Aerosolausbreitung stoppen Wie wirksam sind Lüftungsanlagen?

Mit diesen Fragen befasst sich ein Forscherteam der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK). Auf der Prozessindustrie-Messe Achema in Frankfurt stellt das Team sein Vorhaben vom 22. bis 26. August am Forschungsstand Rheinland-Pfalz (Stand A35, Halle 6) vor.

Infektiöse Partikel lokal absaugen

Abluft- beziehungsweise Lüftungsanlagen können helfen die Konzentration von (potentiell infektiösen) Partikeln in Innenräumen zu reduzieren. Daher sind entsprechende Anlagen auch in der aktuellen Covid-19-Pandemie von großem Interesse.

„Die Luft um Personen wird durch die Körperwärme erwärmt und steigt auf. Bei der untersuchten Abluftanlage wird die aufsteigende Luft inklusive potentiell infektiöser Partikel lokal nach oben abgesaugt“, sagt Dr.-Ing. Maximilian Kerner, der bei Professor Dr.-Ing. Sergiy Antonyuk am Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik an der TU Kaiserslautern den Bereich Aerosoltechnologie verantwortet.

Das Max-Planck-Institut (MPI) für Chemie in Mainz hat dieses Anlagen-Konzept für Schul- und Seminarräume im Herbst 2020 vorgestellt: Die Konstruktion basiert auf handelsüblichen Baumarktmaterialien, beispielsweise Rohrverbindungen und Flachfolie. Entsprechend kann die Anlage einfach und kostengünstig in unterschiedlichsten Räumen nachgebaut werden.

Forschung im Gymnasium

Am Otto-Hahn-Gymnasium (OHG) in Landau hat das Team um Kerner und Antonyuk eine solche Anlage untersucht. Das Konzept ist einfach: Über den Sitzpositionen im Schulraum sind Ablufthauben zum Sammeln der aufsteigenden Luft installiert. Über ein Zentralrohr mit angeschlossenem Ventilator wird die Luft durch ein modifiziertes Oberlicht nach außen abgeführt. Die Baumaterialien dazu hatte die Hornbach Baumarkt AG bereitgestellt.

„Wir haben die Wirkung der Anlage geprüft“, erläutert Kerner. Dabei hat das Team neben den Untersuchungen vor Ort auch 3D-Simulationen durchgeführt. „Die Anlage funktioniert wie angedacht“, erläutert er. „Bei eingeschalteter Abluftanlage wird die Konzentration der Partikel unterhalb einer Ablufthaube circa doppelt so schnell reduziert – verglichen mit der ausgeschalteten Anlage. Die Idee des Konzepts verdeutlichend sollte über jeder Sitzposition eine Ablufthaube zum Sammeln und Abführen der Luft installiert sein.“

Aktuell arbeiten die Kaiserslauterer Ingenieure daran, die Abluftanlage mit kostengünstigen Partikelsensoren zu kombinieren. Ziel ist es, die Anlage in Abhängigkeit der Konzentration potentiell infektiöser Partikel automatisch zu steuern. „Von zentraler Bedeutung sind dabei die dreidimensionale Partikelverteilung im Raum, der kritische Konzentrationsgrenzwert und das abgesaugte Luftvolumen pro Zeit“, so Kerner.

Auf der Messe stellt das Team die Abluftanlange inklusive den Sensoren exemplarisch vor.