Details zum Verfahren „Luftstrom pro Person“

Wie Joey Fox erklärt, bieten die neuen ASHRAE 241-2023-Richtlinien zur Kontrolle infektiöser Aerosole einen besser begründeten Ansatz für die Berechnung der Raumsicherheit als die Luftwechselrate (ACH): den sauberen Luftstrom pro Person. Der erforderliche saubere Luftstrom hängt von der erwarteten Belegung und Aktivität ab. So erfordern beispielsweise das Gesundheitswesen, Singen oder stärkere körperliche Betätigung im Fitnessstudio mehr, während für normale Büros, Schulen und Wohnräume 30-50 CFM pro Person gelten:

Glücklicherweise entspricht dieser Bereich dem CADR, den wir pro PC-Lüfter und pro Quadratfuß Filtrete-Fläche erhalten. (Konkret ~40 DUST CADR pro Arctic P12, ~45 DUST CADR pro SickleFlow, ~50 POLLEN CADR pro SickleFlow).

Faustregel: Jeder PC-Lüfter in CleanAirKits-Boxen deckt 1 Raumbenutzer ab.

Die Anforderungen für Klassenzimmer können halbiert werden, wenn die HVAC-Anlage bereits für ~25 CFM Außen- bzw. gereinigten Luftstrom pro Person sorgt.

Luftwechselrate pro Stunde (ACH)-Methode

Der Luftwechsel pro Stunde (ACH) quantifiziert die Rate, mit der Schadstoffe aus der Raumluft entfernt werden. Er ist ein allgemeiner Indikator für die Luftsicherheit in einem Raum unter Annahme einer typischen Belegung, wenngleich er bei extremen Belegungszahlen weniger aussagekräftig ist. Eine Verdoppelung des ACH bedeutet, dass Schadstoffe doppelt so schnell herausgefiltert werden, wodurch die inhalierte Dosis in etwa halbiert und das Ansteckungsrisiko zwischen den Anwesenden (im Durchschnitt) ebenfalls halbiert wird. (Das Ansteckungsrisiko zwischen zwei bestimmten Personen hängt zudem von ihrem Abstand und jeglichen sie verbindenden Luftströmungen ab). Hier sind die neuesten Beschreibungen zur qualitativen ACH-Sicherheit der COVID-19-Kommission von The Lancet:

Vorgeschlagene nicht-infektiöse Luftzufuhrraten (NAD) zur Verringerung der Exposition gegenüber luftübertragenen Atemwegserkrankungen

Volumetrischer Durchfluss pro Volumen Volumenstrom pro Person Volumenstrom pro Grundfläche
SCHMERZ l/s/m³ CFM/Person L/s/Person CFM/ft² l/s/m²
Gut 3 1.5 40 20 0.6 3
Besser 6 3 80 40 1.2 6
Am besten 12 6 160 80 2.4 12

Den vollständigen Bericht finden Sie unter: covid19commission.org/safe-work-travel

Quellen für den Luftwechsel (ACH) wie HLK-Systeme, offene Fenster und Luftreiniger sind alle additiv. Weitere bemerkenswerte ACH-Werte:

  • 1 ACH: typische Hintergrund-Luftwechselrate durch undichte Stellen und natürliche Zirkulation ohne mechanische HLK
  • 1 ACH: typischer Zuwachs durch das Öffnen von Fenstern
  • 2-3 ACH: typische Kapazität einer HLK-Anlage vor der Pandemie mit Außenluftzirkulation oder Nachrüstung mit MERV13
  • 6 ACH: Planungsziel vor der Pandemie für allgemeine Krankenhausbereiche. Senkt die Übertragung um 82 % im Vergleich zu 1 ACH
  • 12-14 ACH: Isolierzimmer im Krankenhaus (Minimum). Vergleichbar mit dem Freien?
  • 12-14 ACH: Isolierzimmer im Krankenhaus (Minimum). Vergleichbar mit dem Freien?

