Sichere Klassenzimmer: Forschungsteam in Minden konzipiert effektives Lüften und testet in zwei Schulen Bielefeld/Minden (mt/ani). Regelmäßiges Lüften ist förderlich für die Gesundheit. Diese Erkenntnis ist nicht neu. In Corona-Zeiten allerdings hat das Thema noch einmal eine ganz neue Dimension gewonnen. Denn: Ungelüftete Räume, in denen sich Menschen längere Zeit aufhalten, weisen nicht nur eine erhöhte Konzentration von CO2 auf – in ihnen kommen auch mehr Aerosole vor. Und das sind bekanntlich jene Tröpfchen, die das Coronavirus über die Atemluft in die Umwelt transportieren und so für Ansteckung sorgen können. Ampel gibt klare Lüftungsempfehlung „Die CO2-Konzentration in geschlossenen Räumen korrespondiert mit der Aerosol-Konzentration und ist damit Hauptindikator dafür, wie viren-gefährdet ein Raum ist und wann man das nächste Mal lüften sollte", erklärt Professor Dr. Thomas Hesse von der Fachhochschule Bielefeld. Vor diesem Hintergrund entwarf der Elektronikexperte vom Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik (IuM) im Rahmen des modulübergreifenden Themenschwerpunkts „Mikrocontroller" ein sowohl praxisbezogenes als auch überaus aktuelles Projekt. Ergebnis: Drei Studierende des Bachelorstudiengangs Ingenieurinformatik entwickelten eine CO2-Ampel, die anzeigt, wann ein Raum Frischluftzufuhr braucht, um die Gefahr einer erhöhten Konzentration von potenziell mit Coronaviren kontaminierten Aerosolen zu mindern. Die Schaltung gibt zum einen auf einem Display die exakte CO2-Konzentration, die relative Luftfeuchtigkeit sowie die Temperatur an. Zum anderen übersetzt sie die gemessene CO2-Konzentration in bekannte Ampelsignale: „Grün" zeigt demnach eine Konzentration von unter 1.000 parts per million (ppm) an, gleichbedeutend mit einem gut gelüfteten Raum. Gelb leuchtet die Ampel, wenn die Konzentration zwischen 1.000 und 2.000 ppm liegt, was so viel bedeutet wie Es ist an der Zeit zu lüften! Springt die Ampel schließlich auf Rot, ist ein Wert über 2.000 ppm erreicht, und der Raum muss dringend gelüftet werden. „Die von uns gewählten Grenzwerte richten sich nach den im Zuge der Corona-Pandemie noch einmal aktualisierten Arbeitsschutzrichtlinien", erläutert Prof. Hesse. Versuche an zwei Mindener Grundschulen Auch am Campus Minden engagieren sich Hochschulangehörige für eine Verbesserung des Gesundheitsschutzes in Zeiten der Pandemie. Hier lag der Fokus auf dem Erkenntnisgewinn für Lüftungskonzepte an Schulen. Im Zuge dessen nahmen Prof. Dr.-Ing. Johannes Weinig, Dipl.-Ing. Michael Koltermann sowie die Studierende Vanessa Schemberger vom Labor für Wasserwirtschaft, Abfalltechnik und Umweltanalytik Versuche an zwei Mindener Grundschulen vor, der Eine-Welt-Schule und in der Hohenstaufen Schule. Konkret ging es auch hier um die Messung der CO2-Konzentration, diesmal allerdings ganz konkret in Klassenräumen. „Ziel der Messungen in war es, die Relevanz eines permanenten Luftwechsels zu verdeutlichen, aus dem sich dann wiederum bauliche Konsequenzen ableiten lassen, um eine möglichst geringe Virenlast in den Räumen zu erzielen", erläutert Prof. Weinig. Allerdings entstehen hierbei Zielkonflikte: Ein permanenter Luftwechsel durch offene Fenster kann in Wintermonaten zu einer niedrigeren Raumlufttemperatur und einem höheren Energieaufwand führen. In Sommermonaten wiederum kann unter Umständen der Wärmeschutz nicht eingehalten werden. Letzte Frage: Wie lüftet man eigentlich richtig? Während der Versuche wurden unterschiedliche Situationen betrachtet: alle Fenster geöffnet, alle Fenster geschlossen, gemeinsames Öffnen der Fenster und der Tür. Gemessen wurde in unterschiedlichen großen Räumen, die mit bis zu 20 Schülern, zwei Lehrkräften und zwei Messpersonen besetzt waren. Die Messungen bestätigten die Erkenntnisse des ,,Expertenkreises Aerosole‘‘ des Baden Württembergischen Ministeriums für Wissenschaft, Forschung, und Kunst, wonach regelmäßiges Lüften während des Unterrichts die Virenlast sankt. Gleichzeitig hat das Projektteam aber auch konstruktive und haustechnische Anpassungen als Erkenntnis aus den Versuchen mitgenommen. „Alle Welt geht zurzeit davon aus, dass Lüften die beste Lösung ist, und die Kinder sitzen in Mänteln im Klassenraum. Das ist aber schlicht ineffizient und altmodisch", kommentiert Prof. Weinig. „Eine automatische Lüftungsanlage erfüllt die Aufgabe ohne krasse Schwankungen im Raumklima." Konkret genügt in der Regel ein kreisrundes Loch mit einem Gebläse oben in der Wand, um die Innenraumluft abzusaugen und mit einem Wärmetauscher die Wärme wieder zu nutzen für die nachströmende frische, kalte Luft. Weinig: „Diese Art des Lüftens, reguliert durch einen CO2-Sensor, bringt immer die gewünschte CO2-Konzentration. Das ist energetisch sehr günstig, weil hier kaum oder kein zusätzlicher Heizwärmebedarf entsteht. Und in Passivhäusern ist das heute längst Standard."

