Coronavirus: Zweite Studie belegt Wirksamkeit von Luftfiltern in Klassenräumen

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FRANKFURT/MAIN. Atmosphärenforscher der Goethe-Universität Frankfurt haben ermittelt, dass Luftreiniger der Filterklasse HEPA (H13) die Aerosolkonzentration in einem Klassenzimmer in einer halben Stunde um 90 Prozent senken können. Weil damit das Risiko einer Aerosolinfektion mit dem SARS-CoV-2 Virus deutlich verringert wird, empfehlen die Wissenschaftler das Aufstellen entsprechender Luftreiniger in Klassenräumen. Die Studie ist bereits die zweite ihrer Art: Zuvor waren Münchner Wissenschaftler zu ähnlichen Ergebnissen gekommen – und zur gleichen Empfehlung.

Simples Prinzip – mit großer Wirkung: Hochwertige Luftfilter holen Viren und Bakterien aus der Atemluft. Illustration: Shutterstock

Der gefährlichste Infektionsweg des SARS-CoV-2-Virus geht über die Luft: Beim Niesen oder Husten etwa schleudern Infizierte verhältnismäßig große Tröpfchen von sich, die allerdings im Umkreis von zwei Metern zu Boden sinken. Wichtig sind auch die Aerosolpartikel, viel kleinere Flüssigkeitströpfchen, die wir auch beim Sprechen oder Atmen absondern. Studien zeigen, dass infektiöse SARS-CoV-2-Viren in solchen Aerosolen auch mehr als drei Stunden nach der Emission noch nachgewiesen werden können und dies mehrere Meter weit entfernt von Patienten. Die Flüssigkeit in solchen Aerosolpartikeln verdampft schnell, wodurch sie kleiner werden und sich innerhalb von wenigen Minuten in einem Raum ausbreiten können.

Eine Woche lang vier verschiedene Luftreiniger getestet

Joachim Curtius, Professor für Experimentelle Atmosphärenforschung an der Goethe-Universität Frankfurt, hat zusammen mit seinem Team eine Woche lang vier Luftreiniger in einer Schulklasse mit Lehrern und 27 Schülern getestet. Die Luftreiniger verfügten über einen einfachen Vorfilter für groben Staub und Flusen sowie über einen HEPA- und einen Aktivkohlefilter. Die Luftreiniger setzten zusammen zwischen 760 und 1460 Kubikmeter Luft pro Stunde um. Neben der Aerosolbelastung bestimmten die Wissenschaftler die Feinstaubmenge und die CO2-Konzentration und untersuchten die Lärmbelastung durch das Gerät. Das Ergebnis: 30 Minuten nach dem Anschalten hatte der Luftreiniger 90 Prozent der Aerosole aus der Luft entfernt.

Lärmmessungen und eine Umfrage unter den Schülern und Lehrern ergaben, dass das Geräusch des Luftreinigers überwiegend als nicht störend empfunden wurde, sofern das Gerät nicht auf höchster Stufe lief.

Prof. Curtius erklärt: „Auf Basis unserer Messdaten haben wir eine Modellrechnung angestellt, anhand der sich abschätzen lässt: Ein Luftreiniger reduziert die Menge an Aerosolen so stark, dass in einem geschlossenen Raum auch die Ansteckungsgefahr durch eine hoch infektiöse Person, einen Superspreader, sehr deutlich reduziert würde. Deshalb empfehlen wir den Schulen in diesem Winter den Einsatz von HEPA-Luftreinigern mit einem ausreichend hohen Luftdurchsatz.“

Gelüftet werden muss der Klassenraum aber immer noch

Neben der Infektionsgefahr senkte der Luftreiniger noch die Allergen- und Feinstaubbelastung, maßen die Forscher. Joachim Curtius: „Ein Luftfilter ersetzt allerdings nicht das regelmäßige Öffnen des Fensters, wodurch die CO2-Konzentration im Raum wieder gesenkt wird. Unsere Messungen in den Klassenzimmern haben gezeigt, dass die Werte häufig über den empfohlenen Grenzwerten lagen. Hier empfehlen wir die Installation von CO2-Sensoren, damit Schüler und Lehrer dies kontrollieren können.“ Die Studie wurde als Preprint veröffentlicht, vor der Publikation in einer wissenschaftlichen Zeitschrift.

