Kältetechnik und Klimatechnik in Corona-Zeiten

Fast 90 Prozent der Zeit verbringen wir in geschlossenen Räumen. Wir stoßen Schadstoffe aus und atmen Luft ein, die weniger frisch ist, als wir denken. Besonders bewusst wurde dieser Umstand mit dem Corona-Virus, welches sich über die Luft verbreitet. Um die rasche Übertragung der Krankheitserreger zu verhindern und das Raumklima zu verbessern, ist ein Umdenken nötig. Denn nur ein hoher Frischluftanteil und entsprechende Filter helfen, die Schadstoff- und Bakterienlast effektiv zu verdünnen.

Techniker tauscht Filter an Kaeltegeraet

Wie das funktioniert und worauf es bei der Kältetechnik und Klimatechnik in Corona-Zeiten ankommt, erklären wir in den folgenden Abschnitten.

Die Themen im Überblick

Lüftungs- und Klimaanlagen sind Bakterienschleudern! Stimmt das?

In Folge der raschen Ausbreitung der Corona-Pandemie suchten Forscher und Techniker vielerorts nach möglichen Übertragungswegen. Einen fanden sie in der Kälte- und Klimatechnik, weshalb Medien die Anlagen schnell zu wahren Bakterienschleudern erklärten. Wahr ist das jedoch nur zum Teil.

Hohe Umluftraten verteilen Bakterien und Viren im gesamten Haus

Arbeiten zentrale Lüftungs- und Klimaanlagen beispielsweise mit hohen Umluftraten, verteilen sie die Luft aus einem Raum häufig im gesamten Haus. Sie bringen wenig Frischluft ein und verdünnen die Virenlast nicht. Zusammen mit ungünstigen raumklimatischen Bedingungen wie einer hohen Raumluftfeuchte und einer ungenügenden Wartung der Filter kann das dazu führen, dass die Ansteckungsgefahr in Innenräumen steigt. Dezentrale Raumgeräte verdünnen die Virenlast ebenfalls nicht. Sie belassen die Luftmassen allerdings im Raum und sind daher ganzheitlich betrachtet mit einem geringeren Risiko verbunden.

Ungenügende Filter lassen Krankheitserreger problemlos hindurch

Ein zweiter Grund, aus dem viele die Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik in Corona-Zeiten kritisieren sind die verwendeten Filter. Während HEPA-Filter Bakterien und Viren zum größten Teil aus der Luft herausnehmen, bieten Grob- oder Feinfilter weniger Schutz. Bei entsprechender Wartung (Filtertausch oder -reinigung) sind sie jedoch besser als nichts, wie eine Untersuchung an 38 Split-Klimageräten im Universitätsklinikum Essen gezeigt hat. Die folgende Tabelle stellt die Ergebnisse der Messung dar.

Messwerte von 38 Umluftkühlgeräten mit grobem Eingangsfilter
 > 0,5 µ x 10³/m³> 0,5 µ x 10³/m³Feinstaub x 10³/m³Koloniebildende Einheiten /m³Pilze /m³
Direkt am Klimagerät556,2 (33,4 bis 7.626,4)1,6 (0,047 bis 27,9)3,3 (0,1 bis 9,8)226 (15 bis 950)26 (0 bis 205)
Typischer Arbeitsplatz579,1 (36,1 bis 8.030,2)2,3 (0,3 bis 24,6)3,4 (0,1 bis 10,0)263 (20 bis 1.685)27 (0 bis 210)
Räume ohne Klimagerät12.717,4 (543,3 bis 35.314,6)28,7 (6,5 bis 75,1)9,1 (0,03 bis 20,4)329 (75 bis 940)k. A.

