NEUBIBERG. Wie und wann der Unterricht in Deutschlands Schulen wieder anlaufen kann, steht in den Sternen. Die Kultusminister haben zwar versprochen, dass der Präsenzunterricht Priorität haben solle – Vorkehrungen getroffen, um den auch bei steigenden Infektionszahlen zu ermöglichen, wurden aber nicht. Welcher Corona-Schutz für Schüler und Lehrer in Klassenräumen möglich wäre, macht eine Gemeinde in Bayern vor.
Die Grundschule am Hachinger Bach im Örtchen Unterbiberg ist ein modernes Gebäude mit Flachdach, viel Glas und mit dekorativem Sonnenschutz in warmen Rot- und Gelbtönen. Sie präsentiert sich mit dem besonderen Profil einer „Gesunden Schule“, in der auf gute Ernährung und viel Bewegung geachtet wird. Ein weiterer Aspekt kommt aktuell hinzu: der Schutz vor Infektionen mit dem Coronavirus. Denn die Klassenräume der Schule wurden ausgestattet, wie nur wenige andere in Deutschland: mit mobilen Raumluftfiltern und Plexiglasschutz zwischen den Schülern. „Das erspart uns das viele Lüften bei dieser eisigen Kälte“, so heißt es auf der Homepage der Schule.
Acrylglas-Trennwände mit wissenschaftlich empfohlener Aerosol-Schutzkante: Bestmöglicher Tröpfchen-/Aerosolschutz für Schulen und Universitäten
Mehr Schutz mit umlaufender Aerosol-Schutzkante
Ganz gleich ob im Klassenzimmer oder im Hörsaal – Aerosole werden zumeist nach vorne und beim Tragen von Mund-Nasen-Masken seitlich ausgestoßen, sie steigen aufgrund von Konvektion aber auch stets nach oben und überwinden so mühelos selbst hohe Wände.
Funktionsprinzip: Trotec-Schutzwand MIT umlaufender Aerosol-Schutzkante
Die umlaufende Kante der Trotec-Schutzwand bewirkt, dass die beim Sprechen, Husten oder Niesen in Richtung Acrylglasplatte ausgestoßenen Aerosolpartikel an der Schutzwand umgelenkt werden und radial nach außen bis zur Kante strömen, wo sie erneut umgelenkt werden. Durch die Umlenkung an der Kante entsteht ein Wirbel, der die Aerosolpartikel in diesem Bereich einfängt. Auch ein thermischer Auftrieb wird durch die Schutzkante zuverlässig gestoppt. Die in der Umgebung sitzenden Personen sind wesentlich besser vor nicht sichtbaren Aerosolpartikeln geschützt.
Weniger Schutz ohne umlaufende Aerosol-Schutzkante
Transparente Schutzscheiben sind nicht neu. Bereits vor der Pandemie waren diese Trennscheiben im Nahrungsmittelverkauf im Einsatz. Jedoch nur als sogenannter “Hustenschutz” und nicht als wirksamer Schutz vor Aerosolen.
Funktionsprinzip: Handelsübliche Schutzwand OHNE umlaufende Aerosol-Schutzkante
Bei Acrylglasplatten ohne umlaufende Kante strömen die Aerosolpartikel an den Rändern der Schutzwand ungehindert radial weiter und breiten sich selbst hinter der Acrylglasplatte noch großflächig aus. So können Aerosolpartikelwolken auch in das Atemfeld benachbarter oder weiter entfernter Personen gelangen.
Fazit: Nur Schutzwände mit Aerosol-Schutzkante verwirbeln den Aerosolpartikelstrom und verhindern so, dass Aerosole die Schutzwand überwinden.
