Luftreinigungsgeräte und andere Maßnahmen zur Coronaprävention im Winter

Ich bin kein Virologe und kein Experte für Strömungsmechanik. Ich schreibe diese Zeilen als Pfarrer, der für seine Gemeinde nach einem möglichst tragfähigen und realisierbaren Coronaschutzkonzept für die kalte Jahreszeit sucht. Ich übernehme keine Haftung! Ich lege im Folgenden meine Recherchen und Überlegungen offen, damit sie anderen zur Verfügung stehen und ggF. auch korrigiert und ergänzt werden können.

Wie können Veranstaltungen abgesichert werden, wenn sie nicht im Außenbereich stattfinden können und kältebedingt auch das Lüften eingeschränkt möglich ist.

Luftreinigungsgeräte

Das Coronavirus scheint nach derzeitigen Erkenntnissen vor allem über die Luft durch Tröpfchen und Aerosole übertragen zu werden. Können Luftreinigungsgeräte dies zuverlässig verhindern? (Zitate sind im Folgenden kursiv gedruckt)

Dazu gibt es folgende Studie von 2020.: https://www.unibw.de/lrt7/raumluftreiniger

Eine gute Zusammenfassung findet sich hier:

https://www.unibw.de/home/news-rund-um-corona/corona-infektionsgefahr-in-raeumen

Die Autoren haben hier mit einem Luftreiniger Typ Trotec TAC V+ mit einem Volumenstrom von bis zu 1500 m³/h verwendet und die Aerosolkonzentration mit Lasermesstechnik analysiert
Das Gerät verfügt über einen sogenannten HEPA-Filter (High Efficient Particulate Air- Filter) der Norm EN 1822 der Klasse H14. Das bedeutet es filtert 99,995% der Partikel mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,3 μm aus der Raumluft heraus.
Das Gerät konnte die Aerosolkonzentration in einem 80m² großen Raum innerhalb von 6 Minuten halbieren
Die Autoren empfehlen: „Um eine möglichst effektive Filterung der Raumluft zu ermöglichen, sollte der Raumluftreiniger möglichst an der längsten Raumseite in der Mitte positioniert sein.“
Die Autoren empfehlen: „Bei großen Räumen, Räumen mit vielen Objekten oder sehr ungünstigen Geometrien sollten ggf. mehrere Raumluftreiniger eingesetzt werden, um alle Bereiche des Raumes zügig zu filtern und die Virenlast überall gering zu halten, damit keine indirekte Infektionsgefahr besteht.“
Trotzdem sollte nicht auf das Tragen von Masken verzichtet werden: „Raumluftreiniger sind somit geeignete Werkzeuge, um dem indirekten Infektionsrisiko durch eine Kontamination im Raum zu begegnen, aber es ist zu beachten, dass sie das direkte Infektionsrisiko, das durch direktes Anhusten oder beim langen Unterhalten über kurze Distanz erfolgen kann, nicht verringern können. Es ist daher auch mit Raumluftfiltern wichtig, auf ausreichend große Abstände zu anderen Personen zu achten und Mund-Nasen-Bedeckungen oder partikelfiltrierende Atemschutzmasken zu tragen, damit neben der indirekten Infektion durch angereicherte Aerosole im Raum auch eine direkte Infektion über kurze Distanzen durch Anhusten oder längere Gespräche sicher vermieden werden kann.“

Die Empfehlungen der Berufsgenossenschaft scheinen sich aus dieser Studie abzuleiten:

Können mobile Luftreiniger zur Reduktion der Virenlast in der Luft eingesetzt werden?

https://www.bgw-online.de/SharedDocs/FAQs/DE/News/Lueftung/Corona-mobile-Luftreiniger-Reduktion.html;jsessionid=85A987AAD8D1D57EB84DCA8C3D123A92

Können mobile Luftreiniger zur Reduktion der Virenlast in der Luft eingesetzt werden?

Der sachgerechte und richtige Einsatz mobiler Raumluftreiniger kann eventuell temporär neben raumlufttechnischen Anlagen und geöffneten Fenstern eine ergänzende Methode für kleinere und mittlere Räume darstellen, um das indirekte Infektionsrisiko in Innenräumen zu reduzieren. Der Betrieb von mobilen Raumluftreinigern muss im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung unter Mitwirken einer Fachkraft für Arbeitssicherheit oder gegebenenfalls einer Fachperson für Lüftungstechnik für jeden Raum individuell geprüft werden.! Ohne eine Gefährdungsbeurteilung ist der Einsatz eines mobilen Raumluftreinigers nicht zu empfehlen! Ein falscher Einsatz erhöht die Infektionsgefährdung sowie Gefährdungen, die beim Verwenden vom Gerätes ausgehen!

