Bremer Raumfahrtkonzern mit neuem System OHB entwickelt Belüftungskonzept für Klassenzimmer und Kinos

Das Bremer Raumfahrtunternehmen OHB hat ein Belüftungskonzept für Klassenzimmer und Kinos entwickelt. Das DLR bestätigt die Effizienz des Lüftungssystems im Vergleich zu einer Fensterlüftung.
10.11.2020, 05:00
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OHB entwickelt Belüftungskonzept für Klassenzimmer und Kinos
Von Peter Hanuschke

Um die Ansteckungsgefahr mit dem Corona-Virus zu reduzieren, gilt Lüften als das Mittel überhaupt. Gerade in Klassenräumen werden, wenn es denn geht, die Fenster auf den gegenüberliegenden Seiten geöffnet. Denn Durchzug gilt als effektivste Methode für den Luftaustausch. Doch ist das Querlüften wirklich so sinnvoll? Von Fachexperten wird es durchaus kritisch gesehen, sagt Axel Müller von der Bremer OHB System AG: Die Aerosole würden dabei nämlich im Raum umverteilt werden und durch den zeitlich begrenzten Frischluftanteil nur verdünnt. Wie das durch sein Konzept eines Luftführungs- und Filtersystems vermieden werden kann, ließ das Raumfahrtindustrieunternehmen beim DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Göttingen untersuchen.

Eine zeitnahe Markteinführung des Systems, das etwa auch für Restaurants, Arztpraxen und Kinos anwendbar ist, ist geplant. Mit dem Einbau-Kit für Räume soll die Belastung der Raumluft durch Corona- und Grippeviren erheblich reduziert und damit das Übertragungsrisiko minimiert werden. Große bauliche Umbaumaßnahmen sollen für die Installation nicht notwendig sein.

Warme Luft steigt nach oben

Die Idee, die hinter dem Belüftungskonzept mit Filtersystem steht, das von einem Konsortium unter Federführung von OHB entwickelt wurde und vertrieben werden soll, erscheint auf den ersten Blick simpel: „Statt horizontal durchmischt, wird die Luft vertikal ausgetauscht. Vom Prinzip her wird gefilterte Luft unten in den Raum eingebracht und oben abgesaugt und wieder gefiltert“, so Müller, der am OHB-Standort Oberpfaffenhofen bei München für den Bereich Cleanliness verantwortlich ist. Müller sorgt vereinfacht gesagt dafür, dass die hohen Reinheitsanforderungen bei Raumfahrtkomponenten auch erfüllt sind. Es geht darum, durch eine optimierte Luftführung den störenden Einfluss von Wärme und Kontaminationsquellen auf das zu schützende Bauteil auszuschließen, damit Satellitenbauteile nicht durch Partikel, chemische Stoffe oder Mikroorganismen verunreinigt werden.

„Das Luftführungsprinzip in den Reinräumen haben wir für die Anwendung im Klassenraum umgekehrt“, so Müller. „Parallel zu der eingebrachten Luftströmungsrichtung erfolgt die Strömung der durch den Körper erwärmten Luft und der warmen, ausgeatmeten Luft jeweils nach oben. Diese drei Effekte verstärken sich und sind Grundlage der effektiven, schnellen Reduktion der Virendichte im Raum.“ Für das Wirkprinzip ist eine möglichst flächige Absaugung an der Decke notwendig. Müller erklärt dies anhand eines Staubsaugers: Dieser verliere, im Gegensatz zum Föhn, seine Wirkung bereits nach ein paar Zentimetern Entfernung von der Düse. Das Konzept arbeitet mit einem Niedrigimpuls-Luftstrom. Damit werde sanft mit geringer Geschwindigkeit gefilterte Luft von unten in den Raum eingebracht und die potenziell mit Viren belastete Luft nach oben geschoben. „Dadurch erfolgt zwischen dem Kopf als Aerosolquelle und der Absaugeinrichtung an der Decke eine turbulenzarme Luftströmung.“ Es entstehe eine Art Trennwand aus Reinstluft zum Nachbarn.

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Die ersten Tests zum Vergleich mit Fensterlüftung und Raumlüftern sind beim DLR erfolgreich verlaufen. „Als Strömungsforscher bescheinigen wir dem Konzept ein großes Potenzial und halten es für besser als das Lüften per Fenster“, so Andreas Westhoff vom DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Göttingen, der die erste, mehrtägige Phase der von der OHB System AG beauftragten Messkampagne betreut hat. „Die Untersuchung des OHB-HT-Raumfilterkonzepts hat gezeigt, dass mithilfe des getesteten Prototyps eine stabile Strömung vom Menschen direkt zur Absaugung realisiert werden kann.“ Eine unkontrollierte Ausbreitung von Viren- und Bakterien-belasteten Aerosolen aus der Atemluft werde reduziert. Außerdem werde die Viren-belastete Luft effektiv der Filteranlage zugeführt.