Weitere Informationen unter: https://de.trotec.com/aerosol-schutzwand
Im Klassenraum sitzen zweieinhalb Dutzend Kinder mit Masken, in jeder Tischmitte trennt eine transparente Schutzwand die Sitznachbarn. Von der Wand aus brummt ein 1,30 Meter hoher, grauer Kasten – der Raumluftfilter. Die bayerische Gemeinde Neubiberg bei München, zu der Unterbiberg gehört, hat für ihre beiden Grundschulen insgesamt 40 solcher Geräte angeschafft und zusätzlich mit den neuentwickelten Acrylglas-Trennwänden ausstatten lassen. Investitionssumme: rund 150.000 Euro. Das Infektionsrisiko soll dadurch jetzt bei nahe Null liegen.
Das Konzept zum Corona-Schutz im Klassenzimmer hat Professor Christian Kähler vom Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik an der Bundeswehr-Universität entwickelt. „Ein Schutzkonzept, das allein auf das freie Lüften vertraut, ist einfach umsetzbar, aber es bietet nur ein Minimum an Sicherheit, da es keinerlei Schutz vor einer direkten Infektion gewährleistet. Infektionen werden bei diesem Konzept billigend in Kauf genommen“, so heißt es in einer Analyse mit Blick auf das Lüftungskonzept der KMK, das für die Schulen bundesweit gilt.
Ein Team von Physikern des Instituts hat experimentell verschiedene Schutzkonzepte für den Unterricht überprüft. Die einzig tatsächlich praktikable Alternative aus Sicht der Wissenschaftler: mobile Luftfilter. „Schutzkonzepte, bei denen die indirekte Infektionsgefahr durch Raumluftreiniger oder Entkeimungsgeräte realisiert werden, haben den Vorteil, dass die Viren im Raum nach kurzer Zeit abgeschieden oder inaktiviert werden, sofern (1.) die Luftwechselrate pro Stunde mindestens dem sechsfachen des Raumvolumens entspricht. (2.) 99,995% der Viren beim einmaligen Durchlauf durch das Gerät abgeschieden (mit einem Filter der Klasse H14) oder inaktiviert (mit UV-C oder Ionisation) werden und (3.) das Gerät leise ist, so dass es auch betrieben wird. Da die Geräte die Viren in der Raumluft lokal abscheiden oder inaktivieren und dabei keine Wärmeenergie verschwenden, wie die freie Lüftung oder RLT Anlagen, können sie als energetisch effizient betrachtet werden. Die technische Realisierung ist einfach und die Geräte sind kurzfristig in großer Stückzahl verfügbar, da sie vielfach in Deutschland hergestellt werden.“
Raumluftreiniger in Klassenräumen bieten keinen Schutz vor einer direkten Infektion
Die Wissenschaftler warnen allerdings vor Billig-Luftfiltern, deren Anschaffung auf eigene Rechnung unter Lehrern derzeit diskutiert wird. „Kleine und günstige Geräte erfüllen diese drei Forderungen in der Regel nicht. Daher können die meisten dieser Geräte auch keine hohe Sicherheit vor einer SARS-CoV-2 Infektion bieten.“, so schreiben sie. „Vermeintliche Qualitätssiegel, die viele günstigen und kompakten Geräte aufweisen, wie HEPA Filter, suggerieren zwar Sicherheit, bieten sie aber nicht, denn es kommt auf die Filterklasse nach dem Filterstandard EN 1822-1 an. Zertifikaten mit kryptischen Schriftzeichen sollte nicht vertraut werden und Beteuerungen, dass ausländische Zertifizierungen oder andere Vorschiften dem EN 1822-1 Standard entsprechen, sollte keinen Glauben geschenkt werden. Namhafte Hersteller mögen vertrauenswürdig erscheinen, aber letztlich kommt es auf die technischen Daten des Gerätes an und nicht auf den Ruf des Herstellers.“
