Raumlüftung in Zeiten von Corona: Infektionsschutzgerecht ist der neue Maßstab

Im Zuge des weiteren Betriebs des Effizienzhaus Plus mit Elektromobilität unterstützt das „Informations- und Kompetenzzentrum für zukunftsgerechtes Bauen“ (IKzB) als öffentliche Dialogplattform den sachlichen Wissenstransfer zu allen Fragen des energieeffizienten Bauens, zum Beispiel der Raumlüftung, zunächst bis Ende 2021.

Workshops und Vorträge kostenfrei abrufbar

Im Angebot sind neben Veranstaltungen, Workshops und Diskussionsebenen auch Vorträge und Führungen im Haus für alle interessierten Zielgruppen. Inhaltlich geht es um zentrale baupolitische Themen, teils mit tagesaktueller Orientierung. Die Betreuung erfolgt im Auftrag des Bundesministeriums des Innern, für Bau und Heimat (BMI) durch die Zebau – Zentrum für Energie, Bauen, Architektur und Umwelt GmbH aus Hamburg. Alle Veranstaltungen sind in der Mediathek des IKzB kostenfrei abrufbar.

Präventive Raumlüftung

Im Online-Seminar erläuterten Prof. Dr.-Ing. Martin Kriegel (TU Berlin) und Prof. Dr.-Ing. Klaus-Uwe Gollmer (Umwelt-Campus Birkenfeld, HS Trier) die Möglichkeiten und Grenzen der Lüftung als vorbeugende Maßnahme für den Infektionsschutz. Zudem ging es um leichte und kostengünstige Maßnahmen für den Eigenbau von Luftmessgeräten im Schul- und Büroalltag.

Der Mensch emittiert respiratorische Partikel (P) in Abhängigkeit seiner Tätigkeit wie beispielsweise durch das einfache Atmen (50 P/s), Sprechen (200 bis 400 P/s) und Singen (3.000 P/s). Die in der Luft schwebenden Partikel verteilen sich effektiv im geschlossenen Raum, da 99 Prozent der ausgeatmeten Teilchen kleiner als drei μm sind. Eine geeignete Raumlufttechnik lässt sich also gut in Kombination mit zusätzlichen Vermeidungs- und Reduktionsstrategien (Kontakte vermeiden, persönliche Schutzausrüstung, Impfung) als Schutzmaßnahme einsetzen.

Dazu simulierte man an der TU Berlin die Partikelausbreitung in einem Klassenzimmer mit 24 Kindern und einer Lehrkraft; eine Person ist mit dem Coronavirus infiziert. Hierfür wurden verschiedenen Raumbelüftungsarten untersucht. Nach Prof. Dr. Kriegel ist die Quell- oder auch Schichtlüftung genannt über Zuluftauslässe in Bodennähe am erfolgversprechendsten. Da die Orte der Quelle des Virus und des Empfängers oftmals unbekannt sind, lassen sich effektivere Raumbelüftungsarten, wie etwa „Verdrängung“, „lokale Verdrängung“ oder „lokale Absaugung“, nur schwer umsetzen.

Die warme, ausgeatmete Luft strömt tendenziell in den oberen Bereich eines Raums. Ohne eine künstliche Luftbewegung ist die Raumluft bei Anwesenheit eines Corona-Infizierten von ausgeatmeten Partikeln durchsetzt. Diese gänzlich aus dem Raum zu entfernen, ist in der Umsetzung äußerst schwierig. Da für die Infektion immer eine bestimmte Menge an Virus erforderlich ist, liegt das Ziel vor allem in der Reduktion der Virusmenge durch Luftverdünnung und Luftschichtung. (Bild 1)

Messungen sind wichtig

Die Untersuchung zeigt vor allem, dass Raumluftströmung instationär und dreidimensional ist. Raumumschließungsflächen und Mobiliar, thermische Kräfte (Personen und sonstige Wärmequellen) sowie erzwungene Kräfte (Art, Orte der Belüftung und Zuluftgeschwindigkeit) beeinflussen die Raumluftströmung. Hierdurch ist die Verteilung von Partikeln äußerst anspruchsvoll. Für eine vollständige Vermeidung von Infektionen gibt es daher keine Garantie.

Plexiglasscheiben verhindern die Ausbreitung von Aerosolen nicht. Nach Prof. Dr. Kriegel sind diese eher hinderlich für das Raumströmungsbild. Der Ort der Quelle und die Position der Zu- und Abluft sind außerdem wesentlich für die Lüftungseffektivität. Der virenfreie Zuluft-Volumenstrom bestimmt das Maß der Verdünnung.

Neben der Raumbelüftung sind vor allem auch Messgeräte für die Bewertung der Raumluft und für die Kontrolle von Stoßlüftungen hilfreich. In Zeiten der Corona-Pandemie aber auch darüber hinaus, etwa in weitreichenden Nachhaltigkeits- und Klimaschutzprojekten, lassen sich eigenständige Luftmessungen mit Hilfe der so genannten IoT-CO2-Ampel durchführen.

Wissenschaftler des Umwelt-Campus Birkenfeld um Prof. Dr.-Ing. Klaus-Uwe Gollmer und der Expertengruppe Internet of Things (IoT) propagieren, in diesem Umfeld selbständig tätig zu werden. Insbesondere den Schülern sind Hintergründe komplexer MINT-Zusammenhänge durch spielerisches Lernen gut zu vermitteln. Die IoT-CO2-Ampel setzt als „Lüftungsindikator“ genau hier an. Das Gerät lässt sich kostengünstig und einfach zusammenstecken. Die Messung der CO2-Konzentration in der Raumluft erfolgt über Infrarot-Absorption. Den Selbstbauansatz befürwortet Prof. Dr.-Ing. Gollmer vor allem dadurch, dass sich die Digitalisierung hierdurch selbst gestaltete, anstatt „nur konsumiert“ würde.

Große Lernerfolge bei der Raumlüftung

Die Idee für die Werkzeugkiste zum kreativen Selbstbau entstand 2016 aus der Motivation, dem Bildungssystem für die Ausbildung des „digitalen Tüftlers“ etwas beizutragen. Die Resonanz der Schüler und Schülerinnen war nach eigenen Angaben „außerordentlich gut“. Insbesondere, da man große Lernerfolge, ohne Vorkenntnisse erzielen kann. Für den kreativen Selbstbau sind keine speziellen Kenntnisse der Informatik notwendig. Wer puzzeln kann, der kann auch erste Algorithmen selbst programmieren.

Die Messgeräte sind am besten in Sitzhöhe in der Raummitte zu positionieren, Fensternähe ist nicht ratsam. Die Ampel bietet unter anderem auch die Möglichkeit, Daten in einer Cloud zu speichern. (Bild 2)

Von Peter-M. Friemert und Lukas Kühle.

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