Komplett neue Luft in drei Minuten
Friedberg/Gießen (pm). Viel Aufmerksamkeit hat eine Untersuchung von Prof. Hans-Martin Seipp und Prof. Thomas Steffens vom Fachbereich Life Science Engineering an der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM), verursacht. Ergänzungsuntersuchungen haben die anfänglichen Ergebnisse bestätigt: »Klassenräume mit Abluftventilatoren zu stoßlüften, entfernt demnach potenziell virenhaltige Aerosole deutlich effektiver als der dauerhaft lärmbelastende, mit hohen Folgekosten versehene Betrieb mobiler Luftreiniger«, wie es in einer THM-Pressemitteilung heißt.
Diese seien zudem nicht in der Lage, ermüdendes CO2 zu entfernen und eine ausreichende Zufuhr von Sauerstoff zu ermöglichen.
Wie störungsarmes Lüften funktioniert, weiß Dr. Alfred Mennekes aus dem Münsterland, der mit einer Idee für eine günstige und wirksame Lüftungsanlage an die Professoren der THM herangetreten ist. Sie untersuchten und optimierten die Strömungen und entwickelten eine Steuerung, nach deren Installation während des Unterrichts kein Ein- und Ausschalten mehr nötig ist. »Unser Ziel war es, die belastete Luft rasch aus den Räumen zu befördern, ohne dass im Winter einströmende, kalte Luft in Fensternähe zu Unbehaglichkeit führt«, erläutert Seipp.
Kippfenster wirkt wie eine Rampe
Dieses Ziel wird durch eine kolbenartige Durchströmung erreicht: Die frische Luft strömt an nur einem gekippten Fenster in den Raum ein und wird an dem am weitesten entfernten Fenster durch einen Abluftventilator abgesaugt. »Dabei wirkt das Kippfenster wie eine Rampe oder Düse und wirft die beschleunigt einströmende Frischluft in einem Bogen an die Raumdecke, über die Köpfe der Schüler hinweg auf die gegenüberliegende Wandseite«, sagt Seipp. Die belastete Luft wird dadurch in der Raumbreite zum gegenüberliegenden, geräuscharmen Abluftventilator geführt.
Zahlreiche Messungen in Schulen im Münsterland und in Seminarräumen der THM in Gießen hätten gezeigt, dass die CO2-Last in üblichen Klassenräumen - etwa 55 Quadratmeter - in zwei bis drei Minuten um jeweils rund 50 Prozent reduziert werde. Den CO2-Gehalt der Raumluft bezeichnet Steffens als guten Indikator für die Luftqualität, der anzeigt, dass nicht hinreichend gelüftet wurde. Ihn zu nutzen, könne dazu beitragen, eine potenzielle Coronavirenlast in belasteter Raumluft zu reduzieren. Dass zu viel CO2 in der Raumluft die geistige Leistungsfähigkeit mindere, sei wissenschaftlich belegt. Daher nutzt das von Seipp und Steffens mit Mennekes entwickelte System den CO2-Wert als Regelgröße zur automatisierten Frischluftversorgung mit einem Fensterventilator. Manuelles Eingreifen wird dadurch unnötig.
Das System aktiviert ab einer Raumluftkonzentration von 1000 ppm CO2 selbsttätig einen elektrischem Kipp-Fensteröffner und den installierten Abluftventilator. »Der von uns genutzte Ventilator schafft 4000 Kubikmeter in der Stunde«, sagt Seipp: »Das entspricht nach drei Minuten Laufzeit dem Wechsel des gesamten Luftvolumens eines üblichen Klassenraumes.«
Nach Angaben der Hochschule lässt sich das System, je nach genutzter Automatisierungstechnik, an die unterschiedlichen Anforderungen im Sommer- und im Winterbetrieb anpassen. Im Winter würden die Kippfenster nur für die kurzen Intervalle der Stoßlüftung geöffnet.
1500 bis 3500 Euro pro Klassenraum
Wie Seipp erläutert, entstehen abhängig von Automatisierungsgrad und gewähltem Ventilator für das Umrüsten von Klassenräumen Investitions- und Montagekosten von etwa 1500 bis 3500 Euro pro Klassenraum. Als besonderen Vorteil ihres Fenster-Abluftventilator-Systems sehen die Forscher, dass keine Folgekosten für Filter oder spezielle UV-Leuchtmittel anfallen. Die Leistungsaufnahme des Ventilators von 0,12 bis 0,26 kW, gepaart mit sehr geringen Laufzeiten, sorge für minimale Betriebskosten.