Die notwendigen Lüftungsmaßnahmen über freie Lüftung oder raumlufttechnische Anlagen kann ein mobiler Raumluftreiniger nicht ersetzen, allenfalls nur ergänzen (siehe Informationen des Umweltbundesamtes und der BAuA).

Das direkte Infektionsrisiko z.B. durch Anhusten oder längere Gespräche über kurze Distanz bleibt ebenfalls bestehen. Somit sind das Tragen eines Mund-Nasen-Schutzes und das Einhalten größerer Abstände zu anderen Personen im Raum weiterhin zu beachten.

Was sollte bei einer Anschaffung von mobilen Luftreinigern beachtet werden?

Mobile Luftreiniger können über zwei verschiedene Methoden der Filterwirkungen oder über eine Kombination der beiden Filterwirkungen verfügen:

https://www.bgw-online.de/SharedDocs/FAQs/DE/News/Lueftung/Corona-mobile-Luftreiniger-Anschaffung.html;jsessionid=85A987AAD8D1D57EB84DCA8C3D123A92

1. Abscheidung von Partikeln an Hepa-Filtern (für Viren: H13- oder H14-Filter, optimaler Einsatz mit H14-Filter)

2. UV-C-Strahlungseinheit zur Störung von Viren-mRNA

Eine Luftreinigung auf der Basis von Ozon, kaltem Plasma, Elektrofiltern oder Ionisation ist nicht zu empfehlen, da unerwünschte Reaktionsprodukte freigesetzt werden könnten. (s. DGUV Fachbereichsempfehlung FBVW-502).

Neben der Filterwirkung müssen die Luftreiniger über einen sehr hohen Luftvolumenstrom verfügen. Der Luftvolumenstrom oder Luftdurchsatz gibt an wie viel Luft pro Stunde durch den Luftreiniger strömt.

Eine Luftwechselrate von 6 pro Stunde wird empfohlen. Das bedeutet, dass die Raumluft sechsmal pro Stunde ausgetauscht werden sollte. Um dies zu erreichen wird der Luftdurchsatz des Gerätes individuell an die örtlichen Gegebenheiten, wie z.B. die Raumgröße, angepasst . Um den Luftdurchsatz zu ermitteln, errechnet man zuerst das Raumvolumen mit folgender Formel: Länge x Breite x Höhe des Raumes. Dieses Volumen x Luftwechselrate ergibt den Luftdurchsatz, der pro Stunde mindestens erreicht werden muss.

Die Leistungsfähigkeit der Geräte ist sehr unterschiedlich. Generell sollten die Geräte zuverlässig Viren aus der Luft filtern oder deaktivieren sowie über ausreichend große Volumenströme verfügen. Bei Anschaffung eines mobilen Luftreinigers sind die Gegebenheiten vor Ort (Raumgröße, -geometrie, etc.) zu berücksichtigen.

(aktualisiert: 29.09.2020)

Was muss bei einem Einsatz von mobilen Luftreinigern beachtet werden?

https://www.bgw-online.de/SharedDocs/FAQs/DE/News/Lueftung/Corona-mobile-Luftreiniger-Einsatz.html;jsessionid=85A987AAD8D1D57EB84DCA8C3D123A92

Für einen effektiven Einsatz mobiler Luftreiniger ist eine exakte Erfassung der Luftführung und -strömung im Raum erforderlich, um das mobile Geräte optimal platzieren zu können. Die Filterwirkung ist vom Standort des Gerätes im Raum, von Objekten im Raum (z. B. Deckenlampen oder Balken) und der Geometrie des Raumes (z. B. Verwinkelungen) abhängig.

Eine möglichst effektive Filterung der Raumluft wird erreicht, wenn der Raumluftreiniger mittig an der längsten Raumseite positioniert wird. Es ist wichtig, dass der Deckenbereich in Richtung der Ausströmung der gefilterten Luft nicht durch Objekte wie z. B. Balken unterbrochen wird. Vor Inbetriebnahme eines Gerätes ist dies für jeden Raum individuell zu beurteilen.

Des Weiteren müssen Gefährdungen berücksichtigt werden, die durch die Verwendung der mobilen Geräte entstehen. Entsprechende Schutzmaßnahmen sind zu ergreifen.

