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Lehrerverbände, Schüler und Eltern drängen darauf, dass die Schulen für den Herbst Corona-sicher ausgestattet werden u.a. mit Luftfiltern. Wie wirksam sind mobile Luftfiltergeräte?

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Der Streit um die Anschaffung von Luftfiltergeräten für die Schulen kocht hoch. Wenn die Geräte im Herbst und Winter in den Klassenzimmern aufgestellt werden sollen, dann müssten sie baldmöglichst bestellt werden. Hersteller sprechen bereits jetzt von möglichen Lieferengpässen.

Auftragsstudie der Stadt Stuttgart mit widersprüchlichen Ergebnissen

Nun kommt eine Auftragsstudie der Stadt Stuttgart zu dem Fazit, Luftfilter seien offenbar nicht wirksamer als Lüften. Zumindest zitieren Kommunalpolitiker so aus dieser bisher nicht öffentlichen Studie. Zugrunde liegen Messungen von Wissenschaftlerinnen und Forschern der Universität Stuttgart. Sie haben über ein halbes Jahr in mehreren Klassenräumen an 10 Schulen – aber vorrangig mit Dummies statt mit Schulkindern – gemessen, was marktübliche Luftfiltergeräte leisten können.

Stuttgarter Studie spricht von geringer Behaglichkeit beim Einsatz von Luftfiltern

Der Studienleiter Konstantinos Stergiaropoulos sagte dem SWR, die Wirksamkeit der Geräte sei gegeben, aber die Luftgeschwindigkeiten, die Turbulenzgrade und der Schallpegel führten dazu, dass es in den Klassenräumen nicht besonders behaglich zugehe. Wenn eine ausreichende Fensterfläche im Schulzimmer vorhanden sei, dann könne man durch häufiges Lüften – am besten alle 10 Minuten zweieinhalb Minuten Fenster auf – bessere Werte erreichen.

Mehrere Studien belegen Wirksamkeit von Luftfiltern in Schulen

Doch mehrere andere Studien sind zu dem Schluss gekommen, dass Luftfilter in Schulen durchaus wirksam sind und daher eingesetzt werden sollten. Ihr Fazit: das einfache Lüften, welches bisher als wirksamste und gleichzeitig auch günstigste Maßnahme für Klassenzimmer propagiert wird, reiche nicht aus.

Kurzes Stoßlüften reicht nicht, um Viruslast wirklich zu reduzieren

So haben unter anderem Wissenschaftler vom Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik der Universität der Bundeswehr das Lüftungskonzept der Kultusminister untersucht. Sie kommen zu dem Schluss, dass die Möglichkeit durch regelmäßiges kurzes Lüften die Viruslast im Klassenzimmer zu reduzieren, stark überschätzt wird. Die Studie ist im Preprint erschienen.

Wann Lüften sinnvoll ist

Lüften sei physikalisch nur dann sinnvoll, wenn ein großer Temperaturunterschied zwischen drinnen und draußen bestehe oder es tatsächlich ziemlich windig draußen sei, so die Münchner Wissenschaftler. Wenn das nicht der Fall sei, dann würde es sehr lange dauern einen Luftaustausch durchzuführen - 3 bis 5 Minuten seien da längst nicht ausreichend.

Immer wieder Lüften - das Hygiene-Konzept der Kultusminister für Schulen wird im Winter schwierig einzuhalten.  (Foto: Imago, imago images / Shotshop)
Immer wieder Lüften - das Hygiene-Konzept der Kultusminister für Schulen wird im Winter schwierig einzuhalten. Imago imago images / Shotshop

Im Winter ist Dauerlüften keine gute Idee mehr

Zudem sei gerade im Winter Dauerlüften keine gute Option. Dadurch kühlten die Räume zu stark aus und der ständige Durchzug könne auch Erkältungen bei Schüler*innen und Lehrer*innen verursachen.