Es ist die bereits zweite Untersuchung dieser Art. Wissenschaftler vom Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik an der Universität der Bundeswehr München hatten zuvor einen Raumluftreiniger untersucht, mit dessen Filterkombination selbst sehr kleine Aerosol-Partikel zu 99,995 Prozent aus der Raumluft abgeschieden werden. In einem 80 Quadratmeter großen Raum könne die Aerosolkonzentration in sechs Minuten halbiert werden, so maßen. Weil die Aerosole rausgefiltert werden, würden die Geräte auch nicht zur Virenschleuder, hielten die Forscher fest. Sie empfehlen Raumluftreiniger der Filterklasse HEPA (H14) ausdrücklich für Schulen.

Pro Klassenraum entstünden Kosten von 3.000 Euro – zu teuer?

Das neue „Lüftungskonzept“ der KMK sieht hingegen lediglich vor, in Klassenzimmern alle 20 Minuten die Fenster für 3 bis 5 Minuten aufzureißen. Ein mobiler Luftfilter, der die Qualitätsanforderungen erfüllt, kostet rund 3.000 Euro. News4teachers

Das KMK-„Lüftungskonzept“ für Schulen: Billig, leicht umsetzbar – und mangelhaft

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11 KOMMENTARE

  1. Es gibt deutlich günstigere Alternativen, wie z. B. UV-C Geräte mit einem Aktivkohlefilter.

    HEPA Filter sind nur bedingt wirksam, hier steht leider nicht, welche HEPA Filter benutzt wurden. Es muss mindestens H13 sein oder um sicher zu gehen H14 und die kosten.

    UV-C Geräte mit Aktivkohlefilter für etwa 150 m³ gibt es bereits ab 700 €.

    • Im Beitrag steht selbstverständlich, welche HEPA-Filter benutzt worden – im ersten Satz: „Atmosphärenforscher der Goethe-Universität Frankfurt haben ermittelt, dass Luftreiniger der Filterklasse HEPA (H13) die Aerosolkonzentration in einem Klassenzimmer in einer halben Stunde um 90 Prozent senken können.“

      Am Ende des Beitrags wird auf die Münchener Studie verwiesen, deren Autoren H14 empfehlen. Vor billigeren Modellen warnt der Studienleiter, Prof. Dr. Christian J. Kähler, ausdrücklich – hier nachzulesen: https://www.news4teachers.de/2020/10/offene-fenster-in-schulen-sollen-reichen-kmk-haelt-trotz-kritik-an-ihrem-lueftungskonzept-fest-wissenschaftler-raten-hingegen-zu-luftfiltern/

      • Die Klammern habe ich überflogen, vielen Dank für die Info.

        Der UV-C Bestrahlung ist es egal, wie groß ein Virus mit Aerosol, Bakterien usw. sind, einem HEPA Filter eben nicht.

        Klar von günstigeren HEPA Filter Geräten würde ich auch abraten, aber wieso setzt man zur aktuellen Lage keine UV-C Geräte ein? Diese sind zuverlässiger, mit viel geringeren Wartungskosten verbunden und auch bei der Anschaffung günstiger.

        Diese Geräte schaffen bereits nach 30 Minuten 98 %. Wie gesagt schaffen diese Geräte bereits 150 m³ bzw. 50 m² zuverlässiger zu säubern und fangen ab etwa 700 € an.

        • Wir wären dankbar, wenn Tatsachenbehauptungen mit Quellen unterlegt würden – nur dann können Leserinnen und Leser nachvollziehen, ob eine Information seriös ist.

