Bitte beachten Sie, dass diese Zusammenfassung auf der englischsprachigen Studie von Professor Blocken et al. basiert, die im Februar 2021 auf Sciencedirect.com veröffentlicht wurde. Für etwaige Fehler ist der Übersetzer verantwortlich. 

Das Ziel der Studie war es, die Wirksamkeit von Belüftungssystemen und innovativer Luftreiniger zu untersuchen, um die Konzentration von Aerosolpartikeln im Kontext der Coronapandemie in Fitnessstudios zu reduzieren. Dieses Forschungsprojekt wurde von SportInnovator – einem von der niederländischen Regierung finanzierten Programm zur Sport- und Gesundheitsförderung – initiiert und im Auftrag von Topteam Sport durchgeführt. Der experimentelle Teil des Forschungsprojekts wurde im Studentensportzentrum der Technischen Universität Eindhoven am 11.Juli 2020 in Zusammenarbeit mit folgenden Forschungspartnern durchgeführt:

• TU Eindhoven – Fakultät für Bauingenieurwesen – Lehrstuhl für Bauphysik (Bert Blocken und Mitarbeiter)
• Tu Eindhoven – Fakultät für Bauingenieurwesen – Technisches Labor (Jan Diepens und Mitarbeiter)
• TU Eindhoven – Fakultät für Industriedesign (Steven Vos, Dennis Arts)
• PlasmaMade (Martin van der Sluis und Mitarbeiter)

Inhalt der Studie und wichtigste Schlussfolgerungen

Belüftung und Luftreinigung zur Einschränkung der Konzentration von Aerosolpartikel in einem Fitnessstudio während der Covid-19 Pandemie

Aktueller Status: Zur Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „Building & Environment“ am 1.Februar 2021 akzeptiert.

Die Einleitung gibt einen Überblick über den relevanten Sachverhalt in der wissenschaftlichen Literatur. Ein Aerosol ist eine Suspension fester oder flüssiger Partikel in der Luft. Im Zusammenhang mit der Coronapandemie bezieht sich dies auf eine Suspension von Speicheltröpfchen in der Luft. Aus der Einleitung des Artikels geht hervor, dass nach dem Vorsorgeprinzip die Konzentration von Aerosolpartikeln und die Begrenzung dieser Konzentrationen in Innenräumen berücksichtigt werden müssen. Es wird ungefähr angegeben, wie viele Speicheltropfen durch Niesen, Husten und Sprechen erzeugt werden. Auf der Grundlage von Literaturquellen wird darauf hingewiesen, dass es keinen Konsens über den „kritischen“ Durchmesser gibt, der große Tröpfchen von kleinen Tröpfchen oder Aerosolpartikeln trennt, und dass dieser Mangel an Konsens wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass frühere Studien bei unterschiedlichen Werten der relativen Luftfeuchtigkeit durchgeführt wurden. Mit dieser Erkenntnis erscheint es logisch, die Grenze zwischen großen und kleinen Tröpfchen bei einem Durchmesser von „einigen zehn Mikrometern“ zu ziehen. Die großen Tropfen fallen unter dem Einfluss der Schwerkraft relativ schnell zu Boden, daher die eingeführte „soziale Distanz“ von 1,5 m. Die kleinen Tröpfchen verdampfen sehr schnell, in wenigen Sekunden oder sogar in Sekundenbruchteilen, und können dann als Tröpfchenkerne in der Luft schweben, unabhängig davon, ob sie mit Viruspartikeln beladen sind oder nicht. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass das Virus in solchen Tröpfchenkernen bis zu 3 Stunden überleben kann. In der Einleitung wird auch erwähnt, dass nationale und internationale Organisationen und Regierungen die Bedeutung einer „angemessenen Belüftung“ hervorheben. Gleichzeitig bedeutet dies, dass sie implizit von einer Virusübertragung durch Aerosolpartikel ausgehen, da die Belüftung nur einen Einfluss auf diese Übertragungsform hat. Es ist jedoch noch nicht bekannt, wie viel Belüftung genau „ausreichend“ ist.

