Töötootlikkuse tõstmine õige valgustusega

Samal teemal esitas selle ajaveebi autor Tarmo Koppel artikli-ettekande rahvusvahelisel teaduskonverentsil “Intelligent Technologies in Logistics and Mechatronics Systems”. Konverents toimus 3-4.mail 2012 Panevezyses Leedus, mille peakorraldaja oli Kaunase Tehnikaülikool. Autor tänab Euroopa Sotsiaalfondi ja Sihtasutust Archimedes konverentsist osavõtu finantseerimise eest.

Selleks, et tagada valgustuse kohalt parimad töötingimused tuleb esmalt teada, et parim valgustus inimesele on loomulik päevavalgus. Loogika on siinjuures üsna ilmselge – inimese evolutsioon miljonite aastate jooksul on kulgenud just loomuliku päevavalguse all – seega on inimene kõige paremini kohanenud selle valgusega. Teadusuurimused näitavad, et valgustuse roll ei seisna üksnes selles, et teha inimese ümber nähtavaks tema keskkond, vaid valgus reguleerib inimese bioloogilisi protsesse ja on kehale energiaallikaks. Vähene või teatud parameetrites puudulik valgustus aga vähendab inimese mugavustunnet, kahandab töötootlikkust, tõstab tööõnnetuse riski jm.

Fotobioloogia isaks nimetatud John Ott on valgustuse olulisust võrrelnud järgnevalt: nii nagu automootor vajab töötamiseks kütust, hapnikku ja sädet, vajab ka inimene toitu, hapnikku ja energiat (valgus) et töös hoida ainevahetuse protsessid. Samuti ta ütleb, et vitamiinide sissevõtmine ei lahenda probleeme, mis tingitud teatud valguse lainepikkuste vajakajäämisest.

John Otti töö jätkaja Jacob Liberman, O.D., Ph.D., nimetab kaaseagseid töökeskkondi valgustuse aspektist tervist kahjustavateks, sest tehislik valgus tekitab inimestes kroonilise alavalgustatuse, mida võib võrrelda alatoitumisega – lüües tasakaalust välja inimese võime funktsioneerida täielikult ja tervislikult.

Autori mudel võimaldab hinnata valgustusallikate vastavust loomulikule päevavalgusele võttes arvesse kõik valgustuse ergonoomilise kvaliteedi aspketid:
1) valgustihedus (illuminance level),
2) värelus (flicker),
3) spekter (spectrum),
4) värvustemperatuur (color temperature),
5) EMI (electromagnetic interference),
6) dünaamilisus (dynamic lighting).

Joonis 1.  Enimlevinud valgusallikate vastavus loomulikule päevavalgusele, autori mudeli põhjal. Parima vastavuse saavutas halogeenpirni testitud mudel.

Valgustatuse tase on peamine mõõdetud parameeter valgustuse kvaliteedi hindamisel. Soovituslik minimaalne valgustatuse tase on 500luxi õppe- ja büroohoonetesse. Uuemad avastused fotobioloogias näitavad et valgustustihedusel on lisaks töökoha valgustamisele ka oluline roll stimuleerida inimese bioloogilisi protsesse, olles kehale energiaallikaks.

Flikker on valguse värelemine. Valgustusallikad värelevad erineva sagedusega ja erineva intensiivsusega. Loomulik päikesevalgus on aga värelusvaba. Seega mida kõrgem on flikkeri sagedus ja väikseim modulatsiooniindeks, seda ergonoomiliselt kvaliteetsem see valgus on. Probleemiks võib pidada värelevaid valgusteid, mille flikker on sagedusel alla 50 Hertzi, sest sinnamaani on täheldatud migreenihoogude esinemist flikkerist põhjustatuna. Flikker võib samuti põhjustada silmade üleväsimust. Epileptikutele on ohtlikud sagedused alla 18Hz.
Kuigi töökorras valgustid tavaliselt nimetatud nähtusi ei põhjusta, võivad need esineda siiski, kui valgusti on tööea ületanud (amortiseerunud) või praak või odavat kehvakvaliteedilist päritolu.

