CO2-Luftgüteampel zur Verringerung der Infektionsgefahr durch Aerosole in der Raumluft

TEIL 1: Messung und Bewertung der Raumluftqualität mithilfe eines Luftgütewächters

Qualität der Raumluft bewerten

Seit 150 Jahren gilt die Konzentration von Kohlendioxid in der Raumluft als Indikator für die Luftqualität in Räumen (Pettenkoferzahl). Denn je höher die CO₂-Konzentration in der Luft ist, desto weniger Sauerstoff befindet sich in darin. CO₂ gelangt über die verschiedenen Aktivitäten von Menschen wie atmen, sprechen, singen, husten und niesen in die Raumluft.

In der aktuellen Zeit sind Menschenansammlungen in geschlossenen Räumen größtenteils verboten oder werden nur unter strengen Auflagen hinsichtlich der Raumlufthygiene zugelassen. Je mehr Personen sich in einem Raum aufhalten und je kleiner der Raum ist, desto schneller sinkt die Qualität der Raumluft.

Mit dem CO₂-Modellrechner des Niedersächsischen Landesgesundheitsamtes können Alltagssituationen hinsichtlich der Entwicklung der CO₂-Konzentration nachgestellt werden.

Diese Modellrechnung zeigt, dass sich bereits innerhalb kurzer Zeit die CO₂-Konzentration in einem geschlossenen Raum deutlich erhöht. Das Risiko von Ansteckungen mit gefährlichen Krankheiten aufgrund von Aerosolansammlungen und unzureichender Lüftung kann ansteigen. Hiervon sind neben Schulen, Kindergärten, Büros und Fitnessstudios auch Orte für Freizeitaktivitäten wie Bars, Restaurants, Kinos, Museen, Konzerte und viele weitere betroffen (Quelle FAZ). Deshalb sind Lüftungskonzepte gefragt, die zuverlässig und automatisch für einen gezielten Austausch der Raumluft sorgen.

Lüften um Aerosole aus der Raumluft zu entfernen

Das RKI (Robert-Koch-Institut) empfiehlt eine regelmäßige Lüftung von geschlossenen Räumen, da „Aerosole  - auch über längere Zeit - in der Luft schweben und sich in geschlossenen Räumen verteilen.” (Quelle RKI) In einer Studie konnten infektiöse Viren bis zu 3 Stunden in einem Raum nachgewiesen werden. (Quelle RKI) Wie lange diese Partikel tatsächlich in der Luft bleiben, hängt von mehreren Faktoren ab. Unter anderen sind Temperatur, Luftfeuchtigkeit und die Größe der Partikel entscheidend. Daher lautet die Empfehlung des RKI „Risiken durch raumlufttechnische Anlagen, durch die eine Verbreitung des Erregers in Aerosolen auf andere Räume möglich ist, sind vor Ort zu bewerten und zu miniminieren. Ein ausreichender Luftaustausch […] ist sicherzustellen.” (Quelle RKI) Da CO₂ ein geruchloses Gas ist, benötigen Raumnutzer ein einfaches Messgerät um die CO₂-Konzentration zu messen.

Luftgüteampel: CO₂-Messgerät mit Anzeige und Warnsignalgeber

Unter einer Luftgüteampel versteht man ein Messgerät, dass auf Grundlage der momentan gemessenen CO₂-Konzentration im Raum eine Aussage darüber liefert, wie die Raumluftqualität zu bewerten ist. Dies geschieht in der Regel über eine Ampelanzeige mit 3 LEDs: rot, gelb und grün. Welche LED leuchtet, hängt vom verwendeten CO₂-Sensor und ggf. einstellbaren Grenzwerten ab. Die größte Nachteil liegt in der geringen Genauigkeit solcher Anzeigen.

