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Ratgeber: Lüftungs- und Klimaanlagen, Luftreiniger: Was hilft gegen Corona-Viren oder schadet gar?

Autor:

Rüdiger Paschotta

Praktikable Methoden und Maßnahmen zur Eindämmung der Corona-Viren-Pandemie sind sehr gesucht. Schließlich muss man die Infektionsraten aus verschiedenen Gründen (Krankenhaus-Kapazitäten, Sterberate, mögliche Spätfolgen, Behandlungskosten, zeitweilige Personalausfälle etc.) unter Kontrolle halten. Je mehr man mit gewissen technischen Maßnahmen erreicht, desto weniger ist man auf einschneidendere Maßnahmen wie Begrenzungen menschlicher Kontakte und Verbote von Veranstaltungen angewiesen.

Nachdem die Viren hauptsächlich über die Luft übertragen werden (weniger durch Schmierinfektionen), richtet sich das Interesse natürlich besonders stark auf Geräte der Lüftungs- und Klimatechnik – wobei häufig große Unsicherheiten bei der Beurteilung von deren Möglichkeiten und Grenzen und teils auch Risiken bestehen. Hier möchte ich versuchen, etwas mehr Klarheit zu schaffen.

Lüftungsanlagen

Natürlich ist die Belüftung von Gebäuden von großer Bedeutung für die Virenlast in den Räumen. Je stärker und regelmäßiger die Raumluft durch praktisch unbelastete Frischluft ersetzt wird, desto geringer die Virenlast und somit das Ansteckungsrisiko. Zwar ist auch bei intensiver Belüftung eine direkte Ansteckung z. B. durch Anhusten möglich, aber die Wahrscheinlichkeit von Infektionen nimmt drastisch ab. Zu Bedenken ist hierbei auch die Rolle von virusbehafteten Aerosolen, die stundenlang im Raum zirkulieren können, wenn sie nicht durch Lüften entfernt werden.

CO2-Messgerät
Abbildung 1: Ein Messgerät für die CO2-Konzentration in der Raumluft. Der CO2-Wert wird oben in ppm (parts per million) angezeigt. Damit lässt sich schnell herausfinden, ob ausreichend gelüftet wird.

Grundsätzlich besteht natürlich die einfache Möglichkeit der Fensterlüftung, die jedoch gerade im Winter rasch auf Grenzen stößt. Dies vor allem in Räumen mit vielen Personen, weil dann die Raumluft sehr häufig ausgetauscht werden müsste und die damit verbundene Abkühlung immer irgendjemanden mehr oder weniger stört. Was in einem Wohnraum mit zwei Personen noch einigermaßen funktionieren mag, ist beispielsweise in einem Klassenzimmer einer Schule überhaupt nicht mehr praktikabel – und zwar bereits ohne jede Viren-Problematik. Um die CO2-Konzentration der Raumluft ca. auf den Richtwert von 1000 ppm zu begrenzen, muss man pro Person und Stunde rund 20 m3 Frischluft zuführen, was bei einem Klassenzimmer mit 25 Personen bereits 500 m3/h sind. Dies ist mit Fensterlüftung im Winter kaum machbar. Wenn man damit z. B. nur 150 m3/h schafft, steigt die CO2-Konzentration auf so hohe Werte an, dass die Konzentration der Schüler auf den Lernstoff bereits merklich leidet. Ähnliches gilt natürlich für Seminarräume, Sitzungsräume und Ähnliches. Ich persönlich halte es für unvertretbar, beispielsweise Schüler und Lehrer für viele Stunden am Tag in einem Raum mit 2000 ppm CO2 und mehr arbeiten zu lassen. Nun kommen die Ansteckungsgefahren hinzu, die teils sogar Schulschließungen erzwingen, wenn man über keine ausreichenden Lüftungsmöglichkeiten verfügt. Somit wird jetzt vielen klar, dass es so nicht weitergehen kann.

Eine Lüftungsanlage saugt kontinuierlich Frischluft an, die sie in die Räume abgibt, und führt die verbrauchte Luft ins Freie ab. Um die damit verbundenen Lüftungsverluste (Wärmeverluste, die zusätzliche Heizwärme nötig machen) zu begrenzen, verbindet man dies heutzutage meistens mit einer Wärmerückgewinnung. Dies funktioniert meist so, dass die Frischluft und die verbrauchte Luft durch einen Wärmeübertrager geleitet werden, in dem die Frischluft mithilfe der verbrauchten Luft vorgewärmt wird – aber praktisch ohne Kontakt bzw. Vermischung dieser Luftströmung. Perfekt ist die Wärmerückgewinnung nicht, aber ein Rückgewinnungsgrad in der Größenordnung von 80 % ist bei einem modernen Gerät realistisch. Dies rechtfertigt ohne weiteres den moderaten Stromverbrauch für den Betrieb der Ventilatoren.