Sichere Klassenzimmer: Forschungsteam in Minden konzipiert effektives Lüften und testet in zwei Schulen

Studierende entwickelten eine CO2-Ampel, die anzeigt, wann ein Raum Frischluftzufuhr braucht, um die Gefahr einer erhöhten Konzentration von Aerosolen zu mindern. Foto: Lars Kruse / FH Bielefeld © pr

Bielefeld/Minden (mt/ani). Regelmäßiges Lüften ist förderlich für die Gesundheit. Diese Erkenntnis ist nicht neu. In Corona-Zeiten allerdings hat das Thema noch einmal eine ganz neue Dimension gewonnen. Denn: Ungelüftete Räume, in denen sich Menschen längere Zeit aufhalten, weisen nicht nur eine erhöhte Konzentration von CO2 auf – in ihnen kommen auch mehr Aerosole vor. Und das sind bekanntlich jene Tröpfchen, die das Coronavirus über die Atemluft in die Umwelt transportieren und so für Ansteckung sorgen können.

Ampel gibt klare Lüftungsempfehlung

„Die CO2-Konzentration in geschlossenen Räumen korrespondiert mit der Aerosol-Konzentration und ist damit Hauptindikator dafür, wie viren-gefährdet ein Raum ist und wann man das nächste Mal lüften sollte", erklärt Professor Dr. Thomas Hesse von der Fachhochschule Bielefeld. Vor diesem Hintergrund entwarf der Elektronikexperte vom Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik (IuM) im Rahmen des modulübergreifenden Themenschwerpunkts „Mikrocontroller" ein sowohl praxisbezogenes als auch überaus aktuelles Projekt. Ergebnis: Drei Studierende des Bachelorstudiengangs Ingenieurinformatik entwickelten eine CO2-Ampel, die anzeigt, wann ein Raum Frischluftzufuhr braucht, um die Gefahr einer erhöhten Konzentration von potenziell mit Coronaviren kontaminierten Aerosolen zu mindern.