Luftgütewächter: Luftgüteampel mit erweiterten Funktionen

Ein Luftgütewächter ist die Weiterentwicklung der Luftgüteampel, da sie weitere wichtige Funktionen bietet. Der Luftgütewächter LGW-13 kann in allen Innenräumen zur Überwachung der CO₂-Konzentration eingesetzt werden. Durch einfaches Ablesen der CO₂-Konzentration können frühzeitig die negativen Auswirkungen von CO₂ auf das Wohlbefinden des Menschen erkannt werden. Damit sorgt der Luftgütewächter LGW-13 für hygienisch sauberere Raumluft und leistet einen Beitrag zum Personen- und Arbeitsschutz.

Der ZILA Luftgütewächter mit integrierter CO₂-Sensorik und einem Messbereich bis 3.000ppm wurde speziell zur Detektion, Messung und Steuerung der CO₂-Konzentration in der Raumluft für alle Innenräume konzipiert.

Das Gerät wird mit einem 24-Volt-Netzteil betrieben und verfügt über innovative Anzeige-, Schutz- und Schaltfunktionen bei der Luftgütebewertung. Damit ist dieses kompakte und leichte Gerät einzigartig was die Flexibilität seiner Anwendungs- und Einsatzorte angeht.

CO₂-Sensor und CO₂-Lüftungssteuerung

Das optische Messprinzip des integrierten CO₂-Sensors hat eine Genauigkeit von +/- 30ppm. Das bedeutet die CO₂-Sensorik ist hochempfindlich und äußerst genau.

Der Luftgütewächter LGW-13 besitzt außerdem einen 4..20 mA und 0..10 V Signalausgang für den Einsatz als präzisen CO₂-Sensor. Wegen des potentialfreien Schaltausgangs eignet der Luftgütewächter sich hervorragend als Steuer- und Schaltgerät für alle gängigen 24-Volt-Ventilatoren sowie elektrische Fensteröffner. Somit wird der LGW-13 zur automatisierten CO₂-Lüftungssteuerung für Büros, Klassenräume und Fitnessstudios.

Luftgüteampel und CO₂-Überwachungsgerät

Das kompakte CO₂-Messgerät zeigt als Luftgüteampel die momentane Qualität der Raumluft (CO₂-Konzentration) jederzeit über die 10-stellige LED-Anzeige an.

CO₂-Warngerät

Neben der einfachen, optischen Art der Raumluftgütebewertung über die LED Anzeige besitzt das Gerät eine akustische Warnfunktion. Zum Schutz vor CO₂ für Personen und Anlagen ertönt eine integrierte akustische Signalausgabe, wenn die CO₂-Konzentration den Grenzwert von 3.000 ppm erreicht. Die in zwei Lautstärkestufen einstellbare Signalhupe warnt und zeigt an, dass Lüftungsmaßnahmen erforderlich sind.

Zusammenfassung

• CO₂ ist ein zuverlässiger Indikator für die Bewertung der Raumluftqualität.
• Die Raumluft muss regelmäßig ausgetauscht werden um Risiken zu minimieren.
• Dezentrale Lösungen sind gegenüber zentralen Lösungen zu bevorzugen, da die Luft nicht verteilt sondern direkt abtransportiert wird.
• Positiver Nebeneffekt: Qualität der Raumluft steigt und bleibt auf einem hohen Niveau
• Positiver Nebeneffekt: Einfluss auf Leistungsfähigkeit der Personen steigt mit hoher Luftqualität
• Aerosole werden sicher und direkt aus dem Raum abtransportiert.
• Verringert das Risiko der Übertragung durch Aerosole
• Kann überall nachgerüstet werden
• Luftgüteampel zur Bewertung der CO₂-Konzentration sinnvoll
• Luftgütewächter bietet deutlich mehr Funktionen sowie eine genauere Messung und Anzeige

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TEIL 2: Automatische CO₂-Lüftungssteuerungen mit erweiterten Funktionen

Die Steuerung von Ventilatoren für die Zuluft und Abluft zur Lüftung von Räumen mittels CO₂-Steuerung ist ein vielversprechender Ansatz zur Minimierung der Infektionsgefahr durch Aerosole. Dafür wird ein Steuerungsgerät mit einem CO₂-Sensor benötigt, welches einerseits präzise misst und andererseits einen ausreichend großen Messbereich bietet. Dadurch wird eine bedarfsgerechte Raumlüftung erzielt, welche die Raumluftqualität auf einem gesunden Niveau hält.