Solche Anlagen gibt es in dezentraler Form für die Versorgung einzelner Räume – was insbesondere bei größeren Räumen mit hohem Luftbedarf sinnvoll sein kann – sowie in zentraler Form für ein ganzes Gebäude oder einen Gebäudetrakt. Grundsätzlich funktionieren die meisten Geräte alle gleich, abgesehen von Sonderformen: Beispielsweise gibt es dezentrale Kleingeräte mit einem Verfahren der Pendellüftung, die ich hier nicht weiter bespreche.

Wichtig ist in jedem Falle eine angemessene Führung der Luft, insbesondere um störende Zuglufteffekte zu vermeiden. Bezüglich der Viren ideal ist eine ganz sanfte, aber gerichtete Luftströmung z. B. von unten nach oben und nicht etwa von einer Person zur nächsten. Grundsätzlich dürfte aber für die Infektionsgefahr die erreichte Luftwechselrate wichtiger sein als die Details der Luftführung.

Luftreiniger

Es wurden diverse Arten von Luftreinigern entwickelt – also Geräte, die kontinuierlich Luft ansaugen, durch eine Art von Filter von Staub befreien und so wieder abgeben. Manche davon arbeiten gleichzeitig als Luftbefeuchter, und manche (aber längst nicht alle) sind in der Tat auch recht effektiv gegen Viren. Man mag zunächst befürchten, dass die in einem Filter angesammelten Viren womöglich doch wieder in die Luft geraten könnten, aber bei geeigneter Ausführung der Filter bleiben die Viren genügend vollständig und lange darin gefangen, um ihre infektiöse Wirkung zu verlieren – z. B. durch Austrocknung. Glauben würde ich die versprochene Wirkung allerdings erst, wenn diese durch ein Gutachten glaubwürdig nachgewiesen wird. Allein der Hinweis eines Herstellers auf die Verwendung von HEPA-Filtern sagt noch nicht genug aus.

Der Energieverbrauch ist in der Regel moderat – ein oder zwei Ventilatoren, keine Wärmeverluste, also kein Problem.

Der praktische Vorteil gegenüber einer Lüftungsanlage ist vor allem, dass ein solches Gerät einfach nur aufgestellt und mit Strom versorgt werden muss; die Verlegung von Luftleitungen ist dafür in der Regel nicht nötig. Somit hat man eine schnelle Möglichkeit, beispielsweise in Klassenzimmern einer Schule die Virenproblematik erheblich zu entschärfen.

Allerdings ist die Belüftung aus anderen Gründen – hauptsächlich wegen der oben erwähnten CO2-Belastung – ohnehin nötig, und die erreicht man damit ja nicht. Insofern wäre eine Lüftungsanlage im Sinne einer umfassenden Problemlösung sicherlich sinnvoller.

Klimaanlagen

Der Begriff Klimaanlage ist relativ umfassend. Meist meint man damit aber eine Anlage, die speziell zur Kühlung von Räumen an heißen Tagen verwendet wird. Man kann die Belüftung als einen Aspekt der Klimatisierung betrachten, aber viele Klimaanlagen dienen einzig der Kühlung, also nicht der Zufuhr von Frischluft. Sie erzeugen dann lediglich eine Umwälzung (Zirkulation) der Raumluft, in der Regel ohne in nennenswertem Ausmaß zirkulierende Viren daraus zu entfernen. (Soweit sie Filter haben, sind diese in aller Regel nicht gegen Viren geeignet.) Es gibt plausible Hinweise darauf, dass durch solche Anlagen zusätzliche Infektionen verursacht werden. Deswegen werden solche Umluft-Klimaanlagen vor allem für Räume mit vielen Personen inzwischen als problematisch angesehen. Leider ist es in der Regel nicht praktikabel, diese auf Betrieb mit Frischluft umzustellen – nicht nur, weil dafür zusätzliche Leitungen für die Frischluft und Abluft benötigt würden, sondern auch, weil die umgewälzten Luftmengen meist viel größer sind als die für die Lüftung benötigten. Letzteres liegt daran, dass wegen der geringen Wärmekapazität der Luft für eine effektive Kühlung ziemlich große Luftmengen nötig sind. Er noch wäre eine Nachrüstung mit wirksamen Filtern denkbar, die allerdings die Luftzirkulation nicht zu stark behindern dürften – und zwar nicht nur der erste Betriebsstunde, sondern auch bei Beladung mit einigem Staub.

Innengerät eines Split-Klimageräts
Abbildung 2: Innengerät eines Split-Klimageräts, an der Decke montiert. Die vordere Blende öffnet sich im Betrieb, wird also zum Luftauslass.

Manche Geräte kombinieren das Lüften und Kühlen; sie ersetzen aber meist nur einen kleineren Teil der Luft durch Frischluft, entschärfen das Viren-Problem also meist nicht in entscheidendem Umfang.

