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Raumluft-Überwachung



Frische Luft ist wichtig für unser Wohlbefinden. Geschlossene Räume sollten deswegen regelmäßig durchgelüftet werden. Diese Lösung erinnert daran.

Luftqualität und CO2-Gehalt

Verbrauchte Luft in Büros, Beratungsräumen, Gaststätten, Klassenzimmern und auch zuhause führt zu Symptomen wie Müdigkeit und Konzentrationsmangel bis zu Kopfschmerzen, Stimmungsschwankungen, Allergien und Schleimhautreizungen. Aber auch das Ansteckungsrisiko steigt, je länger ein Raum nicht gelüftet wird. Deswegen gehört das regelmäßige Lüften auch zu einer der wichtigsten Verhaltensregeln während der Corona-Pandemie.

Aber wie kann man feststellen, wann der richtige Moment zum Lüften gekommen ist? Zu seltenes Lüften kann zu den o.g. Symptomen oder Ansteckungen führen, zu häufiges Lüften ist zumindest in der kalten Jahreszeit Energieverschwendung und verringert das Wohlbefinden wegen zu geringer Raumtemperaturen. Ein geeigneter Indikator für verbrauchte Luft und deren höhere Keimbelastung ist der CO2-Gehalt. CO2 ist zwar nicht der Auslöser der genannten Symptome, da wir aber ständig CO2 ausatmen, zeigt ein steigender CO2-Gehalt zuverlässig eine schlechter werdende Raumluft an.

Der CO2-Gehalt wird in ppm (parts per million, Millionstel) angegeben. Frische Außenluft enthält zwischen 300 und 400 ppm CO2. Ziel sollte sein, in Innenräumen einen Wert von 800 bis 1.000 ppm nicht zu überschreiten. Als obere Grenze für akzeptable Raumluft gilt ein Wert von 1.400 ppm. Interessant ist eine amerikanische Studie aus dem Jahr 2003 zum Grippe-Ansteckungsrisiko in Klassenräumen: In einem Klassenraum befanden sich 30 Personen, davon war eine akut an Grippe erkrankt. Bei einem CO2-Gehalt von 1.000 ppm steckten sich 5 Personen an, bei 2.000 ppm waren es bereits 12 und bei 3.000 ppm sogar 15.

Messung

Der CO2-Gehalt der Raumluft kann im Gegensatz zu anderen Parametern (wie der wirklichen Belastung mit Viren oder den zu Kopfschmerzen führenden Gasen) mit vergleichsweise einfachen Mitteln gemessen werden. Es gibt einfache Geräte, welche im Raum plaziert werden und bei einem zu hohen CO2-Gehalt mit optischen oder akustischen Signalen warnen. Möchte man zentral eine Übersicht von mehreren Räumen und vielfältige Warnmöglichkeiten (z.B. E-Mail, Smartphone-App) haben, müssen die Sensoren ihre Daten über ein Netzwerk übertragen können. Häufig wird dafür ein WLAN verwendet, welches dann aber in jedem Raum verfügbar sein muß. Auf Grund des relativ hohen Strombedarfs benötigen solche Sensoren meist auch eine Stomversorgung aus einer Steckdose.

Das hier vorgestellte System basiert auf unserer LoRaWAN-Lösung mit einem Sensor wie im nebenstehenden Bild. Damit ergeben sich u.a. die folgenden Vorteile:

  • Geringer Energieverbrauch der Sensoren, Stromversorgung mit Batterie, eine Batterie hält bis zu 10 Jahre.
  • Kein lokales Netzwerk bzw. WLAN an den Sensorstandorten nötig. Ein zentrales LoRaWAN-Gateway kann ein komplettes Schul- oder Bürogebäude abdecken.
  • Vergleichsweise geringe Anschaffungs-, Installations- und Unterhaltskosten. In der einfachsten Ausbaustufe werden lediglich die Sensoren und ein LoRaWAN-Gateway benötigt. Nur das Gateway muß (über Kabel, WLAN oder Mobilfunk) mit dem Internet verbunden werden.
  • Das dann vorhandene LoRoWAN-Netzwerk kann für viele andere nützliche Dinge genutzt werden.

Die weitere Übertragung der Daten kann über das kostenlos verfügbare The Things Network (TTN) erfolgen. Aber auch eine eigene Installation ist möglich. Dafür genügt ein Server in der Größenordnung eines Raspberry Pi oder ein günstiger virtueller Server bei einem Internet-Hoster. Dieser kann gleichzeitig noch die Auswertung (Diagramme u.ä., s.u.) und Warnung (E-Mail, Messenger-Nachricht, optisch, akustisch u.v.a.) übernehmen.

Beispiel

Das folgende Diagramm zeigt den Verlauf des CO2-Gehalts und daneben den der Temperatur in einem mit 2 Mitarbeitern besetzten Büro der Unitas Network GmbH über 2 Tage:

CO2-Verlauf Temperatur-Verlauf

Man kann folgendes erkennen:

  • Am Montag zum Beginn der Arbeitszeit entspricht der CO2-Gehalts dem von frischer Außenluft (~300 ppm), das funktioniert über das Wochenende auch ohne Lüftung.
  • Bis gegen Mittag steigt der CO2-Gehalt über den eingestellten Grenzwert von 800 ppm. Daraufhin wird an die Mitarbeiter des Büros automatisch eine E-Mail versendet, in welcher das Lüften des Büros empfohlen wird.
  • Beim Stoßlüften sinkt der CO2-Gehalt (und damit auch schädliche Gase und Keime) recht schnell auf ca. 400 ppm. Die Temperatur fällt dabei nur um ca. 1 Grad und steigt relativ schnell wieder auf den ursprünglichen Wert.
  • Über die Nacht sinkt der CO2-Gehalt bis zum Arbeitsbeginn nur auf Ca. 600 ppm. Deswegen ist ein sofortiges Lüften zum Arbeitsbeginn sinnvoll.

Angebot

Sollten Sie Interesse an der Umsetzung einer solchen Raumluft-Überwachung haben, sprechen Sie uns gern an. Wir beraten Sie unverbindlich zu Ihren konkreten Anforderungen und erstellen ein passendes Angebot.