Vorgaben für die Luftwechselrate

Die sog. Luftwechselrate (Quelle: heizung.de) beschreibt, wie oft die Luft in einem Raum stündlich ausgetauscht wird. Eine Luftwechselrate von 1 sagt entsprechend aus, dass die im Raum befindliche Luft ein Mal pro Stunde komplett ausgetauscht wird. Da der Sauerstoffanteil der Luft in stark genutzten Räumen deutlich schneller verbraucht ist, werden Luftwechselraten annähernd an das 10-fache des Raumvolumens empfohlen. Um dies zu erreichen, reicht eine Kipplüftung am Fenster oder eine Stoßlüftung nicht aus. Es braucht Zuluftventilatoren welche das Einbringen von frischer Luft verstärken, sowie Abluftventilatoren für die effiziente Abfuhr der verbrauchten Luft.

CO₂-Grenzwerte in Innenräumen seit langem bekannt

ppm	Luftqualität	Handlung
350 - 700	gut	Stadtluft im Freien; für Aufenthaltsräume empfohlen
> 1.000	grenzwertig	Gestörtes Wohlbefinden, Erhöhte Lüftungsmaßnahmen notwendig
800 - 1.400	schlecht	Luft in schlecht gelüfteten Wohnungen, Grenzwert von Büroräumen
1.400 - 3.500	belastend	Maximalwerte im Klassenzimmer nach einer Unterrichtsstunde; intensives Lüften erforderlich
> 2.000	inakzeptabel	Lüftungskonzept erforderlich
> 3.500	inakzeptabel	Maximalwerte im Kino, nach einer Vorstellung

 

Dezentrale Lüftung zum Schutz vor Tröpfcheninfektion

Durch eine gezielte Raumlüftung über die Messung der CO₂-Konzentration wird die Luftgüte in einem Raum verbessert und bleibt auf einem gesunden, hohen Niveau. Dies bestätigt auch die Berufsgenossenschaft Holz und Metall übereinstimmend mit anderen Berufsgenossenschaften: „Regelmäßiges Lüften dient der Hygiene und fördert die Luftqualität, da in geschlossenen Räumen die Anzahl von Krankheitserregern in der Raumluft steigen kann. Durch das Lüften wird die Zahl möglicherweise in der Luft vorhandener erregerhaltiger, feinster Tröpfchen reduziert.“

Es stellt sich die Frage, welches Lüftungskonzept gewählt werden sollte. Grundsätzlich wird in zentrale und dezentrale Lüftung von Räumen und Gebäuden unterschieden. Der Nachteil eines zentralen Lüftungskonzeptes liegt darin begründet, dass die verbrauchte Luft über ein System von Lüftungskanälen, Rohren oder Leitungen durch das Gebäude transportiert und zwischen den Räumen verteilt wird. Dies kennt man vor allem aus Industrieanlagen und großen Bürokomplexen. Damit wird der gewünschte Effekt, nämlich Aerosole aus dem Raum zu entfernen, nicht erreicht - ein eher gegenteiliger Effekt setzt ein.

Dem gegenüber stehen dezentrale Lüftungskonzepte. Diese werden auch als Einzelraum- bzw. Einzelvolumen bezeichnet. Sie sind daher für den Abtransport möglicher Krankheitserreger und Aerosole aus dem Raum besser geeignet. Eine Vermischung und Verteilung der Luft auf andere Räume wird vermieden und jeder Raum kann individuell belüftet werden. Daher ist eine dezentrale Lüftung für Klassenzimmer, Einzel- oder Großraumbüros sowie Aufenthaltsräume positiv zu bewerten.

