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Die grösseren Tröpfchen, welche vor allem beim Husten oder Niesen ausgestossen werden, haben einen begrenzten Ausbreitungsradius, weil sie rasch zu Boden sinken. Kleinste Tröpfchen, die als Aerosole bezeichnet werden, schweben über längere Zeit in der Luft und verteilen sich mit der Luftzirkulation im Raum. Um das Risiko eines Superspreading-Event zu reduzieren, müssen für Situationen, wo sich viele Menschen auf engem Raum länger sich aufhalten, bessere Lüftungskonzepte entwickelt und umgesetzt werden. Auch die Luftfeuchtigkeit spielt eine Rolle.
Abb. Beim Niesen werden grössere Tröpfchen ausgeworfen, begleitet von einer sich langsam ausbreitenden Wolke aus aerogenen Mikrotröpfchen, sogenannten Aerosolen [Quelle: PHIL, James Gathany]
Infektiöse Aerosole im Fokus
Das neue Coronavirus Sars-Cov-2 ist mit seiner ca 0.1 Mikrometer grossen Proteinhülle ein eher grösseres Virus, das Menschen über seinen Atemtrakt infiziert. Es zeichnet sich durch eine hohe Elastizität aus, was das Virus mechanisch relativ robust macht. Auch Trockenheit kann diesem Virus wenig anhaben. Deaktiviert werden kann dieses Virus mit Desinfektionsmittel, Seifenwasser, Ionisation oder UV-Strahlung. Von einem an COVID-19 Erkrankten wird das Virus über seine Atemwege auch wieder abgegeben, in der Regel umhüllt von einem Tröpfchen, das auch ein Mikrotröpfchen (Aerosol) sein kann. Die Sars-Cov-2 können aber auch im Stuhl eines Erkrankten nachgewiesen werden. Weil bei Fäkalien von keiner Ansteckung mit COVID ausgegangen wird, stehen diese aus hygienischer Sicht nicht im Fokus.
Vieles deutet darauf hin, dass die Virenlast, die in den Atemtrakt gelangt, eine bedeutende Rolle spielt, ob Jemand an COVID-19 überhaupt erkrankt und wie schwer der Krankheitsverlauf wird. Somit kann nur schon die Virenlast signifikant zu reduzieren vor einer Erkrankung oder schweren Verlauf bewahren. Der Virologe Christian Drosten äusserte in seinem Podcast die These, dass es auch einen Unterschied machen könnte, ob die Infektion in grösseren Tröpfchen oder als Aerosole erfolge. Nach ihm könnte es sein, dass infektiöse Aerosole nicht zuerst den Nasen-Rachenraum infizieren müssten, sondern sich direkt in der Lunge ansiedeln könnten. Was passiert, wenn ein Mensch aus seiner Umwelt das Virus aufnimmt, ist entscheidend auch von dessen Immunreaktion abhängig und welches «Waffenarsenal» (Antikörper, T-Zellen usw.) dem Immunsystem zur Verfügung steht. Das ist sehr individuell und nicht das Thema von uns Hygieniker, sondern von Infektiologen und Immunologen.
Die COVID-19-Erkrankung zeigt bei seinen Verbreitung, wie schon SARS, eine deutliche Überdispersion (nach einer Studien sollen 10% der Infizierten für 80% der Weitergabe an die nächste Generation verantwortlich sein). Verschiedene Untersuchungen zeigen, dass SARS-CoV-2 wird von bis zu 70% der Infizierten nicht weitergeben (ein sehr kleiner Dispersionsfaktor k vom 0.1 bis 0.2), Im Umkehrschluss, relativ wenig Infizierte sind für den Hauptanteil der Weiterverbreitung verantwortlich. Eine hohe Zahl von Ansteckungen durch nur eine Person ist auf sogenannten Superspreading Events rückführbar, welche beinahe ausschliesslich Innenräumen mit einer hohen Belegungsdichte betreffen. In solchen Situationen konnten in vielen Fällen Ansteckungen über mehr als 7 Meter nachgewiesen werden. Dies ist nur damit erklärbar, dass dabei von Superspreadern (infizierte Person mit hoher Viruslast im Sputum) freigesetzte infektiöse Aerosolen lange schwebend in der Raumluft verbleiben.
