Luftreiniger mit Sperrluftschleier gegen Viren im Test
Test eines Luftreinigers mit Luftschleier gegen Viren
Luftreiniger gegen Viren sind als ernst zu nehmende technische Schutzmaßnahmen für frequentierte Innenräume zur Aufrechterhaltung wichtiger Funktionen des gesellschaftlichen Lebens in Viruspandemiezeiten anerkannt. Zumindest in gut informierten Kreisen. Vorausschauend könnten diese Schutzmaßnamen bei künftigen Viruspandemien, mit denen bei rationeller Überlegung in nicht allzu ferner Zukunft gerechnet werden muss, unverzichtbar für unsere Gesellschaft und deren Ökonomie werden. Nicht nur besonders anfällig in Pandemiezeiten, sondern auch besonders schutzwürdig für die Gesellschaft insgesamt sind die Bereiche Lebensmittel- und Verbrauchsgüterversorgung, Verwaltung und Bildung. Sind Luftreiniger gegen Viren überhaupt in der Lage, den Infektionsdruck durch Viren in der Innenraumluft entscheidend abmindern zu können? Welche technischen Grundvoraussetzungen und anderen Randbedingungen müssen für adäquate Leistungsdaten erfüllt sein? Das sind entscheidende Fragen bei der Entwicklung geeigneter technikbasierter Schutzmaßnahmenkonzepte für künftige Pandemiezeiten.
Das Labor für Arbeits- und Umwelthygiene hat Luftreiniger gegen Viren und Bakterien im Test. Die Gerätetestung beinhaltet sowohl Feld- als auch Laborversuche https://www.schimmelpilz-messungen.de/2020/12/07/luftreiniger-gegen-coronaviren-und-bakterien-im-test/. Im September 2020 war eine ganz besondere Entwicklung der Schulz & Berger GmbH (Altenburg) im Bereich Luftreinhaltung gegen Viren im Test. Die Plattform ist ein als Luftdusche arbeitender Luftreiniger gegen Viren am Arbeitsplatz. Diese schon lange Zeit bewährte Lufttechnik wurde nun um einen vertikalen Sperrluftschleier gegen direkt anströmende, impulsbeschleunigte Virus-Aerosolpartikel und Tröpfchen erweitert.
Es folgt ein Ergebnisbericht über den Test des Luftreinigers mit Luftschleier gegen Viren an einem Versuchsstand.
Funktionsprinzip des Luftreinigers gegen Viren
Die Schulz & Berger Luft- und Verfahrenstechnik GmbH fertigt Belüftungssysteme für ständige Arbeitsplätze zum Schutz der Mitarbeiter gegen luftgetragene Viren, Bakterien und Schimmelpilze. Das Belüftungssystem funktioniert nach dem Prinzip der „Luftdusche“ und bewährt sich seit vielen Jahren im praktischen Arbeitsschutz. Frischluft strömt aus flächigen Zuluftelementen direkt über dem Arbeitsplatz verwirbelungsarm aus. Mit biologischen Partikeln und Viren verunreinigte Luft in der Arbeitsplatzumgebung wird laufend durch die laminar strömende Frischluft verdrängt. Und auf diese Weise durch Frischluft ersetzt. So kann man auch an Arbeitsplätzen mit sehr komplizierten Luftströmungsverhältnissen außerordentlich stabile, verwirbelungsarme bis -freie (Laminar-) Luftströmungen erzielen. Wie z.B. in Sortierkabinen und anderen Arbeitskabinen in der Abfallwirtschaft.
Als positiver „Begleiteffekt“ und bedingt durch die relativ großen Luftmengen können diese Lüftungen bei Umluftbetrieb und Einbau geeigneter HEPA-Filter die Luft in einem geschlossenen Raum schnell von Mikroorganismen befreien. Also entkeimen. Deshalb kommen diese Geräte auch als Schutzmaßnahme gegen Viren in personenfrequentierten Innenräumen in Betracht.
