Luftqualität in Innenräumen

Essentiell für Gesundheit und Produktivität

Die Luftqualität von Innenräumen ist für viele Gebäudebetreiber und Arbeitgeber nur ein zweitrangiges Thema. Dabei ist sie ein entscheidender Faktor für die Gesundheit und Produktivität der Menschen, die in den Räumen leben oder arbeiten. Eine Lösung von ebm-papst neo überwacht und regelt die Luftqualität von Gebäuden mit leicht nachzurüstenden Komponenten und einer cloudbasierten Plattform.

Die Gesundheit ihrer Mitarbeiter ist für die meisten Unternehmen ein hohes Gut. Dafür ergreifen sie zahlreiche Maßnahmen von ergonomischen Arbeitsplätzen bis zur Betriebssportgruppe. Auch die Betreiber der Gebäude haben den Anspruch, dass sich die Menschen, die sich in den Räumen aufhalten, wohlfühlen und gute Bedingungen vorfinden, um ihre Leistung zu bringen. Die bringen ihnen schließlich die Miete. Ein wesentlicher Faktor findet dabei in der Regel (bislang) nur wenig Beachtung: die Luftqualität in den Räumen.


Luft ist Lebensqualität

Denn wir können Wochen ohne Nahrung und Tage ohne Wasser überleben, aber nur wenige Minuten ohne Luft. Wir atmen täglich bis zu 15.000 l Luft ein und aus. Deshalb ist es so wichtig, dass die Qualität dieser Luft so hoch wie möglich ist. Sie ist entscheidend für die Gesundheit, wichtig für unsere tägliche Produktivität und unerlässlich für das menschliche Wohlbefinden (Bild 1).

Da sich die meisten Europäer mehr als 90 % ihrer Zeit in Innenräumen aufhalten, wird schnell deutlich, dass vor allem dort gute Luftqualität ein kritischer Faktor ist. In Innenräumen wirken die umgebenden klimatischen Bedingungen und Umwelteinflüsse auf die Luft. Aber auch die Anzahl der anwesenden Personen, das Mobiliar, technische Geräte oder die verwendeten Baustoffe beeinflussen unmittelbar die Qualität der Luft.

Steigen aufgrund des Klimawandels die Temperaturen draußen, kann das drinnen schnell zu feucht-warm stickigen Bedingungen führen, die den Alltag stark einschränken. Ein weniger offensichtlicher, aber dennoch spürbarer Indikator von schlechter Luftqualität ist beispielsweise der Kohlendioxidanteil. Eine Studie der Harvard School of Public Health zeigt, dass die Produktivität eines Menschen um 19 % sinkt, wenn sich der CO2-Anteil in der Luft um 400 ppm erhöht. Zum Vergleich: Die Europäischen Norm 13779 bewertet die Raumluftqualität mit einem CO2-Gehalt von bis zu 1.000 ppm als mittel, ab 1.400 ppm als niedrig. Auch Gase, Sporen, winzige Partikel oder gefährliche Keime oder Viren sind unsichtbare Gesundheitsgefahren.


Parameter gegen die Pandemie

Das ist uns mit Sars-CoV-2 ganz besonders deutlich vor Augen geführt worden. Wir wissen, dass sich das neue Coronavirus besonders stark über Aerosole verbreitet. Daher ist die Frage, wie man Innenräume in dieser Hinsicht sicherer machen kann, von größter Bedeutung. Es wurden bereits Parameter identifiziert, mit denen sich das Übertragungsrisiko einschätzen lässt. Weil jeder Mensch CO2 ausatmet, gibt die CO2-Konzentration in einem Raum Auskunft darüber, wie verbraucht die Luft ist. Das heißt: Je höher der Anteil an CO2-Teilchen, desto höher ist der Anteil an Luft, die mehrmals geatmet wurde. Je höher wiederum die CO2-Konzentration ist, desto höher ist auch das Ansteckungsrisiko. Das Umweltbundesamt hat daher sogenannte CO2-Ampeln vorgeschlagen: Wenn Sensoren einen vorher definierten CO2-Wert registrieren, muss gelüftet werden.

Auch die Luftfeuchtigkeit spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbreitung des Virus. So hat ein Forscherteam der University of Missouri nachgewiesen, dass sich Teilchen bei hoher Luftfeuchtigkeit sowohl länger in der Luft halten als auch weiter bewegen können, als in trockener Luft. Der Haken dabei: Ab einem Feuchtigkeitsgrad von unter 40 % leiden die Schleimhäute des Menschen und sind dann anfälliger für Erkrankungen (Bild 2).