Die Messungen wurden mit beheizten Mensch-Modellen durchgeführt – schwarzen Dummys, die mit einem Heizdraht umwickelt sind und die Wärmeabgabe eines sitzenden Menschen simulieren. „Diese Wärmeabgabe jedes Menschen erzeugt eine Auftriebsströmung, die die Strömung in einem Raum wesentlich beeinflusst“, so Westhoff. Zusätzlich wurde ein Dummy mit einem am DLR Göttingen entwickelten Atemsimulator ausgestattet. In mehreren Szenarien – ein Klassenzimmer, ein Arzt-Warteraum, ein Gastro-Bereich sowie Kinobestuhlung – saßen nach Angaben des DLR bis zu 15 Dummys. Zum Funktionsnachweis des Lüftungskonzeptes wurde eine sogenannte Rauchvisualisierung durchgeführt, um die Luftströmung sichtbar zu machen. Ergänzend hierzu wurde CO2 in den Raum eingelassen, um damit die Verbreitung von Aerosolen zu simulieren. „Mithilfe von CO2-Konzentrationsmessungen kann die Ausbreitung von virenbelasteten Aerosolen untersucht werden“, so Westhoff.

Praxistest in der Schule

Mit dem „Next Generation Class Room“-Demonstrator erfolgen in den nächsten Wochen weitere Tests. So soll unter anderem auch die Ausbreitung menschlicher Spucke-Partikel simuliert werden. Parallel plant das Konsortium, zu dem neben OHB die HT Group und Dastex gehören, den Praxistest, beispielsweise in einer Schule. „Die von uns gewählte Umsetzung resultiert aus der jahrzehntelangen Erfahrung der HT Group mit Filter- und Lüftungssystemen wie sie in Hygienebereichen zur Erzeugung von keimarmer Luft eingesetzt werden“, so Thomas Fritsch, der bei der HT Group für den Bau von Operationsräumen und Hochsicherheitslaboren zuständig ist.

Das Unternehmen Dastex hat bereits mehrere Projekte wie Reinraumeinhausungen und Luftverteilungssysteme mit OHB realisiert. Dastex ist Lieferant von Reinraumtextilien und es hat die Expertise in Textildesign und der dazugehörigen Aufbereitungskette.„Das OHB-HT-Konzept deckt nicht nur die aktuelle Fragestellung hinsichtlich Grippe- und Coronavirus ab, sondern liefert einen signifikanten Beitrag zu Reduktion von Pollen-, Bakterien- und Feinstaub in der Atemluft“, so Müller von OHB. „Nach den laufenden Praxistests möchten wir schnellstmöglich so weit sein, die ersten Schulen ausstatten zu können.“

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„Dass Raumfahrt nützlich ist und den Alltag der Bürgerinnen und Bürger vereinfacht, ist allgemein bekannt“, so OHB-Vorstand Klaus Hofmann, der auch für das OHB-Raumfahrtzentrum Optik & Wissenschaft in Oberpfaffenhofen zuständig ist. Er betreut und verfolgt die Projekte, bei denen OHB gezielt Prozesse und Verfahren aus der Raumfahrtindustrie in der Pandemie einsetzen will: „Wenn wir unser Raumfahrt-Know-how im Kampf gegen das Coronavirus einbringen und damit seine Auswirkungen auf unseren Alltag mildern und dabei Infektionen vermeiden könnten, wäre das ein Paradebeispiel für gelungenen Technologietransfer – aus der Raumfahrt für einen direkten Nutzen für die Gesellschaft.“

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Zur Sache

Wiederverwertbare Filter

Eine Niedrigimpuls-Belüftung wird im Raum installiert und saugt die potenziell virenbelastete Atemluft ab, filtert sie und führt sie dem Raum wieder zu. Dazu benötigt man einen Lüfter, eine Hepa-Filtereinheit (Hepa steht für High-Efficiency Particulate Air/Arrestance) und einen Luftschlauch aus in der Raumfahrtindustrie verwendetem Textil. Hepa-Filter und Textilschläuche sind wiederverwertbar und können nach fest vorgegebenen Zyklen ausgetauscht und durch fachmännische Reinigung, beziehungsweise Desinfektion, wiederaufbereitet werden.

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