Neuerungen an dem Luftreiniger gegen Viren
Allerdings können auch mit diesen Luftduschen-Systemen unmittelbare Virusübertragungen von Mensch zu Mensch über Tröpfchen nicht mit angemessener Sicherheit verhindert werden. Mikroorganismen und kontaminierte Tröpfchen von nahestehenden hustenden oder niesenden Menschen können nämlich in den Frischluftstrom gelangen. So könnte die Zufuft kontaminiert und der Mitarbeiter infiziert werden. Zum Beispiel an einer Kasse im Supermarkt.
Um dieses Problem zu eliminieren, wurde die „Luftdusche“ nun um einen vertikalen Sperrluftschleier erweitert. Dieser soll das Eindringen von Mikroorganismenpartikeln und infektiösen Tröpfchen in die Arbeitsplatzatmosphäre von der Seite her und die unmittelbare Virenübertragung von Mensch zu Mensch dadurch unterbinden. Ob ein Vordringen luftgetragener Mikroorganismen in den Reinluftstrom im horizontalen Verlagerungsgeschehen mit dieser technischen Neuerung verhindert werden kann, war zu testen.
Methoden beim Test der Luftreiniger gegen Coronaviren
Zur Vorgehensweise: Eine direkte Erfassung und Quantifizierung infektiöser Viren in der Innenraumluft wie Coronaviren im Allgemeinen und Covid-19 im Besonderen im Routineverfahren, wie z.B. beim Schimmelpilztest, ist nicht möglich. Entsprechende Verfahren sind bisher noch nicht entwickelt und stehen auch nicht in Aussicht. Das Labor für Arbeits- und Umwelthygiene bringt stattdessen optimal handhabbare mikrobiologische Ersatzparameter in Anschlag.
Vom Menschen abgegebene Bakterienpartikel kann man befugt als aussagekräftige Messgrößen bei der qualifizierten Effektivitätsbeurteilung einer Schutzmaßnahme gegen Viren anerkennen. Gezielte Prüfungen haben nämlich gezeigt, dass Bakterienpartikel, die in personenfrequentierten Aufenthaltsräumen von Menschen in die Umgebungsluft abgegeben werden, die gleiche Größe haben, wie der Großteil der Aerosolartikel, die Viren tragen. Relevant ist vor allem das Partikel-Kollektiv im unteren Mikrometerbereich (1 bis 10 µm). Bakterien in der Luft sind wesentlich zuverlässiger und mit höherer Sensitivität und vor allem deutlich schneller in Luft zu erfassen und nachzuweisen als Viren.
Anhand einer Online-Verlaufskurve der Bakterienbelastung der Luft lässt sich die Bakterienreduktion und damit die Viruspartikelreduktion genau bemessen und eindrucksvoll dokumentieren.
Versuchsaufbau beim Test der Luftreiniger gegen Coronaviren
Der Luftreiniger gegen Viren mit Sperrluftschleier wurde in einem Laborversuch getestet. Als Referenzgrößen wurden der Partikel- und Keimgehalt in dem atmosphärischen Milieu, das den Versuchsstand unmittelbar umgibt, bestimmt. Der Luftschleier wurde im rechten Winkel mit Aerosolpartikeln und Partikeln in Tröpfchengröße beschossen.
Mittels einer Kanalvorrichtung, die angesaugte luftgetragene Partikel aus der Umgebung stark beschleunigt, wurde das Ausstoßen schwebfähiger Partikel und Tröpfchen durch das Husten / Niesen einer nahestehenden Person simuliert. Der Ausstoß der Partikel aus dem Kanal wurde in rechtem Winkel vor dem Luftschleier vollzogen. Der Abstand zwischen Auslass und Luftschleier betrug 1,0 m und 1,3 m. Die Ausstoßgeschwindigkeiten wurden zwischen 5,0 und 12,0 m/s variiert. Dieser Versuchskonzeption lagen die zu erwarteten Luftausströmgeschwindigkeiten und Luftmengen an der Mundöffnung beim Husten und Niesen (Atemzugvolumen, Vitalkapazitäten) zu Grunde.
