Corona im Klassenraum: Besserer Schutz durch gereinigte Luft

10 Februar 2021

Eine Reduzierung der Virenlast und die Lösung des CO²-Problems ist in Klassenräumen mit einem mobilen Luftreiniger mit Außenluftzufuhr effizient möglich und bietet besseren Schutz.

Ein Beitrag von Prof. Christian Kähler, Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik, Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik

Die Bekämpfung von indirekten SARS-CoV-2 Infektionen in Innenräumen mit mobilen Luftreinigern wurde in den letzten Monaten viel in den Medien diskutiert. Die Deutsche Physikalische Gesellschaft kommt in einem offenen Brief vom 28.01.2021 zu dem Schluss: „Der Einsatz von Geräten zur Belüftung ist jeder Art passiver Lüftung durch bloßes Öffnen von Fenster und Türen weit überlegen“. Diese Einschätzung wird von vielen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern geteilt und durch zahlreiche unabhängige Forschungsergebnisse belegt. Viele Unternehmen, Behörden und Organisationen haben sich längst mit mobilen Luftreinigern ausgestattet, um ihre Mitarbeiter/-innen zu schützen. Auch in Landesparlamenten und Gerichten werden zunehmend mobile Luftreiniger installiert. In Arztpraxen werden diese Geräte zum Schutz des Personals und der Patienten genutzt.

Unterricht ohne Unterbrechungen

Umso erstaunlicher ist es, dass im Bereich der Schulen immer noch mit Hilfe des Umweltbundesamtes versucht wird die allgemeine Nutzung der Geräte zum Schutz der Schülerinnen und Schüler zu verhindern. Das wesentliche Argument ist, dass mobile Luftreiniger den CO²-Anstieg in der Raumluft nicht verhindern können. Warum von Geräten, die zur Entfernung von Viren aus der Luft entwickelt werden, verlangt wird, auch das seit Jahrzehnten bestehende CO²-Problem in Klassenräumen zu lösen, ist nicht nachvollziehbar. Interessanterweise wurde kürzlich ein mobiler Raumluftreiniger entwickelt, der in der Lage ist die Gefahr vor einer indirekten Infektion zu reduzieren und gleichzeitig den CO²-Anstieg zu begrenzen. Der Virosafe 2000/F800 Luftreiniger der Firma Viromed verfügt über Filter der Klasse H14 und einen Volumenstrom im Umluftbetrieb von bis zu 2000 m³ pro Stunde. Darüber hinaus kann das Gerät durch einen speziellen Fenstereinsatz bis zu 800 m³ Außenluft zusätzlich in den Raum einbringen. Die Außenluft wird gefiltert, damit keine Pollen, Feinstaub oder andere unerwünschte Stoffe von außen in den Raum gelangen. Ferner findet die Außenluftzufuhr kontinuierlich und ganz ohne menschliches Eingreifen statt. Daher muss der Unterricht beim Betrieb des Gerätes nicht alle paar Minuten unterbrochen werden, um Arbeit für die Stoßlüftung zu leisten.

Die Frage ist, ob dieser mobile Luftreiniger, der gleichzeitig den Anstieg der Virenlast und des CO² begrenzt vorteilhaft ist gegenüber Geräten, die ausschließlich im Umluftbetrieb arbeiten. Um das herauszufinden hat Prof. Christian Kähler von der Universität der Bundeswehr München mit seinem Assistenten Dr. Rainer Hain systematische Experimente durchgeführt und die Ergebnisse in einem Bericht veröffentlicht. Die Messungen wurden in einen 80 m² großen Raum mit einem Volumen von 200 m³ durchgeführt. Im reinen Umluftbetrieb wurden mit dem Virosafe 2000/F800 Luftreiniger bis zu 8,1 Luftwechsel erreicht. Im passiven Betrieb, bei dem zusätzlich gefilterte Außenluft ohne zusätzlichen Lüfter in den Raum geleitet wurde, konnten 7,7 Luftwechsel gemessen werden. Der geringfügige Unterschied hängt mit den vergrößerten Strömungswiderständen durch die Zuleitung zum Fenstereinsatz zusammen. Eine Belastung der Raumluft mit Aerosolpartikeln konnte mit dem Luftreiniger bei maximaler Leistung innerhalb von 5,4 Minuten um 50% reduziert werden.

Durch Zuführung von Außenluft über einen zusätzlichen Lüfter waren bis zu 9,6 Luftwechsel in dem Raum erreichbar. Eine Halbierung der Partikelkonzentration konnte in diesem Fall in 4,2 Minuten realisiert werden.

Filterung der Außenluft vor Eintritt in den Raum

Interessant ist, was passiert, wenn zusätzlich eine Tür oder ein Fenster leicht geöffnet wird. Dann wird selbst bei geringen Volumenströmen die Effizienz weiter erhöht. Der Grund dafür ist, dass sich neben der Mischlüftung auch noch eine Querlüftung etablieren kann, wenn der Luftfilter weit genug von der Öffnung entfernt positioniert ist. Da gerade die kleinen Volumenströme um die 1200 m³/h für den Schulunterricht sehr relevant sind, weil in diesem Fall bei einer Klassenraumgröße von 60 bis 80m² das indirekte Infektionsrisiko (gemäß einer Studie von Prof. Eberhard Bodenschatz vom Max-Planck-Institut in Göttingen) stark reduziert wird und darüber hinaus die Geräuschemission sehr gering ist, ist diese Betriebsart besonders geeignet für die Praxis.

Die Studie verdeutlicht, dass mit dem untersuchten Luftreiniger nicht nur Viren, Bakterien, Pilzsporen, Feinstaub, Pollen oder Stoffe wie Asbest sehr effizient und schnell aus der Raumluft gefiltert werden können, sondern sich auch CO² oder auch gasförmige Ausdünstungen aus den Menschen, den Objekten im Raum oder dem Gebäude kontinuierlich aus dem Raum beseitigen lassen, ohne den Unterricht zu unterbrechen. Ferner wird die Außenluft vor dem Eintritt in den Raum gefiltert, was insbesondere für Allergiker von Bedeutung sein dürfte.

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^{Titelbild: iStockphoto / Halfpoint}