Die bisher erhobenen Basisreplikationszahl (R0) bei COVID-19, die deutlich kleiner ist wie bei typischen über Aerosole übertragene Krankheiten (z.Bsp die Masern oder Pocken) verleitete viele Fachpersonen zur Annahme (manche heute noch. z.Bsp. BAG), dass diesem Infektionsweg beim neuen Coronavirus eine eher untergeordnete Bedeutung zukomme. Die moderate Replikationszahl lässt sich auch, wenn die aerogenen Infektion wie bei SARS der häufigste Übertragungsweg darstellt, mit einer bereits bestehenden Immunität gegen SARS-CoV-2 (die gibt es heute höchstens bei ein paar Wenigen) oder mit einer Kreuzimunität begründen, die bei machen Menschen durch einen früheren Kontakt mit anderen Coronaviren entstanden ist. Eine Kreuzimmunität würde auch das beobachtete moderate Infektionsrisiko für Mitbewohner eines an COVID-19 Erkrankten erklären.
Wir sind deshalb davon überzeugt, dass Superspreader Events und somit die Infektion über Aerosole, die Treiber der COVID-19 Pandemie sind. Somit sind Massnahmen, welche die aerogenen Infektionsketten signifikant reduzieren, am effizientesten. Es ist noch nicht restlos bewiesen, das infektiöse Aerosole der Pandemietreiber sind, aber Vieles spricht dafür. Mirt Sicherheit spielen sie eine Rolle.
Die Infektionen über Aerosole kann signifikant verringert werden:
- Aufenthalt im Freien ohne Menschengedränge (Annäherung unter 1.5 m nur kurzfristig) - ein Menschengedränge gilt es generell zu verhindern
- bei längerem Aufenthalt in Innenräumen (auch ÖV) mit moderater Belegung - eine adäquate kontrollierte Luftkonditionierung (Lüftungsanlage mit Aussenluft und Luftbefeuchtung bei zu trockener Luft); ist der erforderliche Austausch mit Frischluft nicht möglich, Aussenluftanteil mit ausreichend gefilterter oder desinfizierter Umluft ergänzen
- bei längerem Aufenthalt in Innenräumen ohne Lüftungsanlage und sehr geringer Belegung - vermehrtes Fensterlüften (min. 5 - 10 Min. pro Stunde Querlüften; wenn nicht möglich, min. 10 - 15 Min. pro Stunde Stosslüften; während der Heizperiode keine gekippten Fenster) und Luftbefeuchtung bei zu trockener Luft (min. 30%, besser 40% r.F.)
- bei längerem Aufenthalt in Innenräumen ohne Lüftungsanlage und moderater Belegung (kein Gedränge), wie z.B. ein Schulzimmer - adäquates Querlüften über Fenster (Kontrolle mit CO2-Monitor, Konzentration nicht mehr als 400 ppm über der der Aussenluft) und Luftbefeuchtung bei zu trockener Luft; alternativ, wenn Querlüften nicht möglich ist, mit mobilem Ventilator unterstütztes adäquates Lüften oder qualifizierte Luftreiniger (mit HEPA-Filter, UVA oder Ionisatoren)
Der bei einer Pandemie mit respiratorischen Viren gefährliche Umluftbetrieb von Lüftungsanlagen ohne Hochleistungsfilter, geeigneten UVA-Lampen oder Ionisatoren, sowie die Verwendung von Ventilatoren Klimageräten, Heizlüfter und Luftentfeuchtungsgeräte ist in Räumen, welche zum Aufenthalt von Personen bestimmt sind, unbedingt zu unterlassen!
Abb. Deckenheizlüfter, Deckeneinbauklimagerät, Standventilator, Entfeuchtungsgerät
Der Fokus auf die infektiösen Aerosole bedeutet nicht, dass man auf adäquate Massnahmen gegen Schmier- und Tröpfcheninfektionen verzichten kann. Virulente Aersole dürften bei Superspreader Events, die als Pandemietreiber gelten, die mit Abstand wichtigste Rolle spielen, bei einzelnen Ansteckungen mit nahen Kontakten dürften Ansteckungen über Tröpfchen, die den Virus enthalten, eine mindestens so grosse Rolle zukommen. Gegen eine Infektion über Tröpfchen hilft bei richtiger Handhabung ein qualitativ ausreichender Mund-Nasen-Schutz (MNS) das Risiko deutlich zu reduzieren. Kaum einen signifikanten Schutz bietet dieser jedoch, vor allem nicht bei nicht dicht an die Gesichtskontur angepasster MNS, vor infektiösen Aerosolen. Die von Regierungen verordnete Maskenpflicht gilt jedoch genau dort, wo vor allem das aerogene Risiko entscheidend ist.
