Versuchsreihe zur Raumluftqualität in einer rumänischen Schule

DAIKIN nahm vor kurzem an einer umfassenden Studie in einer Schule in Bukarest teil; diese Studie beschäftigte sich mit möglichen Auswirkungen von Luftverschmutzungen auf die Schüler in Bezug auf Lernen und Gesundheit.

DAIKIN wurde als HLK-Spezialisten von der Technischen Universität für Bauwesen in Bukarest, Fakultät für Gebäudetechnik, aufgrund seiner anerkannten Fachkenntnisse und der bestehenden Beziehungen zu einer öffentlichen Schule im Raum Bukarest mit Schülern in den Klassen 1 bis 8 angesprochen.

Raumluftqualität: Ein nicht sichtbares Problem

Kinder verbringen, außerhalb ihres Zuhauses, die meiste Zeit in der Schule. Und in Schulen, mit großen Klassen in einem Klassenzimmer, sammeln sich Luftschadstoffe ggf. schnell an. Hohe Konzentrationen von CO₂, flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) in Form von Dämpfen, die von Reinigungs-, Bau- und Unterrichtsmaterialien freigesetzt werden, Staubpartikeln und Allergenen wie Pollen können verschiedenste Gesundheitsprobleme auslösen. Diese reichen von Kopfschmerzen, Konzentrationsschwäche, Koordinationsstörungen, Übelkeit und Schwindel bis hin zu Atembeschwerden und Schädigung von Organen oder des zentralen Nervensystems. Bakterien und Viren, auch Covid-19, setzen sich in der Luft fest und fördern ohne wirkungsvolle Bekämpfung eine rasche Ausbreitung von Krankheiten.

Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) atmen täglich etwa 93 % der Kinder unter 15 Jahren weltweit Luft ein, die so verschmutzt ist, dass ihre Gesundheit und Entwicklung ernsthaft gefährdet ist. 1

In einer aktuellen Studie der Harvard Gazette wurde ein klarer Zusammenhang zwischen kleineren PM2,5-Partikeln, die in den Blutkreislauf gelangen können, und Demenz festgestellt. Dies birgt die Gefahr eines kurzfristigen kognitiven Abbaus mit Auswirkungen auf die Gesundheit der Bevölkerung; derzeit leben weltweit mehr als 57 Mio. Menschen mit dieser Problematik. 2

Durch eine natürliche Belüftung kann die Luftqualität verbessert werden, jedoch ist das Öffnen von Fenstern nicht immer möglich oder sinnvoll. Die Schule, die an dieser Fallstudie teilgenommen hat, befindet sich beispielsweise in einem dicht besiedelten Stadtgebiet mit schlechter Außenluftqualität und einer hohen Konzentration von PM2,5- und PM10-Partikeln. Abgesehen von Schadstoffen und Lärm, die in einer Lernumgebung stören, sind die natürlichen Luftströmungsmuster nicht vorhersehbar, mit der Folge einer ungleichmäßigen Verteilung der Frischluft und/oder einer unzureichenden Entfernung von Schadstoffen. Außerdem wird übermäßiger Wärmeverlust oder -gewinn durch offene Fenster die Energieeffizienz der Heiz- oder Kühlsysteme in Gebäuden beeinträchtigen.

Über die Studie

Die Luftqualität entspricht in vielen Schulen und Kindergärten nicht den nationalen und internationalen Standards. Ohne angemessene Belüftung können sich gefährliche Konzentrationen von Kohlendioxid, Staub und Radon (ein radioaktives Gas) ansammeln. Das Projekt „Gesunde Schule“ wurde mit dem Ziel ins Leben gerufen, die Richtlinien für die Gestaltung von Klassenzimmern zu verbessern und die Auswirkungen einer guten Kontrolle der Innenraumluftqualität (IAQ) in Verbindung mit anderen Komfortfaktoren wie Temperatur, Lärmpegel und Licht zu veranschaulichen. Die Studie dauerte sieben Monate und wurde in einem einzigen Klassenzimmer durchgeführt, in dem sich während der Studie etwa dreißig Schüler aufhielten.

Aufbau der Studie

DAIKIN entwickelte in Zusammenarbeit mit Prof. Tiberiu Catalina vier verschiedene Testszenarien, um die Probleme besser zu veranschaulichen und geeignete Systemlösungen zu bestimmen:

Szenario 1: Benchmarking

Messung der bestehenden Luftqualitätswerte ohne installierte Geräte

Szenario 2: Luftreinigung (APU)

Installation von Luftreinigern in Klassenzimmern mit vorheriger und nachheriger Bewertung der Feinstaubwerte (PM-Werte)

Szenario 3: APU + Lüftung

– Einbau eines Lüftungsgeräts mit Wärmerückgewinnung, das die Klassenzimmer mit Frischluft versorgt – Messung der Temperatur-, CO₂-, PM- und VOC-Werte vor und nach der Installation

Szenario 4: APU + Lüftung + zusätzliche Filterung

Zur Verbesserung der Luftqualität wurde das installierte Lüftungsgerät mit zusätzlichen Filtern ausgestattet, um auch kleinste Schadstoffpartikel zu entfernen, die von außen in den Innenraum gelangen können.