          Herzliche Grüße
          Die Redaktion

        • @ Hanau: Die UV-Entkeimung funktioniert, wenn die UV-Strahlung längerfristig auf Oberflächen und Luft einwirken kann-so auch die Anwendung in der Industrie und medizinischen Praxen und Arbeiträumen et al. , wenn meist nach Arbeitsende die UV-Strahlung aus Hygienezwecken eingesetzt wird.
          Ein Auszug aus den von Ihnen genannten Quellen zeigt, dass die Aktion in Luftreinigern kaum funktionieren kann, weil die Verweildauer der Luft/Aerosole im bestrahlten Raum (innerhalb eines Luftreinigers) zu lang sein muss, um effektiv zu wirken. Zitat aus „medizinio“:
          „In mehreren Studien konnte gezeigt werden, dass UV-C Strahlung bereits nach 3-15 Minuten 99,99 % sowohl der auf der direkt bestrahlten Oberfläche befindlichen als auch hinter Objekten befindlichen vegetativen Bakterien (MRSA) und Viren (SARS-CoV) inaktiviert.“ und: „Nach 50 Minuten Bestrahlung wurden sogar Sporen von C. difficile (einer der häufigsten Krankenhauskeime) eliminiert.“ Ende Zitat.
          50 Minuten für resistente Keime. Dieses Spektrum an Bestrahlungszeit ist gewaltig!
          Aber nehmen wir die SARS-CoV Zeit. ich muss hier fragen, ist diese Zeit für alle SARS-CoV die gleiche-oder gibt es Variationen bei SARS-CoV2? Erwähnt wird der Keim nicht.

          Bereits nach 3 bis 15 Minuten auf DIREKT bestrahlten Flächen. Das heißt logischerweise, dass aerosolbeladene Luft einen Luftreiniger zur Abtötung der Viren mit UV-C extrem langsam passieren müsste, um keimarm/fast keimfrei zu werden. Bei einer (sehr) schnellen Luft-Bewegung/ Umwälzung, wie bei dem hohen Luftvolumen eines Klassenzimmers (und der großen Anzahl atmender Personen) erforderlich ist, reicht die Passagezeit der Luft im Gerät bei weitem nicht, um auch nur ansatzweise ausreichend entkeimt zu werden-zumal in den Texten bei den Luftreinigern nicht mehr explizit auch SARS-CoV2 genannt wird, sondern nur pauschal von der Entkeimung in Arztpraxen die Rede ist.
          Zudem erfolgt zu diesem Thema keine Nennung von Zahlen, welche die Effektivität der UV Lufr-Entkeimung angibt, d.h. zum einen, welcher Prozentsatz an Viren in einer Luftpassage abgetötet wird, zum andern ist nicht genannt, ob die Geräte mit, in Aerosolen teilweise auch geschützten Viren geprüft wurden. (Wasser reflektiert Lichtstrahlen sowie auch UV – Licht, wie jeder weiß, der unter einem Sonnenschirm im Schatten sitzend, am Meer oder neben einem Pool schon einen kräftigen Sonnenbrand bekommen hatte) .
          In dem gesamten Artikel wird die Luftreinigung nur mit sehr wenigen Sätzen und völlig ohne Belegzahlen aus Keimmessungen erwähnt. Für mich ist auch das ein Hinweis darauf, für wie wenig sinnvoll und effektiv das „Portal für Medizintechnik“ den Bereich selbst einschätzen mag. Schwerpunkt ist, wie oben erwähnt, die Oberflächen-Desinfektion mit UV, die ja auch seit Jahren bewährt ist.
          Zu hoffen, dass diese UV Luftreiniger ausreichend wirken und diese auf Verdacht, ohne wissenschaftlich gesicherte Daten einzusetzen, ist ein Lotteriespiel mit der Gesundheit unserer Kinder und Lehrer!

          • Es gibt Firmen auf dem Markt, die stellten UV-C Luftentkeimer schon weit vor der „Krise“ her, die aktuell wirksam in der Lebensmittelindustrie und auch in Kliniken eingesetzt werden.

            Ich zitiere: „Für die reine Luftentkeimung gibt es spezielle UV-Luftentkeimer, die durch ein Gebläse die Luft durch die Entkeimungsröhre blasen, in der sich die UV-C-Leuchte befindet. Diese Systeme besitzen ein breites Anwendungsspektrum und einigen sich zur wesentlichen Verringerung der Keimbelastung in der Luft von Arztpraxen, Krankenhäusern, Apotheken, Büros und Behörden. Dieses System kann unbedenklich betrieben werden, wenn Personen im Raum sind.“

            Im Netz finden Sie sicherlich viele weitere Belege für die Wirksamkeit der UV-C Geräte. Ich habe einige Hersteller sogar angefragt, viele können Prüfberichte von unabhängigen Prüfstellen nachweisen.