In Einrichtungen für vulnerabele Personen sind zum Schutz deren Bewohner erweiterte Massnahmen, wie Antigen-Schnelltests und Temperaturmessungen beim Personal und Besuchern, organisatorische Massnahmen usw., angebracht. Wenn Personen aus der Risikogruppe, ihren geschützten Bereich verlassen und sich in einen Raum begeben, in dem sich auch infektiöse Personen sich aufhalten könnten, sollten vulnerabele Personen eine FFP 2-Masken mit Ventil (das Ventil erleichtert die Atmung, was bei vielen dieser Personen wichtig ist) tragen. Eine Hygiene- oder Alltagsmaske schützt, selbst wenn alle Anwesenden im Raum eine solche tragen, nicht signifikant vor infektiösen Aerosolen. Zu diesem Schluss kommen wir auf Grund unseren Beobachtungen hinsichtlich der fehlerhaften Tragweise von Masken im öffendlichen Raum, der ungenügenden Qualität vieler Alltagsmasken, insbesondere nach mehrmaligem Gebrauch und der Versuche mit Hygienemasken an unserem Institut.
Tröpfchen versus Aerosole
Abb. ein Gemisch aus Aerosolen mit geringer kinetischer Energie & Tröpfchen mit grösserer kinetischer Energie
Beim Niesen (bis gegen 90 m/s), Husten (ca 25 m/s) und nasser Aussprache, insbesondere beim Schreien (bis gegen 20 m/s) wird ein Gemisch aus Tröpfchen von sehr unterschiedlicher Grösse aus dem Rachen eines Menschen in die Umwelt herausgeschleudert. Dabei erreichen grössere Tröpfchen, je nach Austrittsgeschwindigkeit und Masse der Tröpfchen, unterschiedliche Flugbahnen. Bei einem intensivem Niesen werden Wurfweiten von bis zu 7 Meter erreicht. Ansonsten reicht die Flugbahn von Tröpfchen nur etwa 1.5 Meter. Die Tröpfchen landen schlussendlich auf einer Oberfläche, welche sie so auch mit Viren kontaminieren können. Sie fliegen nur wenige Sekunden durch die Luft und tragen deshalb nicht zuer Virenlast in der Raumluft bei.
Die kleinsten dabei abgegebenen Tröpfchen, sogenannte Aerosole (Schwebepartikel kleiner als 5 Mikrometer, viele gar unter 1 Mikrometer), haben dagegen eine sehr geringe kinetische Energie (langsam sich bewegende, sehr kleine Masse) beim Austritt aus Nase und Mund und somit eine sehr geringe Wurfweite. Diese sinken dafür nicht so rasch nach unten (direkt nach dem Austritt durch die Thermik haben diese eher eine Tendenz zum Steigen), wie die grösseren Tröpfchen. Aerosole treten auch beim normalen Sprechen und Singen auf, in geringerem Ausmass auch nur schon beim Atmen. Eine typische Person atmet in Ruhe rund 0.5 m3/h aus, die bei physischer Anstrengung schnell auf mehrere Kubikmeter Luft pro Stunde ansteigen können. Dabei werden tausende von Aerosolen als Wolke, welche bei einem Infektiösen auch Viren enthalten können, in die Raumluft freigesetzt. Mit jedem Ausatmen reichert sich so die Virenlast in einem unbelüfteten Raum an. Die Aerosolfreisetzung wird mit zunehmender körperlichen Anstrengung ihre Atmung grösser (das wird durch das Tragen einer Maske gefördert) sowie beim Singen, ausgelassenen Verhalten oder lauterem Sprechen über eine vergrösserte Distanz (z.Bsp. wenn wegen der Abstandsregel lauter gesprochen wird).
Abb. Zunahme aerogener Virenlast eines zuhörenden, sprechenden oder singenden Spreaders über die Zeit
Vorläufige Untersuchungen deuten darauf hin, dass Neuinfizierte einen erhöhten Aerosolausstoss zeigen, wenn die Erkankung in der Lunge ankommt, dieser wieder zurück gehe. Bereits sind diese Forscher dabei, ein Messgerät zu entwickeln, welches anhand des Aerosolanteiles in der Atmung (ohne Unterscheidung, ob die Aerosole infektiös sind oder nicht) einen signifikanten Hinweis geben, ob der Proband infektiös ist. Ein solches Gerät könnte ein wertvolles Hilfsmittel werden, um am Zugang von Einrichtungen für vulnerabelen Personen Besucher und Angestellte zu prüfen.