Installierte Geräte

Der DAIKIN IEQ-Sensor ist ein IoT-Gerät, das Ihr Wohlbefinden misst. Die Raumklimaqualität (Indoor Environment Quality, IEQ) ist weiter gefasst als die Raumluftqualität (IAQ) und schließt Beleuchtung, Lärm und elektromagnetische Felder ein. Hier werden über 12 eingebettete Sensoren 15 verschiedene Parameter überwacht und über Ihr WLAN-Netzwerk übertragen. Die Messung der Raumluftqualität umfasst die CO₂-Konzentration, den Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) sowie die Feinstaubwerte für PM2,5- und PM10-Partikel. ​

VAM: Die mechanische Belüftung erfolgte über das VAM-Gerät von DAIKIN mit Enthalpie-Wärmetauscher; so werden, mittels Heizung, Kühlung und Feuchtigkeitsrückgewinnung im Innenraum und freier Kühlung, wenn die Außentemperaturen unter die Innentemperaturen fallen, Energie gespart und Wärmeverluste durch die Belüftung verhindert.

DAIKIN Luftreiniger MCK55W: Für Luftreinigung neben der mechanischen Lüftung sorgt der Luftreiniger MCK55W mit Befeuchtungsfunktion. Der elektrostatische HEPA-Filter ist so ausgelegt, dass 99,97 % der Feinpartikel mit einer Größe von 0,3 μm entfernt werden. ​

Produkte von DAIKIN können zur Vereinfachung nahtlos in eine Gesamtlösung aus Klimaanlagen und Wärmepumpe integriert werden. Durch die Wärmerückgewinnung über die VAM-Geräte werden Temperatur und Luftfeuchtigkeit für die gewünschten Innenraumbedingungen aufrecht gehalten, Energiekosten gesenkt und den Nutzern ein optimales Komfortniveau geboten, damit sie sich noch besser konzentrieren können.

Schlussfolgerungen der Studie

Die rumänische Studie betonte das gegebene Risiko geschlossener Klassenzimmer, in die Luft nur schwer eindringen kann, sodass Schadstoffe in Raum verbleiben und sich in der Folge ansammeln können. Die Ergebnisse dieses Projekts „Gesunde Schule“ bestätigen, wie wichtig die Einrichtung geeigneter IAQ-Überwachungs- und Kontrollmaßnahmen ist.

In den Räumen, in denen keine Geräte installiert waren (Szenario 1), wurden hohe Werte für PM2,5- und PM10-Partikel gemessen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit zu Erkrankungen führen. Bei der Installation von Luftreinigern (Szenario 2) wurde ein Rückgang der PM-Werte um 29 % verzeichnet; die größte Verbesserung wurde jedoch durch die Installation von VAM-Geräten zur mechanischen Belüftung in Verbindung mit Luftreinigern (Szenario 3) erzielt. Die CO₂-Werte wurden erheblich reduziert, um bis zu 60 %. Bei Ausrüstung mit VAM + G3-Filtern (Szenario 3) konnte eine deutliche Verringerung der Feinstaubwerte festgestellt werden. Ein weiterer Rückgang wurde nach dem Einbau hocheffizienter F7-Filter (Szenario 4) erreicht; dies bedeutet, dass das Eindringen von Feinstaub aus dem Freien in die Klassenräume drastisch reduziert werden konnte. ​

Zusammen mit APU und mechanischer Lüftung kann eine wesentliche Verbesserung der Raumluftqualität (IAQ) in den Klassenzimmern und eine optimale Lernumgebung für Schüler erreicht werden. ​

„Deutliche Verbesserungen wurden festgestellt, wobei die CO₂-Werte weitgehend unter dem empfohlenen nationalen Wert blieben und die Staubkonzentration im Durchschnitt um über 30 % gesenkt wurden. Der Geräuschpegel war minimal; das ist bei Luftreinigern, die für diese Ergebnisse mit maximaler Drehzahl arbeiten, von großer Bedeutung. Wir können auch feststellen, dass sich die schulischen Leistungen verbessert haben. Wissenschaftliche Studien in anderen Ländern zeigen einen klaren Zusammenhang zwischen guter Luftqualität und guten Noten. Das Feedback von Schülern und Lehrern der Pilotschule war positiv, alle fühlten sich sicherer und wohler.“

Professor Tiberiu Catalina, Technische Universität für Bauwesen in Bukarest

Quellen:

[1] More than 90 % of children breathe toxic air every day | WHO (Mehr als 90 % der Kinder atmen jeden Tag giftige Luft ein)

[2] Study demonstrating consistent evidence associating PM2.5 & cognitive decline | The Harvard Gazette (Studie zeigt konsistente Beweise für den Zusammenhang zwischen PM2,5 und kognitivem Abbau)