1. No category

Sisäilmastoseminaari 2013
79
ILMANVAIHDON VAIKUTUS TYÖSUORIUTUMISEEN JA
VIIHTYVYYTEEN TOIMISTOTYÖSSÄ - LABORATORIOKOE
Henna Maula, Annu Haapakangas, Viivi Moberg, Valtteri Hongisto ja Hannu Koskela
Työterveyslaitos, Sisäympäristölaboratorio, Turku, [email protected]
TIIVISTELMÄ
Tavoitteena oli tutkia ilmanvaihdon vaikutusta työsuoriutumiseen, viihtyvyyteen ja
koettuihin oireisiin vertaamalla pienen (2 l/s/hlö) ja suuren (28 l/s/hlö) ilmanvaihdon
tilannetta lämpötilan ollessa vakio (23,5 °C). Vastaavat hiilidioksidipitoisuudet olivat 2200
ppm ja 600 ppm. Tilassa ei ollut poikkeavia materiaaliemissiolähteitä. Kaikkiaan 36
koehenkilöä osallistui tutkimukseen avotoimistolaboratoriossa. Työsuoriutumista mitattiin
kuudella testillä ja viihtyvyyttä, oireita sekä itsearvioitua työsuoriutumista mitattiin
kyselyillä. Pienen ilmanvaihdon ei havaittu heikentävän työsuoriutumista. Ilmanvaihdon
pienentäminen ei vaikuttanut myöskään oireisiin eikä tunkkaisuuden kokemiseen mutta
koettua kuormittuneisuutta se lisäsi. Itsearvioituun työsuoriutumiseen ilmanvaihdolla ei
ollut vaikutusta. Tutkimustulos on merkittävä mietittäessä ilmanvaihdon tulevaisuuden
tavoitetasoja.
JOHDANTO
Toimistoissa ihmisen tuottamat päästöt heikentävät huoneen ilmanlaatua rakenteista ja
sisustusmateriaaleista vapautuvien päästöjen ohella. Hiilidioksidia (CO2) käytetään
yleisesti ihmisen tuottamien päästöjen määrän indikaattorina. Sen taustapitoisuus
ulkoilmassa on alle 400 ppm. Standardissa EN 15251 raitisilmamäärän minimiksi annetaan
ihmiskuormaa varten 10, 7 ja 4 l/s/hlö luokissa I, II ja III /1/. Rakentamismääräysten
mukainen enimmäisarvo hiilidioksidipitoisuudelle on 1200 ppm ja Sisäilmastoluokituksen
parhaassa luokassa pitoisuus alittaa 750 ppm /2/.
Kirjallisuuden mukaan ilmanvaihdon määrä vaikuttaa ainakin somaattiseen oireiluun,
työsuoriutumiseen, vireystilaan sekä yleiseen viihtyvyyteen /3/. Aiemmissa laboratoriossa
tehdyissä koehenkilötutkimuksissa lämpötila on tyypillisesti kohonnut ilmanvaihdon
pienentämisen yhteydessä tai tilaan on tuotu erillinen saastelähde, kuten likainen matto.
Kirjallisuudesta puuttuu tutkimus, jossa ilmanlaatua heikentävät pääasiassa ihmiset, ja
jossa osoitettaisiin pelkästään raitisilman määrän vaikutus ihmisen kokemukseen ja
suoriutumiseen.
TAVOITE
Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia ilmanvaihdon vaikutusta työsuoriutumiseen,
viihtyvyyteen ja koettuihin oireisiin. Tutkimuksessa verrattiin työsuoriutumista,
viihtyvyyttä ja oireita pienen (2 l/s/hlö, 2200 ppm) ja suuren (28 l/s/hlö, 600 ppm)
ilmanvaihdon aikana lämpötilan vastatessa neutraalia lämpötilaa ja materiaalipäästöjen
ollessa pieniä. Tässä tutkimuksessa ei käsitelty tilanteita, joissa ilmanlaatua heikentää
80
Sisäilmayhdistys raportti 31
rakennuksessa oleva vika, vaan keskityttiin ns. terveissä rakennuksissa esiintyviin
ilmiöihin ja siihen, miten raitisilmamäärä vaikuttaa ihmisiin.
