Infektionsrisiko reduzieren durch CO2-Raumluftkontrolle

Bild 1: Ein erhöhter und gut geplanter Luftaustausch mit unbelasteter Frischluft vor dem Überschreiten gefährlicher Schwellenwerte kann die CO2- und Aerosolkonzentration und damit das Corona-Infektionsrisiko im Büro verringern

Das Coronavirus verbreitet sich unter anderem durch Tröpfcheninfektionen und Aerosole. Dabei lässt sich eine mögliche Ansteckungsgefahr in Innenräumen durch rechtzeitiges, regelmäßiges und ausreichendes Lüften deutlich verringern. CO2-Sensoren können den richtigen Zeitpunkt zum Lüften signalisieren.

Aerosole sind feinste luftgetragene Flüssigkeitspartikel und Tröpfchenkerne, kleiner als 5 µm. Diese werden beim Atmen und Sprechen freigesetzt – durch Niesen und Husten entstehen zusätzlich noch mehr Tröpfchen. Entsprechend ihrer Größe halten sich die Partikel längere Zeit in der Luft und sinken unterschiedlich langsam zu Boden. Während Virusübertragungen durch Aerosole im Außenbereich relativ selten vorkommen, ist die Wahrscheinlichkeit einer Konfrontation mit Tröpfchen und Aerosolen speziell in Innenräumen im Umkreis von 1…2 m einer infizierten Person deutlich erhöht.

Der Aufenthalt in schlecht oder nicht belüfteten Räumen kann die Wahrscheinlichkeit einer Übertragung auch noch über größere Distanz erhöhen, besonders dann, wenn etwa eine infektiöse Person viele Partikel ausstößt. Durch diese stetige Anreicherung und Verteilung der Aerosole in der Raumluft reicht das Einhalten des Mindestabstandes oder das Aufstellen von Trennwänden meist nicht mehr aus: ein großes Problem vor allem für Schulen, Kindergärten oder Firmen mit Großraumbüros und Besprechungsräumen.

Aufenthalt in schlecht belüfteten Räumen erhöht das Infektionsrisiko

Bild 2: CO2-Konzentration in der Luft: Grenzwerte und gesundheitliche Auswirkungen auf den Menschen

Die menschlich verursachten Luftanteile Kohlenstoffdioxid (CO2) und Aerosole belasten die Raumluft also ebenso wie die bereits in der Vergangenheit vielfach diskutierten Konzentrationen von Luftschadstoffen aus Baumaterialien, Einrichtungsgegenständen oder Haushaltschemikalien. Zusammenfassend kann man heute feststellen: Ohne geeignete Lüftungsmaßnahmen nimmt die Konzentrationsfähigkeit ab und das Risiko unzureichender Raumlufthygiene sowie ansteckender Aerosolkonzentration in einem Raum steigt enorm an. Nur mit ausreichender Frischluftversorgung lassen sich Infek­tionsrisiken verringern und mangelhafte Lufthygiene vermeiden (Bild 1).

Eine aktuelle Studie des Hermann-Rietschel-Instituts (TU Berlin) belegt CO2 als idealen Indikator für die Aerosolkonzentration im Raum, da Menschen permanent CO2 wie auch Aerosole in die Luft abgeben (»Anzahl der mit Sars-CoV-2 beladenen Partikel in der Raumluft und deren eingeatmete Menge, sowie die Bewertung des Infektionsrisikos, sich darüber mit Covid-19 anzustecken«; Stand 17.11.2020: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-10655.3). Aufgrund dieses direkten Zusammenhangs können sich Personen eine gewisse Zeit im Raum aufhalten, bis eine bestimmte Virendosis eingeatmet wird. Ein erhöhter und gut geplanter Luftaustausch mit unbelasteter Frischluft vor dem Überschreiten gefährlicher Schwellenwerte kann die CO2– und Aerosolkonzentration auf Dauer niedrig halten. Je niedriger die Konzentrationen, ­umso niedriger auch die Dosis an Aerosolen, die im Raum befindliche Personen einatmen können. Das Ansteckungsrisiko sinkt.

CO2 als wichtigste Leitgröße für die Raumlufthygiene

Die Energieeinsparverordnung (EnEV) fordert einen hygienischen Mindestluftwechsel. Üblicherweise rechnet man für die Frischluftzufuhr in Wohnräumen mit einem Luftwechsel von 25 m³ pro Person und Stunde, um eine akzeptable CO2-Konzen­tration zu gewährleisten. Dies reicht aber bei geringer Raumluftqualität nur dann aus, wenn nicht geraucht wird, offene Flammen einen eigenen Abzug haben, keine flüchtigen Lösungsmittel von Bauprodukten oder Einrichtungsgegenständen abgegeben werden und auch auf geruchsinten­sive Haushalts- und Hobbychemikalien verzichtet wird.

Auch die Technischen Regeln für Arbeitsstätten (ASR A3.6) geben vor, dass »ausreichend zuträgliche Atemluft« vorhanden sein muss. So sind beispielsweise ab einer Konzentration von 1000 ppm CO2-Gegenmaßnahmen einzuleiten und von den Arbeitsschutzbeauftragten in den Gefährdungsbeurteilungen zu dokumentieren.

