MAINZ. Der Streit um Luftfilter in Kitas und Schulen – vor allem um die Kosten – erhitzt bundesweit die Gemüter. Seit klar ist, dass es zum Herbst hin keine generellen Impfungen von Schülern geben wird, legen immer mehr Bundesländer (mehr oder weniger umfangreiche) Programme auf, um die Gefahr durch Corona-belastete Aerosole in Klassen- oder Gruppenräumen zu reduzieren. Möglicherweise gibt es dafür aber eine recht simple und billige Lösung: Fensterlüften – ergänzt um ein Ventilator-getriebenes Abluftsystem aus Kunststoffrohren, das sich mit Materialien aus dem Baumarkt bauen lässt. Eine neue Studie soll die Wirksamkeit der Konstruktion belegen.
In einer neuen Studie zur Eindämmung der Covid-19-Pandemie und zur Erhöhung der Luftqualität in Klassenräumen haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz die Wirksamkeit verschiedener Lösungsansätze zur infektionsschutzgerechten Lüftung beziehungsweise Luftreinigung ermittelt. Die Forscher verglichen Ventilator-gestützte Fensterlüftungssysteme und normales Fensterlüften (Stoß- und Dauerlüften) mit Lüftungs- und Luftreinigungsgeräten anhand von Kohlendioxid- und Aerosolmessungen und darauf aufbauenden Modellrechnungen für einen Unterrichtstag in einem typischen Klassenraum.
Der Vergleich zeige, so heißt es in einer Pressemitteilung: „Fensterlüften, ergänzt durch einfache technische Hilfsmittel wie Ventilatoren und Abzugshauben, eignet sich sehr gut zum Schutz vor SARS-CoV-2-Infektionen durch Aerosolübertragung – auch im Vergleich zu konventionellen raumlufttechnischen Anlagen sowie zu filter- oder UV-strahlungsbasierten Luftreinigungsgeräten. Zudem sorgt das Fensterlüften auch für gute Raumluftqualität.“
Besonders wirksam sei eine Kombination aus Quelllüftung, bei der Frischluft durch ein Fenster bodennah in den Raum einfließt, und verteilter Abluftabsaugung über „potentiell infektiösen Personen“, also den Schülerinnen und Schülern. Das erreiche man beispielsweise durch ein gekipptes Fenster hinter einem Vorhang oder Vorbau. Die warme Atemluft der Schüler steigt nach oben, und ein Ventilator im oder vor dem Fenster befördert die Luft nach außen.
Die Konstruktion ist denkbar einfach und wurde mit Materialien aus dem Baumarkt im Wert von etwa 200 Euro umgesetzt: Über jedem Tisch hängt in etwa zwei Meter Höhe 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.
Fensterlüftungssysteme mit Abluftventilatoren sind kostengünstig und leicht in Schulen realisierbar
„Insgesamt zeigt der Vergleich, dass Fensterlüftungssysteme mit Abluftventilatoren nicht nur kostengünstig und leicht realisierbar sind. Sie sorgen auch sehr effektiv für die Reinhaltung der Luft und wirken gegen die Aerosolübertragung von Infektionskrankheiten wie COVID-19 oder Influenza“, sagt Frank Helleis, Leiter der Instrumentenentwicklung am MPI für Chemie. „In der Stadt Mainz sind solche einfachen Systeme bereits in mehr als 450 Klassenräumen installiert und erfolgreich in Betrieb.“ Im vergangenen Herbst hatte das Max-Planck-Institut die Konstruktion bereits vorgestellt und im Rahmen eines Modellprojekts in Schulen gebracht.
Der breite Einsatz in Mainz und an anderen Orten bestätige die praktische Machbarkeit des Ansatzes auch in unterschiedlichen Ausbaustufen, also mit oder ohne Abzugshauben. „Wichtig ist die richtige Dimensionierung und der Einsatz geeigneter Materialien“, erläutert Thomas Klimach, Mitentwickler der Mainzer Fensterlüftungssysteme. „Die Materialien sind im Fachhandel und im Internet erhältlich. Die Installation können beispielsweise Hausmeister, Lüftungs- und Haustechniker, Messebaufirmen und andere Dienstleister durchführen.“
Sein Kollege Helleis weist noch auf einen anderen Aspekt hin: „In Schulklassen kommen viele Personen auf engem Raum zusammen und geben Wärme sowie Feuchtigkeit ab. Die Rückgewinnung von Wärme oder Feuchte bringt nach unseren Ergebnissen weder energetisch noch für das Raumklima wesentliche Vorteile. Es ist deutlich sinnvoller, Außenluft nach dem Quellluft-Prinzip durch die Fenster zuzuführen. Frischluft mit technischen Komponenten zu behandeln, erhöht den Wartungsaufwand und kann hygienische Probleme bereiten.“
Forscher empfehlen Abluftventilatoren für alle Klassenzimmer – bundesweit
Die Mainzer Forscher empfehlen den Einbau und Betrieb von Abluftventilatoren in allen Klassenräumen, die noch nicht mit ähnlich wirksamen Hilfsmitteln ausgestattet sind – nicht nur zur Eindämmung der Pandemie, sondern auch allgemein zur Verbesserung der Luftqualität in Schulklassen. Aus ihrer Sicht sollte es mit relativ geringem Aufwand und in kurzer Zeit machbar sein, Klassenräume deutschlandweit mit geeigneten Ventilatoren auszustatten.
Je nach Bedarf könnten die Fensterlüftungssysteme auch mit anderen Methoden wie dem Stoßlüften nach Empfehlung des Umweltbundesamtes (UBA) oder zusätzlichen im Raum verteilten Luftreinigern ergänzt werden. Um zu prüfen, ob dadurch ein substanzieller Mehrwert entsteht, stellen die Forscher das Tabellenkalkulationsprogramm zur Verfügung, das sie für die Vergleichsstudie entwickelt und genutzt haben (https://bit.ly/3xfmz). Damit können verschiedene Kombinationen der Lüftungsmethoden und Variationen der Kenngrößen untersucht und verglichen werden.
Und wie sind die Erfahrungen der Schulen, in denen die Lüftungsanlage aus dem Baumarkt läuft? „Die Umsetzung geht schnell und es muss nicht in die Gebäudesubstanz eingegriffen werden”, erklärt Karin Mades, Leiterin der Marienborner Grundschule. „Die Kinder finden die Anlagen cool. Manche sagen, sie sehen wie ein Ufo aus.” Wichtiger für Lehrkräfte: „Die Anlagen sind auch extrem leise”.
Nähere Informationen zu dem vom Max-Planck-Institut für Chemie entwickelten Fensterlüftungssystem findet man unter ventilation-mainz.de.
