Indemiljøet et i skoler en hindring for indlærning! Pawel Wargocki Center for Indeklima og Energi Danmarks Tekniske Universitet www.ie.dtu.dk
Indeklima i skoler er lige så vigtigt som undervisningsmetoder!!! Indeklima i skoler er dårligt!!! d
Indeklima i skoler er vigtigt 20% af EU s s befolkning, 1/3 tid i skoler Børn (elever) og voksne (lærere) Børn skal gå i skole og læserl næsten altid noget nyt i skolen Børneners krop udvikler sig stadig Undervisning foregår r i grupper (klasser) med mindre plads/volumen pr. person Der måm være sås lidt som muligt forstyrelsen eller larm under undervisningen
Er indeklima vigtigt for indlærning? Næsten ingen information i den videnskabelige literatur om effekter af indeklimaet påp skolebørns indlæring Nyere studier viser at indeklima påvirker præstation af skolearbejde
Indeklima faktorer Termiske faktorer: temperatur og relativ fugtighed Indeluftkvalitet: udelufttilførsel, partikler Støj Belysning inkl. dagslys
Nye studier i Danmark/Sverige At undersøge om en forbedring af luftkvaliteten og reduceret temperatur i klasseværelser har en positiv effekt påp skolebørns præstation
Skoler og elever Tilfældige ldige skoler uden indeklimaproblemer, med mekanisk ventilation og sydvendt facader Mellemtrin klasse, dvs. 4. til 6. klasse, 10-12 12 årige, ca. 300 elever
Felt interventionsundersøgelser Luftkvaliteten ændret ved at: øge lufttilførsel udskifte et brugt ventilationsfilter med et nyt filter mindske mængden m af partikler i luften vha. elektrostatiske filtre Temperaturen sænket s vha. af air- condition
Måling af præstation Testene blev udarbejdet i samarbejde med lærerne. l 4 sproglige: Lytte-læse Læs s og forstå Korrekte udsagn Korrekturlæsning 4 matematiske: Subtraktion Multiplikation Talsammenligning Addition Udført i sprog- og matematikundervisningen
Effekt af sænket s temperatur (hastighed) % 120 R 2 =0.46, P<0.001 Præstation 110 100 90 80 70 18 20 22 24 26 o C Temperatur 1 o C mindre temperatur 2-4% højere præstation
Effekt af sænket s temperatur (fejl) % 120 R 2 <0.01, P<0.99 Præstation 110 100 90 80 70 18 20 22 24 26 o C Temperatur Ingen effekt
Effekt af øget ventilationsrate (hastighed) % 120 R 2 =0.43, P<0.001 Præstation 110 100 90 80 70 0 2 4 6 8 10 Udeluftliførsel L/s/person Fordobling af ventilationsrate 8-14% højere præstation
Effekt af øget ventilationsrate (fejl) % 120 R 2 =0.02, P=0.30 Præstation 110 100 90 80 70 0 2 4 6 8 10 Udeluftliførsel Ingen effekt L/s/person
Effekt på koncentration af partikler 3500 3000 2500 Placebo Elektrostatisk filter 2000 1500 1000 500 0 >0.75 >1.0 >2.0 >3.5 >5.0 >7.5 >10
Effekt af elektrostatiske filtre % 120 110 Hastighed (P<0.59) % 120 110 Fejl (P<0.36) Præstation 100 90 100 90 80 80 70 Placebo Elekrostatisk filter 70 Placebo Elektrostatisk filter Ingen effekt på præstation
Effekt af et nyt ventilationsfilter % 120 110 Hastighed (P<0.92) % 120 110 Fejl (P<0.37) Præstation 100 90 100 90 80 80 70 Brugt filter Nyt filter 70 Brugt filter Nyt filter Effekten kan ikke tolkes pga. design af studiet og meget lidt støv v i et brugt filter (meget lidt snavset)
Nye studier i England At undersøge om udelufttilførsel (ventilation) i klasseværelser har en effekt påp skolebørns præstation
Skoler og elever 9 tilfældige ldige skoler uden mekanisk ventilation Mellemtrin (4.-5. klasse), 10-11 11 årige
Felt interventionsundersøgelser Luftkvaliteten ændret ved at øge lufttilførsel
Måling af præstation Pen and paper opgaver Læs og forstå Subtraktion Addition PC opgaver Psykologiske tester
Effekt af øget ventilationsrate/temperatur Forøget udelufttilførsel har haft en positiv effekt påp præstation af elever som har udført psykologiske tester Moderat høje h temperatur i klasselokaler har haft negativ effekt påp præstation af elever som har udført psykologiske tester
Studier i Norge Mean Performance index Præstation -0,1 0,0 0,1 0,2 0-999 ppm 1000-1499 ppm 1500-4000 ppm CO 2 konc. CO 2 concentration
Nye studier i USA At undersøge om luftkvaliteten i klasseværelser har en effekt påp skolebørns karakterer
Skoler, elever og præstation 54+50 tilfældige ldige skoler i 2 distrikter 5. klasse, 11 årige Standard matematiske og sprøglige tester (læse opgaver)
Felt observationsundersøgelser Luftkvaliteten blev ikke ændret - målt ved at måle m CO 2 koncentration og estimeret udelufttilførsel
Effekt af luftvaliteten i klasseværelser på matematiske/sprøglige opgaver 80 70 Matematik Sprøg 60 50 40 <2.5 L/sp 2.5-3.7 L/sp 3.7-5 L/sp > 5 L/sp
Hvad betyder resultater? Lavere temperatur og øget udluftning giver bedre indeklima i klasselokaler og derfor hjælper elever til at forestå ny viden, at koncentrere sig påp forskellige opgaver og lære l hurtigere Effekter for både b psykologiske tester og typiske/standard skoleopgaver - indlærning
Andre indeklimaparametre Belysning Støj
Studier i USA At undersøge om dagslys påvirker p indlærning målt m ved at observere skolebørns karakterer
Effekt af dagslys på indlærning Skolekarakterer i folkeskoler var 21% bedre i skoler med klasseværelser med højst h adgang til dagslys i forhold til skoler med klasseværelser med mindst adgang til dagslys
Nye studier i EU At undersøge om støj j fra trafikken (flymaskiner og biler) har en effekt påp skolebørns forståelse (præstation) Studier i Holand, Spanien og England
Skoler, elever og præstation 89 (Holland) + (27) Spanien + 30 (England) skoler Skoler både b tæt t t er lang væk v k fra trafikkeret veje, store lufthavner 2844 elever 9-10 årige Psykologiske tester
Effekt af støj j på kognitive opgaver Forestålsen af teksten og hukommelsen var forværet ret med forøget støj j fra flymaskine; effekten var lineært Der var ikke kraftige effekter af traffiksstøj j fra biler påp cognitive opgaver (kun episodisk hukommelse)
Hvad med lærere? l Flere studier viser at indeklima påvirker præstation af kontorarbejde
Indeluftkvalitet og præstation af kontorarbejde Præstation forøgelse 1.06 1.04 1.02 1.00 0 20 40 60 80 Antal utilfredser (%)
Udeluftilførsel og præstation af 1.05 kontorarbejde Præstation forøgelse 1.04 1.03 1.02 1.01 1.00 0 10 20 30 40 50 60 Udelufttilførsel (l/s pr. person)
Sairastuvudentai sairaspäivienesintyvys suhtesaesintyvyten ilmanilmastointia Fravær r pga. infektioner og udelufttilførsel 1.0 Fald i sygedage 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 Udeluftskifte (1/h)
Suhtelinensuoritus Temperatur og præstation af 1.00 kontorarbejde Fald i præstation 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 15 20 25 30 35 Temperatur ( C)
Tekstbehandling og andre opgaver på en PC og relativ fugtighed Typing speed Kar/min (characters/min) 170 160 Air temperature = 22 C P<0.02 150 140 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Relative fugtighed humidity (%)
Addition med kontorstøj og varme-stress Fejl (%) 6 5 4 3 2 35 db(a) 55 db(a) 1 0 neutral varmt
Kontorstøj j og præstation Fald i præstation Kontorstøj (speech transmission index)
Eksponeringstid Boliger Kontorer, skoler, institutioner, osv. Industri Rejse Udeluft Væske Mad
Hvad med boliger? Flere materialer indeholder plastik Meget lav udeluftskifte, ofte <<0.5 h-1h
Astma og allergi hos børn/eleverb 3 2 Relativ risiko 1 0 0.17 0.26 0.38 0.62 h -1 Median air change Udeluftskifte in homes Hver 2./3. barn har astma eller allergi
Allergi og præstation af kontorarbejde Reduction Fald i præstation in productivity % 12 10 8 6 4 2 0 (Burton et al., 2001) (P<0.001) (P<0.009) No Ingen allergy With Med allergy With Med allergy allergi, allergi allergi no ingen medication medicin
Mulige mekanismer
Helbredsproblemmer ved høj j temp
Førøget risiko af helbredsproblemmer ved lav 4 udeluftilførsel Odds Ratio of SBS-symptoms 3 x x 2 x x x x x x x x x x x x x x x x 1 x x x x 0 0 10 20 30 40 50 60 Udelufttilførsel Outdoor air flow (l/s rate, pr. L/s,p person)
Dårlig indeluftkvalitet påvirker p arbejdstempo/ånding (respiration) CO2 produktion (L/h per person) 18 17 16 15 14 Gennemsnitlig kropsareal 1.7±0.1 m 2 0 10 20 30 40 50 60 % Utilfredse
Uvillig til at arbejde i dårlig d indeluftkvalitet Reduceret arbejdstempo
Hyperventilation i dårlig d indeluftkvalitet Høj j CO 2 i blod SBS (hovedpine) Reduceret arbejdstempo
Øjne påvirket p af lav relativ fugt. Korte blink med øjnene 60 50 40 RH=35% RH=5% 30 20 10 0 0-5 s 5-10 s 10-15 s 15-20 s 20-25 s Blink mellemrum
Dårligt indeklima påvirker p præstationsevnen for både b børn (elever) og voksne (lærere)
Betydelige effekter Effekt på præstationsevnen: op til 5-105 10% % for kontoransatte (voksne) op til 15% for elever (børn)
Store økonomiske konsekvenser 5% tab i produktivitet pga. dårligt indeklima er dominerende i forhold til omkostninger til at skabe god indeklima
Store økonomiske konsekvenser 15% % tab i indlærning svarer til 1 år r skolegang
Resultaternes betydning Indeklima i skoler er vigtigt, lige så vigtigt som undervisningsmetoder
Er indeklimaet i skoler dårligt? d Flere studier viser at indeklimaet i skoler er dårligt, d CO 2 koncentration >2000 ppm og lufttemperatur >25 o C Indeklimaet i skoler er dårligere d end i kontorer
Hollandske skoler, CO 2 konc.
Danske skoler, CO 2 konc. (Københavnskoleunders benhavnskoleundersøgelse)
Danske skoler, udelufttilførsel
Målt CO 2 konc. i skoler England: 2100-5000 ppm Danmark: 500-1500 Polen: 1000-4200 ppm Sverige: 425-2800 2800 ppm Holland: 900-2100 USA: 300-5000 ppm Udeluftilførsel sås lavt som 1 l/s pr. person
Ventilationskrav i skoler Danmark: 5 L/sp + 0.4 L/sm 2 gulv=5.8 L/sp* Sverige (gammelt): 6 L/sp Sverige 3 (nyt): to 7 8.4 L/sp + l/s 0.7 L/sm pr. 2 gulv=8.4 person L/sp* Tyskland: CO 2 <1500 ppm (900-1800 ppm CO Polen: 5.7 L/sp 2 ) Romanien: 5.7 L/sp Italien: 4-74 7 L/sp UK: 3 L/sp (min), 5 L/sp (avg), 8 L/sp (capable of) Japan: 3 L/sp (1100 (elementary), ppm 4 L/sp CO (junior high) USA: 8 L/sp 2 ) Gennemsnitlig 6 l/s pr. person * 2 m 2 gulv/person
Udeluftilførsel i skoler i forhold til kontorer CO2 konc. (ppm) 2000 1500 1000 500 Skoler Kontorer 0 0 5 10 15 20 25 Udelufttilførsel (l/s pr. person)
Konklusioner Indeklima i skoler er dårligtd Indeklima i skoler er dårligere d end i kontorer Der er både b voksne og børn b i klasselokaler Børn er mere sensitive og vokser stadig Børn skal til skole og måm ikke udskylde sig fra skolen Børn skal lære l noget nyt Børn måm ikke forstyrre undervisningen eller larme Hvorfor kan indeklima forstyre dette?
Bæredygtige skoler 35% energi i Europa bruges til at skabe indeklima Der skal undersøges hvilke metoder der er mest effektive og bruger mindst energi til at skabe et godt indeklima i fremtidens bæredygtige b skoler
Hvordan skabes et godt indeklima? Lav temperatur Forøget udelufttilførsel Reduktion af forureningskilder Luftrensning
Fremtidens bæredygtige b skoler Naturlig eller mekanisk vent. Med eller uden luftkond.
Adfærd i klasselokaler Timer pr. uge med vinduerne åben 15 10 5 0 Uden luftkond. Med luftkond. Uden Lav Høj Mekanisk ventilation
30 Temperatur og luftkond. Temperatur ( o C) 25 20 15 Uden luftkond. Med luftkond. Uden Lav Høj Mekanisk ventilation
Naturlig eller mekanisk vent. Naturlig ventilation garanterer ikke forøget udelufttilførsel eller lavere temperatur Vinduesåbning kan forøge støj j og forurening (fra trafikken) Andre løsninger, l hybridsystemer?
Tak for opmærksomheden! paw@byg.dtu.dk
Sammenfatning Pawel Wargocki Center for Indeklima og Energi Danmarks Tekniske Universitet www.ie.dtu.dk
Eksponeringstid Boliger Kontorer, skoler, institutioner, osv. Industri Rejse Udeluft Væske Mad
Indeklima i skoler er lige så vigtigt som undervisningsmetoder!!! Indeklima i skoler er dårligt!!! d
Betydelige effekter Effekt på præstationsevnen: op til 5-105 10% % for kontoransatte (voksne) op til 15% for elever (børn) Husk helbred
Dansk BR-95 Undervisningsrum i skoler og lignende skal ventileres med et ventilationsanlæg, der omfatter såvel s et indblæsningsanl sningsanlæg g som et udsugningsanlæg. g. Indblæsningen med udeluft og udsugningen skal i normalklasserum være v mindst 5 l/s pr. person, samt 0.4 l/s pr. m2 gulv. Ved benyttelse af særlige s byggeteksniske tiltag, som f. eks. større rumvoluminer pr. person, brug af flere udluftningsmuligheder for tværventilation, kan kravet om mekanisk ventilation fragives under forudsætning af, at der kan opretholdes at sundhedsmæssigt ssigt tilfredstillende indeklima
Danske skoler Meget lidt videnskabelige information Både med mekanisk ventilation og naturlig ventilerede skoler Tidligere studie i Københavnske K skoler Ny målinger m i over 10 skoler i 5 klasseværelser i hvert skole
Tekniske løsningerl Undervisning foregår r i grupper (klasser) med mindre plads/volumen pr. person i forhold til f.eks. kontorer Der er både b børn b og voksne i klasseværelser
Tekniske løsninger l (kont.) Behover ikke koster meget (kilde kontrol) Bæredygtige (lavt energi forbrug) Effektivt ikke fordi vi tror de virker men fordi vi måler m at der er en effekt påp indeklima Tænk om kombinerede effekter f. eks. når r man åbner vinduer mere støj j og forurening, når n r man bruger persienner er der mindre dagslys
Tekniske løsninger l (kont.) Naturlig ventilation Mekanisk ventilation Hybrid (naturlig + mekanisk) ventilation
Fremtidige ventilationskrav i skoler Mindst - som i kontorer (arbejdsmiljøloven, loven, lærere) l Bedst - skarpere end i kontorer
10 miliarder kroner til ny skolebyggeri?
Der er brug for bedre indeklima i skoler som giver et godt start i livet til vores børn!!! b
Invitation www.indoorair2008.org www.isiaq.org
Tak for opmærksomheden! paw@byg.dtu.dk