MENETELMÄT
Koe toteutettiin Työterveyslaitoksen avotoimistolaboratoriossa (82 m2) Turussa syksyllä
2011 (kuva 1). Ilmanvaihtotilanteita oli kaksi. Suuren ilmanvaihdon tilanteen järjestäminen
ei vaatinut erityistoimenpiteitä vaan tilan ilmastointi toteutettiin normaaliin tapaan. Pienen
ilmanvaihdon tilanteessa joukko tutkijoita työskenteli tilassa ennen koehenkilöiden
saapumista aikaansaaden kohonneen CO2-pitoisuuden ja muun vastaavan ihmisperäisen
epäpuhtauskuorman. CO2-pitoisuus pysyi vakiona koko koetilanteen ajan.
Koetilanteiden välillä muuttuvista sisäympäristötekijöistä mitattiin ulkoilmavirta, CO2pitoisuus, hiukkaspitoisuus ja TVOC-pitoisuus. Jokaisessa hiukkaskokoluokassa
hiukkaspitoisuus lähes kaksinkertaistui pienen ilmanvaihdon tilanteessa verrattuna suuren
ilmanvaihdon tilanteeseen. Muut sisäympäristötekijät, kuten lämpötila, suhteellinen
kosteus, taustamelutaso ja valaistus, olivat ohjearvojen mukaisia (taulukko 1). Tilassa
olevat materiaalit olivat päästöiltään normaaleja.
8.9 x 9.4 x 2.6
82 m2
Kuva 1. Vasemmalla avotoimistolaboratorion pohjakuva. Tuolilla on merkitty kokeen
aikana miehitetyt työpisteet.
Taulukko 1. Koetilanteissa mitattujen sisäympäristötekijöiden keskiarvot.
Sisäympäristötekijä
CO2 pitoisuus [ppm]
Ulkoilmavirta [l/s/hlö]
TVOC [µg/m3]
Huoneilman lämpötila [˚C]
Suhteellinen kosteus [%]
Taustamelutaso [dBA]
Valaistusvoimakkuus [lx]
Suuri ilmanvaihto
500–600
28
70
23.6
32
40
500
Pieni ilmanvaihto
2100–2400
2.3
320
23.4
45
40
500
Sisäilmastoseminaari 2013
81
Kokeeseen rekrytoitiin 36 koehenkilöä (21 naista ja 15 miestä). Koehenkilöt olivat 19–35
vuotiaita (keskiarvo 25 vuotta) ja äidinkieleltään suomenkielisiä. Jokainen koehenkilö kävi
molemmissa ilmanvaihdon koetilanteissa eri päivinä. Tutkimusasetelmana oli toistettujen
mittausten asetelma, jossa jokainen tutkittava toimii itse itsensä vertailukohtana.
Huoneessa oli kerrallaan 5-6 hengen koeryhmä. Ilmanvaihtotilanteet vastabalansointiin
koeryhmien välillä. Puolet koehenkilöistä kävi ensin pienen ilmanvaihdon tilanteessa ja
puolet suuren ilmanvaihdon tilanteessa. Näin järjestyksen vaikutukset, kuten
oppimisvaikutukset, saatiin kontrolloitua.
Koehenkilöitä ohjeistettiin pukeutumaan housuihin, pitkähihaiseen ohueen paitaan, jonka
alla on t-paita, sukkiin ja matalavartisiin kenkiin. Vaatteiden ja toimistotuolin arvioitu
lämmöneristävyys oli yhteensä 0.83 clo. Koehenkilön pääasiallinen toiminta oli
tietokoneella kirjoittaminen. Koehenkilön arvioitu aktiivisuustaso oli 1.1 met.
Tutkimukseen valittu lämpötila 23.5 °C vastaa neutraalia, kun henkilön aktiivisuustaso ja
vaatteiden lämmöneristävyys ovat yllämainittujen arvioiden mukaisia /4/. Lämpötila
pidettiin vakiona kummassakin ilmanvaihtotilanteessa ja lämpöviihtyvyyttä selvitettiin
varmuuden vuoksi 7-portaisella lämpöviihtyvyysasteikolla.
