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Virenfreie Luft in Räumen - Was bringt ein Luftreiniger?

Virenfreie Luft in Räumen
Keine RLT-Anlage – Was bringt ein Luftreiniger?

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Durch die Coro­na-Pan­demie sind Luftreiniger in den Fokus des Inter­ess­es ger­at­en. Sie kön­nen in Unter­richts- und Besprechungsräu­men einen Beitrag zur Senkung des Infek­tion­srisikos leis­ten. Kön­nte man damit beispiel­sweise Büros ohne RLT-Anlage „sich­er“ machen?

Zen­trale lüf­tung­stech­nis­che Anla­gen mit Fein­fil­tern und hohem Außen­luftan­teil bieten die beste derzeit ver­füg­bare Sicher­heit in Innen­räu­men. Dabei reden wir hier wohlge­merkt nur über Lüf­tung. Diese kann Abstand­shal­tung und andere Hygien­e­maß­nah­men nicht ersetzen.

Die meis­ten mod­er­nen Büroim­mo­bilien haben Raumlufttechnische(RLT)-Anlagen. Ger­ade viele kleine Büros, Anwalt­skan­zleien, Arzt­prax­en usw. sind jedoch in Gebäu­den ohne RLT-Anla­gen unterge­bracht. Auf­grund der auch bei uns immer heißer wer­den­den Som­mer gibt es schon ab und an Umluftkühlgeräte, die die Luft herun­terkühlen und so das Innen­raumk­li­ma verträglich­er machen. Diese Geräte führen jedoch keine frische Außen­luft zu. Sie schei­den Aerosole, die im Zusam­men­hang mit der derzeit­i­gen Pan­demie als Haup­tüber­tra­gungsweg ange­se­hen wer­den, besten­falls in beschei­den­em Maß ab.

Luftqualität im Raum verbessern ohne RLT-Anlage

Luftreiniger scheinen das Mit­tel der Wahl: Geräte, die man „mal eben ein­fach so“ in einen Raum stellt, wie ein Möbel­stück oder eine Waschmas­chine. Steck­er rein, Schal­ter umle­gen, läuft, Luft ist sauber. Oder doch nicht?

Die Wirk­samkeit von Luftreinigern hängt von zwei Fak­toren ab:

  1. Wie wirk­sam ist die Filterung?
  2. Wie viel Luft kann in welch­er Zeit gefiltert werden?

Punkt 1 ist der ein­fachere: Nur HEPA-Fil­ter kön­nen luft­ge­tra­gene Teilchen in der Größenord­nung von Viren sich­er abschei­den. Viren sind jedoch nicht „nackt“ unter­wegs, son­dern meist gebun­den an größere Aerosol­par­tikel. Auch gröbere Fil­ter (F7/F9 oder nach neuer Klas­si­fizierung ePM1 50/80 %) kön­nen Aerosol­par­tikel zu mehr als 90 % abscheiden.

Bei Punkt 2 wird’s kom­pliziert­er: Pro Stunde kann ein Luftreiniger eine bes­timmte Menge Luft fil­tern. Üblich sind bei Mobil­geräten einige hun­dert bis rund 2000 Kubik­me­ter pro Stunde. Wie sich das im Raum auswirkt, hängt von der Raum­größe, genauer vom Raumvol­u­men ab.

In einem Raum von sagen wir 5 m x 6 m = 30 m² mit ein­er Deck­en­höhe von 3 m steck­en rund 90 m³ Luft: Ein Gerät, das 900 m³/h durch­set­zen kann, würde die gesamte Raum­luft in ein­er Stunde the­o­retisch zehn­mal durch das Gerät führen. Bei 90 % Abschei­dung der Aerosole blieben nach dem ersten Durch­gang 10 % übrig, nach dem zweit­en 10 % von 10 %, also 1%, in den weit­eren Durchgän­gen 0,1, dann 0,01 usw. bis nach dem zehn­ten Durch­gang nur noch 0,00000001 % übrig wären. Klingt erst ein­mal nach super sauber­er Luft.

Wie sauber muss die Luft sein?

Da liegt mit Blick auf Coro­na im Moment der Hase im Pfef­fer: Wed­er ist bekan­nt, wie viele Viren ein infiziert­er Men­sch pro Stunde abgibt, noch ist bekan­nt, wie viele Viren es braucht, um einen durch­schnit­tlichen Men­schen krank zu machen. Es ist hinge­gen bekan­nt, dass eine höhere Dosis von Viren die Wahrschein­lichkeit eines schw­eren Ver­laufs der Infek­tion erhöht. Es ist auch bekan­nt, dass dieselbe Dosis den einen Men­schen krank machen kann, den anderen aber nicht.

