. Tehtäväjakson päätyttyä koehenkilöt vaihtoivat paikkaa päittäin ja toinen tehtäväjakso alkoi vastaavalla proseduurilla. Virkistäviä taukoja ei ollut. Suoriutumista mitattiin kahdella kognitiivisilta vaatimuksiltaan erilaisella tehtävällä: Numerot sarjamuistitehtävällä sekä N-back työmuistitehtävällä. Sarjamuistitehtävä mittaa lyhytkestoista muistia. Tehtävässä esitetään tietokoneen ruudulla yhdeksän numeron sarja numero kerrallaan. Koehenkilön tehtävänä oli painaa numerot mieleensä esitysjärjestyksessä ja sarjan loputtua antaa vastauksensa hiirellä klikkaamalla ruudulle ilmestyneitä numeronäppäimiä. Tehtävässä mitattiin oikeiden vastausten määrää. N-back työmuistitehtävässä koehenkilön tuli reagoida näytöllä näkyvään kirjaimeen mahdollisimman nopeasti painamalla kyllä tai ei näppäintä annetun ohjeen mukaisesti. Tehtävässä oli neljä eri vaikeustasoa, joista helpoin mittaa tarkkaavaisuuden ylläpitoa ja kolme muuta mittaavat työmuistia eri muistikuormilla. Helpoimmassa vaikeustasossa (0- back) tehtävänä oli tunnistaa -kirjain painamalla joko kyllä tai ei jokaisen kirjaimen kohdalla. Seuraavassa vaikeustasossa (1-back) tehtävänä oli tunnistaa, oliko esitetty kirjain sama kuin edellinen kirjain. Vaikeustasossa 2-back tehtävänä oli tunnistaa oliko näytetty kirjain sama kuin toiseksi edellinen ja vaikeustasossa 3-back ruudulla esitettyä kirjainta tuli verrata kolmanneksi edelliseen. Vaikeustasojen esitysjärjestys vastabalansointiin. Tehtävässä mitattiin oikeiden vastausten määrää ja reaktioaikaa. Aikavaikutuksen tutkimiseksi N-back tehtävä tehtiin kaksi kertaa tehtäväjakson aikana. Kyselyillä mitattiin lämpöviihtyvyyttä (koko keho ja kehon eri osat; kuva 3), oireita, (päänsärky, nenä-, kurkku- ja silmäoireita, väsymystä, huonovointisuutta ja keskittymisvaikeuksia), subjektiivista työsuoriutumista ja kokemusta puhallussuihkusta sekä sisäympäristöstä. Suoritusmittauksista ja kyselyistä saatu aineisto analysoitiin tilastollisin menetelmin (Statistics 20, SPSS Inc). Parametristen testien edellyttämä normaalijakaumaoletus testattiin Shapiro-Wilkin testillä. Jakaumien sijaintien vertailu toteutettiin toistettujen mittausten varianssianalyysillä tai t-testillä. Varianssianalyysin yhteydessä muuttujien varianssien homogeenisyys tarkistettiin Mauchlyn sfäärisyystestillä ja tarvittaessa tehtiin

4 4 Sisäilmayhdistys raportti 33 Kuva 3. Kehon jaottelu eri osiin paikallisen lämpöviihtyvyyden kyselyssä. vapausasteiden korjaus (Greenhouse-Geisser). Jatkovertailuille suoritettiin Benjamini- Hochberg -korjaukset. Kun normaalijakaumaoletus ei toteutunut, analyyseissä käytettiin edellä mainittujen testien epäparametrisiä vastineita, Wilcoxonin ja Friedmanin testiä. Analyyseissä käytettiin 95 % luottamusväliä. Tilastollisesti merkitsevän muutoksen rajana oli p<.05. TULOKSET Tulokset on tiivistetty taulukkoon 1. Puhalluksella ei ollut vaikutusta suoriutumiseen sarjamuistitehtävässä, eikä N-back työmuistitehtävässä, kun työmuistitehtävää tarkasteltiin ilman aikavaikutusta. Jatkotarkasteluissa havaittiin koetilanteen ja altistusajan yhdysvaikutus N-back työmuistitehtävän reaktioajoissa (t(28)=2.45, p=0.042; kuva 4). Reaktioajat paranivat ajan myötä puhalluksen ollessa käytössä, mutta eivät muuttuneet työpisteessä jossa puhallusta ei ollut. Tehtäväjakson lopussa reaktioajat olivat lähes tilastollisesti merkitsevästi paremmat, kun puhallus oli käytössä (p=0.065). Taulukko 1. Tulokset, joissa oli tilastollisesti merkitsevä ero. Käyttäjän kannalta paremmaksi todettu tilanne on merkitty rastilla. Ei puhallusta Puhallus Suoriutuminen N-back työmuistitehtävä * Itsearvioitu työsuoriutuminen Arvio mahdollisuudesta tehokkaaseen työskentelyyn Häiritsevyydet Kuumuus (häiritsevyydet pienempiä Tunkkaisuus merkityssä tilanteessa) Vetoisuus Lämpöviihtyvyys Koko keho Oireet (oireet pienempiä merkityssä tilanteessa) Kehon eri osat Unisuus Silmäoireet * Koetilanteen ja altistusajan yhdysvaikutus

