Aerosole: Gesunde Luft durch optimierte Lüftung

Von Martina Beyer, HTCO GmbH

Mit bloßem Auge lässt sich oft nicht erkennen, wie gut Fensterlüftung oder Lüftungsanlagen die Aerosolkonzentrationen verdünnen und die Verteilung der Mikrotröpfchen verhindern. Die Simulation am Computer liefert Klarheit und Sicherheit.

Schwebt Gefahr in der Luft?

Nach aktuellem Wissenstand verbreitet sich das Coronavirus auch über unsichtbare Schwebeteilchen (Aerosole) in der Luft. Wenn eine Person niest, hustet oder spricht und damit infektiöse Aerosole freisetzt, verteilen sich diese als feiner Nebel im Raum. Eine einfache physikalische Berechnung der Teilchenbewegung in der Luft (Stokes’sches Gesetz) ergibt, dass sogar große Aerosol-Tröpfchen von ca. 20 Mikrometer Durchmesser ungefähr 7 Stunden brauchen, um von der Kopfhöhe einer Person auf den Boden zu sinken, wenn keine sonstige Luftbewegung herrscht. Jetzt wird sofort klar, wie wichtig es ist genau zu wissen wie die Luft in Innenräumen strömt: Fliegt das Virus zu mir oder in die Filteranlage? Wirbeln die Aerosole im ganzen Raum herum und sammeln sich in "stickigen" Ecken? Wie lüfte ich ausreichend?

Gerade in Räumen, in den sich viele Menschen aufhalten, spielen Lüftungsanlagen für den Infektionsschutz eine bedeutende, wenn nicht zentrale Rolle. Denn eine optimal eingestellte Lüftungsanlage verdünnt Aerosol-Nebel schnell. Richtig platzierte Abluft-Düsen führen die Aerosole direkt bei der Entstehung ab und verhindern ihre Ausbreitung im Raum.

So werden Aerosole kontrollierbar

Wie gehen Bauherren und Lüftungsplaner sicher, dass Lüftungsanlagen entsprechend der individuellen räumlichen Gegebenheiten wirksam funktionieren? Wie ist ein Mehr an Infektionsschutz zu erreichen ohne mehr Technik einzusetzen, die Gefahr läuft den Raumkomfort durch Zugerscheinungen zu vermindern und den Energieverbrauch erheblich zu erhöhen?

Die klassischen Auslegungsmethoden sind keine Hilfe. Denn weder Raumströmungen noch Aerosol-Verbreitungen lassen sich mit ihnen exakt berechnen und vorhersagen.

Daher werden bei der Planung von Gebäuden, bei denen es sowohl auf Infektionsschutz als auch auf höchsten Raumkomfort ankommt, virtuelle Planungstools eingesetzt. Durch die detaillierte Computersimulation (Strömungssimulation – CFD) der Strömung im gesamten Innenraums, die alle Einflüsse der Lüftungsanlage, die räumlichen Gegebenheiten und das Beisein von Menschen berücksichtigt, zeigt sich ein sehr genaues Bild davon wie sich Luft, Wärme und Aerosolnebel im Raum verhalten.

Dass verbrauchte Luft und damit Aerosole schnell und kontrolliert in die Filtersysteme geleitet werden, sei nicht so einfach wie von vielen gedacht, sagt Strömungsfachmann Dr. Axel Müller (HTCO GmbH) aus täglicher Erfahrung. „Strömungen verhalten sich oft anders als angenommen. Es entstehen immer Wirbel oder Totzonen, die nicht vorhersehbar sind. Wenn die Schadstoffpartikel durch falsche Positionierung der Absaugvorrichtungen unzureichend erfasst werden oder durch die Raumströmung daran vorbeigeleitet werden, ist selbst die leistungsstärkste und teuerste Technik für die Katz.“ Im Hinblick auf Corona schützt sie also nicht vor Ansteckung.

Der Experte rät Raumströmungen bereits in der Planungsphase mittels Simulation zu untersuchen. Denn das sichere im Voraus optimalen Infektionsschutz und verhindere zudem Zugluft und schlechtes Raumklima. Für Gebäude, in denen sich viele Menschen aufhalten, lohnt sich eine CFD-Untersuchung allemal. Mit dem zusätzlichen Wissen aus der Strömungsanalyse können Lüftungsplaner Lüftungsanlagen optimal auf die räumlichen Begebenheiten anpassen. Indem sie verschiedene Maßnahmen virtuell vergleichen, lässt sich die wirkungsvollste und effizienteste Variante leicht bestimmen. Bauherren und Gebäudebetreibern sparen damit Energie und Kosten auf lange Sicht.

Gesundes Wohlfühlklima gesichert!

Die Erkenntnisse aus der Strömungssimulation helfen, Lüftungsplanungen optimal auf die räumlichen Bedingungen anzupassen und gewährleisten Infektionsschutz, Wohlfühlklima und Energieeffizienz noch bevor die Lüftungsanlage installiert wird. So haben alle die Sicherheit, dass sich die Menschen im Gebäude wohlfühlen und vor allem gesund bleiben.