Im Winter wird Dauerlüften schwierig. Die Räume kühlen zu stark aus und der ständige Durchzug kann auch Erkältungen bei Schüler*innen und Lehrer*innen verursachen.  (Foto: Imago, imago images / Rainer Unkel)
Im Winter wird Dauerlüften schwierig. Die Räume kühlen zu stark aus und der ständige Durchzug kann auch Erkältungen bei Schüler*innen und Lehrer*innen verursachen. Imago imago images / Rainer Unkel

Raumluftreiniger helfen, die Luft von Viren zu reinigen

Sie empfehlen daher zusätzlich zum Stoßlüften hocheffiziente Raumluftreiniger einzusetzen. Dabei saugt ein Luftreiniger über einen möglichst großen Ventilator die Umgebungsluft an und leitet sie in das Innere des Luftreinigers, wo sie durch Filter gereinigt wird. Danach wird die Luft sauber wieder in den Raum abgegeben.

Ein Luftreiniger saugt die Umgebungsluft an und leitet sie in sein Innreres, wo sie durch Filter gereinigt wird. Danach wird die Luft sauber wieder in den Raum zurück geleitet. (Foto: Imago, Imago images / Panthermedia)
Ein Luftreiniger saugt die Umgebungsluft an und leitet sie in sein Innreres, wo sie durch Filter gereinigt wird. Danach wird die Luft sauber wieder in den Raum zurück geleitet. Imago Imago images / Panthermedia

Raumluftreiniger für den Einsatz in Schulen müssen drei Kriterien erfüllen

Raumluftreiniger für Schulen müssen dabei drei Kriterien erfüllen, um die Virenlast im Raum sehr schnell abzubauen:

  • Die Geräte müssen so dimensioniert sein, dass sie die Raumluft mindestens sechs mal pro Stunde durchfiltern.
  • sie müssen mit HEPA-Filter der Klasse 14 ausgestattet sein. Erst ab dieser Stufe werden die Tröpfchen, die beim Atmen, Sprechen, Singen  und  Husten erzeugt werden, sicher abgeschieden.
  • Natürlich muss das Gerät so geräuscharm arbeiten, dass es den Schulbetrieb nicht stört.

Studie mit vollbesetztem Klassenzimmer

Die meisten Versuche mit Raumluftreinigern fanden bisher mit Dummies statt echten Menschen statt. Wie gut die Geräte in vollen Klassenzimmern funktionieren, in denen bis zu 30 Menschen sitzen, war nicht untersucht worden. Eine Studie der Uni Frankfurt hat diese Lücke geschlossen.

Frankfurter Atmosphärenforscher haben eine Woche lang vier Luftreiniger in einer Schulklasse mit Lehrern und 27 Schüler*innen getestet. Das Ergebnis: 30 Minuten nach dem Anschalten hatte ein Luftreiniger 90 Prozent der Aerosole aus der Luft entfernt.

Frankfurter Atmosphärenforscher haben die Leistungsfähigkeit von Luftreinigern in einer voll besetzten Schulklasse getestet. Nach 30 Minuten hatte ein Luftreiniger 90 Prozent der Aerosole aus der Luft entfernt. (Foto: Imago, imago images / Alexander Limbach)
Frankfurter Atmosphärenforscher haben die Leistungsfähigkeit von Luftreinigern in einer voll besetzten Schulklasse getestet. Nach 30 Minuten hatte ein Luftreiniger 90 Prozent der Aerosole aus der Luft entfernt. Imago imago images / Alexander Limbach

Ansteckungsgefahr lässt sich deutlich verringern

Studienleiter Joachim Curtius erklärt, dadurch werde die Ansteckungsgefahr durch eine hoch infektiöse Person im Klassenzimmer, einen Superspreader, sehr deutlich reduziert.

"Deshalb empfehlen wir den Schulen in diesem Winter den Einsatz von HEPA-Luftreinigern mit einem ausreichend hohen Luftdurchsatz. "

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Umweltbundesamt macht Kehrtwende und anerkennt Wirksamkeit von Luftreinigern in Schulen

Mittlerweile hat auch das Umweltbundesamt die Wirksamkeit mobiler Luftfiltergeräte bei richtiger Aufstellung und Anwendung in Schulen bestätigt. »Natürlich helfen mobile Luftfilter gegen Viren – wenn es sich um geprüfte Geräte handelt und sie richtig im Klassenraum aufgestellt sind- so UBA-Sprecher Heinz-Jörn Moriske gegenüber der Zeitung "Handelsblatt".