Quelle: Dtsch Arztebl 2020; 117(40): A-1862 / B-1585

Verzicht auf die Befeuchtung mit Dampf schadet der Raumlufthygiene

Sorgen lüftungs- und klimatechnische Anlage für feuchtere Raumluft, kommen heute überwiegend Lösungen zum Verdunsten oder Zerstäuben zum Einsatz. Diese arbeiten mit niedrigen Temperaturen und sind nur bei regelmäßiger Wartung hygienisch unbedenklich. Früher setzten Hersteller und Anlagenbetreiber öfter auf die Dampfbefeuchtung, wobei Wasser unter hohen Temperaturen verdampft und in die Luft übergeht. Diese ist/war hygienisch weniger bedenklich, da die hohen Arbeitstemperaturen Bakterien, Viren und andere Krankheitserreger abtöteten.

Kosteneinsparungen sind Gründe für die Anlagenkonzeptionierung

Hohe Umluftraten, grobe Filter und der Verzicht auf die Befeuchtung mit Dampf: All das sind teilweise Folgen von Einsparmaßnahmen, die zum einen zu einem geringeren Energieverbrauch, zum anderen aber auch zu niedrigeren Betriebskosten führen. Dass dieser Weg nicht uneingeschränkt der Richtige ist, zeigt die Rolle der Kälte- und Klimatechnik in Corona-Zeiten. Bereits heute ist klar: In Zukunft kommt es stärker darauf an, dass Lüftungs-, Kälte- und Klimaanlagen die Verbreitung von Krankheitserregern wirksam eindämmen. Das gilt vor allem in Büros, Produktionsstätten, Einkaufsläden sowie Kultureinrichtungen, in denen sich tagtäglich viele Menschen gemeinsam aufhalten.

Stellschrauben der Kälte- und Klimatechnik in Corona-Zeiten

Doch worauf kommt es bei der Kältetechnik und der Klimatechnik in Corona-Zeiten an? Welche Stellschrauben beeinflussen die Lufthygiene und mit welchen Konfigurationen lässt sich die Gesundheit maßgeblich verbessern? Die folgende Tabelle gibt einen Überblick.

