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Konsequentes CO2-Monitoring senkt Corona-Risiko
Graham Martin, CEO und Chairman, EnOcean Alliance
Die Hinweise verdichten sich, dass hohe Kohlendioxidwerte in Gebäuden dasInfektionsrisiko über die Luft steigern. CO2-Sensoren können eine entscheidende Rolle dabei
spielen, dieses Risiko zu senken.
Kohlendioxid wird durch die Ausatemluft von Menschen erzeugt, die sich in geschlossenen Räumenaufhalten. Jede Person in einem Gebäude atmet etwa acht Liter Luft pro Minute aus: Luft, die in engem
Kontakt mit dem Lungengewebe war (1). Neben CO2 in einer Konzentration von rund 40.000 ppm(„parts per million“) enthält die Ausatemluft auch winzige Flüssigkeitströpfchen (Aerosole), dieaufgrund ihrer geringen Größe lange Zeit in der Luft schweben können. Diese Tröpfchen enthalten
auch die in der Lunge vorhandenen Viruspartikel. CO2-Sensoren können das Infektionsrisiko senken.
Übereinstimmend wird angenommen, dass die Sinkgeschwindigkeit der Aerosole in der Regel einige
Meter pro Stunde beträgt. Die Abnahme der biologischen Virusinfektionsaktivität weist unter
Laborbedingungen eine Halbwertszeit von etwa drei Stunden auf (2). Das heißt: Die Raumluft bleibtüber lange Zeit belastet. Atmet ein gesunder Mensch diese kontaminierten Tröpfchen ein undübersteigt die Anzahl der darin enthaltenen Viruspartikel eine minimale Infektionsdosis, wird die
Krankheit übertragen. Da die direkte Messung der Viruslast schwierig ist, sind drahtlose undwartungsfreie Sensoren eine ideale Möglichkeit, die CO2-Konzentration zu überwachen und so die
Ansammlung verbrauchter Luft zu verhindern.

CO2-Gehalt als Indikator für COVID-19-Übertragungsrisiko
Die Übertragung über die Luft scheint ein Hauptfaktor für die Ausbreitung des Virus zu sein.
Dementsprechend kann der CO2-Gehalt in Räumen als Indikator für das Übertragungsrisiko von
COVID-19 herangezogen werden.
"Da das Corona-Virus über die Luft verbreitet wird, bedeuten höhere CO2-Werte in einem Raumwahrscheinlich, dass ein höheres Übertragungsrisiko besteht, wenn sich eine infizierte Person darin
befindet", schreibt die führende Aerosolwissenschaftlerin Prof. Shelly Miller in The Conversation."
Einfach ausgedrückt: Je mehr Frischluft in einem Gebäude, desto besser. Das Einbringen dieser Luftsenkt die Belastung, ganz gleich ob es sich nun um ein Virus oder etwas anderes handelt, undverringert die Exposition der Personen, die sich im Gebäude aufhalten.“Eine Studie aus dem Jahr 2019 über einen Tuberkuloseausbruch an der Universität Taipeh (Taiwan)
liefert detaillierte Beweise. Viele Räume wurden schlecht belüftet und erreichten CO2-Werte über3.000 ppm. Als Ingenieure die Werte auf unter 600 ppm senkten, kam der Ausbruch zum Stillstand.

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Welcher CO2-Gehalt ist sicher?
An anderer Stelle schlägt Prof. John Wenger, Direktor des „Centre for Research into Atmospheric
Chemistry in UCC“, einen Richtwert von 1.000 ppm vor, wenn CO2 als Indikator für COVID-19 in
Klassenzimmern verwendet wird. Er argumentiert, die Übertragung auf Raumebene sei "der Schlüssel.
Die Virusmenge in der Luft kann steigen, und das führt zu einer erhöhten Exposition. Wenn Sie sichlängere Zeit in einem schlecht belüfteten Raum aufhalten, sind Sie selbst dann einem ziemlich hohen
Risiko ausgesetzt, wenn Sie Abstand halten, da sich die Luft umherbewegt".
CO2-Messungen in Innenräumen mit einfach und kostengünstig zu installierenden Sensoren sindvielversprechend, was das großflächige Monitoring des Übertragungsrisikos von Aerosolen inInnenräumen für Covid-19 und andere Atemwegserkrankungen angeht. Hierbei scheint es sinnvoll,
unterschiedliche Richtwerte für den CO2-Gehalt festzulegen. Denn je nach Umgebung undAktivitätsart hat es sich gezeigt, dass das Infektionsrisiko um Faktor 100 oder mehr schwankt. Sokönnen Einflussgrößen wie die Zahl infizierter Menschen in einer bestimmten Region und Maßnahmen
wie das Tragen von Masken oder Luftfilterung die Viruslast in der Raumluft auch bei konstantem CO2Gehalt reduzieren. Zudem steigern Aktivitäten, wie z.B. Reden, Singen und Schreien, die Virusemission
weit stärker als die CO2-Konzentration. Zufuhr von Frischluft senkt sowohl CO2-Gehalt als auch alsViruslast. Dies ist nicht der Fall bei bloßer Rezirkulation der Luft, zum Beispiel durch Wärmetauscher.