Bei der Verwendung eines Systems mit UV-C-Strahlung sollte die UV-Lampe des Geräts vollständig gekapselt sein, damit kein Licht nach außen dringen kann. Aufgrund der hohen Intensität der UV-Strahlung kann es ohne Schutzmaßnahmen bereits nach wenigen Sekunden zu Schädigungen der Haut oder der Augen kommen (s. Informationen des DGUV-Sachgebiets Nichtionisierende Strahlung).

Bei Raumluftreinigern mit HEPA-Filtern (H13 und H14) müssen die möglicherweise virenbelasteten Filter regelmäßig ausgetauscht werden. Beim Filterwechsel sollten mindestens Handschuhe und ein Atemschutz getragen werden, damit das kontaminierte Material nicht berührt oder eingeatmet wird. Die Filter müssen in fest verschlossenen Behältern oder Beuteln entsorgt werden.

(aktualisiert: 29.09.2020)

Prof. Kähler, der die Studie (siehe oben) zum Einsatz von Luftreinigungsgeräten veröffentlicht hat sagte mir am Telefon (Telefonat am 9. Oktober), dass er den Einsatz von mobilen Luftreinigungsgeräten für unbedenklich hält und anders als in der Empfehlung der Berufsgenossenschaft nicht zwingend Expert*innen bei der Aufstellung herangezogen werden müssten. Diese sind deutlich günstiger als die in der anderen Studie getesteten Geräte. Und deshalb für den Gebrauch in Gemeinden interessant.

In einer im Preprint veröffentlichte Studie der Goetheuniversität Frankfurt a.M. wurde mit handelsüblichen Luftreinigern von Philips (Model 2887/10) gearbeitet.

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.10.02.20205633v2.full.pdf

Kurzfassung: https://www.aerzteblatt.de/nachrichten/117171/SARS-CoV-2-Luftreiniger-beseitigen-90-der-Aerosole-in-Schulklassen

Durch 4 Geräte konnte die Konzentration von Aerosolen in einem Klassenraum um 90% gesenkt werden.
Die Geräte hatten nach Angaben der Studie einen HEPA Filter, der Klasse H13, der Partikel von 0,1 µm bis 0,3 µm zu 99,5% aus der Luft entfernen kann.
Die Erprobung erfolgte im Klassenraum eines Gymnasiums mit einer Länge von 8,24 m, einer Breite von 6,18 m und einer Höhe von 3,66 m. Dort wurden 27 Schüler unterrichtet.
Die Raumluft wurde im Experiment etwa 5,5 Mal pro Stunde gefiltert

Wir haben für unsere Gemeinde die etwas größeren Luftreiniger von Phillips Modell Phillips AC4236/10 angeschafft.

Laut Herstellerangaben:

Entfernt 99,97% luftübertragener Viren, Aerosole*, Schadstoffe
Entfernt 99,9 % an Partikeln mit 3 nm*
Der Luftreiniger basiert auf der verbesserten VitaShield Technologie und entfernt effektiv 99,9 % aller Partikel mit einer Größe von bis zu 0,003 μm. Dazu gehören auch Allergene in der Luft
Luftdurchsatz von 500m³(CADR Angabe für Partikel)
Geeignet für Räume bis 130 m³

Leider gibt der Hersteller Phillips auch auf telefonische Nachfrage keine Partikelfilterklasse für das Gerät an. Die angegebenen Daten sprechen aber dafür, dass die Kriterien für eine H13 Filterklasse erfüllt sein könnten. Zumindest nach den Tabellen, die ich in den folgenden Links gefunden habe:

https://www.luftreinigerdepot.de/fachbegriffe/hepa

https://de.wikipedia.org/wiki/Partikelfilterklassen

Hier heißt es, dass Partikel zwischen 0,1-0,3 μm zu 99,95% abgeschieden werden müssen um Filterklasse H13 zu erfüllen.

Das Gerät scheidet nach Herstellerangaben ja sogar deutlich kleinere Partikel von 3 Nanometern zu 99.9 % ab und 99,97% der Aerosole (Größe nicht näher angegeben)

Prof. Kähler hält diese Angabe von 3 Nanometern laut telefonischer Auskunft für unrealistisch. Er hat gerade einige Geräte im Test. Vielleicht gibt es hier demnächst ein Update 😉

Dafür, dass das Gerät einen H13 Standard erfüllt könnte eventuell auch sprechen, dass das kleinere Gerät von Phillips, das in der Studie der Goetheuniversität Frankfurt genutzt wurde mit den selben Angaben auf der Herstellerseite beworben wird und in der Studie mit H13 angegeben ist (siehe oben).