Aussen- versus Innenraum
Einen Abstand von 1.5 Meter einhalten oder eine qualifizierte Maske korrekt tragen, wo die Distanz nicht eingehalten werden kann (beides zusammen erhöht den Schutz nicht signifikant), bieten im Freien einen hohen Schutz, weil dort die Übertragung über grössere Tröpfchen (Tröpfchen > 5 Mikrometer), der wichtigste Übertragungsweg darstellt. Dass jedoch ein Spreader aus kurzer Distanz direkt Jemand anhustet oder gar anniest, kommt sehr selten vor. Aerosole spielen im Freien, wenn überhaupt, nur auf sehr kurze Distanz eine Rolle, weil eine Aerosolwolke dort rasch verdünnt wird.
Eine Studie aus Japan berechnet, unabhängig der Übertragungsart, ein rund 19-mal höheres Infektionsrisiko für Innenräumen. In Innenräumen dominiert die Übertragung über Aerosole, gegen die 1.5 m Abstand nur beschränkt, ein Mund-Nasenschutz noch weniger, schützt. Die Dauer, in welcher man sich in Innenräumen aufhält, spielt eine weitaus grössere Rolle. Über lange Zeiträume abgegeben, reicht wahrscheinlich ein geringer Ausstoss von infektiösen Aerosolen aus, um in einen unbelüfteten Raum andere Menschen zu gefährden.
Verweilzeit infektiöser Aerosole in der Luft
Es wurde nachgewiesen, dass die beim Sprechen entstehende Aerosole, in einer geschlossenen Umgebung 8 bis 14 Minuten in stehender Luft verbleiben. Die Verfasser dieser Studie schliessen daraus, dass normales Sprechen in beschränkten Umgebungen mit erheblicher Wahrscheinlichkeit eine Übertragung von Viren in der Luft verursacht. Lokal turbulente Luft kann diese in Mikrotöpfchen gekapselte Viren oder ev. gar gänzlich tröpfchenlose Viren noch bedeutend länger im Raum schweben lassen, die Rede ist von mehreren Stunden.
Einen beutenden Einfluss auf die Verweilzeit von Aerosolen in der Luft, nicht nur von Mikrotröpfchen (die Viren enthalten können), sondern auch von Staub, Pilzsporen und andere Allergenen, hat auch die Luftfeuchtigkeit. Sehr trockene Luft lässt Tröpfchen schrumpfen. Das Infektionsrisiko ist in sehr trockener Luft (unter 30% r.F.) viel grösser, als in feuchter Luft. Ein hoher Luftwechsel mit kalter Aussenluft, auch einen über Komfortlüftungsanlagen ohne Feuchtigkeitsrückgewinnung (z.Bsp. in MINERGIE-Gebäuden), begünstigen ein trockenes Raumklima.
Wir gehen davon aus, dass sich Aerosole in geschlossenen Räumen und bestimmten Bedingungen sogar über Stunden halten und enthaltene Viren infektiös sein können. Ein hoher Luftwechsel, mit Frischluft, reduziert die Virenlast in der Raumluft eines stark belegten Raumes erheblich. Dagegen bergen Umluftgeräte, wie Klimageräte, Tisch-, Stand und Deckenventilatoren, die Gefahr, dass die infektiösen Aerosole über grössere Distanzen im Raum verfrachtet werden können und so unter Umständen erst Superspreading Events ermöglichen.
Die Luftfeuchtigkeit beeinflusst die Immunantwort gegen Viren
Die Luftfeuchtigkeit beeinflusst nicht nur die Verweilzeit von Aerosolen (Stäuben, Sporen, Pollen und Mikrotöpfchen, die auch Viren enthalten können) in der Luft und somit auh deren Konzentration in der Luft, auch Kinozilien (haarartige Zellenfortsätze, die die Atemwege des Körpers auskleiden), funktionieren unter trockenen Bedingungen nicht so gut (also genau dann nicht so gut, wenn sie es auch typischerweise mit noch mehr Aerosolen zu tun hat) - sie können Partikel, so auch Viren, nicht mehr so gut in den Rachraum hoch fördern - Respektive ein zähflüssiger Schleim, der die eingeatmete Partikel ( unter Umnständen auch Viren), wird weniger gut transportiert, wie ein dünnflüssiger Schleim.