Literaturquellen weisen darauf hin, dass dies selbst für die verschiedenen vorhandenen Viren noch unzureichend bekannt ist. Dennoch ist es wichtig, den Einfluss der Belüftung, unabhängig davon, ob sie durch innovative und leistungsstarke Luftreinigungssysteme ergänzt wird oder nicht, auf die Konzentrationen von Aerosolpartikeln zu untersuchen, die in verschiedenen Innenräumen auftreten können. Denn je niedriger diese Konzentrationen sind, desto sicherer ist die Situation. In dieser Studie wird dies speziell für den Fall eines Fitnessstudios untersucht.

Der zweite Abschnitt des Artikels (siehe S. 3) befasst sich eingehender mit dem Stand der wissenschaftlichen Literatur zur Aerosolerzeugung, Belüftung und Luftreinigung im Fitnessbereich. Die bisherige Forschung hat gezeigt, dass tiefes Ausatmen 4 bis 6 Mal mehr Aerosolteilchen generieren kann als die normale Ruheatmung, schnelles Einatmen die Aerosolerzeugung um einen Faktor von 2 bis 3 erhöhen kann. Im extremsten Fall ist daher ein Anstieg um den Faktor 18 möglich. Dies geht auch aus einer anderen Studie hervor, die unabhängig von der ersten durchgeführt wurde. Auch dort wurde dieser Faktor 18 nachgewiesen, obwohl dies sicherlich nicht für jede Testperson zutraf; es gab sogar sehr große Unterschiede in der Aerosolpartikelproduktion durch verschiedene Testpersonen. Dies zeigt jedoch, dass Bedenken hinsichtlich COVID-19 und Fitness nicht ungerechtfertigt sind. In einer kürzlich in der Zeitschrift Nature herausgegebenen Veröffentlichung wurden Fitnesscenter (und Restaurants) auch als „effiziente Orte“ für eine mögliche Übertragung von SARS-CoV-2 bezeichnet.

Es schien in der wissenschaftlichen Literatur jedoch bisher keine Studie zu geben, die Speichelaerosole speziell in Fitnesscentern untersucht hat. Die vorliegen Studie ist daher die Erste auf diesem Gebiet. Es gibt generell auch sehr wenige Studien über die Luftqualität in Fitnessstudios. Die wenigen verfügbaren Studien konzentrieren sich nicht speziell auf Aerosole, sondern ganz allgemein auf Partikel. Es sollte beachtet werden, dass die Definition von Partikeln implizit Speichelaerosole umfasst. Aerosolpartikel und Feinstaub sind Synonyme. In früheren Studien zur Luftqualität in Fitnesscentern wurde festgestellt, dass Übungen mit kräftigen Bewegungen, wie z.B. Aerobic-Kurse, viel Feinstaub erzeugen. Dies wurde hauptsächlich auf die Resuspension von Feinstaub zurückgeführt, der sich zuvor auf Oberflächen abgelagert hatte. Zu diesem Zeitpunkt wurden jedoch zwangsläufig auch Aerosolpartikel gemessen, obwohl die Messgeräte diese Unterscheidung nicht zuließen.

Die Bauverordnung in den Niederlanden sieht Mindestdurchflussraten von Belüftungssysteme vor, welche die Gebäude je nach Nutzungsart einhalten müssen. Für Sportgebäude entspricht dies einer Versorgung von 6,5 dm³ / s pro Person für Neubauten und 3,44 dm³/s pro Person für bestehende Gebäude. Das Handbuch für Sportanlagen des olympischen Teams der Niederlande bietet Richtlinien, die weitaus höhere Lüftungsraten vorschreiben: 6-facher Luftumsatz (ACH) für Fitnessbereiche, 8-facher Luftumsatz (ACH) für den Aerobic und Kampfsportbereich und ein 10-facher Luftdurchsatz (ACH) im Spinningbereich. ACH ist die Luftwechselrate pro Stunde, d.h. wie oft pro Stunde das gesamte Raumluftvolumen durch Frischluft ersetzt wird. Das sind ziemlich hohe Werte. Außerdem ist ein Minimum vom 11,1 dm³ 7 s pro Athleten festgelegt, viel höher als in der gültigen Bauverordnung, aber in Übereinstimmung der amerikanischen Richtlinie von mindestens 10 dm³ / s pro Person (ASHRAE Standard).