Partikelmessung beim Test der Luftreiniger
Zum Testaerosol: Das Partikelkollektiv in dem Testraum umfasste den kompletten ubiquitären Partikelgrößenbereich. Partikel deutlich kleiner 1 µm (analog solitäre Bakterien, kleine Viruspartikel / Tröpfchenkerne) waren ebenso in repräsentativer Zahl vorhanden wie Partikel mit 1 bis 10 µm Durchmesser. In der Partikelfraktion 1-10 µm kann man nicht nur den Großteil der Bakterien erwarten. Auch der Großteil der Viren ist in dieser Größenfraktion zu finden. Das sagt die Literatur. Partikel größer 10 µm, mehrheitlich mikrobiologisch / gesundheitlich inert, aber impulsstark, waren in dem Aerosol ebenfalls in angemessener Zahl vorhanden.
Die Partikelbelastungen wurden in 15 verschiedenen Partikel-Größenklassen Online aufgezeichnet. Parallel zu den Staubpartikelmessungen wurden die Schimmelpilz- und Bakterienkonzentrationen bestimmt. Die Abb. 1 schematisiert den Versuchsaufbau.
 Luftreiniger gegen Viren |
| Abb. 1: Versuchsaufbau schematisch beim Test Luftreiniger gegen Viren mit Sperrluftschleier |
Luftreiniger mit Luftschleier im Test – Ergebnisse
Die Ergebnisse der Luftkeimmessungen mit einem Impaktor belegen eine hohe Effizienz bei der Keimreduktion durch die Luftschleieranlage. Der residuale Keimgehalt der Luft hinter dem Luftschleier lag zwischen 1% und 10% der Belastung der Innenraumluft. Die Konzentrationen an Gesamt-Partikeln mit aerodynamischen Durchmessern ab größer 0,3 µm wurden durch die Luftschleieranlage im Durchschnitt um zwei Zehnerpotenzen reduziert.
Die Diagrammabbildung 2 zeigt exemplarisch die Verläufe der Partikelmesswerte an den beiden Messstellen. Zum einen im „Rohgas Raumluft“ (blau), zum anderen unter dem Luftreiniger hinter dem Sperrluftschleier (braun). Die Partikel-Ausstoßgeschwindigkeit des Querstrahls lag bei 9,8 m/s.
 Luftreiniger gegen Viren |
| Abb.2: Verläufe der Partikelmesswerte am Beispiel Ausstoßgeschwindigkeit Querstrahl 9,8 m/s |
Die Ergebnisse der Partikelmessungen bei verschiedenen Anströmgeschwindigkeiten und unterschiedlichen Abständen Emittent → Arbeitsplatz sind tabellarisch zusammengefasst wie folgt:
| Tab. 1: Ermittelte Partikel-Reduktionsraten des Luftreingers mit Luftschleier |
 Luftreiniger gegen Viren |
Einen signifikanten Anstieg der Partikel- und Mikroorganismen-Penetrationsraten am Luftschleier mit steigenden Partikel-Ausstoßgeschwindigkeiten im Versuchsfenster 5-12 m/s konnte man bei einem Abstand von 1,3 m zwischen Emittent und Aufpunkt unter dem Zuluftelement nicht messen. Lediglich bei Verkürzung des Abstandes auf 1,0 m gab es einen Anstieg der Penetrationsrate auf etwa 8% der Gesamtpartikel zu verzeichnen.
