Aktuelle Informationen zur Luft- und Wasserhygiene

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CRLQ - Rolle von Aerosolpartikeln - GAeF

GAeFIm Rahmen der derzeitigen COVID­19 ­Pandemie kommt Lüftungsanlagen eine besondere Bedeutung zu. Von Umluftbetrieb wird abgeraten und stattdessen die Zufuhr von 100 % Frischluft mit möglichst hohem Volumenstrom und Wärmeaustausch empfohlen. Versorgt die Anlage mehrere Räume, dann kann die Verwendung hocheffizienter Filter (im zweistufigen Verfahren) sinnvoll sein, um die mögliche Verbreitung von Viren aus einem Raum in weitere Räume zu verhindern, so im Positionspapier der Gesellschaft für Aerosolforschung e. V. (GAeF). pdf>> zum Positionspapier

>> Link zur Quelle GAeF

Auszüge aus dem GAeF-Positionspapier:

Im Freien finden so gut wie keine Infektionen durch Aerosolpartikel statt. Allerdings können Tröpfcheninfektionen auftreten, insbesondere in Menschenansammlungen, wenn Mindestabstände nicht eingehalten und/oder keine Masken getragen werden. In geschlossenen Räumen ist Lüften unerlässlich, um die ausgeatmete Luft in einem Raum durch frische Luft von draussen zu ersetzen.

Kooperationen zwischen den Aerosolforschungsbereichen und der medizinisch­epidemiologischen Forschung, sowie der Lüftungstechnik und der Strömungsmechanik sollten gefördert werden, um die Expertise aus allen Bereichen bestmöglich zu kombinieren.

Die Wirksamkeit von UV­Strahlung gegenüber luftgetragenen Viren ist bisher kaum erforscht. Insbesondere fehlen Informationen zur benötigten Exposition (Intensität × Expositionszeit) zur Inaktivierung luftgetragener Viren. Dies ist insbesondere wichtig im Kontext von Luftreinigern oder Lüftungsanlagen ohne abscheidende Filter, wo in der Regel nur sehr kurze Verweilzeiten herrschen. Zudem existieren bisher keine Möglichkeiten, dies in realem Massstab zu testen.

Lüftungskonzepte, insbesondere für Schulen aber auch für andere öffentliche Gebäude und Versammlungsstätten müssen unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten, auch im Hinblick auf andere über Aerosol übertragbare Krankheiten, evaluiert werden um volkswirtschaftlichen Schaden zu minimieren. Dabei gilt es auch Aspekte der Energieeffizienz und entsprechend des Klimaschutzes mit zu berücksichtigen.

 

Aerosole

Ein Aerosol ist physikalisch gesehen ein heterogenes Gemisch aus Partikeln zusammen mit dem sie umgebenden Gas oder Gasgemisch.

Bild von GAeF Positionpaper EN Aerosol Research SARS CoV 2 Seite 6

Abbildung 1: Definition eines Aerosols: Luft mit darin verteilten flüssigen und/oder festen Partikeln

 

 

 

Bild von GAeF Positionpaper EN Aerosol Research SARS CoV 2 Seite 7Zeit die ein Aerosolpartikel benötigt um 1 m zu sinken.

Abbildung 2: Bespielhafte Darstellung der durch die Schwerkraft bedingten Sedimentation kugelförmiger Partikel mit der Dichte 1 g/cm³ in ruhender Luft (*Abbildung nicht maßstabsgetreu)

 

Bild von GAeF Positionpaper EN Aerosol Research SARS CoV 2 Seite 12

Abbildung 5: Filtrationseffizienz eines hocheffizienten Luftfilters in Abhängigkeit vom Partikeldurchmesser (basierend auf [60]); die Gesamteffizienz des Filters wird durch die Abscheidemechanismen Diffusion, Interzeption und Impaktion bestimmt; der Verlauf des Abscheidegrades von Filtern mit niedrigerer Effizienz ist ähnlich, liegt aber niedriger und erreicht ggf. nicht (nahezu) 100% für sehr kleine und sehr große Partikel

 

Bei Elektretfiltern (elektrostatisch geladen) geht die Beladung des Filters zudem mit einer elektrischen Entladung des Filters einher [75, 76]. Der Einfluss nachlassender Ladung auf die Abscheideeffizienz ist dabei in der Regel stärker als die Zunahme der mechanischen Effizienz durch die Partikelabscheidung, sodass für Elektretfilter der Gesamtabscheidegrad während des Betriebs sinkt.