Damit ist klar: „Sich­er“ gibt es nicht, allen­falls sicher­er. Streben wir eine Reduk­tion des Risikos um 99,9 % an, müsste die Luft, bevor wir sie wieder einat­men, dreimal durch das 90 %-Fil­ter. In unserem Beispiel braucht das Gerät bei ide­al­er Auf­stel­lung min­destens 18 min, um 3.900 m³ zu fil­tern. Doch während dieser 18 min set­zen wir weit­er Aerosole frei. Je Per­son, die sich im Raum aufhält, muss das Gerät also mehr Luft fil­tern, um dieselbe Reduk­tion zu erre­ichen. Und auch wenn wir uns in einem Raum länger aufhal­ten, muss das Gerät mehr Luft pro Zeit reini­gen, wenn wir erre­ichen wollen, dass wir in der län­geren Zeit dieselbe geringe Zahl von Viren einatmen.

Muss man noch lüften, wenn man einen Luftreiniger hat?

Wir atmen nicht nur Aerosole aus, son­dern auch CO2. Die CO2-Konzen­tra­tion in einem Wohnz­im­mer mit den angenomme­nen 30 m², in dem sich ein halbes Dutzend Men­schen angeregt unter­hal­ten, dürfte nach läng­stens ein­er Vier­tel­stunde die Unbe­den­klichkeits­gren­ze über­schre­it­en. CO2 lässt sich aber nicht aus­fil­tern. Man kann es nur loswer­den, indem man „ver­brauchte“ Luft durch saubere Außen­luft ersetzt.

Man kann die CO2-Konzen­tra­tion als Indika­tor für die Luftqual­ität nutzen. Eine CO2-Ampel, die bei Erre­ichen des Gren­zw­erts rot wird, hil­ft zu erken­nen, wann es aller­spätestens Zeit wird, zu lüften. Einige Luftreiniger kön­nen die CO2-Konzen­tra­tion messen und erhöhen ihre Leis­tung, wenn der Wert steigt. Auch sie kön­nen aber das CO2 nicht ausfiltern.

Aber Achtung: Die umgekehrte Schlussfol­gerung „Ampel grün, also kein Infek­tion­srisiko“ ist nicht gerecht­fer­tigt. Hält sich näm­lich in einem ger­ade gelüfteten Raum ein infiziert­er Men­sch auf, kön­nen sich trotz niedriger CO2-Konzen­tra­tion viren­be­ladene Aerosole in hoher Konzen­tra­tion in der Luft befinden.

Also Luftreiniger oder nicht: Man muss recht häu­fig lüften. Am besten stoßlüften, d. h. wenige Minuten alle Fen­ster weit auf, Zim­mertür auf und möglichst auf der anderen Seite des Gebäudes auch ein paar Fen­ster auf, damit es kurz kräfti­gen Durchzug gibt.

Was ist noch zu beachten?

Luft schnell zu bewe­gen verur­sacht Geräusche. Die Geräuschen­twick­lung einiger Geräte ist so groß, dass man sich in ihrer Nähe nicht gut unter­hal­ten kann. Ein nor­males Gespräch zwis­chen Men­schen spielt sich im Bere­ich von 55 dB ab. Wird die Umge­bung lauter, reden wir unwillkür­lich lauter – und erzeu­gen mehr Aerosol. Das Geräusch der Geräte ist ein Rauschen. Für Men­schen mit ein­er Gehörschädi­gung, zum  Beispiel Tin­ni­tus, aber auch Alterss­chw­er­hörigkeit, kann es das Ver­ste­hen von Sprache nahezu unmöglich machen. Von Geräten, in deren Nähe Schallpegel von 50 dB und mehr vorherrschen, ist daher abzu­rat­en. (Achtung: Dez­i­bel [dB] ist eine log­a­rith­mis­che Ein­heit. 3 dB mehr entsprechen ein­er Ver­dopplung des Schalldrucks.)