Obwohl die Coronapandemie in unserer Region seit fast einem Jahr wütet, werden professionelle, mobile Luftreiniger in den Niederlanden und in Westeuropa insgesamt eher in Ausnahmefällen eingesetzt. Dies ist zum Teil auf die fehlende Zertifizierung und Standardisierung und teilweise auf Reputationsprobleme zurückzuführen: Es gibt Geräte auf dem Markt mit sehr geringer Effizienz und Effektivität und sogar Geräte, die große Mengen schädlicher Nebenprodukte wie Ozon und Stickoxide erzeugen. Die Auswahl, Installation und Wartung von Luftreinigungssystemen ist daher Arbeit für Experten, wie es bei der Planung, Installation und Wartung von Lüftungssystemen der Fall ist.

Der dritte Abschnitt des Papers (siehe S. 6) ist eine kurze zusätzliche Studie, die in einer speziellen luftdichten Klimakammer durchgeführt wurde, um festzustellen, wie viele der von einem Athleten erzeugten Aerosolpartikel wirksame Speichelaerosole sind. Speichelaerosole sind im Zusammenhang mit der Coronapandemie und damit auch dieser Forschung von besonderer Bedeutung. Menschen setzen jedoch auch Partikel durch Haare, Kleidung und Haut frei und Fitnessgeräte verursachen aufgrund der Reibung zwischen verschiedenen Komponenten und der Reibung zwischen Maschinenteilen, Kleidung und Haut ebenfalls Partikel. Auch Partikel, die sich zuvor auf Oberflächen abgelagert haben, können wieder in die Luft aufgenommen werden. Dies wird als Resuspension bezeichnet. Es wurde ein Aufbau mit einem statischen Fahrrad (Heimtrainer) in der Mitte der Klimakammer entworfen, und die Probanden wurden gebeten, zuerst zu trainieren, in dem sie in der Klimakammer frei ein- und ausatmeten, und dann nach einer kurzen Getränkepause wieder zu trainieren, diesmal wieder frei einatmen, aber durch einen Schlauch ausatmen, der sich außerhalb der Klimakammer öffnet. Auf diese Weise ist der Unterschied in den gemessenen Konzentrationen zwischen beiden Sporteinheiten ein Hinweis auf die Menge an Speichelaerosolen. Die Ergebnisse dieser kleinen Studie zeigen, dass – in Übereinstimmung mit früheren Studien zum Ausatmen von Aerosolen – die Unterschiede zwischen verschiedenen Probanden sehr groß sind. Im ersten Probanden war die gemessene Speichelaerosolemission im Vergleich zur Emission von Nicht-Speichelaerosolen nahezu vernachlässigbar. Im Gegensatz dazu lag bei einer anderen Person die Freisetzung der Speichelaerosole in der gleichen Größenordnung wie die Freisetzung der Nicht-Speichelaerosole. Dieses Ergebnis zeigt, dass – entgegen den Annahmen einiger früherer Studien – die Speichelaerosole sicherlich nicht als vernachlässigbar angesehen werden können, dass jedoch viel mehr Tests mit einer großen Anzahl von Probanden erforderlich sind, um ein gutes Bild des Verhältnisses der Speichelaerosolerzeugung zur Gesamtaerosolmenge zu erhalten. Eine solche Studie scheint derzeit nicht verfügbar zu sein.

Im vierten Abschnitt des Artikels (siehe S.8) wurde zunächst der Messaufbau im Fitnesscenter der TU Eindhoven dargelegt. Der Raum wurde mittels eines vertikalen Wandschirms vom Boden bis zur Decke in zwei Teile unterteilt und nur in einem Teil wurde der Test durchgeführt. Das Raumvolumen beträgt hierbei ca. 886 m³. Es ist ein mechanisches Belüftungssystem vorhanden, bei dem sich sowohl die Einlassöffnungen als auch den Absaugöffnungen in der Nähe der Decke befinden. Der gesamte Belüftungsstrom, der in diesem Raum geblasen wird, beträgt 1949 m³/h. Dies ergibt einen Luftdurchsatz von 2,20 pro Stunde mit 35 Teilnehmern, was den Wert um das 4,5-fache übersteigt, der in der Bauordnung für bestehende Gebäude gefordert wird. Zugegeben, es ist viel niedriger als der ACH von 6 Mal pro Stunde gemäß den Richtlinien des Handbuchs für Sportunterkünfte.