Abb. Die Schleimhäute der Atemwege funktionieren wie Förderbänder - Ihre Flimmerhärchen (Kinozilien) fördern den Schleim mit den darin abgelagerte Partikel (Staub, Keime, Viren) in den Rachenraum [Quelle: ETH Zürich, adaptiert von Blausen / Wikipedia / CCBY 3.0]
Eine ältere Studie zeigt, wie bei Mäuse in einer Umgebung mit 10% relativer Luftfeuchtigkeit, im Verglich zu 50%, die Clearance des Influenzavirus beeinträchtigt war. Die Trockenluftexposition von Mäusen beeinträchtigt gemäss einer anderen Studie auch die Reparatur von Epithelzellen in der Lunge nach einer Influenzavirusinfektion. Nagetiere in Umgebungen mit 10 bis 20% relativer Luftfeuchtigkeit erlagen schneller einer Infektion, als die Kontrollgruppe bei 50%. Somit zeigten mehrere Studien an Mäusen, dass die Immunantwort auf Viren unter trockeneren Bedingungen weniger effizient ist. Ähnliche Studien mit Coronaviren sind uns nicht bekannt. [siehe dazu den Artikel in MedicalNewsToday]
Sicherlich kann das regelmäsige Inhalieren von heissem Dampf die Selbsteinigung der Atemwege verbessern, wenn Jemand sonst über den Tag zu trockene Luft einatmet.
Luftkonditionierung als Hygienemassnahme
Den Luftwechsel erhöhen
In Innenräumen ist die Luft, alleine schon durch thermische Asymmetrien in einer mehr oder weniger starken Bewegung, So werden auch in Räumen Aerosolwolken verteilt und verdünnt. Solange kein Luftwechsel mit der Aussenluft stattfindet und kein Gerät die Luft im Raum adäquat reinigt, konzentrieren sich die Aerosole ständig auf, solange die Quelle diese in den Raum abgibt.
Den erforderlichen Luftwechsel exakt zu errechnen, um eine ausreichende Reduktion infektiöser Aerosole zu erreichen, ist ein schwieriges Unterfang. Dies zum Einen, weil man noch kaum die Virenlast kennt, die für eine Infizierung eines Menschen erforderlich ist und welche Virenlast beim sprechen, schreien usw. überhaupt abgibt – Zum anderen, weil die Aerosolwolke sich nie homogen im Raum verteilt und Luftbewegungen im Raum ein hochkomplexer Vorgang darstellt. Als pragmatischen Schätzung empfehlen verschiedene Hygieniker heute im Zusammenhang mit der aktuellen Pandemie für Innenräume, in denen sich viele Menschen sich aufhalten, einen Luftwechsel, der dem sechsfachen Raumvolumen pro Stunde (6 rv/h) entspricht (die Empfehlung gilt nicht für eine Isolierstation in einer medizinischen Einrichtung). Nach eigenen Überlegungen dazu, schliessen wir uns dieser Empfehlung bedingt an. Das Ziel sollte sein, möglichst viele Räume, die für den Aufenthalt von vielen Personen bestimmt sind, den Luftwechsel zu optimieren und nicht, bei ein paar wenigen diesen zu perfektionieren. Dies ist nur erreichbar, wenn wir uns am Pareto-Prinzip (80/20-Regel) orientieren, auch wenn dadurch das Schutzniveau im Einzelfall sinkt. In Gruppenräumen, die für Risikogruppen bestimmt sind, solle man jedoch diesen Kompromiss nicht eingehen.
Ein so grosser Luftwechsel ist ein sehr sportliches Ziel, das unter Umständen, nebst hohen Kosten, andere Nachteile mit sich bringt. Zudem dem kann bei einem relativ grossen Raumvolumen pro Person oder auch bei einer Verdrängungs- oder Quelllüftung ein geringerer Luftwechsel ausreichen. Sowohl bei einem sehr grosseen Raumvolumen pro Person, als auch bei einer Verdrängungs- oder Quelllüftung ist eine Halbierung des empfohlenen Luftwechsels oft gar sinnvoller. Diese Empfehlung bezieht sich aus unser Sicht auf eine hohe Raumbelegung, aber ohne ein Gedränge und keiner sportlichen Betätigung - Ein Belegung und Nutzung, wie sie z.Bsp für ein Schulzimmer typisch ist. Dabei sollten pro Person min. 2.5 m² Bodenfläche bei einem geordneten Aufenthalt oder min. 5 m² bei einem ungeordneten Aufenthalt, aber auch min. 8.5 m³ Raumvolumen pro Person, zur Verfügung stehen (IBH Regel). In Räumen für ein sportliches Training muss die Belegungsdichte reduziert werden.