Die Geräte blasen die Luft mit hoher Geschwindigkeit aus. Dadurch soll eine möglichst voll­ständi­ge Durch­mis­chung und Reini­gung der Raum­luft erzielt wer­den, ohne störende Zuger­schei­n­un­gen zu erzeu­gen. Vielfach wird das gelöst, indem die Luft in Boden­nähe ange­saugt und in Decken­nähe aus­ge­blasen wird. Unter der Decke stört der Luftzug nicht, und es gibt weniger Hin­dernisse für die Strö­mung. Das kann am besten ein raumho­hes Gerät liefern. Ide­al­er­weise erzeugt das Gerät eine Luft­walze durch den ganzen Raum. Ein nur halb­ho­hes Gerät, das Luft nach oben aus­bläst, kann diese Raumwalze auch erzeu­gen, doch führt es, wie man mit Nebe­lauf­nah­men darstellen kann, auch zu Ver­wirbelun­gen ander­er Art: Luft, die ein Men­sch in direk­ter Nach­barschaft des Geräts ausat­met, wird nicht nur nach oben mit­geris­sen und dabei erst­mal kräftig mit gere­inigter Luft verdün­nt, son­dern teil­weise auch noch recht unverdün­nt in den Raum gedrückt. Das Gerät kann dann als Viren­schleud­er wirken. In Kopfhöhe oder darunter hor­i­zon­tal aus­blasende Geräte sind unter diesem Blick­winkel nicht zu empfehlen.

Auch im Nah­bere­ich von Per­so­n­en, z. B. bei der Begrüßung und Ver­ab­schiedung, ist die Aerosolkonzen­tra­tion natür­lich höher als in weit­erem Abstand. Hinzu kommt bei zu geringem Abstand das Risiko der Infek­tion durch größere Tröpfchen („feuchte Aussprache“). Der Min­derung der Aerosol- und Tröpfchen­ab­gabe an der Quelle durch Masken kommt also nach wie vor Bedeu­tung zu.

Was ist mit UV-Desinfektion?

Schädlich sind nicht die Aerosole, die Men­schen ausat­men, schädlich sind die von ihnen trans­portierten Krankheit­ser­reger. Man kann diese mit inten­siv­er kurzwelliger ultra­vi­o­let­ter Strahlung (UV‑C) unschädlich machen. Es gibt daher auch UV-C-Umluftreini­gungs­geräte und Kom­bigeräte, die sowohl fil­tern als auch bestrahlen. Die Tech­nik der UV-Desin­fek­tion ist in sta­tionären raum­luft­tech­nis­chen Anla­gen seit vie­len Jahren bekan­nt und bewährt. Bei mobilen Geräten liegt zurzeit noch nicht viel belast­bares Mate­r­i­al vor. Ein ser­iös­er Test eines neu entwick­el­ten Kom­bigeräts find­et aktuell beim Her­mann-Rietschel-Insti­tut in Berlin statt. Die Ergeb­nisse wer­den in Kürze erwartet.

UV-C-Strahlung ist ver­gle­ich­sweise „harte“ Strahlung. Sie kann chemis­che Reak­tio­nen anre­gen. Aus flüchti­gen organ­is­chen Stof­fen, die durch Tex­tilien, Möbel, Kos­meti­ka oder auch Kerzen freige­set­zt wer­den, kön­nen so gesund­heitss­chädliche Sub­stanzen entste­hen. Aus Sicher­heits­grün­den rät daher die Innen­raum­luftkom­mis­sion derzeit noch vom Ein­satz von UV-C-Geräten im Pri­vat­bere­ich ab.

Senken Ionisatoren das Infektionsrisiko?

Ion­i­sa­tion ist eine weit­ere Möglichkeit zur Behand­lung der Luft. Die Innen­raum­luftkom­mis­sion des Umwelt­bun­de­samts sieht die Wirk­samkeit gegenüber Viren und Bak­te­rien bei Raumbe­din­gun­gen und ‑größen, wie sie beispiel­sweise in Schulen üblich sind, als nicht aus­re­ichend erprobt an. Ob die Tech­nolo­gie hil­fre­ich ist, kann also noch nicht abschließend bew­ertet werden.

Welches Gerät kaufen? Helfen Testberichte im Internet?