Koetilanne kesti 3.5 tuntia (kuva 2). Ensimmäinen tunti käytettiin totuttautumiseen ja
tehtävien harjoitteluun. Totuttautumisjaksoa seurasi lyhyt tauko, jonka aikana
koehenkilöillä oli mahdollisuus käydä vessassa. Tämän jälkeen suoritusmittaukset
aloitettiin. Suoritusmittaukset jaettiin kahteen tehtäväjaksoon, joiden välissä oli jälleen
lyhyt (vessa)tauko. Tauot eivät olleet virkistäviä taukoja. Työsuoriutumista mitattiin
objektiivisesti kuudella testillä. Viihtyvyyttä, oireita (päänsärkyä, nenä-, kurkku, ja
silmäoireita, väsymystä, huonovointisuutta ja keskittymisvaikeuksia), sekä subjektiivista
työsuoriutumista mitattiin kyselyillä. Suoritustestit mittasivat mm. psykomotoriikkaa,
tarkkaavaisuutta, työmuistin eri osa-alueita, tiedonhakua ja pitkäkestoista muistia /5/.
Suoritusmittauksista ja kyselyistä saatu aineisto analysoitiin tilastollisin menetelmin
(Statistics 18.0, SPSS Inc). Analyyseissä käytettiin muuttujasta riippuen toistettujen
mittausten t-testiä, toistettujen mittausten varianssianalyysia tai epäparametrista
Wilcoxonin testiä. Analyyseissä käytettiin 95 % luottamusväliä. Tilastollisesti merkitsevän
muutoksen rajana oli p<.05.
Kuva 2. Koetilanteen proseduuri. Proseduuri oli sama molemmissa ilmanvaihdon
tilanteissa.
TULOKSET
Ilmanvaihdon ei havaittu vaikuttavan kognitiiviseen työsuoriutumiseen. Ilmanvaihdolla ei
ollut tilastollisesti merkitsevää vaikutusta motoriseen suoritukseen, tarkkaavaisuuteen,
työmuistin eri osa-alueisiin eikä tiedonhaun oikeiden vastauksien määrään.
82
Sisäilmayhdistys raportti 31
Pienen ilmanvaihdon seurauksena koettiin merkitsevästi enemmän energian ja motivaation
puutetta, mutta molemmissa tilanteissa puutteet olivat hyvin lieviä (p<.05, kuva 3a).
Koettu kuormittuneisuus oli merkitsevästi korkeampaa pienen ilmanvaihdon tilanteessa
(p<.05, kuva 3b). Itsearvioituun työsuoriutumiseen ilmanvaihdolla ei ollut kuitenkaan
vaikutusta.
Ilmanvaihdon pienentäminen ei vaikuttanut tilastollisesti merkitsevästi mihinkään
tutkittuihin oireisiin. Ilmanvaihdon pienentäminen ei myöskään lisännyt tunkkaisuuden
kokemista. Ilmanvaihdolla ja altistusajalla on kuitenkin yhteisvaikutus tunkkaisuuden
kokemiseen (p<.05); ensireaktiona pieni ilmanvaihto koettiin tunkkaisempana, mutta ero
hävisi nopeasti tottumisen myötä (kuva 4). Myöskään hajuista ei koettu haittaa
kummassakaan tilanteessa. Koehenkilöt eivät siis havainneet ilmanvaihdon olevan pieni tai
ilmanlaadun olevan huonompi. Sekä pienen että suuren ilmanvaihdon koetilanteissa
lämpöolosuhteet sekä työskentelyolosuhteet kokonaisuutena koettiin samanlaisiksi.
Kuva 3. a) Energian ja motivaation puutteen keskiarvot eri koetilanteissa. b) Koettu
kuormittuneisuus keskimäärin koetilanteen eri vaiheissa.
Kuva 4. Tunkkaisuuden kokemisen keskiarvo kokeen eri vaiheissa.
Sisäilmastoseminaari 2013
83
JOHTOPÄÄTÖKSET
Vaikuttaisi siltä, että kun lämpötila pidetään sopivana, ilmanvaihdon pienentäminen tässä
tutkitulle tasolle ei aiheuttaisi merkittävää haittaa työsuoriutumiselle, viihtyvyydelle tai
oireille ainakaan alle 4 tunnin altistusajalla materiaalipäästöjen ollessa normaaleja. Tulos ei
vastaa yleistä käsitystä. Tutkimustulos on merkittävä mietittäessä ilmanvaihdon
tavoitetasoja tulevaisuuden toimistoissa.