Unser Kirchsaal ist ca. 120 m² groß. Und durch die Höhe des Kirchsals und die Einbauten/ Möblierung haben wir geschätzt ca. 1000 m³ Luft.
Die beiden Luftreinigungsgeräte mit je 500 m³ Luftdurchsatz Pro Stunde reichen damit gerade einmal für eine einfache Luftreinigung nicht für eine sechsfache Luftreinigung aus.
Prof. Kähler wies im Telefonat (am 9.Oktober) auch darauf hin, dass damit zu rechnen sei, dass die Geräte zum Teil auch die gereinigte Luft wieder einziehen. Das bedeutet man kann nicht mit Sicherheit davon ausgehen, dass die Luft nach ca. 1 Stunde wirklich durchgereinigt ist.
Damit sind die beiden Geräte für unseren Kirchsaal nicht ausreichend. Sie können aber als Ergänzende Maßnahme auch nicht schaden.
Weitere Maßnahmen zur Reduktion des Infektionsrisikos sind notwendig.
Daher bitten wir unsere Gottesdienstbesucher*innen darum, einen Mund-Nasenschutz zu tragen. Dies reduziert die Aerosole bereits erheblich. (https://www.umweltbundesamt.de/themen/gesundheit/umwelteinfluesse-auf-den-menschen/innenraumluft/infektioese-aerosole-in-innenraeumen#wie-kann-das-infektionsrisiko-uber-aerosolpartikel-vermindert-werden)
Außerdem ist das Abstandhalten bei der Sitzordnung eine sinnvolle Maßnahme zum Infektionsschutz, die durch die Reduktion der Teilnehmenden pro m² auch die Aerosolkonzentration verringert.
Überlegenswert ist, ob die Aerosolkonzentration durch die Größe des Kirchsaals insgesamt schon niedriger ist, da sich die Aerosole in einem viel größeren Raum verteilen können. C. Drosten hat in es in einem Interview mit der Zeit einmal salopp so ausgedrückt: „Ich war vor Kurzem auf einer Veranstaltung in einer Fabrikhalle. Die war so hoch, das war praktisch draußen.“ https://www.zeit.de/wissen/2020-10/christian-drosten-corona-massnahmen-neuinfektionen-herbst-winter-covid-19?utm_referrer=https%3A%2F%2Fwww.ecosia.orgOb und inwiefern dies auf Kirchen verschiedener Höhe und Größe zutrifft ist natürlich nicht eindeutig zu sagen.
Prof. Kähler hat mir am Telefon (Telefonat vom 9. Oktober) empfohlen, für einen größeren Kirchsaal zu prüfen, ob beispielsweise eine Bauheizung mit einem deutlich höheren Volumenstrom frische Luft in den Kirchsaal blasen könnte. Einige Kirchenheizungen sind bereits so aufgebaut, dass sie Luft von außen ansaugen und geheizt in den Kirchsaal blasen. Dies wirkt wie Lüften.
CO2 Messgeräte zur Überwachung der Raumluft: Prof Kähler weist darauf hin, dass die CO2 Messung nichts über Aerosole aussagt (Telefonat vom 9. Oktober). Das Bundesumweltamt zitiert die Innenraumlufthygiene-Kommission und gibt folgende Empfehlung: Laut IRK können CO2-Ampeln als Anhaltspunkt für gute oder schlechte Lüftung dienen. Eine CO2-Konzentration im Innenraum kleiner 1000 ppm (0,1 Vol-%) zeigt unter normalen Bedingungen einen hygienisch ausreichenden Luftwechsel an.https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/richtiges-lueften-reduziert-risiko-der-sars-cov-2Folglich kann wahrscheinlich ein Lüftungskonzept, das durch eine CO2 Messung gestützt ist eine sinnvolle Ergänzung zum Einsatz von Luftreinigungsgeräten sein. Es kann auch helfen, ein Gefühl für die Raumgröße und die Effektivität von Lüftungsmaßnahmen zu bekommen.
Reduzierung der Zeit der Veranstaltung: Auch die Länge der Zeit, die Menschen in einem geschlossenen Raum verbringen wirkt sich auf die Konzentration der Aerosole aus. Eine zeitliche Reduktion der Gottesdienste kann folglich ebenfalls Teil eines Schutzkonzeptes sein.
Hier nochmal die bereits zitierte Seite vom Umweltbundesamt, die auch einige Hinweise zu Luftreinigungsgeräten beinhaltet: https://www.umweltbundesamt.de/themen/gesundheit/umwelteinfluesse-auf-den-menschen/innenraumluft/infektioese-aerosole-in-innenraeumen#was-sind-aerosole-Besonders interessant der Abschnitt: Unter Berücksichtigung der oben genannten Aspekte dürfen solche Geräte aber nicht als absoluter oder alleiniger Schutz vor infektiösen Aerosolen angesehen werden; schon gar nicht ersetzen sie die Notwendigkeit des aktiven Lüftens oder der dauerhaften Abfuhr der Viren über fest installierte RLT-Anlagen. Mobile Geräte sollten nach Auffassung des UBA daher nur im Verbund mit Lüftungsmaßnahmen und den allgemeinen Hygieneregeln (AHA-Regeln (Abstand, Hygienemaßnahmen, Mund- und Nasenschutz)) flankierend eingesetzt werden. Besonders sinnvoll kann ein Einsatz in Situationen sein, in denen eine sehr hohe Anzahl von Personen auf engem Raum zu erwarten ist