In unmittelbarer Nähe zu einer/m COVID-19 Kranken werden umstehende Personen nur mit einem hohen kontinuierlichen Luftwechsel auch kaum ausreichend geschützt, vor allem wenn der Spreader durch Niesen, Husten oder Schreien der Spreader auch Tausende Tröpfchen herausschleudert.
Luftaustausch über Fenster und Türen
Bei einer hohen Belegung kann die Konzentration an infektiösen Aerosolen nach ca 15 bis 40 Minuten je nach Tätigkeit bereits einem kritischen Wert erreichen. Selbst bei dreimaligen Querlüften pro Stunde wird kein Luftwechsel von 6 rv/h erreicht. Für gewisse Bereiche im Raum stellt sie eine Verdrängunslüftung, für andere eine Induktionslüftung dar. Während der Heizperiode sind Fenster nicht ständig offen zu halt, auch nicht in Kippstellung. Deshalb reicht nur eine Fensterlüftung für einen Innenraum mit einer hohen Belegung nicht aus, insbesondere nicht, wenn nicht quer gelüftet werden kann. Entweder sind die Anwesenden zu reduzieren oder mit zusätzlichen Massnahmen (Ventilator, Luftreiniger) die Lufthygiene verbessert werden. Ein Querlüften durch Innentüren ist nur innerhalb von Wohnungen oder wenn andere dabei durchlüftet Räume nicht belegt sind angebracht. Nur Stosslüften reduziert den Luftwechsel im Vergleich zur Querlüftung erheblich und ist rein induktiv.
Wenn eine höhere Belegungsdichte in Räumen nicht vermieden werden kann, stellen CO2-Messgeräte eine gute Kontrollmöglichkeit dar, um das Lüften zu optimieren. In einer epidemischen Situation sollte der CO2-Gehalt der Innenraumluft den Wert der Aussenluft nicht um mehr als 400 ppm überschreiten
Ventilationsunterstützte Fensterlüftung
Vor allem wenn ein Querlüften nicht möglich ist, weil sich alle Fenster zum Lüften sich nicht gegenüber befinden, kann der Luftwechsel mit einem mobilen Ventilator erhöht werden, der jedoch nicht bei verschlossenem Fenster betrieben werden darf. So kann z. Bsp. ein vor einem ganz geöffneten Fenster aufgestellter mobiler Ventilator, der leicht nach unten geneigt ist, der Bodenbereich mit frischer Aussenluft geflutet werden. Über 3 oder noch mehr gekippte Fenster entweicht verdrängte Luft aus dem Deckenbereich ins Freie.
Lüftungsanlagen
Einen Luftwechsel von 6 rv/h liefern die meisten bestehenden Lüftungsanlagen bei Weitem nicht. Einige kann ein Lüftungstechniker ohne Umbau auf dieses Volumen erhöhen. Ob ein moderater Umbau die Anlage, die dies nicht zulassen, dazu befähigt, ist im Einzelfall zu prüfen. Bei einer nachträglichen Einbau von Lüftungsanlagen in Gebäude finden sehr oft auch dezentrale Lüftungsgeräte Anwendung.
Bei den mechanischen Lüftungsanlagen unterscheidet man einerseits zwischen Betrieb mit Umluft- oder Aussenluf, anderseits zwischen Induktionslüftung, Verdrängungslüftung oder Quelllüftung.
Wir empfehlen unabhängig der Pandemie die Hygienerichtlinie für raumlufttechnische Anlagen (SWKI VA104-1) vollumfänglich anzuwenden.
Induktive Lüftung
In der Praxis sind Induktionssysteme (Mischluftsysteme) am Häufigsten anzutreffen. Alle dezentralen Lüftungsgeräte gehören auch zu dieser Kategorie. Bei diesem System wird die Luft mit höherer Geschwindigkeit in den Raum geblasen. Sie durchmischt sich mit der Raumluft und wird meist über Überstromdurchlässe abgeführt.