EinflussfaktorenAuswirkung auf die Lufthygiene
FilterklassenGanz gleich, ob es um eine zentrale oder eine dezentrale Anlage im Außenluft- oder Umluftbetrieb geht, wirkt sich die Filterklasse maßgebend auf die Lufthygiene aus. Zu unterscheiden sind dabei grundsätzlich Grobfilter (G1 bis G4), Feinstaubfilter (M5 bis F9) und EPA/HEPA-Filter (E10 bis U16). Die Kennzahl am Ende der Bezeichnung gibt den Filtergrad und damit auch die Effizienz der Filter an. Während Grobfilter üblicherweise als Eingangsfilter in Lüftungs- und Klimageräten dem Geräteschutz dienen, sorgen Feinstaub- und HEPA-Filter für saubere Zuluft. Vor allem letzteren kommt dabei eine immer größere Bedeutung zu, da diese auch Viren, Bakterien und andere Krankheitserreger aus der Luft filtern.
FrischluftanteilDer Frischluftanteil gibt an, wie viel Frischluft die Zuluft eines Raumes oder einer Anlage enthält. Bei einem Wert von 20 Prozent mischen Lüftungs- und Klimageräte der Umluft (aus dem Raum oder der Anlage abgesaugte Luft) 20 Prozent Außenluft bei. Die Höhe des Frischluftanteils hängt unter anderem vom Sauerstoffbedarf sowie der Schadstoffbelastung im Raum ab. Befindet sich sehr viel Frischluft in der Zuluft, verdünnt diese auch im Raum vorhandene Viruslasten, da ein großer Teil der Krankheitserreger mit der Ab- und der Fortluft nach draußen strömt.
RaumluftfeuchteDie Raumluftfeuchte spielt bereits eine große Rolle, wenn es um Feuchte- und Schimmelprobleme in Gebäuden geht. Da sich Corona-Viren und andere Krankheitserreger mit feinsten Wassertröpfchen als Aerosol im Raum umherbewegen, kommt aus darüber hinaus auch in Bezug auf die Lufthygiene auf eine möglichst geringe Feuchtigkeit an. Forscher gehen davon aus, dass die Corona-Ansteckungsgefahr bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40 bis 50 Prozent geringer ist. Das Gleiche gilt für die Grippe oder andere Krankheiten.
LuftwechselrateDie Luftwechselrate gibt an, wie oft Lüftungs- und Klimageräte die Luft in einem Raum stündlich austauschen. Bei einem Wert von 2 1/h (2-facher Luftwechsel) strömt die gesamte Raumluft in einer Stunde theoretisch zweimal durch das Lüftungs- oder Klimagerät. Auch wenn Letzteres noch so gut ausgestattet ist: Bei einer zu geringen Luftwechselrate schützt die Technik kaum vor einer Ausbreitung der Viren, da diese lange Zeit in der Raumluft verbleiben. Experten empfehlen hier Werte von mindestens 5. Besser sei ein Luftwechsel von 10 bis 20, der allerdings mit hohen Betriebskosten einhergeht.
Luftführung im RaumGeht es um die Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik spielt auch die Luftführung im Raum eine wichtige Rolle. Konventionelle Klimageräte und Luftreiniger sorgen hier für eine starke Durchmischung der Raumluft, wodurch sich Bakterien und Viren überall verteilen. Besser geeignet sind Kolben-, Druck- oder Quellluftsysteme. Bei ersteren drückt Frischluft gleichmäßig über den gesamten Raum verteilt von oben nach unten, um Schadstoffe, Bakterien und Viren zuverlässig abzuführen, was beispielsweise in Krankenhäusern und OP-Räumen typisch ist. Bei der Drucklüftung strömt Zuluft mit hoher Pressung (hohem Druck) in den Raum ein, was verbrauchte Abluft ohne Durchmischung verdrängt. Die Quelllüftung arbeitet energiesparender und bläst Zuluft mit einer Temperatur von zwei bis drei Grad unter der Raumtemperatur ein. Durch die höhere Dichte fallen die Luftmassen zu Boden. Sie verteilen sich unten im Raum und erwärmen sich bei Personen oder Gegenständen im Raum. Die Dichte sinkt dadurch und die Luftmassen steigen relativ gerade nach oben auf. Unter der Decke lassen sie sich dann absaugen, ohne andere Personen mit Schadstoffen, Bakterien oder Viren zu belasten.
WartungsintensitätAuch wenn Planer alle Stellschrauben optimal wählen und Handwerker die Kälte- und Klimatechnik fachgerecht montieren: Ohne regelmäßige Wartung, arbeiten Kälte- und Klimaanlagen tatsächlich als Bakterienschleudern. Denn dann vermehren sich die Krankheitserreger in nicht getauschten oder gereinigten Filtern. Sie wachsen in stehendem Wasser und verbreiten sich ungehindert in der gesamten Anlage.

Lösungen für eine hohe Lufthygiene in geschlossenen Räumen

Geht es darum, die Lufthygiene in geschlossenen Räumen zu verbessern, kommen heute verschiedenste Lösungen infrage. Viele davon werden in den Medien diskutiert und als Allheilmittel vorgeschlagen. Praktikabel oder wirksam sind sie jedoch nicht in jedem Fall. Ein Beispiel dafür ist die Querlüftung, die bei winterlichen Außentemperaturen in Klassenräumen oder Büros mehr Probleme schafft als sie löst.

Querlüftung in Corona-Zeiten vor allem im Winter unpraktikabel

Bei der Querlüftung geht es darum, Fenster auf unterschiedlichen Gebäudeseiten komplett zu öffnen. Die vorherrschenden Druckunterschiede sorgen für einen hohen Luftwechsel und viel Außenluft strömt durch das Haus. Die hohe Luftwechselrate (ausschließlich Frisch- beziehungsweise Außenluft) verdünnt die Virenlast und reduziert die Ansteckungsgefahr in Innenräumen deutlich. Praktikabel ist die Lösung jedoch nur an milden bis warmen Tagen. Sind die Außentemperaturen sehr kalt, führt das ständige Querlüften hingegen zu hohen Heizkosten. Wände kühlen sich ab, es kann zu Schimmel kommen und das Arbeiten oder Lernen im Zug ist der Gesundheit ebenfalls nicht zuträglich.