Es gibt vereinzelt aber auch Klimaanlagen, die gar nicht direkt die Raumluft kühlen, sondern beispielsweise eine Kühldecke. Hier wird also eine Schicht an der Decke um einige Grad abgekühlt mithilfe von Leitungen, durch die eine leicht gekühlte Flüssigkeit zirkuliert. Der hilfreiche Effekt gibt ergibt sich weniger durch die Abkühlung der Luft bei Kontakt mit der Decke sondern mehr durch die Reduktion von Wärmestrahlung im Raum. Eine Luftumwälzung entsteht nur in geringem Maße. Somit ist eine Begünstigung von Ansteckungen kaum zu befürchten, andererseits aber natürlich auch keine Reduktion von Ansteckungen zu erwarten. Übrigens arbeiten solche Geräte tendenziell deutlich energieeffizienter, da hier die Temperatur des Kühlmediums wegen der großen gekühlten Fläche nicht so niedrig sein muss, was die verwendete Kältemaschine effizienter arbeiten lässt.

Fazit

Die Belüftung ist gerade in Räumen mit vielen Personen nicht nur wegen der Virenproblematik wichtig; mit der Corona-Viren-Krise kommt einfach ein weiterer Grund dazu. Aus meiner Sicht ist eine Lüftungsanlage – je nach Situation eher zentral oder dezentral, aber wenn irgend möglich mit Wärmerückgewinnung – für sehr viele Räume (etwa Klassenzimmer, Schulungs- und Seminarräume, Sitzungsräume, Wartezimmer beim Arzt, Kantinen usw.) unverzichtbar und auch für normale Wohnräume sehr wünschenswert. Angesichts der vielen positiven Wirkungen sollten auch gewisse Anschaffungs- und Betriebskosten akzeptiert werden. Vom Energieverbrauch her (der mir persönlich wegen des Klimaschutzes natürlich sehr wichtig ist) ist eine gut ausgeführte Lüftungsanlage ohne weiteres vertretbar. Theoretisch kann wegen der Wärmerückgewinnung netto sogar Energie eingespart werden, wobei es in der Praxis eher so aussieht, dass man unter dem Strich etwas mehr Energie verbraucht, da die Luftwechselrate massiv erhöht wird. (Fensterlüftung verursacht keine Lüftungsverluste, solange sie unterbleibt!) Es geht also in erster Linie um Komfort und Arbeitsfähigkeit, und neuerdings eben zusätzlich um Gesundheitsschutz bzgl. Viren, aber nicht wesentlich um Energiesparen.

Häufig dürfte es auch nicht allzu schwierig sein, eine Lüftungsanlage nachzurüsten. Beispielsweise kann so ein Gerät unter der Decke hängen, und über zwei Kernbohrungen in der Außenwand kann die Frischluft und Abluft geführt werden.

Meist getrennt zu betrachten ist die Frage der Kühlung an heißen Tagen. Dies ist in unseren Breiten viel eher verzichtbar, soweit Gebäude entsprechend angelegt werden – vor allem mit einem wirksamen Sonnenschutz. Wo es nicht anders geht, kann aber auch eine Klimatisierung mit vertretbarem Energieaufwand eingerichtet werden – etwa mit einem effizienten Split-Klimagerät mit drehzahlgeregeltem Kompressor. Noch besser, aber leider auch teurer zu installieren sind Anlagen mit einer Kühldecke anstelle der Luftumwälzung. Bezüglich der Corona-Viren ist die oft starke Luftumwälzung durch die meisten Klimaanlagen (deutlich stärker als bei Lüftungsgeräten) mehr oder weniger problematisch.

Luftreiniger können, soweit ihre Wirkung gegen Viren nachgewiesen ist, als eine schnelle Lösung zum Infektionsschutz infrage kommen. Allerdings sollte man sich fragen, ob eine umfassendere Lösung mit einer Lüftungsanlage nicht sinnvoller wäre, soweit deren Einrichtung nicht schwere Hemmnisse entgegenstehen.

Mit einem gewissen Wartungsaufwand ist in jedem Falle zu rechnen – allerdings stark abhängig von der Art und Qualität des Geräts, teils auch von seiner Aufstellung. Natürlich sollten Filter, in denen sich ständig Staub ablagert, regelmäßig gereinigt oder ausgewechselt werden. Das muss ggf. in geeigneter Form organisiert werden, ist aber in der Regel nicht wirklich ein Problem.

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Fragen und Kommentare von Lesern

29.09.2020

Wie sind denn Enthalpie-Wärmetauscher (also mit Feuchterückgewinnung) bei Lüftungsanlagen Corona-mäßig zu beurteilen? Wird mit der Feuchtigkeit nicht auch die Virenlast wieder an die Zuluft übergeben?

Antwort vom Autor:

Das kann ich mir nicht vorstellen, jedenfalls nicht bei unserem Gerät. Da sind die beiden Luftströme durch eine Schicht getrennt, die ein hygroskopisches Salz enthält. Es müsste sehr seltsam zugehen, wenn Viren diese Salzschicht überwinden und auf der anderen Seite wieder funktionstüchtig in die Zuluft gelangen könnten.

Ohnehin macht es nichts, wenn hier und da mal ein einzelnes Virus durchkommt. Eine massive Reduktion der Virenlast bekommt man auch so.

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