Luftgüteampel: Dezentrale Lüftung mit CO₂-Sensor

Ein hoher CO₂-Anteil in der Raumluft deutet auf „verbrauchte“ Luft hin, welche entsprechend auch mit Aerosolen belastet sein kann. Daher sollte eine permanente Überwachung der CO₂-Konzentration stattfinden. Hierfür bestehen dezentrale Lüftungsanlagen aus einem Steuergerät (Lüftungssteuerung) und einem CO₂-Sensor sowie einem oder mehreren Zuluft- und Abluftelementen entsprechend des Raumvolumens. Je nach Steuergerät können Ventilatoren, Lüftungsklappen, elektrische Fensteröffner sowie sonstige zur Lüftung geeignete Geräte angeschlossen werden. Diese sogenannten Aktoren werden dann von der Lüftungssteuerung automatisiert angeschaltet und nach einem definierten Lüftungszyklus ausgeschaltet. Der Lüftungsvorgang kann alternativ in Abhängigkeit von der erreichten Luftqualität solange weitergeführt werden, bis eine hohe Raumluftqualität erreicht ist. Hierfür sollte die Lüftungssteuerung einstellbare Regelparameter besitzen.

Der CO₂-Sensor wird bei einer solchen dezentralen Lüftung in Kopfhöhe bzw. Sitzhöhe angebracht. Am besten also auf der Höhe in der die Personen, die den Raum nutzen, sich in der Regel befinden. In einem Büro bei sitzender Tätigkeit sollte der CO₂-Sensor daher tiefer angebracht werden, also beispielsweise in einem Stehcafé.

Produktname	Beschreibung	Datenblatt
	Die CO2-Luftgütesteuerung CSC-20 YUGO besitzt einen Automatikmodus und kann in Abhängigkeit von der gemessenen CO2-Konzentration Ventilatoren für die Zuluft und Abluft ansteuern. Das Gerät zeigt die aktuellen Messewerte über ein Display und kann über die Bedientasten konfiguriert werden.	Datenblatt CSC-20 YUGO
	Die KST-20 Vento/CO2 ist eine Kombination aus einer Entfeuchtungssteuerung und einer CO2-Luftgütesteuerung. Das Gerät überwacht sowohl die absolute Feuchtigkeit als auch die CO2-Konzentration im Raum. Die Steuerung steuert in Abhängigkeit der eingestellten Grenzwerte sowie der Messwerte automatisiert Aktoren für die Zuluft und Abluft an.	Datenblatt KST-20 Vento/CO2
	Der ZCS-5000 ist ein eigenständig arbeitender CO2-Sensor für die Messung und Überwachung der Kohlendioxidkonzentration in der Umgebungsluft. Er verfügt über einen Kabelanschluss und eine Warnhupe. Die verwendete NDIR-Technologie macht den Sensor langlebig und wartungsfrei.	Datenblatt ZCS-5000
	Der digitale CO2-Sensor CS-11 ist ein präziser Sensor zur Messung der CO2-Konzentration in mobilen Anwendungsbereichen. Die vorteilhafte Stabbauform des CS-11 ermöglicht den Einsatz an mobilen Maschinen und in verschiedensten Fahrzeugen. Das verwendete optische und präzise Messprinzip NDIR (nicht-dispersive Infrarotabsorptionsmessung) macht der Sensor außerdem wartungsfrei und langlebig.	Datenblatt CAN-Bus CO2-Sensor CS-11

Disclaimer: Dieser Artikel basiert auf Erkenntnissen von unterschiedlichen öffentlichen Stellen wie dem RKI und Branchenverbänden. Eine Haftung für daraus abgeleitete Empfehlungen wird nicht übernommen. 

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