Raumluftqualität messen und optimieren

co2

In Innenräumen ist der Hauptverursacher der Luftverschmutzung der Mensch. Dessen Atmung und Verdunstungen verunreinigen merklich die Luft mit Aceton, diversen Alkoholen und Geruchsstoffen. Neben dem Menschen gibt es noch eine Vielzahl von Luftverschmutzern in Innenräumen, wie unter anderen: chemikalienbelastete Reinigungsmittel, Zigarettenrauch und Verdunstungen von Möbellacken. Da es nur schwer ist, all diese Stoffe einzeln zu analysieren und auszuwerten, wird der CO2 Gehalt in der Luft als Indikator genommen zur Messung der Raumluftqualität.

Bei schlechter Raumluftqualität werden Menschen müde. Konzentrationsschwäche tritt auf. Mit steigendem CO2-Gehalt hebt sich das Ansteckungsrisiko. Je höher der CO2-Gehalt in einem Raum ist, umso mehr Keime sind zu finden.

Es ist demnach essentiell für die menschliche Gesundheit für eine gute Raumluftqualität zu sorgen.

Was ist CO2 und wie entsteht es?

Kohlenstoffdioxid (CO2) ist ein geruchloses Gas, das in unserer Luft zu 0,04 % vorherrscht. Es ist eine chemische Verbindung aus Sauerstoff und Kohlenstoff. Als bedeutender Baustein der Fotosynthese, ermöglich CO2 das Leben auf der Erde.

CO2 entsteht durch das Atmen von Tieren und Menschen, durch die Verrottung von organischen Stoffen, die Reifung von Obst und Gemüse. Doch der meiste Anteil der vorhandenen CO2-Konzentration wird durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht, wie Öl, Benzin und Gas.

Als ein Treibhausgas, hat CO2 in hoher Konzentration fatale Folgen für die Umwelt in laufe der globalen Erwärmung. Grund dafür ist, dass es nicht durchlässig ist für langwellige Wärmestrahlung. Es verhindert somit die Abstrahlung der kurzwelligen Sonnenstrahlen die auf die Erde auftreffen. Dadurch wird die Temperatur auf der Erde erhöht.

CO2 in Räumen

Der moderne Mensch verbringt durchschnittlich 20 Stunden pro Tag in Innenräumen. Wieviel CO2 sich in diesen Räumen befindet und wie sich die Luftraumqualität auf den Menschen auswirkt hängt im Grunde von folgenden Faktoren ab:

  • Anzahl der Personen im gleichen raum
  • Raumvolumen
  • Welche Aktivitäten werden betrieben
  • Dauer des Aufenthaltes
  • Bestehen Verbrennungsvorgänge
  • Lüftung

Gemessen wird der CO2-Gehalt in ppm (Parts per Million). So liegt eine gute Luftqualität im Freien bei ca. 350 ppm. Städte haben eine Luftqualität von etwa 500 ppm. In Innenräumen ist eine hygienisch unbedenkliche Anzahl 1000 ppm. Man nennt sie auch die Pettenkoferzahl. Aufwärts der Pettenkoferzahl treten erste Beschwerden, wie Kopfschmerzen, auf. Manche Innenräume, Klassenzimmer beispielsweise, können Werte von 5000 ppm überschreiten. Besonders in modernen Gebäuden häufen sich solche Ansammlungen von CO2. Durch energieeinsparende Baumaßnahmen werden Gebäude luftdicht gemacht.

Wer war Max von Pettenkofer?

Max von Pettenkofer war ein deutscher Chemiker und Hygieniker, der bereits vor 150 Jahren erkannte, dass die Luft in einem Raum, über längeren Aufenthalt, an Qualität verliert. Er identifizierte den CO2-Gehalt als wichtige Leitkomponente zur Messung der Raumluftqualität und legt mit der Pettenkoferzahl (1000 ppm) einen Richtwert fest. CO2-Konzentrationen die die Pettenkoferzahl überschreiten führen demnach zu ersten körperlichen Beschwerden.

Wie setzt sich das ideale Raumklima zusammen?

Das ideale Raumklima setzt eine Temperatur von 20 bis 23 °C voraus und eine Luftfeuchte von 30 bis 70 % rF. Der CO2-Gehalt sollte unter 800 ppm liegen. Werte die über 1000 ppm liegen sind bereits unangenehm auffällig.

Klassifizierung der Raumluftqualität nach DIN EN 13779:2007-09 (DIN 2207-09)
Raumluft-Kategorie (Innenraumluft) Beschreibung Erhöhung der CO2-Konzentration gegenüber der Außenluft (ppm) Absolute CO2-Konzentration in der Innenraumluft (ppm) Lüftungsrate / Außenluftvolumenstrom (l/s Person (m³/h Person))
IDA 1 Hohe Raumluftqualität < 400 < 800 > 15 (> 54)
IDA 2 Mittlere Raumluftqualität > 400 -600 > 800 - 1000 10 – 15 (> 36 - 54)
IDA 3 Mäßige Raumluftqualität > 600 – 1000 > 1000 – 1400 6 – 10 (> 22 - 36)
IDA 4 Niedrige Raumluftqualität > 1000 > 1400 < 6 (< 22)

Welche Innenräume sind besonders betroffen?

Besonders betroffen sind Räume mit einer hohen Ansammlung von Menschen auf kleinem Raum, für längere Zeit, bei wenig Lüftung. Davon sind betroffen Verkehrsmittelinnenräume, Büros, Wohnungen, Kindertagesstätten und Schulen.