Den rekrutierten Probanden und Forschern wurde ein strenges Sicherheitsprotokoll auferlegt. Alle Teilnehmer wurden auf Covid-19 getestet und dann zwei Tage lang in einem Hotel im Zentrum von Eindhoven unter Quarantäne gestellt, bis am Samstagmorgen, dem 11. Juli 2020, als die gesamte Gruppe in einer langen Kolonne zu Fuß vom Hotel ins Fitnessstudio ging. Der Fitnessraum war mit Geräten für Cardio- und Krafttraining ausgestattet. Die Aersolkonzentrationen wurden hauptsächlich mit 2 Grimm Sensoren und 110 ASQ2020Pro Sensoren gemessen. Die letztgenannten Sensoren haben auch die CO₂-Konzentrationen, die Raumtemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit im Raum bestimmt. Im mittleren Teil des Raumes wurden zwei mobile professionelle Luftreinigungseinheiten („AirCleaner“) aufgestellt. Diese Einheiten hatten jeweils eine Leistung von 617 m³ / h und einen Energieverbrauch von jeweils (nur) 105 W. Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Testaufbau. Es ist zu beachten, dass die gemessenen Aerosolkonzentrationen nicht nur Speichel-Aerosolpartikel waren, sondern auch Aerosolpartikel, die von Haaren, Haut, Kleidung, den Trainingsgeräten selbst und der Resuspension von Partikeln freigesetzt wurden, die zuvor auf Oberflächen abgelagert waren. Die verfügbaren Messgeräte erlaubten diese Unterscheidung nicht.

Abbildung: Messaufbau im Fitnessraum 3 des Studentensportzentrums der TU Eindhoven.

Es wurden sechs Szenarien durchgeführt:

• Szenario 1: 35 Athleten, Belüftung, keine Luftreinigung
• Szenario 2: keine Sportler, Belüftung, keine Luftreinigung
• Szenario 3: 35 Athleten, keine Belüftung, keine Luftreinigung
• Szenario 4: keine Athleten, keine Belüftung, keine Luftreinigung
• Szenario 5: 35 Athleten, keine Belüftung, Luftreinigung
• Szenario 6: keine Athleten, keine Belüftung, Luftreinigung

 Jedes Szenario dauerte 30 Minuten und es wurde im Voraus klar vorgeschrieben, welche Geräte von jedem Probanden zu welchem Zeitpunkt verwendet werden sollten. Diese sechs Szenarien ermöglichten die Analyse der verschiedenen wichtigen physikalischen Prozesse. Szenario 1 lieferte Informationen zur Erzeugung von Aerosolpartikeln und zur gleichzeitigen Entfernung durch das Lüftungssystem. Szenario 2 zeigte, wie das Belüftungssystem ohne die Anwesenheit der Aerosolquellen (d.h. der Athleten) funktioniert. Szenario 3 lieferte Informationen zu den Aerosolen ohne Einfluss von Lüftungs- und Luftreinigungssystemen. Szenario 4 lieferte einen Einblick in die natürliche Ablagerung unter „ruhigen“ Innenbedingungen ohne die Luftströmungen, die durch die Belüftung oder Luftreiniger verursacht werden. Szenario 5 zeigte, wie sich die Aerosole unter Einfluss der Luftreiniger verhalten. Schließlich zeigte Szenario 6, wie die Luftreiniger nur auf die Aerosolpartikelkonzentrationen wirken. Weitere Szenarien waren am Tag der Messungen selbst aufgrund der begrenzten verfügbaren Zeit und der Ermüdung der Athleten nicht möglich. Ein Szenario, das nicht getestet wurde, aber sehr relevant ist, ist die Kombination von Belüftung mit Luftreinigung. Diese Kombination wird später in diesem Text erläutert.