 

Effektivität von Luftreinigern

Luftreiniger können einen sinnvollen Beitrag leisten, um die Partikel- und Virenkonzentration in einem Raum zu reduzieren. Bei der Beschaffung von Luftreinigern muss darauf geachtet werden, dass diese für den angedachten Raum ausreichend dimensioniert sind, um die Partikel- und Virenlast auch wirklich signifikant zu verringern. Der Luftdurchsatz des Gerätes ist hier wichtiger als die Effizienz des Filters.
Fest verbaute Lüftungsanlagen können ebenso sinnvoll sein, sofern sie die Luft filtern, um die Partikel- und Virenlast in einem Raum zu verringern, wenn sie mit 100 % Frischluftzufuhr betrieben werden.

  • Somit haben Luftreiniger bezüglich der Partikelkonzentration quasi den gleichen Effekt wie das Lüften mit sauberer Aussenluft, indem sie die Partikelkonzentration im Zeitverlauf senken oder niedrig halten
  • Vorteile von Luftreinigern im Vergleich zum Lüften sind, dass dem Raum insbesondere in der kalten Jahreszeit keine Wärme entweicht und die Effektivität unabhängig von der Partikelkonzentration in der Außenluft ist.
  • Nachteilig ist zudem, dass lediglich eine Luftumwälzung und kein Luftaustausch erfolgt.
  • Die Aktivkohle hat keinen nennenswerten Einfluss auf die Partikelabscheidung.
  • Teilweise werden zudem Zusatzfunktionen zur Inaktivierung von Mikroorganismen durch UV­Licht, Plasma oder Ozon angeboten. Während sich mithilfe von UV­Bestrahlung auf Filtern abgeschiedene Viren also effizient inaktivieren lassen, ist derzeit unklar, ob sich die Erkenntnisse auf luftgetragene Viren übertragen lassen. Zudem birgt die Methode potenzielle Risiken: UV­Strahlen führen bei direkter Bestrahlung zu einer Schädigung der menschlichen Haut. Darüber hinaus kann die UV­Bestrahlung zur Bildung von Ozon in der Raumluft führen.
  • Es sollte stets kritisch geprüft werden, welchen Nachweis die Hersteller zur Wirksamkeit ihrer Luftreiniger erbringen.
  • Die Effektivität von Luftreinigern wird meist über die Clean Air Delivery Rate (CADR) bewertet, die standardisiert über Abklingraten in einer Prüfkammer bestimmt wird.
  • Entscheidend ist also nicht allein eine möglichst hohe Filtereffizienz, sondern stets die Kombination mit einem ausreichenden Luftumsatz. So kann beispielsweise mit einem H13-Filter mit 99,95 % Abscheideeffizienz die gleiche Reinigungsleistung (CADR) erzielt werden wie mit einem E11-Filter mit 95 % Abscheideeffizienz bei einem um etwa 5 % höheren Luftdurchsatz.

 

Wirksamkeit von Masken

Bild von GAeF Positionpaper EN Aerosol Research SARS CoV 2 Seite 16

Abbildung 6: Abscheideeffizienz verschiedener Maskentypen in Abhängigkeit von der Partikelgröße, gemessen mit optischen Aerosolspektrometern, die Abscheidung sehr kleiner Partikel in FFP2 und Typ II Masken wurden zudem mittels elektrischer Mobilitätsanalyse bestimmt (gefüllte Symbole); Datenquellen: FFP2 – Prof. Dr. H.J. Schmid, Universität Paderborn, Typ II – Prof. Dr. E. Weingartner, FH Nordwestschweiz und Dr. C. Asbach, IUTA, Stoffmasken: Prof. Dr. P. Tronville und Dr. J. Marval, Politecnico di Torino, Prof. Dr. E. Weingartner, FH Nordwestschweiz und Dr. C. Asbach, IUTA

 

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