Effecten van verlichting

Transcriptie

1 Effecten van verlichting Whitepaper Inleiding Zonder dat we er ons bewust van zijn, heeft licht effect op uiteenlopende processen in ons lichaam. Zonder licht kunnen we niets waarnemen en daarnaast hebben we licht nodig om processen in ons lichaam te sturen. Licht zorgt ervoor dat we kunnen zien en dat onze biologische klok geprikkeld wordt en het heeft daardoor invloed op bijvoorbeeld onze werkprestaties. In dit hoofdstuk staan de laatste ontwikkelingen over licht en verlichting in kantoren. Licht en verlichting Een gedeelte van de zonnestraling die de atmosfeer binnendringt, bereikt het aardoppervlak. Een deel hiervan is het zichtbare daglicht; een ander deel is voelbaar in de vorm van warmte. Het aanbod van daglicht in een ruimte in een gebouw verandert gedurende elk moment van de dag en het jaar, het is ook afhankelijk van de plaats op aarde, het landschap en de gebouwen in de omgeving. Het verschil in hoeveelheid en kwaliteit van het daglicht buiten zorgt ervoor dat binnen in gebouwen ook verschillende condities ontstaan. Indien er niet voldoende daglicht aanwezig is (bijvoorbeeld s ochtends of s avonds) zal de verlichting geheel of gedeeltelijk komen van kunstverlichting. Het daglicht heeft wel andere eigenschappen dan het kunstlicht en hiermee dient bij het ontwerpen van een gebouw rekening te worden gehouden. Verlichting is in de eerste plaats nodig om de omgeving zichtbaar te maken, maar het bepaalt ook de sfeer in de ruimte en de prestatie. Licht neem je alleen waar als het ergens op valt omdat het oog helderheden waarneemt. In de hersenen ontstaat een beeld op basis van helderheids- en/of kleurverschillen. Het verlichten van een ruimte of object is hierop gebaseerd. Helderheidverschillen mogen niet te klein of te groot worden omdat anders waarneming minder goed mogelijk is en daardoor dus een slechtere prestatie wordt geleverd. Bij te lage contrasten gaan details verloren, bij te hoge contrasten wordt er teveel aanpassing van het oog gevraagd wat vermoeiend kan zijn en in ieder geval tijd vraagt (figuur.1). Bij daglicht kan het helderheidverschil groter zijn omdat het oog de tijd krijgt enigszins te adapteren. ls aan mensen gevraagd wordt naar hun voorkeur voor een lichtbron, dan zal de overgrote meerderheid het daglicht noemen. Het verlangen naar natuurlijk licht, boven kunstverlichting, is een van de redenen waarom ramen zo belangrijk zijn voor gebruikers van gebouwen. Ramen zijn opening voor stromen, van lucht, licht en geluid, zowel naar binnen als naar buiten, en daarom vaak elementen die het binnenmilieu het sterkst beïnvloeden (Tregenza en Loe 1998). Van alle kenmerken van een raam is uitzicht misschien wel de meest belangrijke. Uitzicht vanuit een raam voorziet in informatie over de tijd en het weer, vermindert het gevoel van

2 claustrofobie en kan een positieve bijdrage leven aan de ooggezondheid. Een goed uitzicht moet normaal gesproken een voorgrond en een skyline bevatten (Littlefair 1996), maar juist bij ramen moet men extra oppassen voor de verblindende effecten van de lucht.

