Hyvinvointia tukevan valaistuksen suunnittelu : Circadian Stimulus -arvon avulla suunniteltu luokkahuone

Abstract

Valaistus, joka edesauttaa ihmisen luonnollisen rytmin ylläpitämistä, on avain tehokkuuteen. Siksi opinnäytetyön taustaksi oli valittu ihmiskeskeinen valaistus eli hyvinvointia edistävä valaistus. Ihmiskeskeinen valaistus pyrkii mukailemaan luonnonvalon väri- ja kirkkausvaihtelua. Tämän valon avulla vaikutetaan näköelimen kautta välittyviin ihmisen visuaalisiin ja ei-visuaalisiin toimintoihin. Opinnäytetyö tehtiin yhdessä Greenled Oy:n kanssa ja tarkoituksena oli selvittää, kuinka toteutetaan hyvinvointia tukeva valaistus kouluympäristöön eli luokkahuoneeseen. Tavoitteena oli vertailla luokkahuoneeseen Greenled Oy:n ja Glamoxin valaisimia DIALux-ohjelman avulla ja löytää lopputuloksena paras valaistusratkaisu.

Valaisimien vertailu pohjautuu teoriatietoon erilaisista artikkeleista ja circadian stimulus -laskurilla saatuihin tuloksiin. Circadian stimulus -arvo eli CS-arvo kertoo, kuinka monta prosenttia yöllisen melatoniinin tuotannosta tietynlainen valoaltistus vaimentaa tunnin altistuksen jälkeen. Vertailua varten CS-laskurilla laskettiin LED-valonlähteille valomäärät, joita sitten verrattiin valaistuslaskennasta saatuihin sylinterivalaistusvoimakkuuden luksimääriin. Toisena tavoitteena oli täyttää standardin SFS-EN 12464-1:2011 asettamat vaatimukset luokkatilalle.

Tuloksena vertailusta saatiin, että Greenledin Alfa line GEN2 -valaisin leveällä valonjaolla varustettuna oli paras ratkaisu vertailluista valaisimista luokkahuoneen valaisemiseksi. Valaisin täytti standardin SFS-EN 12464-1:2011 luokkatilaan asettamat vaatimukset, sekä CS-laskurilla lasketut vertikaalivalaistuksen vaatimat luksimäärät 5 000 K LED-valonlähteelle. Vertailun tulokset tukivat teoriaa siitä, että 4 000 K -valonlähteellä CS-arvon vaatimaan 0,3 tasoon pääsemiseen tarvittiin valaisimesta paljon valotehoa. Johtopäätöksenä työn perusteella voidaan päätellä, että hyvinvointia tukevan valaistuksen suunnittelussa on kiinnitettävä huomiota valaisimen värilämpötilaan, valonjakoon ja valotehoon, koska niillä on merkitystä sylinterivalonvoimakkuuden luksimäärään. Vertailussa samalla valaisimella esimerkiksi valonjaon muuttaminen aiheutti muutaman kymmenen luksin muutoksen sylinterivalaistusvoimakkuudessa. Jatkotutkimusaiheena voisi ottaa mukaan näkökulman, joka huomioi valaistuksen ohjauksen ja sen vaikutuksen valaistuksen aiheuttamaan energiankulutukseen.

Efficient lighting is a key for more efficient work. This thesis considers human centric lighting, which means that the lighting promotes well-being in humans. The human centric lighting strives to adapt nature’s natural color and brightness. This lighting is used to affect visual and non-visual senses in humans. This bachelor thesis study was carried out in co-operation with Greenled Oy and the purpose of the work was to investigate how to create lighting that would support wellness in a classroom. The examination was done by comparing different lights in the classroom using the DIALux-program. The aim was to find the best solution of lighting that would fulfill the standard SFS-EN 12464-1:2011 requirement and support well-being.

The comparison between luminaires is based on circadian stimulus value, which means how many percent’s the lighting suppresses melatonin production in one hour. The results were calculated using a circadian stimulus calculator. The results also supported the theory that when the light with color temperature 4000 kelvins was used, more power of light was needed to get the CS-value 0.3. The results also showed that the light distribution had an effect on the results, for example by comparing vertical lighting between the luminaires.

The result was that the Alfa line GEN2 luminaire was the best. This luminaire had the light beam targeting straight down and the light was distributed over a wide area. The lighting fulfilled the standard SFS-EN 12464-1:2011 requirements as well as met the results that were obtained by using the CS-calculator. From the results it can be concluded that the most important features to be noticed are the color temperature and the light distribution when planning the lighting that supports well-being. To provide effective lighting that supports human visual and especially non-visual sensations it is necessary to concentrate to the intensity of the cylindrical illumination of the lighting and the intensity of the lighting coming to the work surface. In addition, the relationship between these two must be considered. The research could be developed by taking into account the control of the lighting adjustment and its impact on lighting-induced energy consumption.