COMPUTER- OG DAGSLYSSTYRET BELYSNING PÅ HOSPITALER. Rapport over feltstudier og lysforsøg foretaget på to afdelinger på Rigshospitalet

Transkript

1 29 Carlo Volf MDD Consultants: LTS og SBI COMPUTER- OG DAGSLYSSTYRET BELYSNING PÅ HOSPITALER Rapport over feltstudier og lysforsøg foretaget på to afdelinger på Rigshospitalet Carlo Volf 29

2 Indhold Abstrakt 1 DS 73, Ordforklaring 2 Introduktion 3 Metode 4 Beskrivelse af projekt 5 Resultater a) VAS-analyse 7 b) Tillægsordsanalyse 8 Diskussion 9 Økonomi 11 Konklusion 12 Referencer 13 Fakta COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS

3 Abstrakt Det er kendt at der er en relation imellem lys og trivsel. Dette projekt vil undersøge hvordan computer- og dagslysstyret kunstlys kan underbygge trivsel og velvære for patienter og personale på hospitaler. Kan computer- og dagslysstyret belysning forbedre oplevelsen af lys, set i forhold til statisk lys? Hvordan påvirker kunstlyset patienter og personale? Er der forskelle i behov for lys hos patienter og personale? Med udgangspunkt i gangområderne på hospitaler, vil projektet se nærmere på om en forbedret belysning kan øge patienters og personales velbefindende i løbet af dagen. Det er kendt at dagslys varierer meget i løbet af dagen og at kunstlyset opfattes forskelligt, afhængigt af mængden af dagslys udenfor. I et tidligere gennemført forprojekt 1 dokumenteres at både patienter og personale oplever en statisk belysning forskelligt i løbet af dagen, samt at de ofte benytter gangene til ophold og sociale aktiviteter. På grund af gangenes placering imellem værelser og kontorer, er der ofte ikke tilstrækkelige mængder direkte dagslys. Kan en dagslysstyret belysning kompensere for det manglende dagslys? Kan dagslysstyret belysning samtidig give økonomiske besparelser på driften? Formålet med denne rapport er, udfra brugerundersøgelser og registreringer, at bidrage med konkret viden om personales og patienters oplevelse af belysningen i gang- og opholdsområder på hospitaler. Projektet implementerer og afprøver computer- og dagslysstyring af belysning på to afdelinger, Radiologisk Afdeling (personale) og Neurologisk Afdeling (patienter), på Rigshospitalet i København. Rapporten undersøger i den forbindelse følgende forhold: 1) Fordele ved at benytte dynamisk lysstyring 2) T8(TLD)36W lavfrekvent lyskilde vs T5(HE)14/24W højfrekvent lyskilde 3) Placering af armaturer og lysfordelingens betydning for oplevelse af belysningen 4) Tilfredshed med farvetemperatur i løbet af dagen Rapporten giver indsigt i, og viden om, hvordan belysningen kan optimeres på hospitaler, og måske være med til at forbedre de fysiske rammer for patienter og for personale. Resultaterne viser at store forbedringer opnås ved at benytte bedre lyskilder. Ved at benytte større armaturer med lyskilder i store klynger opnås en mere ujævn lysfordeling, der bevirker at belysningsstyrken opleves højere og tilfredshed med belysningen øges. De konkrete fordele ved at benytte dynamisk/dagslysstyret lys er mere usynlige og subtile: Lysstyringen har en positiv effekt på både personale og patienter. Lysstyring giver mulighed for at bruge energien på en mere intelligent måde. Der benyttes mere energi når der er travlt og når der er størst behov for det. I andre tidsrum, eksempelvis om aftenen, forbruges mindre energi ved at programmere styringen til at afgive mindre lys, og derved imødekomme patienternes behov for mindre lys. Dette giver en overordnet økonomisk besparelse på driften. 1 Iflg. Forprojekt Bedre belysning af gang- og opholdsområder på hospitaler, 25 COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 1

4 DS 73 Kap Gange og elevatorer: Som alment krav gælder, at belysningen på alle tider af døgnet skal være tilstrækkelig og hensigtsmæssig for en hurtig og sikker færdsel mellem sygehusets forskellige lokaliteter. Hertil kommer, at blænding af liggende patienter, der transporteres ad gange og i elevatorer, så vidt muligt skal undgås. For almindelige transportgange henvises til DS7. Belysningsstyrken i gange, der støder op til sengestuer og til arbejsrum for personalet, skal indrettes med henblik på, at disse lokaliteter ofte anvendes til ophold for patienter og pårørende samt i udstrakt grad bruges som arbejdsrum for personalet, eksempelvis skrivning under stuegang m.v. Belysningsstyrken om dagen skal være omkring 2 lux, eventuelt helt eller delvist med dagslys, mens den om natten bør være omkring 5 lux. Udformning og placering af armaturer i gange skal ske med henblik på at undgå, at der kastes lys ind i de tilstødende rum, specielt sengestuerne, og at modvirke blænding af patienter, der transporteres i liggende stilling. Ordforklaring BR28: Gældende bygningsreglement fra 28 Dagslysfaktor: Hvor meget dagslys der er i et punkt indenfor i forhold til dagslys (1. lux) DS 73: Dansk Standard for belysning af hospitaler, 1983 DS 7 : Dansk Standard for belysning af arbejdspadser E: Belysningsstyrke (lux) Em Middelbelysningsstyrke Emin: Minimumsbelysningsstyrke Emax: Maksimumsbelysningsstyrke Emin/Em: Indikator for hvor ensartet belysningsstyrken er (1, svarer til 1% ensartet) Energiforbrug: Angives i kwh/år eller i kwh/m²/år. Farvetemperatur: Måles i forhold til det lys et stykke stål(sort legeme) udsender ved samme temperatur i Kelvin CRI: Farvengengivelsesindeks. Lysets evne til at gengive farver. Dagslys har en farvegengivelse på 1 Ra Lys: Udstråling af elektroner (lumen) Luminans: Udtryk for hvor lys en flade er (cd/m²) Luminansspring: Overgange imellem forskellige luminanser, måles i forhold til hinanden, (1:1) Reflektans: En flades reflektans er et udtryk for hvor meget fladen reflekterer af det indkommende lys. (fra til 1) Watt: Enhed for energi, måles i Joule/sekund COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 2