Praxistest der Luftreinigungsgeräte:

Wir haben die beiden Geräte vom Typ Phillips AC4236/10 getestet.

Gottesdienst:

Die Geräte haben 3 verschiedene Betriebsstufen, die ein unterschiedliches Betriebsgeräusch erzeugen. Im Sleep Modus wird die Leistung stark reduziert um das Betriebsgeräusch zu minimieren. Im Auto- Modus reguliert das Gerät die Leistung anhand der Messdaten der integrierten Sensoren. (Da keiner der Sensoren explizit Coronaviren tragende Aerosole misst und die Geräte für den Kirchsaal sowieso sehr klein dimensioniert sind, erschien es uns sinnvoll, die Geräte im Turbo-Modus zu betreiben.
Das Betriebsgeräusch im Turbo-Modus ist ein leichtes Rauschen von ca. 65dB. Anbei ein Bild vom Frequenzspektrum.
Die Geräte lassen sich per App steuern. Die App zeigt auch die Veränderung der Luftqualität nach der Messung der internen Sensoren an. (Siehe Bild)
Die Rückmeldungen aus der Gemeinde waren durchweg positiv. Das Betriebsgeräusch wurde überwiegend als nicht zu störend empfunden. Es wurde angeregt, die Geräte während der Predigt auf den Auto-Modus zurück zu setzen.

Kirchenchor:

Unser Kirchenchor hatte beide Geräte im Kirchsaal im Einsatz und hat sie als sehr laut empfunden. (Musiker*innen haben eben besonders sensible Ohren 😉

Seniorenkreis:

Der Seniorenkreis findet in einem Gemeinderaum von 17m² mit einer Höhe von 2,4m, also 40,8m³ statt. Hier kann eines der Geräte tatsächlich das Luftvolumen mehr als 6 Mal pro Stunde durchziehen.
Allerdings waren die Rückmeldungen zum Betriebsgeräusch bei maximaler Leistung in dem kleinen Raum schon deutlich kritischer.
Auch wurde der Luftzug als unangenehm empfunden. Das Gerät musste weit genug weg von den Teilnehmenden stehen, um dies zu vermeiden.
Eventuell ein Betrieb von 2 Geräten im Auto-Modus für diese Raumgröße ausreichend.

Fazit:

Die beiden angeschafften Geräte vom Typ Phillips AC4236/10 sind für einen Kirchsaal mit ca. 1000m³ Luft zu klein. Sie können ergänzend aber nicht ohne weitere Maßnahmen eingesetzt werden.
Das Betriebsgeräusch wurde in dem größeren Kirchsaal als überwiegend nicht zu störend empfunden.
Als weitere Maßnahmen zum Infektionsschutz sind Abstand und Masken, Lüften (evtl. mit CO2 Monitoring) und zeitliche Einschränkung der Veranstaltung anzuraten
Für Gemeinderäume mit ca. 40m³ reicht eines der Geräte aus. Dennoch sollte auch hier nicht auf weitere Maßnahmen (Masken/ Abstand und Lüften verzichtet werden)

Edit 5.11. 2020. Durch die erneut gestiegenen Infektionszahlen und die allgemeine Situation, haben wir am vergangenen Montag entschieden, dass unsere Gemeindekreise bis auf weiteres ausgesetzt, bzw. digital oder auf alternativen kontaktlosen Wegen durchgeführt werden. Wir verweisen auf unsere Webseite https://www.erloeserkirche-leipzig.de; sowie auf unsere Telefonandacht unter 0341 999 999 0 und unsere Gebetsplattform https://beten.digital.

Korrekturen, Ideen und Anregungen gerne per Mail unter Netzgemeindepfarrer@directbox.com