5 Sisäilmastoseminaari Itsearvioitu työsuoriutuminen oli parempaa työpisteessä, jossa oli puhallus (p<.01). Kuumuuden (p<.05) ja tunkkaisuuden (p<.01) arvioitiin häiritsevän suoriutumista vähemmän kyseisessä työpisteessä. Puhalluksen ollessa käytössä vedon koettiin häiritsevän suoriutumista enemmän kuin ilman puhallusta (p<.01), mutta puhalluksesta huolimatta kuumuus koettiin häiritsevämmäksi kuin puhalluksen aihetuttama vetoisuus (p<.01). Koetilanne, jossa oli puhallussuihku, koettiin paremmaksi tehokkaaseen työskentelyyn (p<.05). Lämpöviihtyvyys oli parempaa työpisteessä jossa oli puhallus sekä koko kehon osalta (p<.001; kuva 5), että kehon eri osissa (kaikissa p<.05). 67 % koehenkilöistä piti olosuhteita hyväksyttävinä työpisteessä jossa oli puhallus ja 28 % piti hyväksyttävinä työpisteessä jossa puhallusta ei ollut. Sukupuolten välillä ei havaittu eroa. Koehenkilöiden kokema unisuus ei muuttunut työpisteessä, jossa oli puhallus, mutta kasvoi työpisteessä jossa puhallusta ei ollut (p<.01). Silmäoireet kasvoivat ajan myötä vain puhalluksen ollessa käytössä (p<.001), ja tehtäväjakson lopussa silmäoireita oli enemmän työpisteessä jossa oli puhallus (p<.05), mutta silmäoireet kokeen lopussakin olivat vähäisiä. Koetilanteiden välillä ei havaittu eroa muissa oireissa. Kuva 4. Reaktioajat N-back työmuistitehtävässä. Kuva 5. Lämpötuntemuksen aineistojakauma koetilanteen lopussa.

6 6 Sisäilmayhdistys raportti 33 Kokemus puhalluksesta jakaantui voimakkaasti koehenkilöiden välillä. Osa koki puhalluksen kasvoissa, kaulalla ja käsissä miellyttävänä kun taas osa koki sen epämiellyttävänä. Osa olisi halunnut puhalluksen olevan voimakkaampaa ja osa raportoi puhalluksen olevan liian voimakasta. Myös puhalluksen suuntaus jakoi mielipiteitä. JOHTOPÄÄTÖKSET Näyttäisi siltä, että kattoon asennetulla jäähdyttävällä puhallussuihkulla voidaan parantaa lämpöoloja kuumassa toimistotilassa. Hyviä tuloksia työsuoriutumisen, lämpöviihtyvyyden ja koehenkilöiden kokemuksen kannalta saatiin jo varsin lyhyessä altistusajassa. Kuitenkin silmäoireiden kasvu ajan myötä sekä suuret yksilölliset vaihtelut kokemuksessa viittaavat siihen, että käyttäjä tarvitsee säätömahdollisuuden jo kohdenopeuden ollessa 0.8 m/s. Jatkossa tulisi tutkia säädettävissä olevan jäähdyttävän puhallussuihkun vaikutusta suoriutumiseen, lämpöviihtyvyyteen ja käyttäjän kokemukseen toimistotilan lämpötilan ollessa korkea. KIITOKSET Tutkimus on osa RYM SHOKin Sisäympäristö -tutkimusohjelmaa. Kirjoittavat kiittävät Tekesiä ja yrityksiä tutkimuksen rahoittamisesta. Tutkimus on osa IEA EBC Annex 62 Ventilative cooling hanketta. LÄHDELUETTELO 1. ASHRAE standard Thermal environmental conditions for human occupancy. Atlanta: American Society of heating, refrigerating, and air-conditioning engineers ISO 7730:2005, Ergonomics of the thermal environment. Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria. Genève: International Organisation for Standardisation; Huang L., Ouyang Q., Zhu Y., Jiang L. (2013). A study about the demand for air movement in warm environment. Building and Environment 61 (2013) Häggblom H., Hongisto V., Haapakangas A., Koskela H. (2011). The effect of temperature on work performance and thermal comfort laboratory experiment. Proceedings of indoor air 2011, The 12 th International Conference on Indoor Air Quality and Climate, Austin, Texas, June Cui W., Cao G., Ouyang Q., Zhu Y. (2013). Influence of dynamic environment with different airflows on human performance. Building and Environment 62 (2013) Melikov A. K., Skwarczynski M.A., Kaczmarczyk J., Zabecky J. (2013). Use of personalized ventilation for improving health, comfort, and performance at high room temperature and humidity. Indoor Air 2013; 23: