Energi, Inneklima, Helse Hva med dagslys og utsyn?

Energi, Inneklima, Helse Hva med dagslys og utsyn? Er dette ivaretatt ved prosjektering av skoler generelt og Bjørnsletta skole spesielt? Kan man kompensere for manglende dagslys og utsyn? Jan Vilhelm Bakke, Phd, overlege i Arbeidstilsynet, førsteamanuensis NTNU

Ikke glem dagslys og utsyn! Houck LD 2012. Dagslysets kår blant vinner- og taperprosjekter i arkitektkonkurranser om nye skoler. IMTrapport nr 46/2012. UMB. ISSN 1503-9196. http://www.nrk.no/contentfile/file/1.10995523!120924-5- forskningsrapport-umb.pdf Houck LD 2013. Skolelys i mørke skoler? Dagslysets kår i skolekonkurranser. Arkitektur 2/13: 16-27. http://www.arkitektur.no/arkitektur-n-nr-02-2013 Bakke JV, Nersveen J. Ikke glem dagslys og utsyn! Helserådet 2013: 12. 14. juni 2013, 21. årgang. Side 8-11. Helserådet 2013: 12 kan lastes ned fra http://www.helsebiblioteket.no/samfunnsmedisin-ogfolkehelse/helser%c3%a5det/2013 Jan Vilhelm Bakke og Jonny Nersveen. Ikke glem dagslys og utsyn. Arkitektur N 5/13, side 104-107. Houck LD. Dagslys i klasserom og grupperom. En studie av ti arkitektkonkurranser. Bedre skole 2013; 3: 24-30. http://www.utdanningsforbundet.no/upload/tidsskrifter/bedre %20Skole/BS_nr_3-13/BS-3-13-WEB_Houck.pdf Etter dette har Arbeidstilsynet strammet opp sin byggesaksbehandling

Bekymret for mindre dagslys i skolebygg. Kompaktskoler sparer energi men... Nye Hokksund ungdomsskole i Øvre Eiker og Hadeland videregående skole er eksempler på kompaktbygg med undervisningsrom uten tilstrekkelig dagslys (Foto: Trio Entreprenører og Hadeland videregående skole) Arkitekt Leif Daniel Houck, UMB, undersøkte 10 arkitektkonkurranser med 44 prosjekter tegnet ved 28 ulike arkitektkontor. Av alle innleverte konkurranseforslag var 70 prosent kompaktskoler, og samtlige vinnerprosjekter var kompaktskoler. http://www.forskning.no/artikler/2013/mars/351706

Bilder av KE Larsen lastet ned fra NAL.no Risør videregående skole

Tilgang på dagslys og utsyn (bilde: Luxo) Dyptliggende vinduer og begrensede vindusarealer. Dagslys påvirker døgnrytme («biologisk klokke» styrer hormoner, energibalansen og en rekke kroppsfunksjoner), våkenhet, søvnkvalitet, trivsel, sinnsstemning og yteevne. Mangel på dagslys og forstyrret døgnrytme svekker helse og øker blant annet risiko for depresjon, fedme og diabetes.

Dagslys reduserer utskillelse av søvnfremmende melatonin fra epifysen og styrer vår biologiske klokke og døgnrytmen Typisk dagslysspekter og typisk lysrør (http://ilight.dk/?page_id=305) I praksis har vi enda ikke tilgjengelig kunstig erstatning for dagslys

Mennesket er et «dagdyr» Den biologiske klokken synkroniserer de biologiske funksjonene slik at funksjoner forbundet med aktivitet foregår på dagtid og funksjoner forbundet med hvile foregår om natten. Misforhold mellom den interne biologiske klokken og ønsket søvnrytme er hovedårsak til de fleste døgnrytmerelaterte søvnforstyrrelser og kan også være involvert i forstyrrelser av stemningsleiet. Dagslys er viktigste miljøstimulus for timing av dag-natt syklus. Manglende eller uheldig lyseksponering kan bidra til døgnrytmelidelser. Münch&Bromundt. Light and chronobiology: implications for health and disease. Dialogues Clin Neurosci. 2012 Dec;14(4):448-53.

Utsyn Utsyn er nødvendig for å «orientere oss i verden» - viktig for mange. For noen avgjørende for kontroll og mestring.

TU/OR Valmot: Slik virker lys på kropp og sinn. Noe lys er bedre enn annet. http://www.tu.no/innsikt/2012/02/22/slik-virker-lys-pa-kropp-og-sinn Mangel på lys kan utløse vinterdepresjon, på engelsk SAD Seasonal Affective Disorder. En litt mildere versjon kalles sub-sad og kjennetegnes av at man lett blir sliten og dyster til sinns, sosialt tilbaketrukket og gjerne har søvnproblemer.

TU/OR Valmot: Slik virker lys på kropp og sinn. Noe lys er bedre enn annet. Melanopsin. http://www.tu.no/innsikt/2012/02/22/slik-virker-lys-pa-kropp-og-sinn I 2002 ble det oppdaget at i tillegg til tappene og stavene i øyets netthinne for henholdsvis farger og gråtoner, også finnes et tredje fotokjemisk system, melanopsin-sensorene. De ligger under laget med tapper og staver i netthinnen og har ikke med syn å gjøre. De registrerer om det er lyst eller mørkt og styrer døgnrytmen, de cirkadiske rytmene (Circadianrytmer). Noen blinde har vanlig døgnrytme fordi melanopsin-sensorene fungerer og sender informasjon til hjernen om lysets døgnvariasjoner.

Epifysen

Epifysen

Epifysen Kortisol «stresshormon» fra binyrebarken

Synlig lys er i bølgelengde 380 nm (nanometer) (fiolett) til 750 nm (rødt). Dagslys gir god fordeling av bølgelengder over hele det synlige spekteret, men mer intenst mot det røde og varme, mer langbølgete lyset. I kunstig lys er spekteret ofte konsentrert rundt en del topper. Lysstoffrør har ikke et kontinuerlig spekter, men er konsentrert rundt en del topper. Slike lyskilder har mindre utstråling i det blå området. Lys basert på hvite lysdioder har mye blått lys. LED-lys kan derfor bli mer effektivt til å påvirke døgnrytmen vår. Melanopsin har maksimal følsomhet i den blå delen av spekteret, rundt 480 nm

Valmot: Slik virker lys på kropp og sinn. Noe lys er bedre enn annet. http://www.tu.no/innsikt/2012/02/22/slik-virker-lys-pa-kropp-og-sinn Dagslys er best Varmt og kaldt lys måles i kelvin-grader. Gult lys ligger ofte på 2700 kelvin-grader og litt over. Mange liker ikke lystemperaturer på 4000 kelvin, men det inneholder ofte mer av det blå spekteret samtidig som man ser bedre i slikt lys. Dagslys er best med fargetemperatur dagtid mellom 7000 og 10000 kelvin. Bygg bør utformes slik at folk får mest mulig glede av det, særlig i vintermånedene. Det må balanseres mot behov for skjerming når lyset er på det mest intense vår og sommer. Dagslys alene er ikke nok om vinteren. Derfor bør man ha lyse vegger som reflekterer lys og god nok kunstig belysning. Indirekte belysning virker best. Foto: Illustrasjon: Lina Merit Jacobsen Kilde: Fil. dr. docent Thorbjörn Laike ved Lunds Universitet

Effekt av sterk lyseksponering ulike deler av døgnet i 36 timer Figur fra Münich&Bromundt 2012, modifisert fra Khalsa et al 2003. Blå skravering er natt. Circadianfase = 0 ved lavest kroppstemperatur (loddrett linje). Horisontal stiplet linje er gjennomsnittlig forventet forlengelse gjennom døgnet. Blå sirkler er melatonin i blod. Kontinuerlig kurve viser effekt på lengden av faseskiftene, positiv og negativ. Størst forsinkelse på kvelden, størst fremdrift på morgenen.

Vi bygger for mennesker! Boligen er avgjørende for helse. Vi bygger ikke for å bruke minst mulig energi. Vi bygger for å gi mennesker et godt liv. Mål: Bærekraftig ressursbruk for helse og godt innemiljø (http://www.who.int/hia/green_economy/en/index.html).

Grunnleggende hygieniske krav utviklet 1750-1880 1. Tørr byggegrunn og tørre boliger 2. Godt renhold og riktig ventilasjon 3. Størst mulig tilgang på sollys og fullt dagslys 4. Minst mulig anledning til opphopning av avfallsstoffer, støv og annen forurensning ved hensiktsmessig materialvalg og utforming av interiør og inventar 5. Hurtig og sikker fjernelse av alle avfallsstoffer gjennom fagmessig utført og vedlikeholdte avløpsanlegg, rasjonelt renhold og renovasjon 6. Rikelig tilgang på godt, rent vann Sir Edwin Chadwick, KCB (1800-1890). Department of Civil and Environmental Engineering, University College London (UCL) har fortsatt en Chadwick Professor.

Fredrik Holst (1791-1871), i 1824 første professor i hygiene i Norge. Bidro til Sundhetsloven av 16. mai 1860. Alle kommuner skulle etablere en Sundhedscommission under ledelse av Distriktslægen. Sundhedscommissionens (senere Helserådets) oppgaver ( 3): "Commissionen skal have sin Opmærksomhed henvendt paa Stedets Sundhedsforhold, og hvad derpaa kan have indflydelse, saasom: Reenslighed,...Boliger som ved Mangel paa Lys eller Luft, ved Fuktighed, Ureenslighed eller Overfyldning med Beboere have viist sig at være bestemt skadelige for Sundheden. Sundhedscommissionen har fremdeles at paase, at tilstrekkelig Luftvexling finder Sted i Huusrum, hvori et større Antal Mennesker stadigen eller jevnligen samles, som Kirker, Skole-, Rets- og Auctionslocaler, Theatre, Dandsehuse o.d..."

Robson School architecture 1874 A classroom is only well lighted when it has 30 square inches [19300 mm 2 ] of glass to every square foot [92900 mm 2 ] of floor plan. This is equivalent to about 20% glazing area to floor area in the classroom. Det tilsvarer ca. 5% gjennomsnittlig dagslysfaktor. Disse anbefalingene ble stort sett implementert i Storbritannia og den vestlige verden for øvrig, inkludert Norge, og ble tillagt stor vekt. Dagens krav i Norge er 2 % gjennomsnittlig dagslysfaktor. Robson ER. School architecture: being practical remarks on the planning, designing, building and furnishing of school-houses. London: John Murray, 1877 (2nd ed.). Wu W, Ng E. A review of the development of daylighting in schools. Lighting Res. Technol.,2003; 35(2), 111-125. http://www.labcon.ufsc.br/anexos/33.pdf

Søvnmangel og folkehelse Utilstrekkelig eller dårlig søvn og søvnighet er hyppige problemer særlig hos barn og unge og det påvirker læring, hukommelse og skoleprestasjoner. Det er økende evidens for at utilstrekkelig søvn bidrar til den pågående epidemien av fedme hos barn og unge. Både søvnighet, søvnkvalitet og søvnlengde påvirker skoleprestasjoner og effektene er størst hos de yngste og større på gutter enn på jenter. Cauter EV Knutson KL. Sleep and the epidemic of obesity in children and adults. European Journal of Endocrinology (2008) 159 S59 S66. Dewald et al. The influence of sleep quality, sleep duration and sleepiness on school performance in children and adolescents: a meta-analytic review. Sleep Med. Rev., 2010, 14: 179 189.

Søvnmangel blant unge er et folkehelseproblem En undersøkelse av mer enn 10 000 norske 16-18-åringer i Hordaland 2012 viste at de i løpet av arbeidsuka opparbeider en gjennomsnittlig søvnmangel på to timer som de ikke klarer å ta igjen i helgen (Hysing et al 2012). Søvnproblemer blant ungdom er et betydelig folkehelseproblem. Lavterskel intervensjoner og forebyggende programmer bør målrettes for denne aldersgruppen. Hysing et al. Sleep patterns and insomnia among adolescents: a populationbased study. Journal of Sleep Research. Article first published online: 24 APR 2013

Vi vet at (1): Dagslys fremmer vekst og utvikling. Det påvirker døgnrytmen (den «biologiske klokken»), som styrer hormonsvingninger, energibalansen og en rekke kroppsfunksjoner. Dagslys fremmer våkenhet, trivsel, sinnsstemning og yteevne om dagen (Küller et al 2006, Dumont & Beaulieu 2007). Mangel på dagslys, forskjøvet døgnrytme («social jetlag») og mangel på søvn svekker helse og øker blant annet risiko for depresjon, fedme, diabetes og dårlig tannhelse (Van Cauter & Knutson 2008, Marcheva et al 2010, Arendt 2012, Roenneberg et al 2012). Desto større «social jetlag» desto høyere forbruk av sigaretter, koffein og alkohol med særlig sterkt utslag hos tenåringer og unge opp til 25 år (Wittmann et al 2006).

Vi vet at (2): Dagslys fremmer læring og læringsmiljø. I California fant forskere at utviklingen i tester av elevenes skoleprestasjoner fra høst til vår var 15-23 % bedre i klasserommene med best tilgang på dagslys sammenlignet med de som hadde dårligst tilgang (Nicklas & Bailey 1997, Heschong et al 2002). Kunstig belysning kan i praksis enda ikke erstatte dagslys. Det skyldes at lysspekteret ikke gjenskapes godt nok (Brainard & Hanifin 2005, Dumont & Beaulieu 2007). Godt dagslys om dagen gir bedre søvnkvalitet om natten (Mishima et al 2001,Kantermann et al 2007, 2009). Hos eldre er lysfølsomheten dårligere enn hos unge voksne. Dessuten er ofte lyseksponeringen redusert og kanskje særlig for institusjonaliserte pasienter med kognitiv svikt. Redusert eksponering for dagslys er assosiert med økt hyppighet av søvnforstyrrelser (Dumont & Beaulieu 2007). Økt lys-mørke kontrast mellom dag og natt kan redusere problemene (Van Someren et al 1997).

Vi vet at (3): Grupperom og andre lokaler dypt i moderne og energieffektive kompakte bygg er ofte uten tilstrekkelig tilgang på dagslys og utsyn. I skoler skjer ofte individuell oppfølging med særlig sårbare elevgrupper i slike rom. Kompenserende tiltak er pauser minst en gang i timen slik at alle kan få perioder med dagslys ute eller i et rom med store vindusflater mot dagslys, for eksempel i en kantine med godt dagslys. Men det krever at alle aktørene både vet om det og tar hensyn til det. I praksis ser vi at dette ikke følges opp. På relativt nye skoler med lokaler som Arbeidstilsynet har godkjent betinget av begrenset opphold, erfarer vi at ingen kjenner til begrensningene. Studier har vist at både kontoransatte, elever og andre foretrekker å sitte nær vinduer med dagslys og utsyn fremfor å oppnå bedre akustiske og synsergonomiske forhold lenger inn i lokalene (Sherimani et al 2011).

Vi vet at (4): Vi betaler alle mer for utvendig enn for innvendig lugar selv om standarden ellers er lik. Vinterdepresjoner kan ofte behandles vellykket med kraftige dagslyslamper en halv time om morgenen (Lam et al 2006, Pail et al 2011). Behov for lys avhenger av individuelle forhold og hva vi skal gjøre. Det beste er om dagslyset er tilstrekkelig. Når det ikke det nok, må kunstig belysning kompensere det. Men dagslyset bør være vår grunnkilde slik at det kan regulere vår biologiske klokke. Automatiske systemer som demper den kunstige belysningen i forhold til dagslystilskuddet kan være nyttige. Dagslyset bør konsekvent benyttes når det finnes, mens kunstig belysning bør brukes minst mulig. Individuelle behov løses med regulerbar plassbelysning. Solskjerming bør opprettholde utsyn selv når den brukes.

Student Performance in Daylit Schools Over a two year period, the study compared children attending elementary schools with full-spectrum light versus children attending similar schools with normal lighting conditions. The most striking conclusions of this study were: a. the students in full-spectrum light were healthier and attended school 3.2 to 3.8 days more per year; b. libraries with superior light resulted in significantly lower noise levels; c. full-spectrum lighting induced more positive moods in students; and d. because of the additional vitamin D received by the students in fullspectrum light, they had 9 times less dental decay and grew in height an average of 2.1 cm more (over the two year period) than students attending schools with average light. Nicklas MH, Bailey GB (1997). Student Performance in Daylit Schools: Innovative Design. Analysis of the performance of students in daylit schools. http://www.innovativedesign.net/files/download/analysis%20of%20student%20 Performance%20in%20Daylit%20Schools.pdf

Konklusjoner Dagslys gir den viktigste synkroniseringen av circadiansystemet som holder de fleste biologiske og psykologiske rytmene internt synkronisert og er nødvendig for optimal funksjon (Münch&Bromundt 2012). Circadiane forstyrrelser av søvn-våkenhet ses ofte ved psykiatriske og nevrodegenerative lidelser og kan behandles med lysterapi. Gunstige effekter av circadiansystemet, søvnkvalitet, humør og kognitiv ytelse, er avhenger av timing, intensitet og spektralsammensetning av lyspåvirkning. Optimalisering av lysforhold bedrer velbefinnende, våkenhet og kognitiv funksjon og gir på sikt også helsegevinster.

Marienlyst skole 2007-2009, Norges første passivhusskole Houck 2012. Figur 4: Marienlyst skole Drammen (ferdigstilt 2010): Rød: Primære undervisningsarealer uten direkte dagslys. Grønt: Primære undervisningsarealer med dagslys

Dagslyssimulering Marienlyst skole Dagslyssimulering ved Thomas Thiis, UMB. Overlys har liten effekt på tilstøtende rom. Innvendige glassvegger har svært liten betydning for spredning av dagslys til dypereliggende rom (Houck LD. UMB. IMTrapport nr 46/2012)

By og Byg Anvisning 203: "Beregning af dagslys i bygninger. Jens Christoffersen, Kjeld Johnsen, Erwin Petersen. http://www.sbi.dk/indeklima/lys/anvisning-beregning-af-dagslys-i-bygninger

Simulering i Daysim, Thomas Thiis, UMB. Figurene viser henholdsvis 10%, 20% og 34,5% glassflate i forhold til gulvareal. 34,5% tilsvarer hele fasaden, så dette er det absolutt maksimale dagslysforholdet (Houck 2012) Dagslysforholdene for et rom med 10 meter dybde, 6 m fasade og himlingshøyde 3,4 m. I fasaden er det satt inn henholdsvis 10%, 20% og 34,5% glass i forhold til bakenforliggende gulvareal. 10% glassareal er en måte å oppfylle veiledningen på. 20% er det glassareal som kan være nærliggende å ikke overskride for å følge energiforskriftene. Ved å velge 34,5% glassareal, er 100% av fasaden glass, slik at dette presenterer maksimalt fysisk mulige dagslysforhold.

Klasserom i kompaktskoler og andre skolebygg Dagslys, utsyn, form, akustikk og pedagogisk egnethet? (figur etter Leif D Houck)

Byggherren må kreve dagslys og utsyn! Byggherren kan sikre godt dagslys ved å: Sette krav om lengdemeter (lm) fasade til 8-10 lm for hvert klasserom (Hjørner medregnes ikke) Sette krav til dagslys i grupperom Sette krav til dagslys i felles undervisningsarealer Sette krav til form på undervisningsrom Dynamiske dagslysberegninger (etter Leif D Houck 2012-13)

Nye Bjørnsletta skole? Brukermedvirkning Tilstrekkelig dagslysfaktor når alle relevante forhold er tatt med, bl.a. solskjerming/soting av vindusglass? Fasade- og vindusareal per klasserom? Relevant utsyn? Formen på klasserommet?

Conclusion Chronobiological knowledge of how light affects human behaviour has begun to be implemented at work places, in schools, and in clinical environments (such as residential care homes for the elderly, intensive care and neonatal units). There is still much work to do: to test, predict and apply optimal lighting conditions for different populations and patients, in terms of spectral composition, light intensity, and dynamics. Only synergistic interdisciplinary work between (neuro-) scientists, physicians, architects, and engineers will allow us to better assess and optimize lighting conditions, and to foster the translation into practical applications. Münch M, Bromundt V. Light and chronobiology: implications for health and disease. Dialogues Clin Neurosci. 2012 Dec;14(4):448-53.