Schutzfaktoren von Masken gegen Viren
Zum Schutz vor einer saisonalen oder pandemischen Influenza (Grippe) wird ebenso wie gegen das aktuelle Covid-19-Virus Atemschutz mindestens der Klasse FFP2 empfohlen. Filter einer Atemschutzmaske können aber generell nicht 100% der Partikel beseitigen. So genannte Schutzfaktoren für Atemschutzmasken geben das von einer bestimmten Atemschutzgeräteklasse erwartete Maß an Schutz gegen schwebfähige Partikel an. Zum Vergleich der Prüfergebnisse der vorliegenden Expertise im Hinblick auf die prozentuale Partikelreduktion werden die Schutzfaktoren von partikelfiltrierenden Halbmasken gegen schwebfähige Partikel in der Luft, wie z.B. Schimmelpilze, aufgerufen wie folgt:
Typ Maske Schutzfaktor Reduktion
FFP1 4 100% → 25%
FFP2 10 100% → 10%
FFP3 30 100% → 3%
Quelle: Beschluss 45/2011 des Ausschusses für Biologische Arbeitsstoffe (ABAS) vom 05.12.2011: Stellungnahme „Kriterien zur Auswahl der PSA bei Gefährdungen durch biologische Arbeitsstoffe“
Schutzfaktor-Analog dieses Luftreinigers gegen Viren
Der Luftreiniger gegen Viren mit Luftschleier hat im Praxisbetrieb bis etwa 12 m/s Partikel-Ausströmungsgeschwindigkeit einen entsprechenden oder sogar höheren Schutzfaktor gegen luftgetragene Partikel mikrobieller Art aufzubieten haben als z.B. FFP3-Maskenatemschutz (Tab. 1). Zu Grunde gelegt ist ein Abstand zwischen einem Emittenten von Mikroorganismen und Tröpfchen und dem Atembereich eines Beschäftigten am belüfteten Arbeitsplatz von 1,3 m.
Die vorgenannten Partikelreduktionen hat man bei Anströmgeschwindigkeiten der im Kanal beschleunigten Partikel bis 12 m/s ermittelt. Nies- und Hustenwolken sollten sich innerhalb der in der vorliegenden Studie benutzten Abstände zwischen Quelle und Arbeitsplatz aber mit deutlich geringeren Geschwindigkeiten ausbreiten (etwa 5 m/s im Mittel). Bei einer Partikel-Ausstoßgeschwindigkeit von 5 m/s hat die technische Schutzmaßnahme der Schulz & Berger GmbH den vorliegenden Prüfergebnissen zufolge mit 1,2% Partikel-Restbelastung hinter dem Luftschleier einen höheren Schutzfaktor gegen luftgetragene Partikel mikrobieller Art aufzubieten, als FFP3-Maskenatemschutz mit seinem Schutzfaktor von 30.
Ausblick: Luftreiniger gegen kleinste Viruspartikel
In Zusammenhang mit viralen Innenraumluftkontaminationen ist noch wenig darüber bekannt, ob partikelfiltrierende Halbmasken in der Praxis geringere Rückhalteeffizienzen gegen Viren als gegen Schimmelpilze, Bakterien und Hefen in der Luft aufzubieten haben, sobald erhebliche Teile des luftgetragenen Virenkollektivs nicht mehr in Tröpfchen gebunden, sondern solitär vorliegen und es sich dann um extrem kleine Partikel handelt, die herkömmliche Atemschutzmaskenfilter leichter zu durchdringen vermögen. In diesem Falle wäre die Luftschleieranlage gegenüber einer konventionellen FFP2-Maske deutlich im Vorteil, da feine Partikel den vorliegenden Prüfergebnissen zufolge durch den Luftschleier mit ähnlich hoher Effizienz vom Atembereich des Beschäftigten ferngehalten werden konnten, wie Partikel im gröberen Bereich (> 1,0 µm).
Anmerkung zum Test Luftreiniger gegen Viren
Der Autor dieses Beitrags, Dr. Thomas Missel, ist promovierter Mikrobiologe (Schwerpunkt: Mykologie), bereits 20 Jahre in Hannover und Niedersachsen als Gutachter tätig und bei der IHK Hannover Öffentlich bestellt und vereidigt als Sachverständiger (seit 2008). Bestellungsgebiet bei der IHK ist: Schimmelpilze und Feuchtigkeit in Innenräumen.
Weitere Infos zu Beiträgen des Verfassers dieses Beitrags
Detailinformationen zum Schimmmelpilztest zum selbst machen:
/https://www.schimmelberatung-niedersachsen.de/informationsbeitrag-schimmelpilz-test/
Detailinformationen zum Schimmmeltest zum selbst testen:
