Löst ein Selbstbausatz aus dem Baumarkt die Lüftungsprobleme an Schulen?

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MAINZ. Macht die Corona-Krise bald Lehrer zu Bastlern? Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie stellen eine einfach nachzubauende Abluftanlage mit Materialien aus dem Baumarkt vor. Mit ihr ließen sich 90 Prozent der Aerosolpartikel entfernen.

Der Winter droht in der Corona-Pandemie mit neuen Schrecken: Nicht nur ist immer noch umstritten, ob die Ausbreitung des Virus mit den Jahreszeiten schwankt. Die schon im Sommer vielerorts problematische Lüftungssituation an Schulen verschärft sich bei zunehmender Kälte noch weiter. Alle 20-Minuten- 3 bis 5 Minuten stoßzulüften und während der Pausen zusätzlich die Türen auf Durchzug zu öffnen, erfordert hohe Disziplin bei allen Beteiligten.

Frank Helleis und Roland Wollowski sind überzeugt, dass ihre Anlage zum Selberbauen die Lüftungsprobleme an Schulen weitgehend lösen kann. Foto: © Elena Klimach

Auch wenn die Front gegen die Anschaffung mobiler Luftfilter bei den Schulpolitikern und Schulträgern bröckelt: Um bundesweit Schulen in der Fläche mit mobilen Luftfiltern zu bestücken, wären mehr als eine Milliarde Euro fällig. Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie haben nun eine Lüftungsanlage konstruiert, die sich mit Materialien aus dem Baumarkt nachbauen lässt. Tests an der Integrierten Gesamtschule Mainz-Bretzenheim hätten gezeigt, dass sich damit 90 Prozent der Aerosolpartikel entfernen ließen.

Die einfache Anlage wurde mit Materialien aus dem Baumarkt im Wert von etwa 200 Euro umgesetzt. Sie basiert auf dem Prinzip, dass die warme Luft, die jeder Mensch produziert, nach oben steigt. Richte man diesen Luftstrom nach draußen, nehme er Aerosolpartikel und mögliche Coronaviren mit sich. Über jedem Tisch hängt dabei in Deckenhöhe ein breiter Schirm, der mit einem Rohr verbunden ist. Alle Rohre führen in ein zentrales Rohr, das wiederum durch ein gekipptes Fenster nach draußen führt. Ein Ventilator am Ende des Rohrs sorgt dafür, dass die Luft aktiv nach außen transportiert wird.

Erdacht hat sich die Konstruktion Frank Helleis, Gruppenleiter Instrumentenentwicklung und Elektronik am Mainzer Max-Planck-Institut. Über seine Frau sei der Kontakt zur Schule zustande gekommen. „Es hörte sich so einfach und überzeugend an, dass wir uns sofort entschlossen haben, mitzumachen,“ sagt Roland Wollowski, Schulleiter an der Integrierten Gesamtschule Mainz-Bretzenheim. So entstand schnell ein Prototyp, den Helleis mit seinen Kollegen bereits im Sommer in einem Klassenraum montierte und seit dieser Zeit testet.

„Unsere Messungen haben gezeigt, dass das Abluftsystem mit den Hauben über 90 Prozent der Aerosole kontinuierlich entfernt“, sagt Helleis. Dies hätten auch Messungen mit Aerosolspektrometern und künstlich erzeugten Aerosolen nachgewiesen. Zwar funktioniere die Anlage auch ohne die trichterförmigen Hauben über den einzelnen Tischen, diese sammelten die Aerosole dort aber gezielt ein.

Wegen der geringen Material- und Betriebskosten könnte sein Lüftungssystem eine clevere Alternative zum Stoßlüften und teuren Filteranlagen bieten, ist der Physiker überzeugt. Da zudem die Anforderungen an den Raum niedrig sind – es brauche nur eine Steckdose und ein kippbares Fenster oder Oberlicht –, sei das modulare System beispielsweise auch für Turnhallen geeignet.

Ob die Anlage auch an anderen Schulen in Rheinland-Pfalz eingesetzt werden kann, diskutieren die Entwickler derzeit mit Mitarbeitern des Bildungsministeriums Rheinland-Pfalz, die die Funktionalität der Konstruktion bereits vor Ort geprüft hätten. „Auch unseren Schulträger, die Stadt Mainz, konnten wir für das Projekt begeistern und erfahren hierbei konstruktive Unterstützung“, berichtet Schulleiter Wollowski. Die Schule habe sich vorgenommen, in den kommenden Wochen möglichst viele Unterrichtsräume mithilfe der gesamten Schulgemeinschaft auszustatten. „Darüber hinaus werden auch die lüftungsbedingten Energieverluste verringert, was wiederum dem Klima zu Gute kommt“, so Roland Wollowski.

Derzeit brauche der Bau der Anlage noch etwas handwerkliches Geschick, da die Einzelteile individuell zusammengebaut und montiert werden müssten. Derzeit erstellen Frank Helleis und seine Kollegen eine Bauanleitung, um die Eingangshürde für den Nachbau möglichst gering zu halten. Diese soll in Kürze auf die Webseite des Max-Planck-Instituts für Chemie online gestellt werden. Die Mainzer Forscher stehen überdies in Kontakt mit Unternehmen, die einzelne Formteile für die Konstruktion fertigen könnten, um den Nachbau noch einfacher zu machen.

Frank Helleis ist überzeugt, dass die Anlage auch nach der Pandemie im Einsatz bleiben wird. „Unser System löst auch das lange bekannte CO2-Problem in Klassenräumen. Denn sie befördert nicht nur Aerosole nach draußen, sondern reduziert auch die CO2-Anreicherung, sodass sich die Schüler besser auf den Unterricht konzentrieren können.“ (zab, pm)

• Max-Planck-Institut für Chemie

Auf vier Seiten: Bundesumweltamt erklärt Lehrern, wie sie lüften sollen

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19 KOMMENTARE

    • Dem Lob schließe ich mich gerne an !!
      Ob die Arbeitsplatzlüftung bei Tönnies auch so einfach und arbeitsplatz-orientiert so aussieht ? Da möchte man noch gerne mal in die Schule und Physik-Praktisch mitmachen. Ein Lob an unsere Wissenschaft und an die Lehrer die so was mit in den Unterricht integrieren !!

  1. Das ist eine tolle Tüftelarbeit. So viel Engagement. Wirklich toll.

    Aber das macht mich auch traurig, wenn man sich vor Augen führt, in was für einem Land wir leben. Es ist einfach nur ein schlechter Witz, dass für alles Geld da ist, nur nicht für Schüler und Lehrer.

    Milliarden für Banken, Milliarden für europäische Krisenstaaten, Milliarden für Flüchtlinge, Milliarden für Rüstung, Milliarden für Lufthansa, Gastronomie, etc.

    Aber für unsere eigenen Kinder ist nichts da. Es kotzt mich einfach nur an. Ich hasse diese Kultusminister. Ich kann es nicht anders sagen. Die habem keine Ahnung, was sie mit dieser Haltung angerichtet haben. Da ist massiv so viel Motivation, Engagement und Aufopferungsbereitschaft vernichtet worden. Ich kenne keinen Kollegen, der auch nur noch ein gutes Wort für diese Kultusminister findet. Hunderttaudende von Lehrern haben einfach komplett die Schnauze voll von diesem arroganten widerlichen…

    Verweigern Luftfilter, Plexiglas etc., klagen aber die Lehrer in die Klassenzimmer. Zwingen Eltern ihre Kinder in dieses Gesundheitsexperiment. Aber in den eigenen Ministerien sind längst Luftfilter eingebaut. Treffen mit den Ministerkollegen werden trotz großer Halle und Abstand abgesagt. Wie feige.

    • Ich hab 2 Kinder in der Grundschule. Ohne Maske im Klassenraum. Nachmittags in den Ogs Gruppen auch ohne Maske. Die Gruppen sind aus mehreren Klassen (5?) Zusammen gesetzt. Macht bis zu 300 Haushalte mit denen ich mir 5 Tage die Woche die Aerosole teile. Bin selber Lehrerin an Förderschule mit Risikoschülern. Bin selber mit Asthma vorbelastet. Heute kam ein Brief, dass beide Kinder in 2 verschiedenen Sport AGs sind- in der Turnhalle. Morgen kommt mein Team Kollege aus der Elternzeit nach 4 Wochen. Weiß nicht, um wen ich mir mehr Sorgen machen soll….komme mir sehr gefährlich vor und hab selber auch Angst. WARUM?

  2. Sollte die beschriebene Konstruktion tatsächlich funktionieren, hätte das ja Charme!!!!
    Für mich bliebe da allerdings ein Wermutstropfen:
    Das sture Aussitzen der eigentlich Verantwortlichen bezgl. der bekannten Mängel an Schulen hätte mal wieder trefflich funktioniert! Klappt doch!
    Einfach mal abwarten, die Deppen da unten werden es schon richten!
    Vielleicht auch ein toller Tipp für die Kliniken, denen Luftfilter für die zusätzlich errichteten Intensivstationen noch fehlen…

  3. Ich fühle mich ein bisschen an den Maskenbausatz für die Kitas erinnert. Respekt vor den Tüftlern! Ich sehe aber die Gefahr, dass wir damit die Hoffnung auf Luftfilter komplett abschreiben können. Wenn wir Glück haben, bezahlt der Schulträger die Materialien aus drm Baumarkt. Vielleicht ein schönes Thema für den Werkunterricht………

    • Oder der Schulverein?
      Allerdings schließe ich mich den Befürchtungen meiner Vorredner an.
      Wahrscheinlich würde eine solche Konstruktion hier aber verboten, weil sie keine Zulassung für den Einbau in Schulen hat…..

  4. Hmm… die Physik lässt sich trotzdem nicht austricksen!

    Ich will das Engagement und die Idee nicht kleinreden, gebe aber folgendes zu bedenken:

    All die Luft, die man mit der Anlage nach draussen befördert, muss irgendwo anders nachströmen, sonst hätte man ja ein Vakuum im Klassenraum.

    Das geschieht dann also durch die Undichtheiten der Fenster, Türen, Wände usw…. und natürlich durch das gekippte Fenster. Je nachdem, wie man die Rohrführung draussen gebaut hat und wie der Wind gerade weht, kann ein großer Teil der abgesaugten Luft dann gleich wieder reinkommen. Das macht das ganze dann für die SuS in Fensternähe noch gefährlicher, als es ohne die Anlage war.

    Nicht umsonst werden Lüftungsanlagen in öffentlichen Gebäuden von Fachplanern geplant.

    Insbesondere ist die saubere Trennung von Fortluft und Frischluft ein sehr relevantes Thema.

    Zudem fürchte ich, dass die üblichen Rohrventilatoren aus dem Bauhaus (die für das Entlüften eines fensterlosen WC oder so gedacht sind) bei weitem nicht auf einen Luftdurchsatz kommen, der für den angestrebten Zweck ausreicht – man vergleiche einfach die Größe von so einem WC mit einem Klassenraum.

    Von daher sollte man diese Idee mit viel Vorsicht nachbauen und insbesondere sehr genau darauf achten, wie man für eine DEFINIERTE Nachströmung von Frischluft sorgt und in jedem Fall verhindert, dass man die Abluft des eigenen oder eines benachbarten Klassenraums wieder ansaugt. Da sind dann Räume im Vorteil, die auf beiden Seiten Fenster haben, denn eine Außenwand darf man ja vermutlich nicht einfach so durchbohren.

    Wenn man all das richtig gemacht hat und es keinen „Kurzschluss“ zwischen Frisch- und Fortluft gibt, dann strömt genau die Menge an kalter Luft nach, die man an warmer Luft rausgeblasen hat. Ob die Heizung das dann noch schafft, ist eine wirklich gute Frage und setzt eine gewisse Überdimensionierung voraus.

    Wenn man schon beim Basteln ist, könnte man auch noch einen Wärmetauscher integrieren. Dann reichen die 200 Euro sicher nicht mehr (für die nötigen Luftdurchsätze kostet das Teil alleine sicher über 500 Euro), aber dann wäre auch das Problem des Wärmeverlusts weitgehend gelöst. Sowas ist in DIY problemlos machbar… ich belüfte unseren Keller seit Jahren mit einem solchen Eigenbau inkl. Wärmerückgewinnung.

    • Die Bedenken teile ich, aber aus anderen Gründen.
      Dass abgeführte „verbrauchte“ Luft wieder angesaugt wird, halte ich für unwahrscheinlich. Die verbrauchte Luft ist wärmer und steigt daher nach oben. Wenn man am Fenster ansaugt, ist das also durchaus machbar.
      Problematisch sind für mich folgende Punkte:
      1.) Die Luft strömt nur auf der Fensterseite herein. D.h., dass die Luft auch primär dort wieder abgesaugt wird, bevor sie sich im Raum verteilt hat. Es wird sich keine klassenweite laminare Strömung einstellen.
      2.) Wenn mit solch einem System gearbeitet wird, dann verteilen wir auch die Aerosole ordentlich im Raum. Es ist also klar, dass bei Anwesenheit eines Superspreaders dann nicht mehr nur die Nachbarschüler primär betroffen wären.
      3.) Das System funktioniert thermisch, also nur mit kalter Luft. Da müsste man erst mal ein paar Versuche zur Temeraturabhängigkeit machen, und ggf. auch zur Abhängigkeit von der Luftfeuchte.
      4.) Jeder Klassenraum ist anders, und hat eine eigene Strömungssituation. Es wird nicht einfach, diese bei der Konstruktion zu berücksichtigen.

      Soweit zu meinen Bedenken. Im Grunde finde ich die Idee jedoch klasse und würde das gerne einmal ausprobieren. Vielleicht klappt es ja.

      • Das Ganze funktioniert nicht mit kalter, sondern warmer Luft, die der Schüler selbst erzeugt und die dann mithilfe seiner Körperwärme die eigenen Aerosole aufsteigen lässt. Es geht nicht um einen sehr großen Luftdurchsatz und dementsprechend auch nicht um absaugen. Im Gegenteil, die Luftbewegung im Raum sollte eher gering gehalten werden, damit die Konvektion vom Schüler nach oben ungestört ablaufen kann.

  5. Respekt für diese Idee! Mich erinnert das an Apollo13 „Houston wir haben ein Problem“.
    Scheitern wird das Ganze aber an irgendwelchen Bauvorschriften. Das weitaus größere Infektionsrisiko liegt aber wohl auf dem Hin- und Rückweg zur Schule, wo Schüler in Bussen oder Bahnen zu Hunderten eingepfercht werden ohne auch nur ansatzweise Abstände oder Nachverfolgbarkeit einhalten zu können. In der Freizeit darf man nur einen anderen Haushalt treffen, um dann im mit Bus mit 50-100 anderen Haushalten engsten Kontakt zu haben!? Dort treffen ja nicht nur Schüler aus verschiedenen Schulen und Klassen aufeinander, sondern auch ÖPNV-nutzende Berufspendler. Die größte Virenverteilung findet meiner Meinung nach dort statt. Weil dies nicht nachverfolgt werden kann, tauchen die dortigen Ansteckungen auch in keiner Statistik auf. So können verantwortungslose Politiker dann einfach behaupten es gebe dort kein Problem….

  6. Super, wenn gute Leute Eigeninitiative zeigen.
    Es macht aber leider deutlich, dass Lehrer und Schüler mal wieder vom Ministerium allein gelassen werden nach dem Motto hilf dir selbst, dann hilft dir Gott…

  7. Klasse Idee und Initiative!!
    Aber es ist wie immer (seit Jahrzehnten): Schulen und Lehrer investieren Zeit und eigenes (Lehrer-) Geld, wenn Warten einen Bart wachsen lässt. Ich mag gar nicht an meine Ausgaben (für Lernmittel, Computer, Material …) denken, die über die Jahre dort verschwunden sind.

  8. Bewundern kann man die Anlage in diesem kurzen ZDF-Bericht aus den „heute-nachrichten“:
    https://www.zdf.de/nachrichten/heute-sendungen/videos/klassenzimmer-belueftungs-anlagen-100.html

    Grundsätzlich eine beachtliche Idee.
    Chapeau!

    Fachlich bzw. naturwissenschaftlich/technisch beurteilen kann ich das nicht einmal im Ansatz.

    Aber auch wenn es funktioniert, bleiben mehrere „Wermutstropfen“:
    1) Wieder hätten die Sesselpupser (sorry, etwas Freundlicheres will mir nicht einfallen) in den KMs „gewonnen“: Durch Nichts-Tun ziehen sie ihren Hals aus der Schlinge …
    2) Auf den – relativ – geringen Kosten werden die einzelnen Schulen – oder noch besser (Ironie!) – die einzelnen engagierten Lehrkräfte sitzenbleiben.
    3) Ebenso werden die unter 2) genannten Personen sitzenbleiben auf der ungeklärten Haftungsfrage bei Infektionen, die dann – Oh Wunder der Wissenschaft und Beweisführung! – urplötzlich eben doch bis zu den Schulen und notfalls bis zu einzelnen namentlich zu benennenden Personen (SLs, LuLs) zurückverfolgt werden können. (= Wer hat sich über monatelange Genehmigungsverfahren hinweggesetzt?)
    Das ist dann richtig übel!!!

    🙁

  9. Warum für digitalen Distanzunterricht teure Geräte anschaffen?
    Ein Büchsentelefon, Trommeln oder Rauchzeichen sollten doch auch gehen…
    Ggf. für SuS und LuL eine Jodelfortbildung (natürlich im Einzelunterricht).
    Back to the roots!!!!

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