Kokeen aikana lämpötilan ei annettu kohota samalla kun ilmanvaihtoa pienennettiin, toisin
kuin käytännön tilanteissa usein tapahtuu. Lisäksi tutkimus tehtiin ns. terveen talon
ympäristössä, jossa materiaalipäästöt olivat pieniä eikä hajuhaittoja raportoitu pienenkään
ilmanvaihdon aikana. Tutkimuksen perusteella herääkin kysymys, mikä on ilmanlaadun
kannalta tarvittava ilmanvaihdon taso, jos kyse on terveestä rakennuksesta joka ei itsessään
heikennä ilmanlaatua ja jossa tilan materiaalipäästöt ovat pienet sekä lämpötila on
kontrolloitu. Tutkimus ei kuitenkaan ota kantaa koettuihin oireisiin yli neljän tunnin
altistusajalla, eikä sairastumisiin, kuten virusten leviämiseen avotoimistoissa, ja näkökulma
on siksi rajallinen. Riittävä ilmanvaihto on tietenkin välttämätön, jotta ihmis- ja
materiaaliperäisten epäpuhtauksien pitoisuudet tilassa voidaan pitää halutuissa rajoissa.
Kysymys kuuluu, mikä on ilmanlaadun ja energiankulutuksen kannalta riittävä ja
optimaalinen taso?
ASHRAE 62.1 /6/ esittää minimi-ilmanvaihdon määräksi pelkälle ihmisperäiselle
epäpuhtauskuormalle 2.5 l/s/hlö, mikä on lähellä tämän kokeen pientä ilmanvaihtoa.
Standardi perustuu tilassa olevien ja olosuhteisiin adaptoituneiden henkilöiden kokemaan
ilmanlaatuun. EN 15251 /1/ taas esittää vastaaviksi minimimääriksi 10, 7 ja 4 l/s/hlö
luokissa I, II ja III. Siinä perusteena on tilaan saapuvien henkilöiden kokema ilmanlaatu.
Standardien perusteena olevien tutkimustapojen ero näkyy myös tässä tutkimuksessa, sillä
pienen ilmanvaihdon tilanteessa huoneilma koettiin tunkkaisemmaksi tilaan tultaessa,
mutta olosuhteisiin adaptoitumisen jälkeen koehenkilöt eivät huomanneet tilanteiden
välillä mitään eroa.
Standardia EN 15251 ollaan päivittämässä /7/. Tämä koetulos tukee artikkelissa ehdotettua
suuntaa, että minimimääriä voitaisiin tarkistaa alaspäin sellaisissa toimitiloissa, joissa
voidaan olettaa materiaalipäästöjen olevan pieniä.
KIITOKSET
Tämä tutkimus toteutettiin TOTI–hankkeessa, jonka loppuraportti on ladattavissa sivulla
www.ttl.fi/toti. Hanketta rahoittivat Tekes ja 15 yritystä.
LÄHDELUETTELO
1. EN 15251 (2007), Indoor environmental input parameters for design and assessment of
energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment,
lighting and acoustics. CEN, Brussels.
2. Sisäilmastoluokitus 2008. Sisäilmayhdistys r.y., julkaisu 5, Helsinki, 2008
3. David P. Wyon and Pawel Wargocki (2006), Indoor air quality effects on office work,
Chapter 12 in book by Clements-Croome (editor), D. (2006) Creating the Productive
Workplace. 2nd edition, Taylor & Francis, New York, USA.
84
Sisäilmayhdistys raportti 31
4. 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;
2005.
5. Östman L, Haapakangas A, Häggblom H, Hongisto V, Koskinen V, Oliva D, Koskela
H, Hyönä J, korkean lämpötilan vaikutus tyosuoriutumiseen ja viihtyvyyteen
toimistoympäristössä – laboratoriotutkimus, Sisäympäristölaboratorio, Turku,
Työterveyslaitos, Helsinki, 2012.
6. ASHRAE Standard 62.1 (2010), Ventilation for acceptable indoor air quality, Atlanta,
GA, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
7. Olesen BW (2012), Revision of EN 15251: Indoor Environmental Criteria, REHVA
Journal 4/2012.