Ein vernünftiger Luftfilter ist nach Angaben von Studienleiter Kähler gegenüber News4teachers ab etwa 3.000 Euro zu bekommen. Aus seiner Sicht ist das wenig – im Vergleich. In der Studie heißt es: „Die laufenden Kosten sind aufgrund der Langlebigkeit der Filter (mehrere Jahre) gering und Wartungskosten fallen bei Geräten, die auf Filterbasis arbeiten, nicht an.“ Die Anregung der Wissenschaftler: „Staatliche Programme sollten aufgelegt werden, um eine schnelle Ausstattung der Schulen zu ermöglichen.“
Bliebe ein Problem: Die Raumluftreiniger und Entkeimungsgeräte minimierten zwar das indirekte Infektionsrisiko, böten aber keinen Schutz vor einer direkten Infektion. Heißt also: Ansteckungen sind immer noch möglich, wenn der Abstand zwischen den Schülern kleiner als 1,50 Meter ist. Dafür haben die Forscher einen einfachen Vorschlag parat (den sie gleichfalls bereits experimentell getestet haben): Trennwände aus Plexiglas. „Diese sind für Aerosolpartikel und Viren völlig undurchlässig und wenn sie richtig dimensioniert sind, dann ist es auch sehr unwahrscheinlich, dass die ausgeatmete Luft aufsteigt, über die Begrenzung strömt und dann am Nachbarplatz niedersinkt.“
Weiter heißt es in dem Papier: „Die Tischnachbarn können sich durch die Schutzwand beliebig nahekommen und auch direkt unterhalten und anhusten ohne sich zu infizieren. Ferner stören die Zwischenwände die Arbeitsweise der Schülerinnen und Schüler nicht, die Mimik ist sichtbar und der Raum ist vollständig einsehbar, sofern die Schutzwände aus transparentem Plexiglas ausgeführt werden.“
Fazit der Forscher: „Die Kinder und Jugendlichen können sich durch die Kombination aus Raumluftreiniger bzw. Entkeimungsgerät und Schutzwand vollständig auf den Unterricht konzentrieren und müssen nicht Angst vor einer Infektion haben, bei geöffneten Fenstern frieren oder ständig an das richtige Tragen von Masken denken. Somit kann ein weitgehend normaler Unterrichtsbetrieb realisiert werden.“ Könnte, muss einschränkend gesagt werden – denn die in bayerischen Grundschulen geltende Maskenpflicht im Unterricht gilt auch für die Grundschule Unterbiberg, auch wenn – so Kähler – eigentlich darauf zu verzichten wäre, zumindest dann, wenn die Kinder am Tisch sitzen.
Ob mit oder ohne Maske: Der Unterricht läuft reibungslos, wie die Schulleitung auf der Homepage der Schule feststellt. Immer wieder komme die Frage auf, ob die Klassen durch Corona mit dem Lernstoff in Verzug seien. „Für unsere Grundschule und die Fächer Deutsch, Mathematik und Heimat- und Sachunterricht kann ich berichten, dass wir sehr gut dastehen.“ News4teachers
Die Kommission für Innenraumlufthygiene (IRK) am Umweltbundesamt (UBA), welches das Lüftungskonzept der KMK entwickelt hat, sieht Luftreiniger in Schulen skeptisch, wie die Zeitschrift Ökotest berichtet. Die Geräte seien lediglich als Ergänzung und nicht als Ersatz für ausreichendes Lüften einzusetzen, heißt es dort.
Sinnvoll sei ihr Einsatz allerdings dort, wo Fenster nicht ausreichend geöffnet werden können. Logisch überzeugend ist die Argumentation nicht: Wenn die Geräte wirklich keinen ausreichenden Schutz bieten würden, wäre doch gerade vom Einsatz in nicht ausreichend belüftbaren Klassenräumen abzuraten. Tatsächlich fördern mittlerweile sieben Bundesländer, darunter der Freistaat Bayern, die Anschaffung von Luftfiltern für Schulen.
Das Umweltbundesamt hat selbst keine Messungen mit Luftreinigern durchgeführt. Dafür gibt es mittlerweile eine weitere wissenschaftliche Studie, die unabhängig von Kählers Arbeit zu dem Ergebnis kommt, dass der Einsatz von Luftfiltern in Klassenräumen höchst empfehlenswert ist. 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.