            Sicherlich steckt hinter HEPA Filtern viel mehr Geld, da hinter solchen Filtern große Weltkonzerne stecken und man auch dauerhaft an den Filtern Geld verdient, bei einem UV-C Gerät hält das Leuchtmittel im Durchschnitt 8.000 h Betriebsstunden.

            Es wird nicht „nur“ bei den 3.000 € bleiben, HEPA Filter sollte man mindestens nach 180 Tagen wechseln, in hochfrequentierten Räumen mehrmals. Qualitativ hochwertige HEPA Filter fangen bei 150€ aufwärts an.

            Die Hersteller von UV-C Geräten sagen auch aus, dass die Geräte viel besser im Ausland wie Frankreich, Italien, Türkei, Spanien ankommen als hier, weil wir Deutschen leider nicht offen sind für etwas „neues“ und der Markt von den großen HEPA Herstellern dominiert wird.

      • Wie so häufig, liegt die Wahrheit wohl irgendwo in der Mitte.
        Sicher ist, ein Filter der Filterklasse H13, besser H14 reicht aus, um Partikel in der Größe eines Virus zurückzuhalten. Allerdings wird mit zunehmender Filterfeinheit die Austauschfrequenz zunehmen, da sich der Filter schneller zusetzt. Nicht nur dadurch steigen die Betriebskosten, sondern auch durch den zunehmenden Gegendruck im Filter steigen die Stromkosten, da der Filterlüfter den Gegendruck durch erhöhte Drehzahl überwinden muss.
        Neben den Betriebkosten steigt damit auch die Lärmemission.
        Außerdem betrachtet niemand das Expositionsrisiko durch Viren und Bakterien, wenn der Filter gewechselt werden muss. Man wird nicht in der Lage sein, den Filter eines „Standardgerätes“ zu wechseln, ohne das Risiko einzugehen, bei diesem Vorgang die Umgebung zu kontaminieren.
        Daher ist die Kombination eines Filters mit einem spezifischen UV-C-Strahler, der genau für die Absorptionswellenlänge des Covid-Virus spezifiziert ist, wohl die beste Kombination. Hier ist aber wichtig, die Filterunterseite so zu bestrahlen, dass die Energiedosis ausreicht, die Viren zu „schädigen“, so dass sie sich selbst nicht weiter vermehren können. Bevorzugt geht das mit LEDs, die in einem Array so angeordnet sind, dass sie die Filterfläche homogen mit gleicher Leistung „bestrahlen“.
        Bei korrekter Auslegung reicht dann auch ein H12 Filter aus, so dass die Kosten für den Filter und die Wechselfrequenz reduziert werden können.
        Eine solche professionelle Lösung kann man eben nicht beim Baustoffhändler kaufen oder als Bürobedarf bestellen.

  2. UV-C Stahlung ist grundsätzlich gegen Coronaviren effektiver als gegen Bakterien welche über DNA Reparatursysteme verfügen, wodurch kleinere DNA Schäden repariert werden können. Das funktioniert nur deshalb, da die DNA ein Doppelstrang ist. Coronaviren besitzen jedoch nur eine Einzelstrang RNA wodurch eine Reparatur von Schäden an der Erbsubstanz ausgeschlossen ist. Außerdem sind Viren sehr klein, so dass UV Strahlung mit voller Wucht auf die RNA trifft und kovalente Bindungen zwischen benachbarten Pyrimidinen verursacht. Dabei verhindert bereits eine Dimerisierung in dem ca. 30.000 Nukeotide großem Genom des SARS-CoV-2 Virus, dass die RNA abhängige RNA Polymerase das Genom repliziert. Alle Pyrimidinbasen egal ob DNA oder RNA haben ein Absorptionsmaximum bei ca. 260nm. UV Strahlung mit ein Wellenlänge von 257nm ist deshalb auch gegen alle Mikroorganismen und Viren wirksam. Eine spezielle Wellenlänge für ein spezielles Virus oder Bakterium ist daher nicht notwendig. Da der Abstand zu den UV Röhren bei geschlossen UV Luftdesinfektionsgeräten minimal ist (Strahlungsintensität nimmt mit der 3. Potenz zum Radius ab) reichen bereits wenige Millisekunden für eine effektive Inaktivierung von Viren. Offene UV Strahler sind wegen der Gefahr für Augen und Haut für den Einsatz in Schulen dagegen nicht geeignet.

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