3 Figuur 1 Voorbeelden van een te groot contrast voor goede waarneming Verschillende verlichting en haar effect op mensen Licht speelt een belangrijke rol bij het lichamelijk en psychisch functioneren van mensen. Licht dat op onze ogen wordt ontvangen via reflecties in de omgeving, maakt dat we de omgeving kunnen zien. Datzelfde licht kan nog een andere rol spelen. Licht kan namelijk een sturende rol hebben in verschillende processen, door middel van de biologische klok (Bergman et. al. 1995; Beld 2001; Lockley 2009). Deze interne klok regelt dagelijkse, maandelijkse en jaarlijkse ritmes van vele lichaamsprocessen, zoals lichaamstemperatuur, dag-en nachtritmes, slaappatronen,

4 cognitieve prestaties, stemming en de aanmaak of onderdrukking van diverse hormonen (figuur 2). De biologische klok is nauw verbonden met een fotoreceptor in het oog, die pas enkele jaren geleden ontdekt is (Berson e.a. 2002). Voorheen dacht men altijd dat het alleen de kegeltjes en staafjes in het oog zijn die het invallende licht opvangen en verwerken, maar nu is bekend dat nog een derde type receptor een rol speelt. De intensiteit en het spectrum van licht beïnvloeden dus zowel visuele als niet-visuele processen. Bij de niet-visuele effecten spelen ook timing en blootstellingsduur een rol. Figuur 2: Het 24-uursverloop van het stresshormoon Cortisol, het slaaphormoon Melatonine, de alertheid en de lichaamstemperatuur (uit: Beld 2001) Onze inwendig mee tikkende klok wordt meestal gelijk gezet door invloeden van buitenaf, vooral daglicht. In de westerse samenleving echter zitten we ongeveer 80-90% van onze tijd binnen en hoewel in onze gebouwen vaak wel daglicht aanwezig is, wordt er ook veel kunstverlichting toegepast, vooral in kantoren. Er zijn al vele studies verricht naar de algemene lichtkwaliteit, de bediening van de verlichting in binnenruimten en het effect op werkprestatie, comfort, welzijn en gezondheid van medewerkers (o.a. Veitch en Newsham 1998; Pernot en Zonneveldt 2000; Chung en Burnett 2000, Zonneveldt en Aries 2002). In Nederland is bijvoorbeeld een uitgebreide studie gedaan naar de tevredenheid van gebruikers met de verlichting in het Paleis van Justitie in s-hertogenbosch (figuur 3). In dat kantoor wordt de verlichting beheerd via een infraroodregelaar, die daarnaast ook het functioneren van de buitenzonwering regelt. Die buitenzonwering bestaat uit schermen die automatisch worden beheerd op basis van de benodigde gevelisolatie. De gebruikers kunnen het automatische besturingssysteem echter overrulen en het gewenste lichtniveau instellen. De helderheidswering met behulp van horizontale jaloezieën in het kantoorvertrek moeten handmatig worden bediend.

5 Licht- en aanwezigheidssensoren zorgen dat een bepaald lichtniveau wordt gehaald en dat de verlichting wordt uitgeschakeld als de gebruiker langer dan vijftien minuten de ruimte heeft verlaten. Op deze manier ontstaat een verlichtingssysteem dat hoge lichthoeveelheden kan bieden, maar tegelijkertijd ook zeer energie-efficiënt is. Figuur 3 Kantoorruimte in het Paleis van Justitie in s-hertogenbosch (uit: Zonneveldt en Aries 2002) Het gebruikersonderzoek laat zien dat de medewerkers tevreden zijn met een lichtsysteem waarbij naast daglichtgestuurde regeling de gebruikers ook zelf de verlichting kunnen aanpassen (Zonneveldt 2002; Pernot en Zonneveldt 2000). Ten opzichte van een standaardkantoor met een handmatig geschakeld verlichtingssysteem zonder controle is er tevens een sterke verlaging (25%) op het energiegebruik gemeten. De resultaten lieten echter ook zien dat de keuze van mensen soms ver uiteen ligt: sommige mensen willen altijd veel licht, anderen willen af en toe veel licht en weer anderen zijn met weinig licht al tevreden. Dit pleit dus voor een individuele instelbaarheid van de verlichting. Uit een studie van