Abb. Induktionslüftung, bei der die Zuluft mit der Raumluft vermischt wird
Verdrängungs- und Quelllüftung
Bei Verdrängungslüftungen wird die Luft auf der einen Seite grossflächig eingebracht, auf der anderen Seite abgeführt. Verdrängungslüftungen können eine quer oder vertikal angeordnet sein. Dieses Lüftungssystem ohne nennenswerte Luftdurchmischung findet vor allem in Reinräumen und Operationssälen Anwendung.
Abb. Verdrängungs- und Quellüftung, sehr geringe Durchmischung
Die Quelllüftung bietet eine zur Induktionslüftung interessante alternative, wenn der Raum nicht über die Lüftung beheizt werden muss. Man trifft sie oft in Hörsälen, Theater und Kinos an, auch im Nationalratssaal. Bei diesen Systemen wird die Luft mit 1 bis 3° C unter der Raumtemperatur beruhigt im Sockelbereich in den Raum eingebracht, bildet dort einen Kältesee und wandert dann langsam, vorzugsweise entlang von warmen Oberflächen nach oben. Dies ergibt eine gute Raumdurchströmung ohne grosse Luftdurchmischung. Schadstoffe welche der Mensch abgibt, so auch infektiöse Aerosole, sind wärmer als die Raumluft und reichern sich damit von unten nach oben an. Bei diesem System eine geringere Luftmenge gegenüber der Induktionslüftung aus um eine gute Luftqualität zu erreichen.
Wenn einzig über eine Komfortlüftung ein Raum auch beheizt werden soll, kommt eine Quelllüftung nicht in Frage.
Umluftbetrieb
Viele Lüftungsanlagen unterstützen auch einen teilweisen Umluftbetrieb, um im Winter Heizenergie einzusparen. Diese Umluftanlagen sind jedoch in der Regel mit für Viren unzureichenden Filter ausgerüstet, eine Ausnahme bilden Anlagen für Reinräume und Operationssäle. So lange unklar ist, ob eine länger Luftführung durch Kanäle oder Rohre die infektiöse Virenlast auch ausreichend reduziert, ist auf den Umluftbetrieb in der Zeit, in der eine Epidemie oder gar Pandemie aktiv ist, zu verzichten oder die Filtrierung in der Anlage zu verbessern. Den bestehend Filter durch einen mit höherer Filterleistung zu ersetzen geht meistens nicht, weil dadurch das Luftvolumen reduziert wird.Zukünftig kann ev. der Einbauten zusätzlichen Komponente in den Zuluftkanal, welche Viren durch UVC-Strahlung oder durch Kontakt mit Ladungsträgern nachweislich inaktivieren (bis heute ist uns ein solcher Nachweis für SARS-CoV-2 nicht bekannt), eine Alternative sein.
Gefährliche Ventilatoren, Heizlüfter und Klimageräte
Abb. Superspreading Event in einem Restaurant in Guangzhou, begünstigt durch Klimagerät
Umluftgeräte, sowohl fest installierte, als auch mobile Gerräte, verfügen meistens über keinen oder nur unzureichenden Filter. So tragen diese zur Verteilung der Virenlast im Raum bei. Bei mehreren in Studien untersuchte Superspreading Events trugen solche Geräte viel zu der grossen Zahl an Ansteckungen bei. Dies betrifft vor allem folgende Umluftgeräte:
- Tisch-, Stand und Deckenventilatoren, jedoch nich Ventilatoren, welche in Fassaden oder Fenster eingebaut sind
- Heizlüfter, auch welche, die fest unter die Decke montiert (in Hallen , ab und zu auch in Supermärkten anzutreffen)
- Klimageräte, insbesondere welche in Büros, Arztpraxen und Apotheken, z.T. auch anderen Verkaufslokalen anzutreffen) - diese sind aber meist nur im Sommer in Betrieb, wenn das epidemische Geschehen niedrig ist
- Luftentfeuchtungsgeräte
Wenn kritisch zu sehen sind:
- Haarföne und Trockenhauben, denn bei diesen Geräten wird die Luft deutlich stärker erwärmt, als bei den meisten Heizlüftern
- Staubsauger ohne HEPA- Filter (welche mit sind eh ausreichend gefiltert), weil auch bei diesen sich die meisten nassen Aerosole mit dem Staub, der im Staubsauger verbleibt, verkleben.