Die Schaltung gibt zum einen auf einem Display die exakte CO2-Konzentration, die relative Luftfeuchtigkeit sowie die Temperatur an. Zum anderen übersetzt sie die gemessene CO2-Konzentration in bekannte Ampelsignale: „Grün" zeigt demnach eine Konzentration von unter 1.000 parts per million (ppm) an, gleichbedeutend mit einem gut gelüfteten Raum. Gelb leuchtet die Ampel, wenn die Konzentration zwischen 1.000 und 2.000 ppm liegt, was so viel bedeutet wie Es ist an der Zeit zu lüften! Springt die Ampel schließlich auf Rot, ist ein Wert über 2.000 ppm erreicht, und der Raum muss dringend gelüftet werden. „Die von uns gewählten Grenzwerte richten sich nach den im Zuge der Corona-Pandemie noch einmal aktualisierten Arbeitsschutzrichtlinien", erläutert Prof. Hesse.

Versuche an zwei Mindener Grundschulen

Auch am Campus Minden engagieren sich Hochschulangehörige für eine Verbesserung des Gesundheitsschutzes in Zeiten der Pandemie. Hier lag der Fokus auf dem Erkenntnisgewinn für Lüftungskonzepte an Schulen. Im Zuge dessen nahmen Prof. Dr.-Ing. Johannes Weinig, Dipl.-Ing. Michael Koltermann sowie die Studierende Vanessa Schemberger vom Labor für Wasserwirtschaft, Abfalltechnik und Umweltanalytik Versuche an zwei Mindener Grundschulen vor, der Eine-Welt-Schule und in der Hohenstaufen Schule. Konkret ging es auch hier um die Messung der CO2-Konzentration, diesmal allerdings ganz konkret in Klassenräumen.

„Ziel der Messungen in war es, die Relevanz eines permanenten Luftwechsels zu verdeutlichen, aus dem sich dann wiederum bauliche Konsequenzen ableiten lassen, um eine möglichst geringe Virenlast in den Räumen zu erzielen", erläutert Prof. Weinig. Allerdings entstehen hierbei Zielkonflikte: Ein permanenter Luftwechsel durch offene Fenster kann in Wintermonaten zu einer niedrigeren Raumlufttemperatur und einem höheren Energieaufwand führen. In Sommermonaten wiederum kann unter Umständen der Wärmeschutz nicht eingehalten werden.

Letzte Frage: Wie lüftet man eigentlich richtig?

Während der Versuche wurden unterschiedliche Situationen betrachtet: alle Fenster geöffnet, alle Fenster geschlossen, gemeinsames Öffnen der Fenster und der Tür. Gemessen wurde in unterschiedlichen großen Räumen, die mit bis zu 20 Schülern, zwei Lehrkräften und zwei Messpersonen besetzt waren. Die Messungen bestätigten die Erkenntnisse des ,,Expertenkreises Aerosole‘‘ des Baden Württembergischen Ministeriums für Wissenschaft, Forschung, und Kunst, wonach regelmäßiges Lüften während des Unterrichts die Virenlast sankt. Gleichzeitig hat das Projektteam aber auch konstruktive und haustechnische Anpassungen als Erkenntnis aus den Versuchen mitgenommen.

„Alle Welt geht zurzeit davon aus, dass Lüften die beste Lösung ist, und die Kinder sitzen in Mänteln im Klassenraum. Das ist aber schlicht ineffizient und altmodisch", kommentiert Prof. Weinig. „Eine automatische Lüftungsanlage erfüllt die Aufgabe ohne krasse Schwankungen im Raumklima." Konkret genügt in der Regel ein kreisrundes Loch mit einem Gebläse oben in der Wand, um die Innenraumluft abzusaugen und mit einem Wärmetauscher die Wärme wieder zu nutzen für die nachströmende frische, kalte Luft. Weinig: „Diese Art des Lüftens, reguliert durch einen CO2-Sensor, bringt immer die gewünschte CO2-Konzentration. Das ist energetisch sehr günstig, weil hier kaum oder kein zusätzlicher Heizwärmebedarf entsteht. Und in Passivhäusern ist das heute längst Standard."

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