Die Messergebnisse in jeder dieser Szenarien können wie folgt kurz zusammengefasst werden. Belüftung allein reichte nicht aus, um einen starken Anstieg der Aerosolpartikelkonzentrationen über einen Zeitraum von 30 Minuten zu vermeiden. Gleiches gilt für die Luftreinigung allein. Es war auffällig, dass die Zunahme in den Konzentrationen in Szenario 1 (Sport und Belüftung) ungefähr die gleiche wie in Szenario 5 (Sport und Luftreinigung) betrug. Auch die Abnahme der Aerosolpartikelkonzentrationen durch Belüftung in Szenario 2 war etwa die gleiche wie durch Luftreinigung in Szenario 6. Dass Belüftung und Luftreinigung etwa die gleiche Wirkung hatten, scheint etwas überraschend zu sein, weil die Kapazität des Lüftungssystems (1949 m³ / h) ungefähr 60 % höher als die der beiden Luftreiniger zusammen (2x 617 m³ / h). Das Belüftungssystem scheint daher weniger effizient zu sein. Das liegt daran, dass das Fitnessstudio mit 5,1 m ziemlich hoch ist und sich die Einlass- und Auslassöffnungen in der Nähe der Decke befinden. Dies bedeutet, dass ein Teil der zugeführten Frischluft die Gehhöhe (max. 2 m Höhe) nicht erreicht und daher an den Stellen, an denen es am wichtigsten wäre, insbesondere dort, wo Personen anwesend sind, kein vollständiger Luftaustausch stattfinden kann. Die Luftreiniger hingegen sind in Gehhöhe aufgestellt und reinigen die Luft in dieser Höhe. Die Tatsache, dass Lüftungssysteme auf diese Weise entworfen und implementiert werden, ist keine Ausnahme, sondern genau das Gegenteil. Es ist üblich, die Einlass- und Auslassöffnungen in der Nähe der Decke zu platzieren und Lüftungskanäle in der abgehängten Decke zu verbergen. Dies ist die bequemste und kostengünstigste Lösung im Bezug auf die Konstruktion. Dies hat keine negativen Auswirkungen auf die Lüftungseffizienz in niedrigen Räumen wie Büros und Klassenzimmern, wirkt sich jedoch in hohen Räumen wie Fitnessräume und Sporthallen aus. Szenario 4 zeigte, dass sich insbesondere große Partikel (mit einem Durchmesser zwischen 2,5 und 10 Mikrometern) absetzten und durch „Ablagerung“ aus der Luft entfernt wurden. Dies war bei den kleineren Partikeln kaum der Fall, sodass hauptsächlich diese während der 30 Minuten in der Luft schwebten.

Auch die CO₂-Konzentrationen wurden in allen 6 Szenarien gemessen. Logischerweise nahmen diese zu, während Sport betrieben wurde; nahmen ab, wenn kein Training stattfand und belüftet wurde, und blieben gleich, wenn kein Training bei gleichzeitiger Luftreinigung stattfand. Die meisten Luftreiniger – wie die, die in der Studie eingesetzt wurden – entfernen hauptsächlich Partikel aus der Luft und haben keinen Einfluss auf die CO₂-Konzentration. Daher wird davon abgeraten, nur Luftreiniger einzusetzen ohne eine Frischluftzufuhr zu gewährleisten. Die verstößt im Übrigen auch gegen die geltenden Normen und Richtlinien – die Bauverordnung schreibt zu Recht Mindestlüftungsraten vor.

In Abschnitt 5 wird ein einfaches mathematisches Berechnungsmodell angewendet, das auf Differentialgleichungen basiert, die die CO₂-Massenbilanz im Fitnessstudio beschreiben. Die Lösung dieser Differenzialgleichungen für die verschiedenen Szenarien bietet einen tieferen Einblick in die physikalischen Prozesse, die stattgefunden haben. Auf diese Weise kann sowohl die CO₂-Produktion der Athleten als auch die Belüftungseffizienz in Gehhöhe bestimmt werden. Die berechneten CO₂-Ausstöße kommen den Daten, die in früheren Studien für Personen in körperlicher Aktivität belegt wurden, sehr nahe. Die nach diesem Berechnungsmodell berechnete Durchflussmenge, mit der das CO₂ in Gehhöhe entfernt wird, beträgt 995 m³ / h, was in etwa der Hälfte des gesamten Belüftungsdurchflusses von 1.949 m³ / h entspricht. Der Belüftungswirkungsgrad beträgt somit ca. 50 %. Wie bereits erwähnt, liegt dies daran, dass sich sowohl die Lufteinlass- als auch die Auslassöffnungen nahe an der Decke befinden.