Um den ACH-Zuwachs durch Reiniger mit einer bestimmten Reinluftlieferrate (CADR) in Kubikfuß pro Minute (CFM) zu berechnen, benötigen wir lediglich das Raumvolumen (Länge X Breite X Deckenhöhe) in Kubikfuß:

ACH_Zuwachs = CADR * 60 / Raumvolumen

Da hohe Decken aufgrund der breiteren Verteilung von Natur aus sicherer sind, schlägt Joey Fox vor, die Deckenhöhe in dieser ACH-Formel auf 8 Fuß (ca. 2,44 m) zu begrenzen. Auf diese Weise erfordern sicherere, besonders hohe Decken keine übermäßig leistungsstarken Luftreiniger.

ACH als Zeitkonstante

Leider können wir nicht einfach sagen, dass eine Rate von 5 ACH bedeutet, dass ein Raum alle 12 Minuten vollständig gereinigt wird. Aufgrund der ständigen Vermischung des gereinigten Anteils mit der verschmutzten Raumluft stellen die 12 Minuten die exponentielle Abklingzeitkonstante für die Entfernung von (1-exp(-1)) = 63,2 % der Schadstoffe dar. Innerhalb von 3 Zeitkonstanten bzw. 36 Minuten sind 95 % der Schadstoffe entfernt. Durch eine Verdoppelung der Reinigungsrate auf 10 ACH verkürzt sich die Zeit zur Entfernung von 95 % der Schadstoffe auf 18 Minuten.

Wie Sie sehen, kann es selbst bei 5 ACH ziemlich lange dauern, bis ein zuvor kontaminierter Raum nach dem Einschalten der Belüftung zu 95 % gereinigt ist. Daher ist es wichtig, HLK-Ventilatoren und Luftreiniger während der Nutzungszeiten kontinuierlich laufen zu lassen. Auf diese Weise können infektiöse Aerosole nach und nach entfernt werden, während sie entstehen, was eine Ansammlung verhindert.

Denken Sie ebenso daran, Luftreiniger beispielsweise in einem Hotelzimmer mit unbekanntem Kontaminationsstatus 20–30 Minuten laufen zu lassen, bevor Sie davon ausgehen, dass es sicher ist.

Verdopplung von ACH zur Halbierung von Dosierungen und Risiken

Wenn Sie möchten, dass Verbesserungen der Luftqualität einen wesentlichen Einfluss auf die Übertragungsraten von Viren haben, sollten Sie ein entsprechend ehrgeiziges Ziel verfolgen. Basierend auf grundlegenden Verdünnungsprinzipien können wir eine Verdoppelung des ACH-Werts gegenüber dem bestehenden Niveau anstreben, um das Übertragungsrisiko etwa zu halbieren. Für ein etwas ausgefeilteres Modell probieren Sie das Risikomodellierungstool SafeAirSpaces von Dr. Corsi aus. Falls ein Gebäudefachmann keine Analyse des bestehenden ACH-Werts für einen Raum liefern kann, kann man konservativ davon ausgehen, dass dieser bei Altbauten bei 2 ACH liegt. Die zusätzliche CADR des Luftreinigers, die zur Verdoppelung des ACH-Werts erforderlich ist, beträgt:

CADR_Verdoppelung = ACH_bestehend * Raumvolumen / 60

Die Anzahl der benötigten Luftreiniger mit einer bestimmten CADR-Kapazität beträgt:

Anzahl_Luftreiniger = CADR_Verdoppelung / CADR_Luftreinigermodell

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Schaffung eines gut durchmischten Raums

Risikominderungen durch hohe ACH-Werte setzen eine starke Durchmischung der Luft im Raum voraus. Corsi-Rosenthal-Boxen tragen zur Raumzirkulation bei, reichen jedoch in großen Räumen möglicherweise nicht für eine vollständige Durchmischung aus. Erwägen Sie den Einsatz mehrerer Geräte oder die Kombination mit einem langsam laufenden Deckenventilator oder einem oszillierenden Ventilator, um eine gleichmäßige Durchmischung und Abdeckung in großen Räumen sicherzustellen.