6 Amerikaanse architecten blijkt dat controle over verlichting, meubilair en temperatuur een hogere ervaren productiviteit geeft (ASID 1998). Enkele experimenten waarin effecten zijn aangetoond Kunstverlichting kost energie en daglicht brengt naast licht ook vaak warmte mee naar binnen, waardoor de ruimte soms weer gekoeld moet worden. Vandaar dat er veel onderzoek gedaan wordt naar verlichtingsbehoefte van mensen in combinatie met energiegebruik. Een Nederlands onderzoek met 96 proefpersonen uit 1993 laat bijvoorbeeld zien dat mensen, als ze daar de kans toe krijgen, in een kantooromgeving gemiddeld hogere (horizontale) verlichtingsniveaus kiezen dan noodzakelijk is voor de uitoefening van hun taak (Begemann e.a. 1994; Tenner 1998). De bijgeschakelde hoeveelheid kunstlicht neemt af bij toenemende daglichtbijdrage. Uit het onderzoek kwam eveneens naar voren dat proefpersonen de kunstverlichting een curve laten volgen die sterk op een alertheidscurve lijkt (zie figuur 4). Nadere analyse van de experimentele gegevens liet ook zien dat bij een langdurig verblijf in de kantoorruimte mensen een steeds hoger lichtniveau kiezen. De onderzoekers trokken hieruit de conclusie dat dit erop kan wijzen dat mensen bij hogere lichtniveaus minder snel moe worden (Begemann e.a. 1994; Begemann e.a. 1995; Tenner 1998). Figuur 4 Gemiddelde horizontale verlichtingssterkte op het bureau als functie van de tijd van de dag, wisselend bewolkte dagen mei-juni 1993 (uit: Tenner 1998)

7 De huidige normen en aanbevelingen voor kantoorverlichting zijn voornamelijk gebaseerd op visuele criteria. Bij het ontwerpen van kantoorverlichting is de hoeveelheid licht op het horizontale bureaublad momenteel de belangrijkste parameter. De totale hoeveelheid licht die op een bepaald oppervlak terecht komt wordt verlichtingssterkte genoemd en uitgedrukt in de eenheid lux. Voor de meeste kantoren is een verlichtingssterkte van 500 lux op het bureau normaal. Voor de nietvisuele prikkeling is een hoeveelheid licht in het oog echter een belangrijke variabele. Gezonde verlichting in kantoorgebouwen is essentieel. Verlichting, die zowel aan de visuele als de niet-visuele eisen van de mens voldoet en waarbij geen visueel discomfort ontstaat, wordt gezonde verlichting genoemd. De Nederlandse Stichting voor Verlichtingskunde (NSVV) heeft in 2003 eerste criteria voor gezonde verlichting op een werkplek voorgesteld (NSVV 2003). Op aanraden van de NSVV dient verlichting overdag dynamisch te worden uitgevoerd, met momenten van verhoogde lichthoeveelheden in de ochtend (vooral op maandag), na de lunch en aan het eind van de werkdag. Voor de verticale verlichtingssterkte wordt momenteel een waarde van 1000 tot 1500 lux geadviseerd. Sinds de energiecrisis in de jaren zeventig van de vorige eeuw staat energiebesparing boven aan de prioriteitenlijst als het gaat om verlichting in het algemeen. Gevolg is dat veel mensen in hun dagelijkse bezigheden verstoken lijken van voldoende licht. Om de huidige kantoorpraktijk op gezonde verlichting te onderzoeken, zijn in tien bestaande kantoren op 88 werkplekken objectieve, lichttechnische metingen gedaan en hebben de medewerkers in de kantoren een subjectieve vragenlijst ingevuld (Aries 2005). De metingen hebben bij verschillende weersomstandigheden plaatsgevonden in april en mei De vragenlijst bestond uit 43 vragen over de werkomgeving, zoals over de inrichting, over hoe men zich voelt in die ruimte, over gezondheid, stemming, slaap- en eetpatronen, enzovoort. In het voorjaar draagt het daglicht in grote mate bij aan de verlichting in de kantoren. De horizontale verlichtingssterkte lag bij metingen rond de normwaarden van lux. In de raamzone is echter op slechts vier van de 88 gemeten werkplekken op beide ogen een waarde van meer dan 1000 lux gemeten. Achter in de ruimte, op meer dan vier meter van de daglichtopening, daalde de verticale verlichtingssterkte in enkele gevallen zelfs tot rond de 100 lux (Aries e.a. 2003; Aries 2005). De oorzaak van de lage waarden is dat de huidige kunstverlichting voornamelijk is ontworpen om het bureaublad te verlichten en geen verblinding te veroorzaken, terwijl het daglicht vaak is afgeschermd door geheel of gedeeltelijk gesloten zon- of helderheidsweringen (figuur 5).

