Kürzlich wurde ein weiterer Ausbruch einer Coronavirus-Kreuzinfektion in einem geschlossenen, kontrollierten Raum gemeldet. Die landesweite Wiedereröffnung von Unternehmen, Schulen, Supermärkten und anderen öffentlichen Einrichtungen hat uns neue Erkenntnisse darüber geliefert, wie das Coronavirus in dicht besiedelten Bereichen öffentlicher Gebäude verhindert werden kann.
Von den aktuellen Fällen von Kreuzinfektionen sind in einem geschlossenen Gefängnis 207 Menschen infiziert, auf dem Kreuzfahrtschiff Diamond Princess sogar über 500. Diese Beispiele zeigen, dass es in überfüllten Bereichen, insbesondere in relativ geschlossenen Räumen – sei es in geschlossenen Personalverwaltungsräumen mit einfachen Bedingungen oder auf luxuriösen Kreuzfahrtschiffen – aufgrund schlechter Belüftung oder defekter Klimaanlagen zu Kreuzinfektionen kommen kann.
Nehmen wir nun als Beispiel ein relativ typisches Gebäude, um dessen Belüftungssystem zu analysieren und zu sehen, wie wirksam Kreuzinfektionen in dicht besiedelten Gebieten kontrolliert werden können.
Hier ist der Grundriss eines typischen Gefängnisses. Gemäß den Vorschriften für solche Gebäude darf die Anzahl der Personen in einer Männer- oder Frauenzelle 20 nicht überschreiten. Dies ist eine mitteldichte Bauweise mit 12 Etagenbetten pro Zelle.
Abb. 1: Gefängnislayout
Um Fluchtversuche von Gefangenen zu verhindern, ist der Außenlüftungsbereich in der Regel sehr klein gehalten. Die Bauvorschriften schreiben streng vor, dass die Fensterbreite 25 cm nicht überschreiten darf. Die Belüftung jedes Raumes beträgt in der Regel 10–20 cm. Da der Raum mit oberen und unteren Etagenbetten ausgestattet ist, beträgt die Höhe gemäß den Gefängnisbauvorschriften mindestens 3,6 m. Die Grundmaße dieses Gefängnisses betragen somit etwa 3,9 m Breite, 7,2 m Länge, 3,6 m Höhe und ein Gesamtvolumen von 100 m³.
Für die natürliche Belüftung gibt es zwei treibende Kräfte: den Winddruck und den Wärmedruck. Wenn ein Gefängnis dieser Art eine Außenöffnung von 20 x 20 cm hat und in einer Höhe von mehr als 3 m geöffnet wird, sollte die Gesamtlüftungsrate des Raums rechnerisch zwischen 0,8 und 1 h-1 liegen. Das bedeutet, dass die Luft im Raum fast stündlich komplett ausgetauscht werden kann.
Abbildung 2 Berechnung der Luftwechselzeiten
Wie kann man also beurteilen, ob das Belüftungssystem gut oder schlecht ist?
Ein wichtiger Indikator ist der Volumenanteil von Kohlendioxid. Durch mehr Menschen und schlechte Belüftung steigt der Volumenanteil von Kohlendioxid in Innenräumen. Kohlendioxid selbst ist zwar geruchlos, aber es ist ein Indikator.
Vor über 100 Jahren entwickelte der Deutsche Max Joseph Pettenkofer, der als Erster das Konzept der Belüftung einführte, eine Standardformel für Gesundheit: 1000 × 10-6. Dieser Index war bis heute maßgeblich. Wenn der Kohlendioxid-Volumenanteil in Innenräumen unter 1000 × 10-6 gehalten wird, kann grundsätzlich eine gesunde Luftumgebung aufrechterhalten werden, und die Wahrscheinlichkeit einer gegenseitigen Krankheitsübertragung wird verringert.
Max Joseph Pettenkofer
Wie hoch ist also der Volumenanteil von Kohlendioxid in diesem Raum? Wir haben eine Simulationsrechnung durchgeführt, bei der 12 Personen liegen. Bei dieser Raumhöhe, Raumgröße und Belüftungsmenge beträgt der stabile Volumenanteil von Kohlendioxid 2032 × 10-6, was fast dem Doppelten des Standardwerts von 1000 × 10-6 entspricht.
Ich war noch nie in einem geschlossenen Verwaltungsraum, aber die Leute sagen oft, die Luft sei schmutzig.
Diese beiden Vorfälle, insbesondere der jüngste Fall mit 207 Infektionen, sind für uns eine deutliche Warnung, dass die Wiederaufnahme der Arbeit in Gebieten mit hoher Personaldichte besondere Vorsicht erfordert.
Ein überfüllter Bereich, der besonders anfällig für ähnliche Effekte ist, ist das Klassenzimmer. Dort versammeln sich oft etwa 50 Schüler. Sie bleiben oft vier bis fünf Stunden. Im Winter öffnen die Menschen die Fenster nicht zum Lüften, da es kalt ist. Es besteht die Gefahr einer Kreuzinfektion. Misst man den Volumenanteil von Kohlendioxid in einem voll besetzten Klassenzimmer im Winter, übersteigt er oft 1000 × 10-6.
Die wirksamste und praktisch einzige Methode zur Bekämpfung einer Kreuzinfektion mit dem Coronavirus ist die Belüftung.
Die effektivste Methode zur Feststellung der Ventilation ist die Messung des Kohlendioxidvolumens. Grundsätzlich gilt: Bei einem CO₂-Gehalt unter 550 × 10⁻⁶ ist die Umgebung sehr sicher, selbst wenn sich einzelne Patienten im Raum befinden. Liegt der Kohlendioxidgehalt hingegen über 1000 × 10⁻⁶, ist die Umgebung unsicher.
Gebäudemanager sollten die Luftverhältnisse im Gebäude täglich überprüfen. Wenn Sie sich Sorgen machen, nehmen Sie ein Messgerät mit. Andernfalls verwenden Sie Ihre Nase. Die Nase ist der beste und empfindlichste Detektor. Wenn die Luftverhältnisse ungünstig sind, rennen Sie so schnell wie möglich.
Da die Gesellschaft nun allmählich zur normalen Produktion und Arbeit zurückkehrt, sollten wir so vorsichtig wie möglich sein, wenn wir uns in relativ geschlossenen Räumen wie unterirdischen Einkaufszentren, unterirdischen Korridoren, Klassenzimmern, Wartezimmern und anderen überfüllten Räumen aufhalten.
Autor: Xu Peng
Veröffentlichungszeit: 21. April 2020