Luftqualität ist keine Gefühlssache

Es ist gut, diese Parameter zu kennen. Viele Gebäudebetreiber können ihren Nutzern aber nicht sagen, wie oft die Luft tatsächlich ausgetauscht wird oder wie sauber sie ist. Um die Parameter kontrollieren zu können, muss man sie erkennen – und steuern. Und das ist in den allermeisten Gebäuden zurzeit technisch nicht möglich. Der Status quo im Management der Luftqualität von Innenräumen lautet: nach Gefühl. Oft wird so mehr gelüftet als eigentlich nötig wäre – mit negativen Auswirkungen auf die Energieeffizienz.


Mit Daten zur optimalen Luftqualität

ebm-papst neo, das Start-up des Mulfinger Luft- und Antriebsspezialisten, möchte diesen Zustand ändern. Und bietet mit „Reset“ den weltweit ersten sensorbasierten Gebäudestandard für gewerbliche Gebäude und deren Innenräume an. Der Standard überwacht, kommuniziert und zertifiziert die Luftqualität in Gebäuden. Dazu erfassen Sensoren in der Frischluftzu- und abfuhr sowie in den Innenräumen verschiedene Luftqualitätsparameter: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Kohlendioxid (CO2), Feinstaub (PM2.5) und TVOC, also Gase, die die im Innenraum vorhandenen Materialien emittieren (Bild 3). Um die Genauigkeit der erfassten Daten sicherzustellen, gibt „Reset“ strenge Vorgaben zur Präzision der Sensoren und der Art der Datenübertragung vor.

Die Daten werden über ein Konnektivitätsmodul, das sogenannte Gateway, an die ebm-papst-„Building Connect“-Plattform gesendet. Auf dieser Plattform werden die Daten verarbeitet, analysiert und einerseits dem Gebäudebetreiber zur Verfügung gestellt und andererseits dazu verwendet, die Gebäudesteuerung zu optimieren. Die ebm-papst-„Building Connect“-Plattform trägt somit aktiv dazu bei, die Luftqualität in Räumen zu überwachen und energieeffizient zu steuern. Algorithmen lernen aus Nutzerverhalten, Gebäudemerkmalen und Umweltbedingungen, und erschaffen mit energiesparenden Ventilatoren ein optimiertes Innenraum-Ökosystem.


Partikel zählen, nicht schätzen

„Reset“ bietet zudem demnächst einen Index an, der das Infektionsrisiko in einem Raum angeben kann. Dazu nutzt er zum einen Luftparameter wie die CO2-Konzentration, aber auch die tatsächliche Partikelbelastung. So lassen sich an der Decke montierte Filtereinheiten mit dem System vernetzen. Sie filtern nicht nur Schadstoffe und auch Viren aus der Luft, sondern liefern über einen Feinstaubsensor auch Daten über Partikelanzahl. Diese lassen sich für den „Reset“-Index nutzen. Er gleicht die gemessene Anzahl von Partikeln in der Luft mit der tatsächlichen Luftreinigungsrate – in der aerosolisierte Viruspartikel eliminiert werden – ab. So müssen sich Gebäudebetreiber nicht auf Schätzwerte verlassen und mehr lüften als eigentlich nötig. So schaffen sie in den Innenräumen saubere Luft, und das möglichst energieeffizient.

Schnell und einfach zu implementieren

Die Möglichkeit, mit der ebm-papst-„Building Connect“-Plattform auch die Gebäudesteuerung zu regeln, hat den Vorteil, dass man auch einer einfachen Steuerung ein internetfähiges „Gehirn“ aufsetzen kann. So kann man z.B. einer zeitgesteuerten Lüftung optimierte Zeiten vorgeben und so die Luftqualität in Echtzeit regeln.

Der besondere Vorteil der ebm-papst-„Building Connect“-Plattform: Sie ist schnell und ohne großen Aufwand zu implementieren. Experten besichtigen die Räume und definieren die Position der Sensoren. Anhand von Raumplänen entsteht auf der Plattform ein digitaler Zwilling des Gebäudes. Nach der Installation der Sensoren, ist das System schon einsatzbereit. Eine Sache von wenigen Wochen.

Dieses Prinzip unterstreicht auch der „Reset“-zertifizierte Ventilator von ebm-papst: Das Kombiprodukt besteht aus einem energiesparenden Ventilator mit „Reset“-zertifizierten Sensor und Gateway (Bild 4). Der „Reset“-zertifizierte Ventilator liefert so Ventilatorendaten wie Drehzahl, Vibration, Geräusch, Luftgeschwindigkeit, Leistungsaufnahme und zudem die Parameter zur Luftqualität. Insofern ist der „Reset“-zertifizierte Ventilator eine echte Plug-and-Play-Lösung: Einbauen, einstecken – und tief durchatmen.

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