8 Figuur 5 Geheel en gedeeltelijk gesloten zon- en/of helderheidswering Bij te lage lichtniveaus op het oog bestaat de kans dat medewerkers wegdromen of wegdoezelen. Vermoeidheid neemt toe en alertheid neemt af. In het onderzoek van Górnicka (2008) is door middel van een laboratoriumexperiment, met daarin in totaal 35 vrijwilligers, het effect van lichtniveau onderzocht. In het experiment werd de deelnemers gevraagd testen te doen bij lichtniveaus van 1150 lux en 70 lux op het oog. De proefpersonen hebben elk twee keer gedurende acht uur in de proefruimte diverse testen gedaan en kantoorachtige taken uitgevoerd. Door middel van continue EEG-metingen is de alertheid van de deelnemers gemeten (figuur 6). Eenmaal per uur is de proefpersonen naar hun alertheid gevraagd door middel van vragenlijsten met subjectieve schalen. De resultaten van dit laboratoriumonderzoek laten zien dat de effecten van het lichtniveau afhangen van het tijdstip van de dag en van de aard van de activiteiten. Blootstelling aan een hoge verlichtingssterkte heeft een positief effect op alertheid, met name in de ochtend bij het uitvoeren van lange, monotone taken (Górnicka 2008). Ook het verblijf gedurende de werkdag in een conditie met een hoog lichtniveau kan een positief effect hebben op de alertheid aan het eind van de werkdag. Licht had geen effect op de prestaties van korte testen.

9 Figuur 6 Een deelnemer tijdens het laboratorium onderzoek en de locaties van gemeten horizontale (Eh) en verticale (Ev) verlichtingssterkte (Górnicka 2008) De vraag is echter of het lichtniveau de hele dag zo hoog moet zijn, aangezien uit het onderzoek ook is gebleken dat proefpersonen de kunstverlichting een curve laten volgen die sterk op een alertheidscurve lijkt (zie figuur 3) en ze kennelijk ook behoefte aan dynamiek hebben. In een ander onderzoek is aan kantoormedewerkers gevraagd of er momenten gedurende dag zijn dat ze zich meestal moe of minder alert voelen (Aries 2005). Een derde van de ondervraagden (101 personen) geeft aan geen moment van verminderde alertheid te hebben, 39 personen (12%) is in de ochtend of rond de lunch vermoeider dan de rest van de dag. De overige respondenten (192 personen, 58%) gaf aan in de middag momenten van vermoeidheid of verminderde alertheid te hebben. Als werknemers zich vermoeid of verminderd alert voelen, veranderen velen van activiteit (36%) of nemen iets te drinken of te eten (eveneens 36%). Een wandeling maken of een praatje met een collega maken zijn activiteiten die respectievelijk in 35 en 28% van de gevallen geantwoord zijn. Slechts 1.2% van de ondervraagden zorgt dat de ruimte lichter wordt. Verdergaande (statistische) analyse van de verzamelde data laat significante relaties zien tussen inrichting van de werkruimte en verschillende discomfortvariabelen (Aries e.a.2007; Aries e.a. 2009).