5 Introduktion Fig. A Arkitekturhistoriske opbygninger af hospitalsgange. Til venstre en gang fra o. 19-tallet. Dengang var hospitalerne små og afstandene mindre end idag. Opbygningen af Rigshospitalet ses til højre. For Rigshospitalets vedkommende ville en opbygning som den til venstre betyde at gangene istedet for de nuværende 178 m ville være 72 m lange. Ulempen ved opbygningen t.h. er at mængden af direkte dagslys begrænses til langt under de anbefalede 2% Hopitalsgange er oprindeligt tænkt som transportveje og fordelingsrum. De giver adgang til alle rum og muliggør effektiv transport. Arkitekturen skal altså både tilgodese effektiv transport, samtidig med at den skal tilgodese et godt fysisk miljø, med tilstrækkelige mængder dagslys. Dette har vist sig at være en svær opgave at løse. Mange gangområder har en dagslysfaktor på langt under de anbefalede 2%. Da gangområderne i høj grad benyttes til ophold og adspredelse for oppegående patienter(69%) og for personalet, er det relevant at se nærmere på hvordan kunstlyset kan optimeres i forhold til dagslyset i disse områder. Denne rapport skal ses i lyset af at flere hospitaler står overfor en større renovering i den nærmeste fremtid. I den sammenhæng er det relevant at se på om computerstyret belysning kan forbedre det fysiske miljø og optimere energiforbruget. Dynamisk lysstyring åbner op for nye muligheder og for en ny måde at tænke lys på, i forløb over en dag, en måned, eller et år. For at kunne udnytte de nye muligheder bedst muligt, er det nødvendigt at studere og konkretisere patienters og personales adfærd, samt behov for lys i løbet af dagen. Formålet med denne rapport er at skabe en platform for hvordan dynamisk lys kan bruges, og igennem forsøg, at anvise hvordan computer- og dagslysstyring kan være med til at forbedre belysningen. Kravene til belysning af gangområder på hospitaler er i dag upræcise og utilstrækkelige i DS 73, og der ingen henstilling eller vejledning er til, hvornår og hvordan der skal anvendes dynamisk belysning. Det er hensigten at resultater fra dette projekt kan indgå i en kommende opdatering af DS 73. COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 3

6 Metode Denne rapport bygger på nye resultater og på tidligere resultater fra forprojektet Bedre belysning af gang og opholdsområder på hospitaler, 25. Resultaterne fra forprojektet danner grundlag for udformningen af den ny belysning samt for programmering af lysstyringen. I det følgende beskrives findings og anbefalinger fra forprojektet derfor kort: Findings: En hverdag på et hospital er nøje planlagt og har en veldefineret 24 timers cyklus: (Fig.E) 1. Skiftehold Planlagte opgaver 2. Skiftehold Afslutning af planlagte opgaver/intensive opgaver 3. Skiftehold Intensive opgaver Anbefalinger: Patienter benytter gangområderne til rekreative formål (69%). Personale kræver generelt mere lys end patienter (op til 51% af personalet opfatter gangene som for mørke, imens kun 12% af patienterne, deler den opfattelse). Gange opfattes generelt som mørke, især midt på dagen p.g.a. høj luminans fra endevindue der giver store luminansforskelle og synsnedsættende blænding. Gange har en meget jævn og ensartet lysfordeling (Emin/Em=,89) der styrker indtrykket af en mørk og dyster gang. (D.K.Tiller/J.Veitch 1995). Se fig. C. Eksisterende lysarmaturer er placeret tæt på vægge og forårsager for store luminansspring til nære omgivelser (>1:1, GrandJean 1981). Fremtidige lysarmaturer bør placeres væk fra vægge for at undgå blænding, uden at forårsage blænding af sengeliggende patienter. Lysarmaturer bør differentieres, så motorvejs-looket gøres mere levende og varieret, og inspirerer til ophold og til afslapning på gangene. Større lysarmaturer kan medvirke til at lange gange opleves kortere, og samtidig give en mere varieret lys fordeling der også er med til at mindske Motorvejs-looket. Dynamisk belysning er en nødvendighed for at kunne imødekomme de forskellige behov for lys på forskellige tidspunkter af dagen. Lysstyringen gør det muligt at reducere de store forskelle i luminans i løbet af dagen ved at afgive mere kunstlys på disse tidspunkter. Belysningskvalitet er et meget diffust begreb som det er svært at sætte tal og størrelse på. I dette feltstudie bestemmes kvaliteten af belysningen udfra afkrydsningsskemaer. Skemaerne blev uddelt til testpersonerne og returneret anonymt samme dag. Ialt 25 prs fra personalet og 25 patienter deltog i hver spørgeskemarunde. Det var frivilligt at deltage i undersøgelsen. Alder og køn blev registreret. Forskelle i oplevelsen af belysningen vurderes udfra en psykofysisk betragtning. Resultaterne ses i tabellerne, Fig. I - R. To forskellige former for analyser blev benyttet i undersøgelsen: a) VAS-Analyse (Visual Analogue Scale): Et afkrydsningsskema som forsøgspersonerne udfylder. Eksempel på skala: meget dårlig - dårlig - tilpas - god - meget god, etc. b) Tillægsordsanalyse: Består af 1 tillægsord heraf skal forsøgspersonerne skal afkrydse 3 ord der bedst beskriver belysningen. Udfra fem negative ord; kunstig, institutionel, ubehagelig, trist og stressende og fem positive ord; naturlig, hjemlig, behagelig, levende og afslappende. Positive og negative adjektiver blandes tilfældigt i spørgeskemaet. Kagediagrammer, se N R, viser før og efter resultaterne. COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 4

7 Beskrivelse af projekt To afdelinger på Rigshospitalet deltager i projektet, i perioden : 2-2-3: Radiologisk Afdeling (personale, 25 prs) 3-9-4: Neurokirurgisk Afdeling (patienter, 25 prs) En ny belysning installeres på gangene på de to afdelinger. Ny belysning har samme wattforbrug som tidligere belysning, men er udformet anderledes med færre og større armaturer. Istedet for T8 er de nye armaturer bestykket med T5 som lyskilde. Årsager og indvirkninger undersøges ved den ny belysning, dels for patienter og dels for personale. Dynamisk lysstyring implementeres efterfølgende og årsager og indvirkninger analyseres. Den dynamiske lysstyring består af to styringer: a) Computerstyring b) Dagslysstyring a) Computerstyring: En computer styrer belysningen i perioden kl 7-8 ( kunstig solopgang ) og kl ( kunstig solnedgang ). I nattetimerne kl 23-7 dæmper computeren automatisk lyset til ca. 2% af maksimum med en kølig farvetemperatur på ca K. Lyset er køligt for at kompensere for manglende dagslys og give et biologisk rigtigt lys. (Med til at nulstille natskifteholdets døgncyklus i nattetimerne). b) Sensorstyring: En dagsslyssensor monteret i et østvendt vindue registrerer dagslys udenfor og fører udsvingene ind på gangene i tidsrummet kl 8 - kl 16. Kunstlyset på gangene svinger i- mellem 9%-1% af maksimal lysstyrke. På den måde skabes et mere levende lys midt på dagen og problemer med den synsnedsættende blænding fra dagslyset udenfor reduceres i den periode hvor udsving i dagslyset er størst. For at separere forsøgsresultater relateret til dynamisk lysstyring fra forsøgsresultater relateret til udskiftning af armaturer/lyskilde er der foretaget en intermediær analyse af ny belysning inden implementeringen af lysstyring. Se resultater i de intermediære figurer (Fig. L,O). Resultater beskrives før og efter implementeringen udfra følgende scenarier: 1. Scenarie: Før implementering af nyt lys, T8 (83/36W) 2. Scenarie: Intermediært. Efter implementering af nyt lys, uden dynamisk lys, T5 (848/24W) (Nb! Kun observeret for personalet. 3 mdr efter implementering) 3. Scenarie: Efter implementering af nyt lys, med dynamisk lys, T5 (83-865/24W). 5 mdr efter implementering COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 5

8 De to afdelinger og har fuldstændig samme opbygning og størrelse. Belysningen er indbygget i loft på begge afdelinger før og efter. Patientafdeling og personaleafdeling er beliggende i samme bygning. Opbygningen af belysningsanlæg før og efter på de to afdelinger ser således ud: 36 m 2,4 m Opbygningen af belysningsanlæg på et testafsnit. Øverst ses belysningsanlæg før og nederst ses belysningsanlæg efter implementeringen. Se endvidere fotos af scenarier i fig.b Tekniske specifikationer for belysningsanlæg i de forskellige scenarier: Før Scenarie: Personale/Patienter: Efter Scenarie: Personale: Patienter: 14 lysarmaturer m. 1x36W T8(83). Belysningsstyrke 246 lux og 5,4 W/kvm 9 lysarmaturer m. 4x24W T5(83)/4x24W T5(865) m. dynamisk belysning Belysningsstyrke 331 lux og 9,2 W/kvm (v. 5% af max) 9 lysarmaturer m. 4x14W T5(83) og 4x14W T5(865) m. dynamisk belysning Belysningsstyrke 234 lux og 5,4 W/kvm (v. 5% af max). Wattforbrug er i udgangspunktet dimensioneret ens før og efter på afdelingerne. Undtagen på personaleafdelingen, hvor personalet iflg. forprojektet har et dokumenteret ekstra behov for lys I det følgende er resultater og registreringer beskrevet for de forskellige scenarier, se også Fig. I-R. COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 6

9 Resultater, VAS-skema: (Fig I-M) a) Patienter FØR (Scenarie 1, Se Fig. I) Patienterne er nogenlunde tilfredse med belysningen i løbet af dagen. Om dagen er tilfredshed lavere (47%) end om aftenen (61%). Tilfredsheden varierer med 3% i løbet af dagen. En del af patienterne opfatter belysningen som mindre god (39%). EFTER (Scenarie 3, Se Fig J) Den samlede tilfredshed med belysningen forbedres til 78% (fra før 38%). Lysfordeling er god, 88% (imod 65% før). Få patienter (4%) oplever den som for jævn imod før (29%). Tilfredshed i løbet af dagen er meget høj (gnst. 87%) og varierer kun lidt (9,6%) i løbet af dagen. Generelt: Patienter virker generelt mere tilfredse med belysningen end personalet. Tilfredshed i løbet af dagen varierer med op til 33%. Størst utilfredshed i dagtimerne og mindst utilfredshed i aftentimerne. Imens en stor del af personalet beskriver indtryk af belysning som mindre godt, er patienterne generelt mere positive. Den generelle tilfredshed med belysningen overstiger dog ikke 42% - 53% for både personale og patienter i dagtimerne. Begge grupper opfatter generelt belysningen som værende for kold, (4%-44%), få opfatter den som for varm (%-13%). b) Personale FØR (Scenarie 1, Se Fig. K) Personalet er generelt ikke tilfredse med belysningen. En større del af personalet beskriver belysningen som mindre god (57%). Lysfordelingen er for jævn (45%). Den samlede tilfredshed er lav (1%). Personalet er utilfredse, særligt om morgenen (tilfredshed 33%), hvorimod tilfredshed med belysningsstyrke er højere om aftenen (44%). Den varierer i løbet af dagen med 33%. INTERMEDIÆR (Scenarie 2) Efter u. dynamisk lysstyring, Se Fig. L) Samlet tilfredshed forbedres til 73% imod før (1%). Lysfordelingen forbedres markant til 91% imod før 36%. Klager over at lysfordelingen er for jævn reduceres fra 45% til %. Tilfredshed i løbet af dagen er signifikant højere (72%-76%) og varierer kun lidt i løbet af dagen (7%), imod før (33%). 9% af personalet beskriver helhedsindtryk af belysningen som mindre godt, imod 57% før. Tilfredshed med farvetemperatur er forbedret markant. Færre opfatter belysningen som for kold (13%-3%), ingen opfatter den som for varm (%-5%). Generelt: Markante ændringer i opfattelsen af belysningen observeres. Især om morgenen, hvor der observeres forbedringer på op til 13%. Tilfredshed med lysfordelingen er steget med 153%. Tilfredshed i løbet af dagen er steget med gennemsnitligt 89% og tilfredshed med farvetemperatur er steget markant i forhold til scenarie 1). EFTER (Scenarie 3, Se fig. M): Den samlede tilfredshed med belysningen er høj (57%). Omend faldet lidt i forhold til scenarie 2. Lysfordelingen er god (65%) kun få (15%) oplever den som for jævn. Tilfredshed med belysningsstyrke i løbet af dagen er stor, 1% midt på dagen. Generelt: Resultaterne viser nogle forbedringer, men er også faldet i forhold til scenariet med ny belysning uden dynamisk lysstyring. Tilfredshed med belysningsstyrke i løbet af dagen er forbedret betydeligt i forhold til før. Tilfredshed med farvetemperatur er forbedret betydeligt. Kun op til 11% er utilfredse, hvilket er lavt sammenlignet med den observerede utilfredshed i scenarie 1)(4%-44%) og 2)(3%). COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 7

10 Resultater, Tillægsordsanalyse: (Fig N-R) a) Patienter FØR (Scenarie 1, Se Fig. Q) Patienter: Positiv påvirkning er på samlet 45%. Belysningen opleves som institutionel (24%), behagelig (17%) og kunstig (15%). Generelt: Patienter synes generelt mere positive end personalet. EFTER (Scenarie 3, Se fig. R) Samlet positiv påvirkning er stor (71%) imod før (45%). Specielt afslappende er steget fra 3% før til 12%. Patienter oplever belysningen som behagelig (29%), naturlig (2%) og kunstig (13%). Ingen (%) finder den stressende eller ubehagelig. Negative ord som institutionel og trist observeres sjældnere end før. Generelt: Der er tale om markante forbedringer, patienternes generelle positive opfattelse af belysngen er steget fra 45% til 71%. En samlet forbedring på 58% b) Personale FØR (Scenarie 1, Se Fig. N) Samlet andel af positiv påvirkning er på 6%. Negativ påvirkning er stor (94%). Personalet oplever belysningen som institutionel (36%), trist (21%) og kunstig (19%). Kun 2% af personalet oplever belysningen som naturlig. Generelt: Negativ påvirkning er stor og betydelig hos personalet. INTERMEDIÆRT (Scenarie 2, Se Fig. O) Samlet andel af positiv påvirkning er steget fra 6% til 58%. Negativ påvirkning er reduceret til 42%. Personalet oplever belysningen som behagelig (26%), institutionel (21%) og levende (15%). Andelen af negative ord som trist, stressende og ubehagelig er reduceret fra 21% til 4%. Ord som trist er reduceret betydeligt med 81%, mens behagelig observeres langt hyppigere end før (4%). Generelt: Der er tale om markante forbedringer. Samlet andel af negativ påvirkning reduceres med 52% hos personalet. Forbedring af belysning skaber en ekstra samlet, positiv påvirkning på omkring 867%. EFTER (Scenarie 3, Se fig. P) Samlet positiv påvirkning er stor (66%). Personalet oplever belysningen som behagelig (27%), kunstig (21%) og afslappende (16%). Hyppigheden af hjemlig stiger (fra % til 7%). Ironisk nok falder hyppigheden af ordet levende fra 15% til 2% imens kunstig stiger fra 13% til 21%, en overraskende finding for dynamisk lys. Generelt: Betydelige forbedringer observeres. Opfattelsen af belysningen er generelt forbedret, omend ikke så markant som før (scenarie 2). Den generelt positive opfattelse er steget fra 58% til 66%. Det dynamiske lys skaber en altså en samlet ekstra positiv indflydelse på ca. 14% i forhold til den samlede positive påvirkning opnået uden dynamisk virkning (figur F). Sammenlignes med før-scenariet, opnås en samlet forbedring på omkring 58% hos patienter og en samlet forbedring på 1% hos personalet. COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 8

11 Diskussion Gangene opfattes som mørkest midt på dagen på grund af blænding fra endevinduer. Denne rapport har ikke været i stand til hverken at dokumentere eller afkræfte denne finding fra det tidligere forprojekt. Resultaterne kan dog dokumentere, at tilfredshed med kunstig belysning er størst om aftenen, når dagslyset og de dermed forbundne problemer med luminanser er væk. Blænding fra vinduer vil altid være et irritationsmoment, og det lader til, at dette er særligt udtalt i gangområderne, hvor dagslysmængden er lille og vinduer for enden af gangene giver blænding i de mest lysfølsomme områder af øjet (macular regionen). Dette er en sandsynlig årsag til at den opfattede belysningsstyrke i løbet af dagen varierer så meget som tilfældet er, med helt op til 33% - 78% i løbet af en dag! Det kan ikke kun skyldes at vores biorytme og det cirkadiske system ændrer sig i løbet af dagen. Tidligere studier har vist at der er alders- og kønsrelaterede forskelle i opfattelsen af belysning (I. Knez). Denne rapport har ikke været i stand til at dokumentere alders- eller kønsrelaterede forskelle. Der er ikke flere ældre (>4 år) der er overordnet utilfredse med belysningen end yngre (<4 år), ligesom der heller ikke synes at være signifikante forskelle i opfattelsen af lyset imellem kønnene. For at kunne se nærmere på disse forskelle behøves mere specifikke data og helt konkrete forsøg med enkeltpersoner. Denne undersøgelse danner et overordnet billede af belysningen før og efter implemetering af den ny belysning. Mest signifikante ændringer observeres ved skiftet fra T8 til T5. Gennemsnitlige forbedringer i VASanalyse (I-M) er 359% i forhold til scenarie 1). I tillægsordsanalysen (N-R) er de gennemsnitlige forbedringer på hele 867%! Ændringerne er i første omgang forårsaget af 4 parametre: a) Øget belysningsstyrke b) Forbedret farvegengivelsesindex(cri), 8-9 Ra (Blanding af to farvetemperaturer) c) En mere varieret lysfordeling, (Færre og større lysarmaturer) d) Højere farvetemperatur (o. 4.75K) (Gennemsnit imellem 3.K og 6.5K) a) Øget belysningsstyrke T5-HE er en mere effektiv lyskilde der afgiver ca. 1 lumen/w. Til sammenligning afgiver T8-TLD kun ca. 88 lumen/w (v. 25 C). Da scenarie 1) og 2) har identisk wattforbrug har den ny belysning flere lumen og afgiver derfor ca. 14% mere lys. T5 har højere driftsfrekvens m. elektronisk forkobling uden flimmer. Til sammenligning har T8 en lavere driftsfrekvens med en konventionel forkobling (flimmer). Det forklarer nogle forbedringer. b) Forbedret farvegengivelse Farvegengivelsen er blevet forbedret ved den ny belysning: Ved at blande to forskellige farvetemperaturer i de store lysarmaturer opnås nemlig en forbedring af farvegengivelsen hvilket delvist forklarer de forbedrede resultater i opfattelsen af belysningen. De nye armaturer blander 3.K og 6.5K. De to forskellige farvetemperaturer supplerer hinanden og giver et mere fuldspektret lys end een eller to T5 alene vil kunne skabe. Et resultat der yderligere dokumenteres af målinger, foretaget af DTU Fotonik. Dette kræver yderligere undersøgelse. a) og b) bekræftes af internationale undersøgelser. Bl.a. i et resume af tidligere feltstudier, beskrevet i en artikel af Veitch & McColl 21. Her redegøres for, at god farvegengivelse (CRI) på over 9 sammen med en høj farvetemperatur (CCT) på ca. 4.K danner platform for en god belysning, United Kingdom Medical Research Council (Lovett 1991). Forbeholdt at forkobling er elektronisk med en højfrekvent drift på Hz uden flimmer. (Veitch & McColl 1995). COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 9

12 c) En mere varieret lysfordeling De betydelige ændringer kan ikke alene tilskrives T5 som lyskilde. Ændringen i størrelse og placering af lysarmaturer spiller en betydelig rolle for opfattelsen af belysningen. Armaturer er gjort større (Fig. F) hvilket giver et mere koncentreret og mere intenst lys. Ved at benytte 8xT5 klyngevis i hvert armatur skabes kraftigere lysfelter i loftet på gangene - en form for kunstigt ovenlys. De færre og større lysarmaturer skaber større variationer i lysfordelingen, forårsaget af de større afstande mellem armaturerne. (Emin/Em=.61 før><emin/em=.5 efter). Den ny, mere ujævne lysfordeling, resulterer i en stor forbedring af tilfredsheden med lysfordelingen, på 153%. Tidligere feltstudier bekræfter dette resultat, omend ikke i helt samme omfang: Et rum med varieret lysfordeling opfattes generelt som mere lyst end et rum med jævn lysfordeling (Perceived room brightness (D.K. Tiller/J.A.Veitch 95). En ændring til T5 rør i eksisterende lysarmaturer ville sandsynligvis ikke i sig selv resultere i samme store forbedringer. d) Højere farvetemperatur Ændring til en højere farvetemperatur med T5 lyskilder giver signifikante forbedringer i tilfredshed med farvetemperatur. Resultatet er markant omend lidt uventet: Både patienter og personale klagede over at eksisterende belysning var for kold. Men farvetemperaturen er blevet højere (koldere) med den ny belysning (4.75K) i forhold til før (3.K), og alligevel stiger tilfredshed med farvetemperatur betydeligt for både patienter og personale! Denne finding sætter spørgsmålstegn ved om ordene varm og kold kan benyttes i deres direkte betydning i relation til lys? Måske er det mere sandsynligt, at når en belysning beskrives som enten for varm eller for kold er det snarere en indikator for at belysningen er dårlig i anden forstand? Det vil sige, enten for lille belysningsstyrke eller for dårlig farvegengivelse. Højere CRI og højere belysningsstyrke gør at belysningen fremstår mere neutral, hverken for kold eller for varm, (Kruithof Diagram). Det er vanskeligt at skelne mellem, hvilke af faktorerne a), b), c) og d) der er mest afgørende for den opnåede succes. Det må afprøves ved flere, separate forsøg. Denne rapport kan ikke på dette grundlag konkludere hvilken faktor der spiller den største rolle, kun konkludere, at de virker effektivt og godt sammen. e) Dynamisk Lysstyring Dynamisk lysstyring er en del af løsningen på lysproblemerne i gangområder med begrænset adgang til direkte dagslys, omend ikke løsningen på alle problemer. Dynamisk lysstyring giver en forbedring af den generelle tilfredshed med belysningen på omkring 14% sammenlignet med samme belysning uden dynamisk lysstyring. Hvorimod en ændring til bedre lyskilder i klynger giver en forbedring på op til 867%! En mulig årsag til, at virkningen af det dynamiske lys er ikke så stor som forventet, er, at ændringer i belysningsstyrke kun sker i intervallet 9% - 1% af maksimum, svarende til 225 lux 25 lux det er altså en ret lille speeder der kan trædes på i betragtning af at dagslyset skifter fra 7. lux til 15. lux i løbet af ganske få sekunder. Svarende til godt 3 promille af dagslysudsvinget! Herudover sker ændringerne i det dynamiske lys næsten usynligt for øjet, over tid, uden at tiltrække negativ/positiv opmærksomhed. Omvendt er implementeringen af nye lysarmaturer mere synlig og tiltrækker større opmærksomhed. Dynamisk lys er subtilt og fungerer på et mere emotionelt plan. Mere langsigtede virkninger af det dynamiske lys på testafdelingerne kræver yderligere undersøgelse. f) Patienter><Personale Behov for lys er forskelligt imellem personale og patienter. Personale kræver mere lys. At benytte lavere effekt, 14W, på patientafdelingen og højere effekt på personale afdelingen, 24W, er en god idé. Resultater viser ikke mindre tilfredshed hos patienter på grund af dette. Faktisk er tilfredshed COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 1

13 blandt patienterne generelt lidt højere i både VAS analyse (14% højere) og tillægsordsanalyse (7,5% højere). Det kan på det grundlag konkluderes, at patienter generelt er tilfredse med mindre lys, end personalet er. Dette kan være et resultat af at patienterne opholder sig i kortere tid på hospitalet og det faktum, at de ikke er så afhængige af gode arbejdsforhold og lys som personalet er. Anden mulig forklaring er, at patienter i almindelighed er underlagt hospitalet på grund af ydre forhold (sygdom, m.m.), og at de indordner sig de eksisterende fysiske forhold og forsøger at få det bedste ud af det. De to lagkagefigurer (P og R) er stort set identisk for patienter og personale. En finding der understøtter idéen om, at begge parter kan tilfredsstilles med samme lysstyring på trods af forskelle i både behov og adfærd. Økonomi Energieffektivitet er et vigtigt argument for at anvende dynamisk lysstyring. Dynamisk lys kan spare energi, når og hvor lyset ikke er nødvendigt og give mere lys, når og hvor det er nødvendigt. Især om aftenen kan dynamisk lys spare energi ved at give mindre lys, og samtidig forbedre miljøet ved at skabe en mere hjemlig baggrund for patienterne. I stedet for at fortsætte lysstyrken ligesom normale belysningsanlæg ofte gør. Wattforbruget for den ny belysning uden lysstyring er dimensioneret til det samme som for den tidligere belysning (før). Wattforbrug ligger på kwh/år pr. afdeling. Wattforbrug ved den ny belysning uden dynamisk lysstyring er estimeret udfra 5% af maksimum, i betragtning af, at forbrug om dagen er højere end de 5%, imens forbrug om natten er lavere end de 5%. NB. Det tidligere wattforbrug på afdelingerne lå i underkanten af DS 73 og forbruget er lavt, set i forhold til andre hospitaler. Dynamisk lysstyring reducerer elforbrug med ca. 53% i forhold til samme belysning uden lysstyring. Selve lysstyringsdelen bruger ekstra strøm, ca 5%. Modsat giver lysstyringen færre udgifter til vedligeholdelse/udskiftning idet systemet kan fortælle hvor og hvornår der skal udskiftes lyskilder. Herudover har T5 en længere levetid end T8 hvilket giver flere brændtimer og også bidrager til lavere vedligeholdelses udgifter. Nb. På personaleafdelingen 2-2-3, benyttes der flere watt. 24W istedet for 14W i alle armaturer. Det resulterer i et beregnet, årligt merforbrug på ca kwh pr. afdeling. Dette er vel at mærke et nødvendigt merforbrug på personalesiden der dokumenteres af resultaterne i denne rapport samt DS 73: Personale kræver mere lys end patienter. Samlet oversigt over estimeret og beregnet forbrug ved de tre scenarier: Scenarie Forbrug i kwh/år 1) Før ) Efter u. lysstyring ) Efter m. lysstyring Oversigten viser beregninget årligt elforbrug 1) og 2) og målt årligt forbrug ved dynamisk lysstyring 3) COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 11

14 Konklusion Projektet designer og implementerer en ny belysning på to afdelinger på Rigshospitalet i København. I første omgang implementeres større armaturer og bedre lyskilder. I anden omgang implementeres computer- og dagslysstyring af lyset. Forbedringen af belysning er markant. Efterfølgende analyseres forbedringerne, og årsagerne til forbedringer undersøges. Både patienter og personale oplever at den ny belysning med lysstyring er bedre end tidligere belysning. Overordnede resultater viser, at patienter generelt synes tilfredse med mindre lys end personalet gør. Udskiftning af den eksisterende, jævne lysfordeling med T8(TLD) til en mere varieret lysfordeling med T5(HE) forbedrer den gennemsnitlige tilfredshed med belysningen med 35% i en VAS-analyse og med 867% i en tillægsordsanalyse. Resultaterne viser betydelige forbedringer ved at benytte T5(HE) lyskilder fremfor T8(TLD) Ved at sætte flere T5 rør sammen klyngevis, i større lysarmaturer, opnås markant større tilfredshed med lysfordelingen, idet lysfordelingen varieres mere og derfor opleves som mindre mørk Ved at blande lyskilder med to forskellige farvetemperaturer (3.K og 6.5 K) i samme armatur forbedres lysets farvegengivelse. En finding der dokumenteres af målinger foretaget af DTU Fotonik Efter implementering af dynamisk lys faldt den gennemsnitlige tilfredshed med belysningen i VASanalysen med 2,5%,imens den i tillægsordsanalysen steg med 14%. Dynamisk lys giver en generel forbedring af belysningen, omend mindre end de mere fysisk betonede ændringer såsom udskiftningen af lysarmaturer/lyskilder. Dynamisk lysstyring og dagslysstyring v.hj.a. sensor skaber forbedringer i forhold til ditto statisk belysning - omend mindre signifikante forbedringer Målinger viser at dynamisk lys giver en besparelse i elforbruget i omegnen af 53% i forhold til samme belysning uden dynamisk lysstyring. Man kan sige at dynamisk lys bibeholder/forøger de gode resultater opnået ved den ny belysning, samtidig med at det halverer energiforbruget. Dynamisk lys er således en vigtig faktor der kan begrænse energiforbruget, uden at gå på kompromis med lyskvalitet og trivsel. Lysstyring gør det muligt at underbygge arbejdscyklus på et hospital optimalt og skabe forskellige lysscenarier afhængigt af tidspunkt på dagen. Besparelser observeres især om aftenen, hvor lysstyringen gør det muligt at skabe en mere hjemlig atmosfære, med mindre lys, hvor særligt patienternes behov for mindre lys er i fokus. Computer- og dagslysstyring giver en signifikant besparelse i energiforbrug Udfra ovenstående resultater anbefales til DS 73 at alle gangområder med begrænset direkte adgang til dagslys forsynes med computer- og daglysstyring, når disse benyttes til ophold eller adspredelse. En faktor såsom bedre farvegengivelse bør undersøges nærmere. De observerede forbedringer i oplevelsen af belysningen kan bl.a. tilskrives en bedre farvegengivelse, og det er ikke usandsynligt at en bedre farvegengivelse har afgørende betydning for trivsel og dermed restitution på hospitaler. COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 12

15 Resultaterne viser, at god belysning kan minimere negativ påvirkning og fremme positiv påvirkning markant hos både patienter og personale. I forlængelse af dette projekt kan det være interessant at undersøge nærmere, hvordan de mere positive fysiske rammer kan påvirke faktorer som stress og restitueringsperiode på hospitaler. Dette kræver imidlertid yderligere undersøgelse, samt ikke mindst godkendelse fra Den Videnskabsetiske Komité til at foretage undersøgelserne. Tak til: Denne rapport er finansieret af Sophus Fonden, Realdania Fonden, A&E Danielsens Fond, KAB Fonden, COWIfonden og Rigshospitalet. Forfatteren takker for assistance fra Rigshospitalet København, Radiologisk Afdeling, v. Paul Nilsson, Johnny Madelung og Kim Rosted. Neurokirurgisk Afdeling, v. Susanne Poulsen. DCL, Vibeke Clausen. SBI. Lightmakers A/S. Louis Poulsen A/S, DTU Fotonik, Carsten Dam Hansen, Paul Michael Petersen. Samt alle involverede personer fra de to afdelinger på Rigshospitalet. Referencer Informal Organizational Structure, herunder The Hawthorne Studies og The Bank Wiring Room 193 Armaturer, lys og belysning/lysteknisk Selskab 1967 Beregning af indendørs belysningsanlæg/lysteknisk Selskab, I.Ovesen 1974 Godt lys på arbejdspladsen/arbejdsmiljøfonden 1982 DS 73 Lighting for hospitals/dansk Standardiseringsråd 1983 Håndbog i belysningsteknik/teknisk Forlag, Henrik Clausen 1992 God og energirigtig kontorbelysning/lysteknisk Selskab 1993 Percieved room brightness/d.k.tiller D.Phil & J.A.Veitch Ph.D Belysningsteknik/El-fagets uddannelsesnævn 1996 Intelligente bygnings installlationer/elfagets Uddannelsesnævn 1996 DS 7 Lighting/Dansk Standardiseringsråd 1997 Revisiting the performance and mood effects of information about lighting and fluorescent lamptype/ J.A. Veitch 1997 Bright Light Therapy of Subsyndromal Seasonal Affective Disorder: Morning vs Afternoon Exposure/ D.H.Avery, D. Kinzer, M.A. Bolte, C. Hellekson 1999 Choosing the Right Light : The benefits of fullspectrum lighting continue to be researched and debated/ J.A. Veitch 2 Full-spectrum fluorescent lighting: a review of its effects on physiology and health/j.a. Veitch, S.L. McColl 21 A Critical examination of perceptual and cognitive effects attributed to full-spectrum fluorescent lighting/ J.A. Veitch, S.L. McColl 21 Beregning af dagslys i bygninger/sbi, J.Christoffersen, K.Johnsen, E.Petersen 22 Die psychobiologische Wirkung von Licht und Farbe und ihr Einfluss im Patientenumfeld/Gerd Schilling 22 The Biological Potency of Light in Humans/George C.Brainard, PhD 23 Healthy Lighting/Otawa Lighting Conference/Dr. J.A. Veitch 23 Light and Health/Osram 23 The Benefits of Daylight through Windows/Peter Boyce, Claudia Hunter, Owen Howlett 24 Photometry in the Workplace: The Rationale for a New Method/B. Piccoli, G. Soci, P. L. Zambelli & D. Pisaniello 24 Improved lighting in corridors and restitutional areas at hospitals/c. Volf/25 Der var en gang og der blev lys/magasinet Arbejdsmiljø/C. Volf 28 COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 13

16 Fig. Fig. B E Luminans Working (oplevet Rythm belysningsstyrke) and Circadian Rythm > FØR EFTER = For stor forskel i luminans, >1:4 (Grandjean 1987) FØR: Både endevindue og lysarmaturer giver for høje luminansspring. De store forskelle i luminanser gør at gange opfattes som mere mørke midt på dagen end om aftenen. EFTER: Dagslysstyret lys kan til en vis grad afhjælpe dette problem. Kunstlyset styres i tidsrummet kl 8-15 af dagslysmængden udenfor. I dette tidsrum er udsving i dagslys, og dermed problemer med for store luminansspring, størst. Lyset styres efter princippet, jo mere lys udenfor, jo mere lys indenfor. (Luminanser er angivet i Candela) Fig. C Belysningsstyrke 3D grafik der viser belysningsstyrken midt på dagen på en hospitalsgang med endevindue t.h. Dagslysfaktor(D) >2% Mangelen på dagslys er udtalt, kun ca. 8 kvm har en dagslysfaktor over 2% af gennemsnitlig dagslysstyrke, svarende til 2 lux. Lysfordelingen er meget ensartet (Emin/Em.89) væk fra lysarmaturside (nederst), hvilket er med til at styrke oplevelsen af en mørk belysning COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 14

17 % 1 Fig. D Belysningsstyrke (Cyklus) Dagslys sensor 475K Emotion Cyklus 3K - 65K Nat belysning ca.56k W Daghold 16 Aftenhold 23 Nathold 5 8 Diagrammet viser den dynamiske lysstyring i løbet af 24 timer på en afdeling. Imellem kl 8-16 styres lyset af en dagslyssensor i nærheden af et vindue. Sensoren styrer lyset i intervallet 9% -1% af max. belysningsstyrke, der er ingen variation i farvetemperaturen, den er på ca. 4.75K. Imellem kl 5-8 om morgenen og igen fra om eftermiddagen styres lyset af en computer, farvetemperaturen varieres fra 3K til 65K, med en belysningsstyrke på ca. 5% af maksimum ( kunstig solopgang og solnedgang). Fra kl 23 til kl 5 dæmpes lyset til 2% af maksimum med en farvetemperatur på ca. 5K. Alle forandringer i lyset sker umærkeligt og over en periode på 3 sekunder for at undgå forstyrrelse/irritation. (Nb. Wattforbrug er for en testafdeling) Fig. E Arbejdsrytme og cirkadisk rytme? planlagte opgaver ambulante opgaver 8 cortisol melatonin koncentration kropstemp Arbejdsrytme (øverst) og cirkadisk rytme (nederst). Kurveren er brugt til at udvikle lysstyringsprogrammet udfra formlen, jo mere travlt, jo mere lys. Bemærk hvordan koncentration kurven er sammenfaldende med arbejdsrytme (Circadian Rythm, T.D.Tiller/J.A.Veitch 1995) COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 15

18 Fig. F Tekniske specifikationer 22 V 22 V PC Dagslys Sensor -16 V Diagram der viser teknisk opbygning af det ny belysningsanlæg på en afdeling T5/14W/83 High Energi T5/14W/865 High Energi Teknisk opbygning det ny lysarmatur. Lyskilde er 4xT5 14W/83HE (varm) og 4xT5 14W/865HE (kold). To DALI spoler styrer skift i belysningsstyrke og farvetemperatur COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 16

19 Fig. G Beregning, FØR implementation Projekt Designer Telefon Fax Rum 1: Gulv - Gråtonediagram (E) 36. m lx m Målestok 1 : 5 Beregningsnet: 4 x 64 Punkter E m [lx] E min [lx] E max [lx] E min / E m E min / E max Fig. H Beregning, EFTER implementation Rum 1 / Gulv / Gråtonediagram (E) 36. m lx m Målestok 1 : 279 Beregningsnet: 32 x 128 Punkter E m [lx] E min [lx] E max [lx] E min / E m E min / E max COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 17

20 Resultater FØR EFTER Fig. I Patienter: FØR BEFORE Fig. J Patienter: EFTER med dynamisk lys % 1 Tilfredshed med lysfordelingen % Tilfredshed med lysfordelingen % 1 8 For ensartet Tilpas For varieret For ensartet Tilpas For varieret % 1 Helhedsindtryk af belysningen 8 Helhedsindtryk af belysningen % 1 % Dårlig Mindre god God Meget god Overordnet tilfredshed med belysningen Dårlig Mindre god God Overordnet tilfredshed med belysningen 4 Meget god % 1 Utilfreds Hverken eller Tilfreds Tilfredshed med belysningsstyrke i løbet af dagen 5 % 1 Utilfreds Hverken eller Tilfreds Tilfredshed med belysningsstyrke i løbet af dagen % Morgen Middag Aften Utilfredshed med farvetemperatur i løbet af dagen % Morgen Middag Aften Utilfredshed med farvetemperatur i løbet af dagen For varm For kold For varm For kold Morgen Middag Aften Morgen Middag Aften Fig. IJ Resultater af VAS-analysen før og efter implementering af den ny belysning på patientafdelingen COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 18

21 FØR INTER- MEDIÆRT EFTER Fig. K Personale: FØR Fig. L Personale: EFTER uden dynamisk lys Fig. M Personale: EFTER med dynamisk lys % % Tilfredshed med lysfordelingen Tilfredshed med lysfordelingen Tilfredshed med lysfordelingen For ensartet Tilpas For varieret Helhedsindtryk af belysningen 57 % % % % For ensartet Tilpas For varieret For ensartet Tilpas For varieret Helhedsindtryk af belysningen Helhedsindtryk af belysningen Dårlig Mindre god God Meget god Dårlig Mindre god God Meget god Dårlig Mindre god God Meget god % Overordnet tilfredshed med belysningen Utilfreds Hverken eller Tilfreds % Overordnet tilfredshed med belysningen Utilfreds Hverken eller Tilfreds Utilfreds Hverken eller Tilfreds % Overordnet tilfredshed med belysningen % Tilfredshed med belysningsstyrke i løbet af dagen % Tilfredshed med belysningsstyrke i løbet af dagen % Tilfredshed med belysningsstyrke i løbet af dagen % Morgen Middag Aften Morgen Middag Aften Morgen Middag Aften Utilfredshed med farvetemperatur i løbet af dagen % Utilfredshed med farvetemperatur i løbet af dagen % Utilfredshed med farvetemperatur i løbet af dagen For varm For kold For varm For kold For varm For kold -4-5 Morgen Middag Aften -4-5 Morgen Middag Aften -4-5 Morgen Middag Aften Fig. KLM Resultater af VAS-analysen før og efter implementering af den ny belysning på personaleafdelingen NB. Fig L viser den ny belysning UDEN dynamisk lysstyring COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 19

22 Fig Q Patienter: Tillægsords analyse FØR FØR Fig R Patienter: Tillægsords analyse EFTER med dynamisk lysstyring EFTER Fig. QR Resultater af tillægsordsanalysen før og efter implementering af den ny belysning på patientafdelingen COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 2

23 Fig N NPersonale: Tillægsords analyse FØR FØR Fig O OPersonale: Tillægsords analyse uden EFTER dynamisk uden dynamisk lysstyring lysstyring INTER- MEDIÆRT Fig P Personale: Tillægsords analyse EFTER med dynamisk lysstyring EFTER Fig. NOP Resultater af tillægsordsanalysen før og efter implementering af den ny belysning på personaleafdelingen Nb. Fig O viser ny belysning UDEN dynamisk lysstyring COMPUTER- AND DAYLIGHTCONTROLLED LIGHTING AT HOSPITALS 21

24 Carlo Volf 29