24/03/2022 | Hyvinvointi sisätiloissa: Valo ja valaistus Sisäilma-asiantuntijan palsta

Hyvinvointi sisätiloissa: Valo ja valaistus

Otsikko kuva hyvin valoisasta huoneesta

Valo on tärkeä sisäilmastoon vaikuttava tekijä. Oikea valaistus lisää ihmisten hyvinvointia. Päivänvalo ja keinovalo muodostavat sisätiloissa toimivan kokonaisuuden. Valo vaikuttaa myös oppimistuloksiin. Tilojen käyttäjille tehtävä olosuhdekysely esimerkiksi koulussa, antaa tietoa siitä, miten olosuhteet koetaan.

Mitä on päivänvalo?

Päivänvalo koostuu suorasta auringonvalosta ja taivaalta sironneesta hajavalosta. Päivänvalon määrityksessä käytetään ikkunapinta-alan suhdetta lattiapinta-alaan.

Vähimmäispinta-ala ei kuitenkaan takaa sisätilan hyvää päivänvalo-olosuhdetta. Rakennuksissa voi olla maantasokerroksessa valottomia asuntoja, vaikka lattia-alaan suhteutettu vähimmäisvaatimus täytettäisiinkin.

Ikkunaan lankeavan päivänvalon voi jakaa kolmeen ryhmään

  • suoraan auringonvaloon
  • taivaan hajasäteilyyn esimerkiksi pilvisellä säällä
  • ympäristöstä, maasta ja muilta pinnoilta heijastuvaan säteilyyn.

Kahta viimeistä kutsutaan yhteisnimellä: hajavalo (kuva 1). Hajavalolla ei ole suorasta päivänvalosta poiketen hallitsevaa suuntaa. Suomessa noin puolet auringonsäteilystä on hajasäteilyä.

Kuva 1. Taivaan hajavalo

Auringonsäteily ja hajavalo

Suomessa vallitsee pilvinen ilmasto, jolloin auringon säteet eivät saavu suorana vaan sirottuvat ilmakehässä ja meille syntyy taivaan hajavalo, joka saapuu kaikista suunnista. Taivaan hajavalo on tärkein valonlähde Suomessa.

Miten valo vaikuttaa ihmisiin ja rakennuksiin?

Eräät tutkimustulokset osoittavat, että toimistotiloissa ihmisen sietoraja hämäryydelle on 200–300 luksia (lx) ja tätä pimeämmässä tilassa sytytetään keinovalo.

Tutkimuksissa on havaittu, että häikäisy taivaalta haittaa vähemmän, kuin keinovalosta johtuva häikäisy. Ihmiset kokevat että päivänvalon vaikutus on suurempi. Työskentely päivänvalossa aiheuttaa vähemmän stressiä ja väsymystä.

Pimeiden talvikuukausien vuoksi Suomessa on kuitenkin mahdotonta toteuttaa toimiva valaistus pelkällä päivänvalolla. Päivänvalo-ohjatulla keinovalaistuksella voidaan kuitenkin säästää jopa yli 50% valaistuksen energiankulutuksesta verrattuna manuaaliseen valaistuksen ohjausjärjestelmään.

Ikkunat etelään lisäävät valoa sisällä myös pilvisinä päivinä

Suora auringonvalo on voimakkaimmillaan noin 70 000 luksia ja taivaan hajavalo 10 000 … 20 000 luksia. Kokonaisvalaistusvoimakkuus on näiden kahden summa. Ulkona voidaan saavuttaa jopa 85 000 … 90 000 luksin valaistusvoimakkuus. Puolipilvisenä päivänä valaistusvoimakkuus on noin 5 000–10 000 luksia ja pilvisenä talvipäivänä päivänvalon valaistusvoimakkuus voi olla vain 2 000 luksia.

Vuodessa on enemmän pilvisiä päiviä, kuin selkeitä tai osittain pilvisiä päiviä. Tutkimushavaintojen perusteella, pilvisyys ei tule vähenemään tulevaisuudessa. Tämä tarkoittaa, että taivaan hajavalo on jatkossa pääasiallinen päivänvalaistuksen lähde. Pilvisissä olosuhteissa taivaan hajavalo saapuu kaikista suunnista, jopa pohjoisesta, toisin kuin suora auringonvalo. Etelään suunnattuihin ikkunoihin osuu huomattavasti enemmän valoa kuin pohjoiseen suunnattuihin myös pilvisissä olosuhteissa.