In Abschnitt 6 wird ein ähnliches einfaches mathematisches Berechnungsmodell für die Aerosolpartikelkonzentrationen angewendet. Die Aerosolpartikel werden entsprechend ihrem Durchmesser in fünf Gruppen eingeteilt. Gruppe 1 mit einem Durchmesser zwischen 10 und 2,5 Mikrometern, Gruppe 2 zwischen 2,5 und 1 Mikrometer, Gruppe 3 zwischen 1 und 0,5 Mikrometer, Gruppe 4 zwischen 0,5 und 0,25 Mikrometer und Gruppe 5 unter 0,25 Mikrometer. Für jedes Szenario ist eine Differentialgleichung erstellt worden, deren Lösungen ein System von 30 Gleichungen bilden (fünf mal sechs Differentialgleichungen wegen der sechs Szenarien). Dieses erlaubt es bis zu dreißig Unbekannte zu bestimmen. Dies liefert Ergebnisse, die angeben, wie viele und wie schnell Partikel aus der Luft weichen und sich auf Oberflächen absetzten (Ablagerung), welchen Einfluss Belüftung und Luftreinigung auf die Verbreitung von Aerosolpartikeln hat, und wie viele Aerosole von den 35 Athleten generiert wurden. Die Ergebnisse hinsichtlich der Erzeugung von Aerosolpartikeln entsprechen früheren, kleineren Forschungsergebnissen, in denen die von einer Person erzeugten Aerosole gemessen wurden.

Der Zweck der Aufstellung des mathematischen Berechnungsmodells besteht nicht nur darin, einen besseren Einblick in das genaue Geschehen in jedem der sechs Szenarien zu erhalten, sondern auch zu ermöglichen, die Ergebnisse anderer Szenarien zu kalkulieren.

Wie zuvor erwähnt, gibt es eine Reihe von interessanten Szenarien, die am Tag der Durchführung des Experiments nicht gemessen wurden, vor allem Szenarien, in denen Belüftung und Luftreinigung kombiniert werden. Das Berechnungsmodell ermöglicht nun, zu berechnen, was während eines ganzen Tages im Fitnessstudio passiert, nicht nur während 30 Minuten. Das Modell zeigt, dass es durch eine Kombination von Belüftung und Luftreinigung gelingt, den Anstieg der Aerosolpartikelkonzentrationen, der unvermeidlich zu Beginn des Trainings auftritt, relativ schnell auszugleichen und auf einen Schwellenwert zu begrenzen, der im Voraus festgelegt werden kann. Je mehr Luftreiniger verwendet werden, desto schneller wird der Anstieg mit der Zeit gestoppt und desto niedriger sind die Endkonzentrationen. Die folgende Abbildung zeigt für die fünf Gruppen von Aerosolpartikeln die maximalen Konzentrationen, die bei den 35 Athleten im Fitnessraum in unterschiedlichen Szenarien noch auftreten können.

• Szenario 1: 35 Athleten und Belüftung (dieses Szenario ist identisch mit dem oben genannten Szenario 1)
• Szenario 3´: Anpassung des oben genannten Szenario 3: 35 Athleten mit konstanter Aerosolerzeugung wie in Szenario 1, keine Lüftung keine Luftreinigung
• Szenario 5´: Anpassung des oben genannten Szenarios 5: 35 Athleten, keine Belüftung, 2 Luftreinigungseinheiten
• Szenario 7: 35 Athleten, Belüftung und 2 Luftreinigungseinheiten
• Szenario 8: 35 Athleten, Belüftung und 4 Luftreinigungseinheiten
• Szenario 9: 35 Athleten, Belüftung und 6 Luftreinigungseinheiten

Die Abbildung hat eine logarithmische vertikale Achse, um alle Balken im Balkendiagramm klar darzustellen. Eine solche Abbildung zeigt jedoch typischerweise ein verzerrtes Bild, und daher wird dieselbe Abbildung erneut darunter dargestellt, jedoch mit einer linearen Achse. Die zweite Abbildung zeigt deutlicher, wie groß die Wirkung von Belüftung, Luftreinigung und insbesondere die Kombination beider Maßnahmen ist. Die untere Abbildung zeigt die prozentuale Reduktion der Aerosolkonzentration durch die Anwendung von Belüftung und Luftreinigung. Belüftung und Luftreinigung allein reduzieren die Konzentration bei den großen Partikeln um mehr als 60 % und bei den kleinen Partikeln um mehr als 80 %. Die Kombination von Lüften und Luftreinigung (2 Einheiten) reduziert andererseits die Konzentrationen für große Partikel um mehr als 80 % und für kleine Partikel um mehr als 90 %. Durch den Einsatz von mehreren Luftreinigungseinheiten sind Reduzierungen von 90 bis 95 % möglich.