Spekter väljendab, kuivärd hästi on tehisvalgustis esindatud kõik need lainepikkused, mis esinevad päikesevalgusel. Fotobioloogide kohaselt vajab inimese organism kõiki loomuliku päevavalguse lainepikkusi (kokku 1500) et tagada organismi normaalne funktsioneerimine. Ükski tehisvalgusti aga ei vasta täielikult päevavalguse spektrile, mõned neist jõuavad küll ligilähedale, nagu metallhalliid ja spetsiaalgaasiseguga fluorestsents valgustid. Enamus valgustitest kaasaegsetes töökeskkondades on aga puuduliku spektriga (vt artiklit Säästupirnidega ei kaasne säästev areng).
Kuigi inimene tajub selliste valgustite valgust “valgena”,nimetatakse sellist valgust “pseudovalgeks”, sest tekitab inimsilmale ainult illusiooni “valgest” valgusest.

Joonis 2. Halogeenpirni spekter vastab vaid 45% ulatuses päevavalguse spektrile. See on siiski parem kui päevavalguslambil või säästupirnil. Autori mudelis kasutatakse erinevate valgustite spektrite võrdlemiseks linear unmixing metoodikat.

Värvustemperatuur väljendab kas valgus on sinakama või punakama varjundiga. Ka poodides tasub valgusteid ostes tähelepanu pöörata, kas pakendile on märgitud “cool white” või “warm white”. Viimased sobivad puhkeruumidesse ja esimene sobib tööruumidesse. Mis juhtub aga kui tööruumides kasutada valgustit värvustemperatuuriga 3000 Kelvini kanti (warm white) – selline valgustus annab töötaja organismile märku, et nüüd võib lõõgastuda ning puhkerežiimi asuda – ilmselgelt ei ole siis töötootlikkus niivõrd kõrge kui “cool white” valgustite puhul, mis motiveerivad organismi olema ärkvel ja ergas. Töökeskkondadele on soovituslikud kõrgemad värvustemperatuurid, mis aktiveerivad inimese psühholoogilisi aktiivsust, stimuleerides autonoomset närvisüsteemi.
Autori mõõtmiste põhjal on selgunud, et värvustemperatuuri märgistus valgustite pakenditel ei pruugi aga vastata valgusti tegelikule värvustemperatuurile.

Elektromagnetväli võib osade valgustite puhul olla märkimisväärselt kõrgem kui teistel. Näiteks säästupirnid, päevavalguslambid ja kõik muud valgustid mis kasutavad elektroonikat või magnetilist ballasti tekitavad elektromagnetvälja, mis üksikvalgusti puhul pole kuigi suur, kuid mitu valgustit kokku tekitavad ka samaväärselt suurema elektromagnetvälja. Näiteks säästupirni laualambil või hõõglamp timmerlülitil, juhul kui see lamp on töötaja peale lähedal võib hakata mõjutama töötaja mõttetegevuse teravust, mõjudes ajurütmidele.

Dünaamiline valgustus on kaasaegseima valgustuse tunnussõna. Sellised valgustussüsteemid üritavad parimal võimalikul moel imiteerida päikesevalguse kulgu taevavõlvil: päeva jooksul muutub valguse värvustemperatuur ning valgustatuse tase. Värvustemperatuur on sobiv kõrgeim keskpäevaks ja madalam päeva lõpuks – selliselt on valgus kõige paremini vastuvõetav inimese organismile. Samuti kasutatakse nippi tõsta valgustuse taset umbes kolmandiku võrra pärastlõunal, et sel viisil kompenseerida energiapuudujääki inimese kehas.

Kokkuvõttes, uus mudel võimaldab aru saada valgustuse erinevatest aspektidest, ilma et peaks teadma, mida tähendavad, luksid, Kelvinid, Hertzid, Voltmeetrid, spektraalkõverad jm. Kogu info on esitatud lihtsa teemantdiagrammina, kus iga parameeter skaalal 0-100 väljendab kuivõrd see parameeter vastab loomuliku päevavalguse omale. Arvutades iga hinnatava valgustiliigi kohta kuue parameetri keskmise, on võimalik reastada ka need valgusallikad ergonoomilise kvaliteedi pingereal.

Tabel 1. Autori poolt mõõdetud valgustiliikide kvaliteedi pingerida – mida suurem punktiskoor, seda inimsõbralikum (produktiivsust soodustav) valgusti.