Valaistus kouluissa

Koulurakennuksen tilat luovat fyysisen oppimisympäristön, jonka on todettu olevan yhteydessä tilojen käyttäjien hyvinvointiin. Koulun opetushenkilökunta ja oppilaat kokevat kouluympäristön yksilöllisesti eri tavoin. Sisäilmastoon liittyy useita siihen vaikuttavia tekijöitä kuten sisäilma, valaistus ja akustiikka.

Fyysiseen ympäristöön ja terveyteen liittyviä asioita on tärkeää tarkastella olosuhdekyselyn avulla. Koulukokemusten subjektiivisuudella tarkoitetaan, että kokemusten arvioinnin asiantuntija on aina yksilö itse.

Yksi tärkeä viihtyvyyteen vaikuttava tekijä on valaistus. Valaistus saattaa jäädä valitettavasti huomiotta, vaikka sillä voidaan vaikuttaa tilan ilmapiiriin ja tunnelmaan. Se taas on yhteydessä tilan käyttäjien mielialaan. Valaistus tulee suunnitella aina käyttötarkoituksen mukaan.

Valon vaikutus oppimiseen

Tehokas ja tarkoituksenmukaisesti suunniteltu valaistus parantaa keskittymistä ja oppilaiden aktiivista osallistumista.

Erään tutkimuksen mukaan alakoululaisten oppimistulokset ovat positiivisesti yhteydessä hyvän valaistuksen koulun tiloissa. Oikea valaistus parantaa kognitiivista suoriutumista esimerkiksi hyvää muistia vaativissa ja ongelmanratkaisutaitoja edellyttävissä tehtävissä. Huono tai liian voimakas valon määrä voi aiheuttaa päänsärkyä ja heikentää visuaalista suorituskykyä. Huono valo myös alentaa vireystilaa ja rasittaa silmiä.

Tarkoituksenmukainen valaistus sisältää sekä keino- että päivänvaloa. Tärkeintä olisi, että ikkunoista pääsee läpi mahdollisimman paljon päivänvaloa.

Päivänvaloa saadaan rakennukseen varmistamalla tarpeeksi suuret ikkunakoot. Vaikka valoa voidaan tuoda tilaan myös keinotekoisella valaistuksella, tulisi luonnonvaloa suosia tilan valaistuksessa mahdollisuuksien mukaan.

Seuraa valaistuksen toimivuutta mittaamalla

Valaistuksen toimivuutta kannattaa seurata mittaroimalla. Pilvipalveluun tallennettu dataa on helppo ottaa hyötykäyttöön. Tietoa voidaan hyödyntää automaatiojärjestelmän valaistuksen ohjaukseen, läsnäolon tunnistamiseen ja sitä kautta ennakointiin ja energiansäästöön. Loop One -mittain seuraa myös valaistusolosuhteita jatkuvasti. Sen tuottama informaatio on pilvipalvelussa, jolloin kaikki mittausdata on suoraan vertailtavissa ja päätöksenteon tukena.

Loop One mittalaitteella voidaan havainnoida valon lisäksi lämpötilaa, suhteellista ilman kosteutta, hiilidioksidipitoisuutta, haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (kokonaispitoisuus, TVOC), hiukkaspitoisuutta, melun äänitasoa, ilmanpainetta ja laitteen liikettä. Lisäksi erillisellä dP-mittalaitteella myös paine-eroa sisä- ja ulkoilman välillä tai tilojen välillä.

Sisäilmasto-olosuhteita jatkuvasti mittaavilla menetelmillä voidaan havaita välittömästi esimerkiksi rakenteiden toimivuuden tai ihmisten hyvinvoinnin kannalta epäedullisia olosuhteita.

Loop One -laitteen valoisuussensori mittaa siihen kohdistuvan valon määrää. Sisätiloissa valaistusvoimakkuuden minimin tulisi olla päivällä vähintään 100 lx ja maksimin tulisi olla alle 1000 lx. Suositukset riippuvat tilojen käyttötarkoituksista.

Valaistusvoimakkuus ulkona päiväsaikaan saattaa olla jopa 100 000 lx ja yöllä 5 lx. Yöaikaan valaistusvoimakkuuden arvo on siis lähellä nollaa. Jos mittari havaitsee suurempia arvoja, voidaan selvittää mistä poikkeama voisi johtua, eli onko esimerkiksi valoja unohtunut päälle.

Erään kohteen valaistusvoimakkuuksien havainnot

Alla erään kohteen tutkimustapauksen valaistusvoimakkuuksien havainnot. Havainnot on suoritettu 9.2.2022. Tilat sijaitsevat ilmansuuntaan nähden eri puolella rakennusta ja tilat ovat käyttötarkoitukseltaan erilaiset. Mittaukset on suoritettu Loop One -mittalaitteella.

Case koulu: Kohteen havaintojakson aikana aurinko nousi kello 8.15 ja laski kello 16.52.

Erään tutkimuksen tila on päivänvalaistu, kun valaistusvoimakkuuden tavoitearvo 300 luksia ylittyy 50 % ajasta tarkasteluaikajaksolla 08:00–18:00.

Kuvaaja 1. Tilan 1 havaintojakso 9.2.2022. Ikkunaseinä on kaakon suuntainen.

Valoisuus auringon noustessa
Kuvaajasta 1 voidaan havainnoida, että pääasiassa taivaan hajavalo vaikuttaa tilaan 1.
Valaistusvoimakkuus on korkeahko tavanomaiseen tasoon verrattuna. Kuvaajasta 1
voidaan havaita, että maksimi valaistusvoimakkuus on n. 3 000 luksia (lux).

Kuvaaja 2. Tilan 2 havaintojakso 9.2.2022. Ikkunaseinä on luoteen suuntainen.

Valoisuus keinovalossa ja hajavalossa
Kuvaajasta 2 voidaan havainnoida, että tilaan 2 vaikuttaa pääasiassa keinovalot sekä
jonkin verran taivaan hajavalo. Valaistusvoimakkuus ei ole poikkeava tavanomaiseen
tasoon verrattuna. Kuvaajasta 2 voidaan havaita, että maksimi valaistusvoimakkuus on
n. 520 luksia (lux).

Kuvaaja 3. Tilan 3 havaintojakso 9.2.2022. Ikkunaseinä on lounaan suuntainen.

Taivaan hajavalo tutkittavassa tilassa
Kuvaajasta 3 voidaan havainnoida, että pääasiassa tilaan 3 vaikuttaa taivaan hajavalo.
Valaistusvoimakkuus on korkea tavanomaiseen tasoon verrattuna. Kuvaajasta 3
voidaan havaita, että maksimi valaistusvoimakkuus on n. 25 000 luksia (lux).

Kuvaaja 4. Tilan 4 havaintojakso 9.2.2022. Ikkunaseinä on luoteen suuntainen.

Valaisukseen vaikuttta sekä hajavalo että keinovalo
Kuvaajasta 4 voidaan havainnoida, että tilaan 4 vaikuttaa sekä taivaan hajavalo että
keinovalot. Valaistusvoimakkuus on korkeahko tavanomaiseen tasoon verrattuna.
Kuvaajasta 4 voidaan havaita, että maksimi valaistusvoimakkuus on n. 1 800 luksia (lux).

Kuvaaja 5. Tilan 5 havaintojakso 9.2.2022. Ikkunaseinä on koillisen suuntainen.

Valoisuuden kuvaaja tilassa 5
Kuvaajasta 5 voidaan havainnoida, että tilaan 5 vaikuttaa pääasiassa taivaan hajavalo
sekä jonkin verran keinovalot. Valaistusvoimakkuus ei ole poikkeava tavanomaiseen
tasoon verrattuna. Kuvaajasta 1 voidaan havaita, että maksimi valaistusvoimakkuus on
n. 900 luksia (lux).

Kuvaaja 6. Tilan 6 havaintojakso 9.2.2022. Ikkunaseinä on kaakon suuntainen.

Kuvaajasta 6 voidaan havainnoida, että tilaan 6 vaikuttaa sekä keinovalot että hajavalo.
Valaistusvoimakkuus ei ole poikkeava tavanomaiseen tasoon verrattuna. Kuvaajasta 6
voidaan havaita, että maksimi valaistusvoimakkuus on n. 1 100 luksia (lux).

Kuvaaja 7. Pilvien määrä 9.2.2022. Lähde Vantaa-Helsinki lentokenttä.

Kuvaaja pilvien määrästä Helsingissä

Asteikko kertoo, kuinka suuri osa taivaasta on pilven peitossa:

Asteikko pilvisyyden määrittelystä


Kuvaajasta 7 voidaan havainnoida, että kohteessa pilvisyys on aamupäivällä vaihdellut
selkeästä melko pilviseen ja iltapäivällä on ollut pilvistä. Pilvisissä olosuhteissa taivaan
hajaantunut valo on tärkein valonlähde, kun taas selkeissä olosuhteissa suora
auringonvalo on yleisempi.