Ventilator im geöffneten Fenster mindert die Ansteckungsgefahr

Kommt die Querlüftung nicht infrage, weil Fenster beispielsweise nur auf einer Gebäudeseite vorhanden sind? Dann empfehlen Medien teilweise, Ventilatoren in den geöffneten Fensterspalt zu stellen. Diese blasen Luft nach draußen, wodurch zur gleichen Zeit auch frische Außenluft einströmt. Die Luftwechselrate ist auch hier hoch. Die Corona-Ansteckungsgefahr sinkt, aber die Nachteile der Querlüftung bleiben bestehen. Dazu zählen hohe Heizkosten, potenzielle Schimmelerscheinungen und gesundheitliche Probleme durch das ständige Sitzen oder Stehen in der kalten Zugluft.

In Corona-Zeiten Luftreiniger mit HEPA-Filter im Raum aufstellen

In Räumen ohne Kälte- und Klimatechnik und Räumen mit Split-Klimageräten oder Fan Coils sorgen Luftreiniger für ausreichend Schutz. Die Geräte sind meist mobil und bedarfsgerecht aufstellbar. Sie arbeiten selbst im Umluftprinzip, leiten die Raumluft allerdings über spezielle Schwebstoff-Filter. Die sogenannten EPA- oder HEPA-Filter lassen Bakterien und Viren nicht passieren. Sie reinigen die Raumluft und schützen vor der Ausbreitung ansteckender Krankheiten. Wichtig sind dabei vor allem drei Punkte:

  • Unabhängige Prüforganisationen bestätigen die Wirksamkeit der Geräte.
  • Die Luftwechselrate ist ausreichen hoch, um eine Schutzwirkung zu erzielen.
  • Anlagenbetreiber halten in Bezug auf die Wartung die Herstellervorgaben ein.

Übrigens: Die höchste Schutzwirkung lässt sich erzielen, wenn die Luftreiniger mit Quelllüftung arbeiten und kühle Zuluft in den Raum einblasen. Die Luftmassen steigen dann an Personen auf, wodurch sich Bakterien, Viren und andere Schwebstoffe an Ort und Stelle abführen lassen.

Lüftungs-, Klima- und Kälteanlagen mit Außenluft betreiben

Geht es um den Betrieb von Kältetechnik und Klimatechnik in Corona-Zeiten ist, wenn möglich, auf eine hohe Außenluftrate zu setzen. Auf diese Weise lassen sich Bakterien- und Virenlasten zuverlässig nach außen befördern. Die Raumluft ist sauber, frei von Schadstoffen und gesund. Kommen Anlagen zur Wärmerückgewinnung zum Einsatz, bieten Rekuperatoren mit stofflicher Trennung den höchsten Schutz.

Enthalpie-Wärmeübertrager oder Munters-Räder, welche neben der thermischen Energie auch Feuchtigkeit aus der Abluft auf die Zuluft übertragen, sind hingegen weniger geeignet. Denn ohne stoffliche Trennung lassen sich auch Bakterien und Viren nicht zuverlässig aus dem Haus abführen.

Hocheffiziente Filter schaffen Gesunde Luft in Aufenthaltsräumen

Geht es um die Konzeption neuer Anlagen, können Planer ihr Augenmerk auf die verwendeten Filter richten. Vor allem Schwebstofffilter (EPA, HEPA bzw. E10 bis U16) helfen dabei, Bakterien, Viren und andere Stoffe zuverlässig aus der Luft zu nehmen. Da mit der Effektivität der Luftfilter auch der Druckverlust zunimmt, kommt es in Bezug auf die Betriebskosten auf einen guten Kompromiss an. Planer sollten Filter dabei so gut wie nötig und so schlecht wie möglich auslegen, um Ventilatoren und den von diesen verursachten Stromverbrauch zu begrenzen.