Doch es sollten Fachleute das Aufstellen und Einrichten der Geräte übernehmen. Es mache keinen Sinn, wenn Eltern ungeprüfte Geräte im Baumarkt kauften und dann willkürlich im Klassenzimmer verteilen würden.

Bisher hatte die Behörde die Wirksamkeit von Luftfiltergeräten auf ihrer Website deutlich kritischer eingeschätzt: Dort wurde in Frage gestellt, ob mobile Luftreinigungsgeräte ausreichen, eine Infektionsgefahr in dicht belegten Klassenräumen abzuwenden,. Dazu sei der Wissensstand "unsicher."

Wer hat nun recht?

Das Problem liegt tatsächlich in der Vergleichbarkeit. Jede dieser Studien hat andere Klassenräume gewählt, dazu kommen Luftfilter von unterschiedlichen Marken, dann wurden die Geräte unterschiedlich in den Räumen aufgestellt. Mal am Fenster, mal hinten, mal an der Wand. Mal nur ein Gerät, welches voll aufgedreht wurde - oder gar vier Stück, die dann auch leiser laufen können. Mal nur mit Dummies statt Schülerinnen und Schülern – wie in der Stuttgarter Studie- dann wieder mit echtem Schulalltag und herumlaufenden Schulkindern in der Frankfurter Studie. Da ist die Vergleichbarkeit schon schwierig.

Stuttgart

Interview zum Streit um Luftfiltergeräte und Stoßlüften "Eigentlich sagen die anderen Wissenschaftler, dass man beides machen muss"

Eine Stuttgarter Studie kommt zu dem Ergebnis, dass Lüften besser vor Infektionen schützt als Luftreinigungsgeräte. Dazu eine Einschätzung von SWR-Wissenschaftsredakteurin Anja Braun im Interview:  mehr...

An der Wirksamkeit von mobilen Luftreinigungsgeräten zweifelt keine der Studien

Festhalten sollte man aber: keine der Studien zweifelt daran, dass mobile Luftreinigungsgeräte grundsätzlich wirksam sind und bis zu 90% der Aerosole aus der Luft filtern.

Wichtig ist in der Diskussion vor allem:  Mobile Luftfilter reduzieren den Lüftungsbedarf in Klassen- und Gruppenräumen auf ein normales Maß – im Winter keine Kleinigkeit. Und alle Studien sprechen davon, dass zusätzlich auch gelüftet werden muss, schon allein zum Co2 Austausch, um Feuchtigkeit abzutransportieren und die Raumluft auszutauschen.

Wie Schulen den passenden Luftfilter finden können

Wirtschaftswissenschaftler der Goethe-Universität und Universität Mannheim haben einen Luftfilterkalkulator entwickelt, der interessierten Schulen bei der Auswahl von passenden Luftfiltergeräten hilft. Der Online-Kalkulator ermittelt für die unterschiedlichen Räume passende und kosteneffiziente Luftfiltergeräte.

Politik ist zögerlich wegen hoher Anschaffungskosten für Luftreinigungsgeräte

Doch die Politik ist sehr zögerlich, wenn es darum geht, Schulräume und Betreuungseinrichtungen mit Luftfiltergeräten auszustatten. Da heißt es oft, die Kosten seien zu hoch und der Nutzen angeblich zu gering. Und das obwohl viele politische Behörden wie auch die Landtage und die meisten Ministerien längst selbst mobile Luftfiltergeräte angeschafft haben, um Ansteckungen mit dem Corona-Virus und seinen Varianten zu verhindern.

Kostenfreies Lüften konkurriert mit teuren Luftfiltern

Bei der aktuellen Diskussion darum, wie die Schulen im Herbst weitestgehend corona - sicher gemacht werden können, spielt die Geldfrage sicher eine große Rolle. Denn die Luftfiltergeräte sind nicht günstig, zwischen 3 bis 4000 Euro muss man für eines dieser mobilen Geräte hinlegen. Wenn man die in jedem Klassenraum aufstellen will, kostet das eine richtige Stange Geld. Das muss man im Hinterkopf haben, wenn man die Diskussion verfolgt.