10 Het gebouw, de verlichting en de inrichting spelen een belangrijke rol, aangezien de analyse significante verbanden tussen concentratie, vermoeidheid en zelfs slaapkwaliteit en variabelen zoals lichtkwaliteit, werkplekdecoratie, uitzicht, aantal mensen en afstand tot het raam laat zien. Conclusie Door verlichting wordt de omgeving zichtbaar, maar het licht bepaalt ook de sfeer in de ruimte en de prestatie. Naast effecten van licht op de waarneming, zijn er ook effecten op niet-visuele processen, zoals lichaamstemperatuur, dagen- nachtritmes of cognitieve prestaties. Een conditie met een hoog lichtniveau kan een positief effect hebben op alertheid en prestatie, maar er is ook behoefte aan dynamiek zoals het verloop van het daglicht over de dag. Goede verlichting is daarmee de basis voor productiviteit en het gebouw, het verlichtingsontwerp en de inrichting spelen daarbij een belangrijke rol. Referenties Aries, M.B.C., G.B. Górnicka, S.H.A. Begemann, L. Zonneveldt en A.D. Tenner, Retinale verlichtingssterkte in de kantoorpraktijk, Proceedings Nationale lichtcongres van de NSvV, Ede: Aries, M.B.C., Human Lighting Demands Healthy Lighting in an Offi ce Environment (diss. Eindhoven TU), Aries, M.B.C., J.A. Veitch en G.R. Newsham, Physical and Psychological Discomfort in the Offi ce Environment, Proceedings Symposium Light, Performance and Quality of Life, Eindhoven: Light and Health Research Foundation SOLG 2007, p Aries, M.B.C., J.A. Veitch en G.R. Newsham, Windows, View, and Offi ce Characteristics Predict Physical and Psychological Discomfort, Journal of Environmental Psychology, vol. 29 (2009), ter perse. ASID, Workplace Values: How Employees Want to Work, Washington DC: The American Society of Interior Designers Begemann, S.H.A., A.D. Tenner en M. Aarts, Daylight, Artificial Light and People, Proceedings 39th IES Lighting Convention, Sydney: Lights Begemann, S.H.A., G.J. van den Beld en A.D. Tenner, Daylight, Artificial Light and People Part 2, Proceedings 22nd CIE session, New Delhi, November Beld, G.J. van den, Light and Health, International Lighting Review 2001, p Berson, D.M., F.A. Dunn en M. Takao, Phototransduction by Retinal Ganglion Cells that Set the Circadian Clock, Science 2002, p Chung, T.M. en J. Burnett, Lighting Quality Surveys in Office Premises, Indoor and Built Environment, vol. 9, nr. 6 (2000), p Górnicka, G.B., Lighting at Work, Environmental Study of Direct Effects of Lighting Level and Spectrum on Psychophysiological Variables (diss. Eindhoven TU), 2008.

11 Littlefair, P.J., Designing with Innovative Daylighting, London: BRE Publication Crown Research Communications Lockely, S., Circadian Rhythms: Infl uence of Light, in: Humans, Encyclopedia of Neuroscience 2009, dl. 2, p NSVV, Commissie Licht en Gezondheid, Licht en gezondheid voor werkenden:aanbevelingen, Ede: NSVV Pernot, C.E.E. en L. Zonneveldt, Metingen aan het energiegebruik van de kunstverlichting in het Paleis van Justitie te s-hertogenbosch, Eindhoven: TNO Tenner, A., Een ander zicht op licht op de werkplek, Syllabus Congresdag NSVV, Licht steeds intelligenter en effi ciënter, november Tregenza, P. en D. Loe, The Design of Lighting, London / New York: E en FN Spon Veitch, J.A. en G.R. Newsham, Determinants of Lighting Quality I: State of the Science, Journal of the Illuminating Engineering Society, vol. 27, nr. 1 (1998), p Zonneveldt, L., In Broad Daylight, International Lighting Review, vol. 52, nr. 011 (2002), p Zonneveldt, L. en M.B.C. Aries, Application of Healthy Lighting in the Working Place, Proceedings Symposium Healthy Lighting, Eindhoven Auteurs M.B.C. Aries en L. Zonneveldt, TNO Meer informatie over dit onderwerp is te vinden in Aangetoonde effecten van het kantoorinterieur. ISBN: