DYNKA achtergrondinformatie

Het is gebruikelijk om de temperatuur in gebouwen tijdens aanwezigheid van gebruikers zo constant mogelijk te regelen. Daarnaast wordt de temperatuur in de ruimte zo uniform mogelijk beheerst om plaatselijke variatie te beperken. Vanaf de jaren 1970 is namelijk het idee ontstaan dat een strikt klimaat, dus een constante temperatuur en een uniforme temperatuurverdeling, leidt tot een hoge comfortbeleving en een gezond thermisch binnenklimaat. Echter, uit onderzoek is steeds meer gebleken dat er een grote variatie bestaat in deze comfortbeleving tussen individuen. Bovendien mogen comfort en gezondheid niet als synoniem beschouwd worden.

Comfortbeleving

De volgende parameters spelen een grote rol in de comfortbeleving van personen: De luchttemperatuur, de stralingstemperatuur, de luchtsnelheid, de relatieve vochtigheid, het activiteitenniveau en de kleding. Met het comfortmodel van Fanger[1] kan de thermische sensatie van een gemiddelde groep personen voorspeld worden op basis van de genoemde klimaatparameters: de Predicted Mean Vote (PMV). Verschillende studies tonen aan dat er een goede overeenstemming bestaat tussen de voorspelde (PMV) en de werkelijke gemiddelde thermische sensatie (AMV: Actual Mean Vote), in het bijzonder voor uniforme en stabiele binnenklimaatcondities[2][3]. Andere studies vonden juist verschillen tussen de voorspelde en de werkelijke sensatie als gevolg van verschillen in subpopulaties (bv. mannen versus vrouwen, mager versus zwaarlijvig, ouderen versus jongeren) [4]. Ook laat onderzoek van de Universiteit Maastricht[5] zien dat temperatuurvariaties positieve gezondheidseffecten kunnen hebben: milde koude kan de gezondheid van mensen verbeteren door de activatie van bruin vet en door verbetering van de suikerhuishouding door een verbeterde insulinegevoeligheid

Temperatuur

Juist bij een constante binnentemperatuur hoeft het lichaam minder hard te werken om de kerntemperatuur op peil te houden. Wij ervaren dit dan als comfortabel, maar activeren het metabole systeem van ons lichaam daardoor niet. Hierdoor trainen we onze warmteregulatiecapaciteit niet. Van nature kan het lichaam zich heel goed aanpassen aan verschillende omgevingstemperaturen en de kerntemperatuur constant houden [6][7]. Bij een relatief kleine afwijking van de kerntemperatuur ben je onderkoeld of heb je koorts. Toch is dit niet het geval als je zonder jas op een winterse dag naar buiten loopt. Het lichaam moet hierin echter wel ‘getraind’ blijven. Onderzoek[8] heeft bijvoorbeeld aangetoond dat het aantal sterfgevallen significant toenam als de gemiddelde buitentemperatuur steeg van 20 ˚C naar 25˚C of juist daalde van -1˚C naar -8˚C. Hoewel het nadelige effect van warmte maar een dag of twee aanhield, had koud weer nog tot twee weken lang effect op het aantal sterfgevallen. Het sterfte-effect was het grootst onder ouderen. Vooral de impact op het sterftecijfer als gevolg van hartfalen, hartritmestoornissen en beroertes was opvallend. Zoals door sporten je bloedsomloop en longen worden getraind, kan het lichaam weerbaarder worden gemaakt tegen temperatuurvariaties door geregeld bloot te staan aan temperatuurvariaties, ook van de binnentemperatuur.

Door binnen een bepaalde comfortrange ten opzichte van je individuele neutrale comforttemperatuur te variëren, leert het lichaam te reageren op verschillen in het thermisch binnenklimaat zonder dat je hier veel van merkt. Een dynamisch binnenklimaat kan daardoor o.a. bijdragen aan een stijging van de metabole gezondheid van mensen. Bewustwording en acceptatie van dit gezonde binnenklimaat draagt op zijn beurt weer bij aan productiviteit van de werknemers [9]. Dit terwijl een constant thermisch geklimatiseerd binnenklimaat gebaseerd op de theorie van Fanger, op termijn leidt tot een afname van lichamelijke weerbaarheid tegen variatie van de omgevingstemperatuur. In een thermisch constant geconditioneerde ruimte ligt het productiviteitsniveau ca. 10% lager dan in een ruimte met een variatie van het thermisch binnenklimaat 5 [10].

Daarnaast resulteert een te hoge binnentemperatuur in vermoeidheidsklachten en in een afname van de alertheid. Hierdoor kan de kans op gevaarlijke situaties en onnodige fouten toenemen. Deze afname van alertheid neemt in het bijzonder toe bij een constante klimatisering van het binnenklimaat [11].

Licht

Tenslotte kan hier nog een extra dimensie aan toegevoegd worden: licht, als omgevingsfactor die de gezondheid en productiviteit ook kan beïnvloeden. Licht kan op verschillende manieren beschreven worden; verlichtingssterkte uitgedrukt in Lux, de kleurtemperatuur in Kelvin en het kleurenspectrum in nanometers. Licht met een lage kleurtemperatuur (roder) wordt als "warmer" ervaren dan licht met een hoge kleurtemperatuur (blauwer).

Het zichtbare deel van het lichtspectrum is het gedeelte van het elektromagnetisch spectrum dat gezien kan worden door het menselijk oog. Bij het niet zichtbare deel van het spectrum hoort bijvoorbeeld infrarode (IR-) straling en ultraviolete (UV-) straling.  Het zichtbare spectrum heeft een golflengte tussen 380 nm en 780 nm. De verschillende golflengten worden door het oog gezien als verschillende kleuren: rood voor de langste golflengte en violet voor de kortste. Wit licht bestaat uit golven van het gehele zichtbare spectrum. Per bron kan de hoeveelheid licht van een bepaalde golflengte verschillen waardoor we gekleurd licht kunnen zien. In het witte licht zijn alle kleuren aanwezig waardoor wij dit als wit licht zien.

De kwalitatieve en kwantitatieve aspecten van de werkplekverlichting zijn een van de belangrijkste omgevingsfactoren die bepalend zijn voor de productiviteit en gezondheid van de werknemer [12][13][14]. Bijvoorbeeld het werktempo, de kwaliteit van het werk, het ziekteverzuim en de kans op ongevallen worden deels beïnvloed door de lichtomstandigheden. Ook speelt een aantal psychofysiologische aspecten een belangrijke rol, want licht draagt niet alleen de visuele waarneming over. Het oefent namelijk ook niet-visuele (biologische effecten) uit via een recent ontdekte groep van retinale fotoreceptoren in het oog [15][16][17]. Licht kan bijvoorbeeld de biologische klok en de afscheiding van hormonen zoals melatonine (slaap/moeheid) en cortisol (alertheid/stressgevoeligheid) beïnvloeden.

Onderzoek geeft indicaties dat het niveau van cortisol mogelijk stijgt bij blootstelling aan hoge lichtniveaus in de ochtend [18]. Melatonine is een hormoon dat bij mensen in de epifyse (pijnappelklier) geproduceerd wordt. Het is bij vele dieren van invloed op het slaap-waakritme en het voortplantingsritme. Bij mensen is de natuurlijke productie van melatonine direct gekoppeld aan de blootstelling aan licht van bepaalde receptoren in het netvlies van de ogen. Bij de aanwezigheid van blauwachtig licht (uit zonlicht of uit kunstlicht, televisie of monitor) wordt de productie van melatonine geremd [19]. Neemt de blootstelling aan licht af, dan komt de natuurlijke productie van melatonine weer op gang. Voor het lichaam is dit het signaal om de dag-activiteiten te verminderen en zich voor te bereiden op de nacht, wat veronderstelt dat indigo-blauw licht in het spectrum in de avond gemeden moet worden voor een betere nachtrust en een beter slaap-waakritme. Het toevoegen van deze golflengte aan het lichtspectrum ’in de ochtend zou daardoor kunnen bijdragen aan een alerter gevoel. Ook zijn er indicaties dat hogere kleurtemperaturen het niveau van de mentale activiteit en autonome activiteiten van het zenuwstelsel zouden kunnen verbeteren en de mate van slaperigheid, vermoeidheid of slaperigheid overdag beter zouden onderdrukken [20][21][22][23] . Dit pleit daarom ook voor een dynamisch en aanpasbaar lichtprofiel over de werkdag en over de seizoenen.

Een grote stap in onderzoek naar gezonde en productieve binnenklimaatomstandigheden is de hue-heat hypothese die verondersteld dat de lichttemperatuur kan zorgen voor een andere perceptie van de binnentemperatuur waarmee beleving van het thermisch binnenklimaat direct met lichtomstandigheden is verbonden. Bijvoorbeeld de omgeving bij licht met een lage kleurtemperatuur (meer rood) wordt als warmer ervaren dan bij licht met een hogere kleurtemperatuur (meer blauw). De hypothese die hieruit volgt is dan ook dat een combinatie van een lagere binnentemperatuur met een lagere kleurtemperatuur van het licht zorgt voor gelijke comfortbeleving door aanwezigen. Ook zou het dynamisch thermisch binnenklimaat in combinatie met een dynamisch lichtprofiel (intensiteit en kleur) aan kunnen sluiten bij het natuurlijke temperatuurs- en lichtverloop over de dag: koudere en blauwere ochtend en een warmere en rodere middag.

Onderzoek aan de Universiteit van Maastricht heeft onlangs aangetoond dat licht, naast psychologische invloed (Hue light) direct effect kan hebben op de thermofysiologie. Zo hebben zowel de intensiteit als de kleur van het licht invloed op de lichaamskerntemperatuur [24][25]. Hierbij speelt ook de timing van het licht een significante rol.


Op zijn beurt leidt dit weer tot het beperken van de tijdsduur waarop verwarmd en gekoeld moet worden ten opzichte van een constant geklimatiseerde ruimte. Eerder onderzoek van TRECO-office [26] toont aan dat een minimale variatie van 1°C aan de onder- en bovengrenzen binnen de gewenste comfortrangetemperatuur variërend tussen de 20°C en 22°C – gebaseerd op het comfortmodel volgens Fanger – resulteert in een reductie van 19 % op het totale energieverbruik aan verwarmingsenergie. We verwachten binnen het onderzoek aanwijzingen te vinden dat gebouwen met een dynamisch thermisch en visueel binnenklimaat gebruikers hebben die gezonder en productiever zijn en bovendien energie-efficiënter zijn.

Bronnen

[1] P.O. Fanger (1973). Assesment of man’s thermal comfort in practice
[2] G.S. Brager, & R. de Dear (2000). A standard for natural ventilation
[3] J.F. Nicol, & M.A. Humphreys (2002). Adaptive thermal comfort and sustainable thermal standards for buildings
[4] S. Karjalainen (2011). Thermal comfort and gender: a literature review. Helsinki, Finland.
[5] van Marken Lichtenbelt, W.D. et al. (2009) Cold-activated brown adipose tissue in healthy adult men
[6] B. Kingma, A. Frijns, L. Schellen, & W. van Marken Lichtenbelt (2014). Beyond the classic thermoneutral zone, including thermal comfort
[7] B. Kingma, & W.D. van Marken Lichtenbelt (2015). Energy consumption in buildings and female thermal demand
[8] Breitner S, Wolf K, Peters A, et al (2014) Short-term effects of air temperature on cause-specific cardiovascular mortality in Bavaria, Germany
[9] Schellen, L. (2007). De invloed van een dynamisch binnenklimaat op thermisch comfort en productiviteit.
[10] Kurvers, S., van der Linden, K., & Cauberg, H. (2012). Literatuurstudie thermisch comfort.
[11] Boerstra, A., Coffeng, P. v., & Scheers, P. (2008). Thermisch binnenklimaat
[12] Baron, R.A., Rea, M.S., Daniels, S.G., 1992. Effects of indoor lighting (illuminance and spectral distribution) on the performance of cognitive tasks and interpersonal behaviors: the potential mediating role of positive affect.
[13] Kuller,R.,Laike,T.,1998.The impact of flicker from fluorescent lighting on well-being, performance and physiological arousal.
[14] Te Kulve, M., Schellen, L., Schlangen, L.J., van Marken Lichtenbelt, W.D., 2016. The influence of light on thermal responses.
[15] Berson, D.M., Dunn, F.A., Takao, M., 2002. Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock.
[16] Brainard, G.C., Hanifin, J.P., Rollag, M.D., Greeson, J., Byrne, B., Glickman, G., Gerner, E., Sanford, B., 2001. Human melatonin regulation is not mediated by the three cone photopic visual system
[17] van Bommel, W.J., 2006. Non-visual biological effect of lighting and the practical meaning for lighting for work.
[18] Ruger M, Gordijn MCM, Beersma DGM, de Vries B, Daan S. Time-of-day-dependent effects of bright light exposure on human psychophysiology: Comparison of daytime, night time exposure.
[19] Lockley, S.W., Brainard, G.C., Czeisler, C.A., 2003. High sensitivity of the human circadian melatonin rhythm to resetting by short wavelength light. J. Clin. Endocrinol.
[20] Deguchi, T., Sato, M., 1992. The effect of colour temperature of lighting sources on mental activity level.
[21] Mills, P.R., Tomkins, S.C., Schlangen, L.J., 2007. The effect of high correlated colour temperature office lighting on employee well-being and work performance.
[22] Mukae, H., Sato, M., 1992. The effect of color temperature of lighting sources on the autonomic nervous functions
[23] Noguchi, H., Sakaguchi, T., 1999. Effect of illuminance and color temperature on lowering of physiological activity
[24] te Kulve, M., Schlangen, L.J., Schellen, L., Frijns, A.J., van Marken Lichtenbelt, W.D., 2017. The impact of morning light intensity and environmental temperature on body temperatures and alertness.
[25] Te Kulve, M., Schlangen, L., Schellen, L., Souman, J.L., van Marken Lichtenbelt, W., 2018. Correlated colour temperature of morning light influences alertness and body temperature.
[26] TKI TRECO-office (2015) Eindrapportage