Abbildung: Berechnete Konzentrationen von Aerosolpartikeln in verschiedenen Szenarien für die Situation von 35 Sportlern im Fitnessstudio des Studentensportzentrums der TU Eindhoven – mit logarithmischer vertikaler Achse

Abbildung: Berechnete Konzentrationen von Aerosolpartikeln in verschiedenen Szenarien für die Situation von 35 Sportlern im Fitnessraum des Studentensportzentrums der TU Eindhoven – mit linearer vertikaler Achse.

Abbildung: Berechnete Konzentrationen von Aerosolpartikeln in Prozent in verschiedenen Szenarien für die Situation von 35 Sportlern im Fitnessraum des Studentensportzentrums der TU Eindhoven.

In Abschnitt 7 wird diese Forschung einer breiteren Diskussion unterzogen. Es handelt sich um eine einzigartige Studie und wird deshalb in einer internationalen Fachzeitschrift Q1 veröffentlicht. Das Journal „Building and Environment“ ist laut Clarivate Analytics die Nummer 4 im Ranking der 134 angesehensten Fachzeitschriften auf dem Gebiet des Bauingenieurwesens. Wie jedes Forschungsprojekt unterliegt auch diese Forschung Einschränkungen. Eine wesentliche Einschränkung besteht darin, dass die gemessenen Aerosolpartikel nicht nur Speicheltröpfchen sind, die in der Coronapandemie besondere Aufmerksamkeit verdienen, sondern auch Aerosolpartikel aus Haut, Haaren, Kleidung und Fitnessgeräten. Diese Aerosolpartikel gelten jedoch ebenso als gesundheitsschädlich und können und sollten auch durch Belüftung und Luftreinigung entfernt werden. Dies ist sowohl eine Beschränkung als auch ein zusätzlicher Vorteil dieser Forschung. Die Anwendung der Luftreiniger zusammen mit der Belüftung trägt zu einer gesünderen Sportumgebung bei, auch ohne virushaltige Speichelaerosole. Auch einige weitere Einschränkungen werden in Abschnitt 7 näher erläutert.

Abschnitt acht enthält die Schlussfolgerungen. Die wichtigste Schlussfolgerung dieser Studie und auch der wichtigste Ratschlag für die Praxis ist, dass Fitnessräume und andere Indoor-Sportbereich nicht teure Aufrüstungen der vorhandenen mechanischen Lüftungssysteme investieren sollten, sofern die Belüftung bereits den entsprechenden Bauverordnungen entspricht. Stattdessen kann das vorhandene Lüftungssystem durch mobile, professionelle Luftreinigungsgeräte ergänzt werden. Wichtig ist hier, dass Luftreinigungsgeräte sorgfältig ausgewählt werden, die über eine ausreichende Kapazität für die entsprechende Raumgröße aufweisen, einen hohen Wirkungsgrad haben und keine schädlichen Nebenprodukte erzeugen. Die Auswahl, Installation und Wartung von Luftreinigungsgeräten ist genau wie bei mechanischen Lüftungssysteme eine Aufgabe für Spezialisten. Die Ergänzung bestehender Belüftungssysteme durch energieeffiziente Luftreinigungssysteme ist auch die verantwortungsvollste, energieeffizienteste und ökologischste Lösung. Luft aus Belüftungssysteme muss häufig erwärmt, gekühlt, befeuchtet oder entfeuchtet werden, da sie von außen kommt, was viel Energie erfordert. Die von Luftreinigungssystemen behandelte Luft ist dagegen Innenluft, die bereit eine nahezu angemessene Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit aufweist.

Fotos: PlasmaMade