Raumluftkontrolle: Balance zwischen Gesundheitsschutz und Energieeffizienz

Bild 3: Die CO2-Konzentration wird in einer Ampel direkt am Gehäuse angezeigt: Steigt der Wert auf Gelb oder Rot, muss gelüftet werden; leuchtet die LED wieder grün, kann man das Fenster wieder schließen

1000 ppm (parts per million) CO2 als Richtwert für die CO2-Konzentration in Wohn- und Aufenthaltsräumen wurden bereits 1858 von dem Hygieniker Max von Pettenkofer vorgeschlagen (Bild 2). Diese Konzentration korreliert grob mit der Geruchsintensität menschlicher Ausdünstung sowie etwa mit der Menge eines Teils flüchtiger organischer Verbindungen (VOC, Volatile Organic Compounds). So wie der vom Menschen verunreinigte Luftanteil in Räumen steigt, erhöhen sich auch die Konzentrationen von Luftschadstoffen aus den Baumaterialien, Einrichtungsgegenständen und Haushaltschemikalien (z. B. Gerüche, Allergene, Biozide, Tabakrauch, VOC, krebserzeugendes Formaldehyd). Wie die jüngsten wissenschaftlichen Studienergebnisse zeigen, besteht auch ein Zusammenhang zwischen steigender CO2-Konzentration in der Umgebungsluft und signifikanten Defiziten bei der kognitiven Leistungsfähigkeit.

Gute Raumlufthygiene steigert die kognitive Leistungsfähigkeit. Bei Personen, die in Umgebungen bis max. 600 ppm CO2 lernen oder arbeiten, erhöhen sich die kognitiven Leistungen gegenüber jenen, die sich länger in Räumen mit 1000 ppm CO2-Konzentra­tion befinden, bereits bis rund um das Doppelte. Für den lufthygienisch akzeptablen Bereich mit einem Zielwert von ≤ 800 ppm CO2 bei geistiger Tätigkeit liegt der Frischluftbedarf in Innenräumen bei mindestens 54 m³ pro Person und Stunde. Im Sinne der Energieeffizienz widerspricht eine ausreichend hohe Frischluftversorgung zwar dem grundsätzlichen Ziel eines möglichst niedrigen Luftwechsels. In Zeiten des Coronavirus und steigender Covid-19-Erkrankungen wirkt sich eine geringe Lüftungsqualität in Räumen mit häufiger Nutzung durch mehrere Personen jedoch äußerst negativ auf ein mögliches Infektionsrisiko aus. Deshalb darf je nach Aufenthaltsdauer oder Nutzung die individuell erforderliche Mindestlüftung in Räumen keinesfalls außer Acht gelassen werden.

Messen und gezieltes Lüften reduziert das Infektionsrisiko

Bild 4: Den CO2-Sensor gibt es auch in mobiler Ausführung für die Steckdose

CO2-Konzentrationen für gezielte Lüftungsmaßnahmen lassen sich bei geringem Aufwand mit CO2-Sensoren bestimmen. So zeigt z. B. ein CO2-Sensor die Konzen­tration in einer einfach verständlichen Ampel direkt am Gehäuse an. Mit dieser dezenten LED-Anzeige haben Nutzer die Lüftungsempfehlungen immer im Blick, ohne dass die Arbeit oder das Lernen mit akustischen Hinweisen beeinträchtigt wird. Steigt der Wert auf Gelb, ist die Schwelle von 1000 ppm CO2 überschritten. Spätestens bei roter LED und einer Konzentration von über 1500 ppm ist es höchste Zeit zum Lüften (Bild 3). Sobald die LED wieder grün leuchtet, liegt der Wert unter 1000 ppm und die Fenster können geschlossen werden. Das vermeidet ein unnötig langes Öffnen der Fenster. Die CO2-Ampel gibt es auch in einer mobilen Version für den Betrieb an einer Steckdose (Bild 4).

Wer die exakte CO2-Konzentration angezeigt bekommen oder die gemessenen Werte als Auslöser für weitere Aktionen nutzen möchte, kann den »CO2-Sensor F« nutzen. Die Enocean-Funk-Variante lässt sich direkt in das Smart-Home-System des Herstellers einbinden, um z. B. Lüftungsanlagen und weitere Alarmgeber zu schalten oder Heizungen über die Lüftungsdauer herunterzuregeln. Die Beziehungen der Sensoren und Aktoren untereinander stellt man in der zugehörigen App über »Wenn-Dann«-Verknüpfungen her. Alarmschwellen sind frei wählbar, auf Wunsch können Push-Mitteilungen aufs Smartphone gemeldet oder E-Mails versendet werden. Da die App auch die Verlaufswerte dokumentiert, lassen sich diese z. B. in Bezug zu weiteren Parametern wie Raumbelegungszahlen o. ä. auswerten (Bild 5).

Bild 5: Der CO2-Sensor lässt sich in das Enocean-basierte Smart-Home-System einbinden, inkl. Anzeige der Messwerte per App

Bei Aufenthalt mehrerer Personen in einem Raum kann man Covid-19-Infektionen kaum vollständig ausschließen. Präventiv kann jedoch abhängig von der gemessenen CO2-Konzentration zielgerichtet und mit ausreichend Frischluft gelüftet werden. Aus gesundheitshygienischer Perspektive zur Infektionsrisikoreduktion sollte in der Zeit während der Corona-Pandemie der CO2-Richtwert für die höchste Raumluftqualität bei intensiver Raumnutzung nicht überschritten werden. Gesundheitlich wären CO2-Werte unter 600 ppm ideal. Eine Aerosolbelastung von unbelasteten Innenräumen soll bei Lüftungsmaßnahmen vermieden werden, deshalb unbedingt ins Freie lüften. Bei zentralen Lüftungsanlagen sollte man auf den Umluftbetrieb verzichten. Die Überwachung von Kohlendioxid (CO2) unterstützt effektive, gezielte sowie energiesparende Lüftungsmaßnahmen, dient der Gesundheit und fördert zusätzlich das Leistungsvermögen sowie die Vitalität.

 

Quelle und Bildquelle: www.elektro.net

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