Luftreiniger
Kann mit einer Fensterlüftung oder einer Lüftungsanlage der geforderte Luftwechsel nicht erreicht werden, können unterstützend mobile Luftreiniger oder Entkeimungsgeräte, die infektiöse Virenlast in der Raumluft reduzieren, eingesetzt werden (zusammen soll der geforderte Luftwechsel erreicht werden). Die Reduktion erfolgt entweder mit HEPA-Filter, alternativ mit elektrostatischen Filter, welche die Aerosole abscheiden oder mit UVC-Strahlung, wie auch durch Kontakt mit Ladungsträgern, welche Viren zuverlässig inaktivieren. Es ist dabei mit einem ausreichend validierten Verfahrender Nachweis zu erbringen, dass die Filterleistung nach der EN 1822 min. 99,95 % (Filter H13, besser H14) erreicht, respektive die Viren mit einer vergleichbaren Effektivität beim einmaligen Durchlauf inaktiviert werden (zu UVC-Geräten und Ionisatoren gibt es jedoch bis noch keinen anerkannten Nachweis einer zuverlässigen Deaktivierung von SARS-CoV-2 im Luftstrom). Luftreiniger können nicht nur die Virenlast in der Raumluft reduzieren, sie verringern auch signifikant amdere Aerosole, wie Stäube, Sporen und weitere Allergene, die die Atemwege belasten können. Zum absorbieren von Lösemitteldämpfe und Gerüchen, welche die Schleimhäute auch reizen können, benötigt man allerdings andere Filter (z.Bsp.Akivkohlefilter, welche jedoch keine Vioren ausscheiden oder deaktivieren).
Viele der angebotenen Geräte bieten jedoch keinen wirksamen Schutz, da der Volumenstrom zu klein, der Abschneidegrad der Filter zu gering und die Leistungsfähigkeit der UVC und Ionisationseinheit zu schwach ist, respektive noch nicht nachgewiesen ist. Die für die vollständige Inaktivierung von SRS-CoV-2 erforderliche UVC-Dosis ist mit über 1 J/cm2 relativ hoch.
Achtung: Wenn ein Hersteller seinen Luftreiniger damit bewirbt, dass dieser Viren deaktiviere, dann bedeutet das noch lange nicht, dass dies auch für die neuen Corona-Viren gilt! So benötigt z.B. die Deaktivierung von Noroviren eine viel geringere Strahlungsdosis mit UVC, wie für SARS-CoV-2 erforderlich ist.
Bei der Anordnung dieser Geräte ist allerdings zu beachten, dass dieses Gerät nicht zu Luftbewegungen im Raume führen, welche die Übertragung infektiöser Aerosole auf mehrere Personen begünstigen könnten. Alle Geräte zur Luftkonditionierung sollten beim gemeinsamen Betrieb, der den geforderten Luftwechsel erreicht, zu keiner störenden Geräuschkulisse werden.
Luftbefeuchter
Führt man kalte Aussenluft einem warmen Raum zu, erwärmt sie sich dort. Weil warme Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann bis zur Söttigung, nimmt die relative Feuchtigkeit ab (die r.F. stellt den prozentualen Anteil bis zur Sättigung, wo die Kondensierung beginnt, dar), je mehr die Luft erwärmt wird. Das bedeutet die Luft wird viel trockener. Aus allgemeiner hygienischer Sicht, aber auch zur Vorbeugung gegen eine Erkrankung durch respiratorische Viren im Speziellen, sollte in Innenräumen eine relative Luftfeuchtiigkeit von min. 30%, besser min. 40% gewährleistet werden (im Winter als Vorbeugung vor Schimmelschäden max. 60% auch nicht überschritten werden). Durch unsere Atmung, Schwitzen, auch durch viele unserer Tätigkeiten, wie Kochen, Waschen oder Duschen, führen der Luft Feuchtigkeit zu. Auch Pflanzen führen, in dem sie Wasser über ihrer Blätter verdunsten, zu einer höheren Luftfeuchtigkeit. Wir können den Raum auch bewusst befeuchten. Wird so die gewünschte Luftfeuchtigkeit nicht erreicht, liegt es nahe, die Raumluft mit einem Luftbefeuchter zusätzlich zu konditionieren. Dabei ist allerdings zu beachten, dass dieses Gerät nicht zu Luftbewegungen im Raume führen, welche die Übertragung infektiöser Aerosole auf mehrere Personen begünstigen könnten. Zudem ist bei Luftbefeuchtungsgeräten darauf zu achten, vor allem bei kalt vernebelnden (z.Bsp. Ultraschall), dass es im Befeuchterwasser zu keinen hohen bakteriellen Keimzahlen, insbesondere Legionellen, kommen kann.