Der Markt bietet Luftreiniger mit Preisen von 100 Euro bis zu Tausenden von Euro. 100 Euro für ein unwirk­sames Gerät sind zu viel, und 4000 Euro für ein pro­fes­sionelles Gerät mit nachgewiesen­er Wirk­samkeit kann und will sich nicht jed­er leis­ten. Auf­grund der Pan­demie find­en sich im Inter­net Tests zuhauf. Wenn man sie jedoch mit kri­tis­chem Blick und etwas Hin­ter­grund­wis­sen anschaut, kom­men die Schwächen zu Tage. Um dem Laien die Kaufentschei­dung leicht zu machen, wird Geräten eine Eig­nung für Räume ein­er bes­timmten Grund­fläche attestiert. Aber wie kommt diese Angabe zus­tande: Welche Deck­en­höhe wurde angenom­men? Wie viele Men­schen dür­fen sich im Raum aufhal­ten? Wie lange? Was sind die Kri­te­rien für „gute“ Luft? Eine stan­dar­d­isierte Prü­fung, wie sie die Richtlin­ie VDI 6022 Blatt 5 für Allergik­erg­eräte beschreibt kann hier hil­fre­ich sein, da die viren­be­lade­nen Aerosol­par­tikel im sel­ben Größen­bere­ich (PM 5 und klein­er) liegen wie die von Allergik­erg­eräten abzuscheidenden.

Die Geräuschsi­t­u­a­tion ist kaum ein­schätzbar, da zu den Geräten Schallpegel angegeben wer­den, die nicht ein­deutig spez­i­fiziert sind: Han­delt es sich um Schall­druck- oder Schalleis­tungspegel? Wenn Schall­druck­pegel, dann an welchem Ort und in welch­er Umge­bung? Nur wenn die Zahlen nach einem genormten Ver­fahren gemessen und angegeben wer­den, sind sie vergleichbar.

Eben­so wenig lassen sich die zu erwartenden Betrieb­skosten ermit­teln. Fil­ter set­zen sich zu und müssen gewech­selt werden:

  • Kann ich das selb­st oder brauche ich dazu den Ser­vice des Herstellers?
  • Nach wie vie­len Stun­den muss ich wechseln?
  • Was kostet ein Ersatzfilter?
  • Wie hoch ist der Stromverbrauch?

Fazit

Einen Super­spread­ing Event in der eige­nen Fir­ma braucht nie­mand. Kann man also Luftrein­gung­stech­nik ein­set­zen, um ein Büro sich­er zu machen und weit­ge­hend frei von lästi­gen Ein­schränkun­gen und Maskenpflicht nutzen zu kön­nen. Kann die Tech­nik das leisten?

Kön­nten wir als Inge­nieure voll­ständi­ge Sicher­heit erzeu­gen, dann wür­den wir das tun. Tat­säch­lich ist sie aber für Geld nicht zu haben. Eine schöne Ver­an­schaulichung der Risiko­min­derung (nicht nur) in Pan­demiezeit­en ist das „Schweiz­er-Käse-Mod­ell“: Jede sin­nvolle und richtig umge­set­zte Einzel­maß­nahme min­dert das Risiko an bes­timmten Stellen, während sie an anderen Stellen unwirk­sam ist.

Ein Luftreiniger wirkt beispiel­sweise nicht im Nah­feld um Per­so­n­en, son­dern kann auss­chließlich die mit­tlere Aerosolkonzen­tra­tion im Raum senken. Die großen Tröpfchen, die sich bal­lis­tisch bewe­gen, wer­den eben­falls von einem Luftreiniger nicht erfasst. Wir wer­den also weit­er Masken tra­gen müssen, wenn die Abstand­shal­tung nicht sichergestellt wer­den kann. Und auch bei Ein­satz eines Luftreinigers soll­ten Sie häu­fig lüften.

Wir dür­fen hof­fen, dass Imp­fun­gen uns dieses Jahr eine Rück­kehr zu ein­er „nor­maleren“ Nor­mal­ität erlauben, als wir sie derzeit ertra­gen müssen – wenn sich genü­gend Men­schen impfen lassen.


Foto: privat

Dr. med. Roland Suchenwirth

Facharzt für Hygiene und Umweltmedizin,

Abteilungsleit­er Umweltmedizin/Epidemiologie

des Nieder­säch­sis­chen Landesgesundheitsamts


Foto: VDI

Dipl.-Phys. Thomas Wollstein

Mitar­beit­er der VDI-Gesellschaft Bauen und Gebäude­tech­nik. Er betreut dort u. a. die The­men­felder Facil­i­ty Man­age­ment, Rein­raumtech­nik und tech­nis­che Hygiene.


Dank

Für fach­lichen Input zu diesem Artikel danken wir ins­beson­dere Prof. Uwe Franzke vom ILK Dres­den und Prof. Christoph Kaup von der Fir­ma HOWATHERM und Dr. Andreas Winkens vom GUI-LAB ING.-BÜRO DR. WINKENS.

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