Weitere kreative Lösungen des Lüftungsproblems

Wissenschaftler des MPI für Chemie in Mainz setzen auf Ventilatoren und Abzugshauben über den Schülerinnen und Schülern. Sie haben einen wissenschaftlichen Vergleich durchgeführt, der zeigt, dass auch ventilatorgestütztes Fensterlüften wirksam ist gegen die Aerosolübertragung von COVID-19 und zur Verbesserung der Luftqualität in Schulklassen eingesetzt werden.

Schematische Darstellung der Abluftanlage in einem Klassenraum. © Andrea Koppenborg (Foto: MPI )
Schematische Darstellung der Abluftanlage in einem Klassenraum. © Andrea Koppenborg MPI

Ventilatoren und Ablufthauben im Klassenzimmer

Allerdings braucht es auch hier zunächst handwerklich begabte Hausmeister beziehungsweise versierte Eltern, die den Einbau der schlichten Lösungen vornehmen können. Selbst wenn alle Materialien aus dem Baumarkt stammen, sie müssen zusammengesetzt und installiert und womöglich auch ab und an gewartet werden.

Ein einfaches Abluftsystem für Klassenräume: Thomas Klimach montiert eine der Hauben, die die warme Luft der Schüler über einem Tisch sammeln und in das Abluftrohr leiten soll. Bild: Elena Klimach (Foto: Elena Klimach, Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz)
Ein einfaches Abluftsystem für Klassenräume: Thomas Klimach montiert eine der Hauben, die die warme Luft der Schüler über einem Tisch sammeln und in das Abluftrohr leiten soll. Bild: Elena Klimach Elena Klimach, Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz

Leiser Luftfilter mit UV-Strahler aus Karlsruhe

Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher den Aerobuster entwickelt. Das Gerät soll mit Hilfe von UV-Licht Coronaviren und andere Krankheitserreger aus der Raumluft inaktivieren. Der Vorteil, den der Lüfter gegenüber anderen Luftreinigern habe, sei, dass er sehr leise sei, so die Forscher vom KIT. Deshalb könne man mehrere Geräte gut in Klassenräumen und anderen Orten mit viel Publikumsverkehr einsetzen. In Krankenhäusern, Pflege- und Altenheimen, Restaurants und auch Büros, so der Leiter des Instituts für Nanotechnologie am KIT, Horst Hahn.

Einfaches Gerät mit großer Wirkung

Der Luftfilter aus Karlsruhe besteht aus einem Metallrohr, einem Lüfter, einem Heizmodul und einem UV-Strahler. Dass soll laut KIT ausreichen, um in etwa 0,2 Sekunden die Viren und Erreger unschädlich zu machen, die den Reiniger durchlaufen. Dazu saugt der Lüfter die Raumluft an, die Aerosole werden über den Heizer getrocknet und anschließend mit UV-C-Licht bestrahlt. So sollen Viren und Erreger deaktiviert werden. Bei Tests habe man die idealen Komponenten, etwa bei der Strahlung, ermittelt, so Hahn. So lässt sich dann ausrechnen, wie viele Luftreiniger man in Abhängigkeit von Raumgröße, Zugluft und Personenanzahl braucht.

Im Inneren des Aerobuster wird die aerosolhaltige Luft in zwei Schritten sterilisiert: Die eingesogene Luft wird mithilfe eines Heizelements getrocknet (orange) und ultraviolettem UV-C-Licht bestrahlt (pink). (Bild: Institut für Nanotechnologie  KIT) (Foto: Institut für Nanotechnologie / KIT)
Im Inneren des Aerobuster wird die aerosolhaltige Luft in zwei Schritten sterilisiert: Die eingesogene Luft wird mithilfe eines Heizelements getrocknet (orange) und ultraviolettem UV-C-Licht bestrahlt (pink). (Bild: Institut für Nanotechnologie / KIT) Institut für Nanotechnologie / KIT

Produktion läuft an

Die Aerobuster wird bereits in Zusammenarbeit mit einem Unternehmen produziert, so Hahn. Zwar sei die Produktionsmenge noch sehr gering, allerdings könne sie schnell ausgebaut werden, wenn entsprechendes Interesse da wäre. Im Prinzip könne jeder Betrieb das Gerät bauen, dass Bleche verarbeiten kann, sagte Hahn. Wie viel der Areobuster letztlich kosten soll, steht noch nicht fest. Der Preis soll pro Stück aber unter 1.000 Euro liegen.

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