Die Luft, die wir atmen
Befinden wir uns in einem Raum mit mehreren Personen, liefert die Messung des CO2-Gehalts einen
Anhaltspunkt dafür, wieviel Prozent der eingeatmeten Luft aus Luft besteht, die bereits von anderen
Personen ausgeatmet wurde. So bedeutet eine gemessene CO2-Konzentration von ca. 1200 ppm, dassfast 2% der Raumluft bereits mindestens einmal Lungenkontakt hatte. Damit besteht jeder 50.
Atemzug, den eine Person in diesem Raum macht, aus ausgeatmeter Luft. Ein spezifischesInfektionsrisiko mit COVID-19 lässt sich daraus allerdings nicht direkt ableiten. Es hängt vonverschiedenen Faktoren ab, die derzeit noch intensiv erforscht werden.(1) Nichtsdestotrotz ist die
CO2-Messung eine kostengünstige Lösung, um das aktuelle Risiko durch potenziell infektiöse Aerosoleeinzustufen.

Strategien zur Verringerung des Infektionsrisikos
In Umsetzung der Forschung in die Praxis hat das Umweltbundesamt einen allgemeinen Leitfaden zur
gesundheitlichen Bewertung von Kohlendioxid in der Innenraumluft erarbeitet, der u.a. Hinweise zu
SARS-CoV-2 enthält. Diese Hinweise sind auch für COVID-19 relevant. Demnach ist eine CO2Konzentration von <1000 ppm hygienisch unbedenklich. Die Richtlinie stuft eine Konzentration
zwischen 1000 und 2000 ppm als bedenklich und alles darüber hinaus als inakzeptabel ein. CO2 ist
auch in der Stellungnahme der DGHK (Deutsche Gesellschaft für das hochbegabte Kind) ein wichtigerRichtwert zur Infektionsprävention in Schulen.

Auch die Arbeitsgruppe „Lüftung“ des UBA (Umweltbundesamt) empfiehlt den Einsatz von CO2Ampeln. Die DGVU (Unfallkasse) geht sogar noch weiter und plädiert für einen Zielwert von 700 ppm
in Klassenräumen in Pandemie-Phasen. Die neuesten Erkenntnisse sind im UBA-Leitfaden "Lüftung in
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Lüften bedeutet allerdings nicht nur Luftaustausch, sondern auch Wärmeverlust im Winter. Eine
nachhaltige Strategie sollte auch diesen Effekt berücksichtigen. Wo es keine moderne Klimatechnik
mit Wärmetauscher gibt, hilft nur das CO2-Monitoring und eine bedarfsorientierte oder regelmäßige
manuelle Belüftung. REHVA, die Vereinigung der europäischen Heizungs-, Lüftungs- undKlimaverbände, fordert die Installation von CO2-Monitoren mit Ampelanzeige in den Klassenräumen,"vor allem in Schulen, in denen die Lüftung vom Öffnen von Fenstern und/oder Gittern abhängt".

Einbau von CO2-Sensoren
Um diesen Vorgaben zu erfüllen, müssen CO2-Sensoren zuverlässige Ergebnisse liefern und sich ohne
Probleme dort anbringen lassen, wo sie benötigt werden. Im Idealfall sind sie vernetzt – etwa um
Alarm auszulösen, wenn die CO2-Konzentration die "Ampel"-Schwellenwerte überschreitet, und diese
Meldung an Gebäudemanagement-Netzwerke oder drahtlos an Smartphones zu senden.
Wartungsfreie Funksensoren eignen sich ideal für diese Zwecke. Sie sind einfach zu installieren undleicht zu warten und nutzen die innovative Energy-Harvesting-Technologie, um Energie aus ihrer
Umgebung zu gewinnen – zum Beispiel aus Bewegung, Licht oder Temperaturunterschieden. Schnell
einsetzbar, ohne dass eine spezielle Installation oder Verkabelung erforderlich wären, ermöglichen
solche Lösungen eine kontinuierliche Überwachung der CO2-Konzentration in der Umgebungsluft.

Dashboard zur Überwachung der CO2-Konzentration in der Umgebungsluft (Quelle: EnOcean GmbH)
Indem Messwerte zur weiteren Verarbeitung an einen Empfänger oder ein Gateway gesendet werden,können Alarme ausgelöst und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. So lässt sichbeispielsweise eine Raumlüftungsanlage starten, um den CO2-Gehalt zu senken. Darüber hinaus
funktionieren viele dieser CO2-Sensoren innerhalb der Ökosysteme von Funkstandards wie dem der
EnOcean Alliance. Das heißt: Sie sind problemlos mit anderen Geräten wie Raumbelegungssensoren
und Zugangskontrolle zu kombinieren, die integrale Bestandteile der Maßnahmen zum Schutz vor
COVID-19 sind.

www.enocean-alliance.org

EnOcean Alliance Whitepaper – Konsequentes CO2-Monitoring senkt Corona-Risikowhite paperQuellen


COVID-19 Prävention: CO2-Messung und bedarfsorientierte Lüftung - https://www.umweltcampus.de/forschung/projekte/iot-werkstatt/ideen-zur-corona-krise
Modeling aerosol transport and virus exposure with numerical simulations in relation toSARS-CoV-2 transmission by inhalation indoors https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925753520302630#b0125

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