Um die Raumluftqualität zu verbessern ist Lüften vorgeschrieben:

Hygienische Bewertung der CO2 Konzentration der Innenraumluft mit Empfehlung kurzfristiger Abhilfe
CO2-Konzentration (ppm) Hygienische Bewertung Empfehlung
< 1000 Hygienisch unbedenklich Keine Maßnahmen
1000 – 2000 Hygienisch auffällig Lüftungsmaßnahme erhöhen und verbessern
> 2000 Hygienisch inakzeptabel Belüftbarkeit des Raumes prüfen ggf. weitergehende Maßnahmen durchführen

Als Beispiel zur Lüftung dient folgende CO2-Messung (2 Personen, Schlafzimmer (16 m²)):

co2 Schlafzimmer

Klassenräume sind von schlechter Raumluftqualität betroffen

Die amerikanischen Wissenschaftler Milton und Rudnick haben sich mit CO2 in der Raumluft beschäftigt und wie sich schlechte Raumluftqualität auf die Gesundheit auswirkt. In Folge ihrer Forschung untersuchten sie 2003, um wieviel Prozent sich das Grippe Ansteckungsrisiko erhöht unter bestimmten Bedingungen. Als Testumgebung wurde ein Klassenraum genommen.

Gegeben sind 30 Personen in einem Klassenraum über 4 Stunden hinweg. Eine dieser Personen hatte akute Grippe. Das Ergebnis dieser Studie sieht wie folgt aus:

  • 1000 ppm CO2 folgte zu 5 angesteckten Personen
  • 2000 ppm CO2 folgte zu 12 angesteckten Personen
  • 3000 ppm CO2 folgte zu 15 angesteckten Personen

Zwischen 2001 und 2007 wurden in deutschen Klassenräumen Tests durchgeführt hinsichtlich des CO2-Gehalts. Ein wichtiger Indikator war hier auch der Messzeitraum. Demnach war der CO2-Gehalt im Winter deutlich erhöht, auf Grund der schlechten Belüftungsumstände.

CO2-Konzentrationen in Klassenräumen deutscher Schulen
Anzahl der Klassenräume Median (Min-Max) % Überschreitung > 1000 ppm während der Unterrichtszeit % Überschreitung > 2000 ppm während der Unterrichtszeit Messzeitraum Ort Bemerkungen
90 1412

(367 - 5359)

82 30 Winter München und Umgebung Messung während der Unterrichtszeit; 1 ganzer Unterrichtstag
75 728

(314 - 2742)

29 5 Sommer
39 1600 (300 - 6000) 80 17 Winter Berlin Messung während der Unterrichtszeit; 1 ganzer Unterrichtstag
220 1654 (335 - 4998) 86 32 Winter Erfurt Messung während der Unterrichtszeit; 1 Schulstunde; Fenster bei Messung geschlossen
19 1459 (431 - 4380) 79 23 Winter Baden-Württemberg (überwiegend Stuttgart) Messung während der Unterrichtszeit; 1 ganzer Unterrichtstag
18 820 (304 - 3554) 36 3 Sommer
36 1510 (730 - 4177) 89 Winter Hannover und Umgebung Sommer- und Wintermessung erfolgten an den selben (7) Schulen; Messung über Zeitraum von 48 Stunden
22 581 (339 - 1270) 32 Sommer

Folgen schlechter Raumluftqualität

Schlechte Raumluftqualität führt zu vielen belastenden Beschwerden. Neben Kopfschmerzen und Müdigkeit, kommen Schwindel und Konzentrationsschwäche hinzu. Die Leistungsfähigkeit und Aufmerksamkeit werden gemindert. Die Herzfrequenz erhöht sich. Man setzt sich einem höheren Risiko einer Infektionskrankheit Opfer zu werden aus. Ein höheres Auftreten akuter Erkrankungen ist gegeben.

All diese Beschwerden werden unter dem Sick-Building-Syndrom zusammengefasst. Man nennt es auch die Gebäudekrankheit, worunter man versteht, dass das Gebäude einen krank macht. Eine schlechte Klimatisierung und mangelnde Lufthygiene sind Hauptursachen für dieses Syndrom.

Richtlinien vom CO2-Gehalt in Innenräumen

Es gibt keine Gesetze in Deutschland, die zur Raumluftqualität eingehalten werden müssen. Jedoch werden Richtlinien gestellt. SO liegt der hygienische Richtwert nach DIN1946 Teil 2 bei 1500 ppm.

Unsere europäischen Nachbarn sehen es etwas strenger. Finnlands hygienischer Richtwert liegt bei 1200 ppm. In Norwegen und Schweden liegt er bei 1000 ppm. In Dänemark sollte nach der Richtlinie der Arbeitsschutzbehörde der Richtwert 1000 ppm in Kindertagesstätte, Schulen und Büros nicht überschritten werden. Überschreitet der Richtwert allerdings mehrmals am Tag 2000 ppm, spricht man von einer schlechten Luftqualität.

Raumluftqualität verbessern

Zur Verbesserung der Raumluftqualität gibt es einige Vorgehensweisen:

  • intensives Lüften
  • wenig oder keine Kerzen benutzen
  • nicht im Raum rauchen
  • chemikalienbelastete Reinigungsmittel vermeiden
  • nicht verwendete Elektrogeräte ausmachen
  • Pflanzen als Luftreiniger benutzen
  • elektrische Luftreiniger
  • Belüftungsautomation

Um zu erkennen, wann die Luftqualität sich verschlechtert, benutzt man CO2-Messgeräte. Damit misst man den CO2-Gehalt in der Luft, der wie bereits erwähnt, ein wichtiger Indikator ist für schlechte Raumluftqualität.

 

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Datenblatt

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