Wichtig zu wissen: Ohne regelmäßige Wartung, Reinigung oder den Tausch verschmutzter Filter, bringt die höchste Filterklasse keine Vorteile. Ganz im Gegenteil: Befinden sich viele Schwebstoffe im Material, vermehren sich Bakterien sowie Viren. Außerdem steigt der Druckverlust und damit auch der Stromverbrauch der Anlage. Die Luftleistung sinkt und die Räume werden unter Umständen unterversorgt, was wiederum zu einer Verschlechterung der hygienischen Situation führt.

UV-Entkeimungstechnik für Kälte- und Klimaanlagen in Corona-Zeiten

Eine Alternative oder eine Ergänzung zu speziellen Filtern stellen sogenannte UV-Entkeimungsmodule dar. Diese bestehen aus kurzen Kanalabschnitten, in denen sich UV-Strahler befinden. Verwirbeln Bleche die Luft im Modul, treffen die Strahlen auf Bakterien und Viren, die sich damit inaktivieren lassen. Sie befinden sich nach wie vor in der Luft, stellen dann allerdings keine Gefahr mehr dar. UV-Entkeimungsmodule arbeiten wartungsfrei und lassen sich einfach nachrüsten. Wichtig ist jedoch, dass sie möglichst endständig installiert werden. Zwischen Modul und Luftauslass sollten sich demnach keine weiteren Bauteile oder Filter mehr befinden, um eine hohe Schutzwirkung zu erzielen.

Wichtig zu wissen: Für eine hohe Wirksamkeit kommt es darauf an, dass Bakterien und Viren ausreichend Strahlung abbekommen. Bei der Dimensionierung sind daher in jedem Fall die Herstellerangaben zu beachten. Ratsam ist es außerdem, Prüf- und Wirksamkeitsbescheinigungen unabhängiger Organisationen vom Hersteller anzufordern.

Häufig gestellte Fragen

Lässt sich ein Luftfilter in der bestehenden Lüftungs- oder Klimaanlage nachrüsten?

Nicht ohne Weiteres. EPA- und HEPA-Filter haben in der Regel einen deutlich höheren Druckverlust. Diesen zu überwinden, ist mit passgenau ausgelegten Anlagen in aller Regel nicht möglich. Wer dennoch einen solchen Schwebstofffilter einbaut, senkt die Luftleistung herab. Die Luftwechselrate fällt geringer aus und die Schutzwirkung schwindet.

Dürfen Umluftgeräte wie Deckenkassetten, Fan Coils und andere weiter betrieben werden?

Ja, das ist grundsätzlich kein Problem, da die Geräte Luft nur im Aufstellraum verwirbeln. Sie verteilen Bakterien und Viren nicht im gesamten Haus, können das Ansteckungsrisiko im Aufstellraum allerdings erhöhen. Sinnvoll ist es daher, die Geräte mit Luftreinigern zu kombinieren oder mit UV-Entkeimungsmodulen auszustatten, sofern sich diese unterbringen lassen.

Wie hoch ist das Risiko einer Übertragung bei zentralen Zu- und Abluftanlagen?

Das hängt von der Konzeption und der Betriebsweise der Anlage ab. Ein hoher Umluftanteil kann Viren und Bakterien im Haus verteilen, sodass die Ansteckungsgefahr steigt. Mit ausreichend Frischluft, passenden Filtern und regelmäßiger Wartung ist die gegenteilige Wirkung möglich.

Welche Lösungen helfen nicht, die Virenlast in Gebäuden ausreichend stark zu senken?

Wenig praktikabel sind Ventilatoren im Fenster und ständiges Querlüften. Der dabei entstehende Luftwechsel verdünnt die Virenlast zwar, sorgt vor allem in der kalten Jahreszeit allerdings für unangenehme Zustände, Schimmelprobleme und steigende Heizkosten. Wenig wirksam können auch Luftreiniger ohne entsprechende Prüf- oder Wirksamkeitsbescheinigung von unabhängigen Stellen sein.

Welche Lösungen helfen, das Raumklima zu verbessern und die Virenlast zu verringern?

Sinnvoll ist es, neue Anlagen mit leistungsstarken Filtern auszustatten. Lüftungs- und Klimasysteme sollten mit hoher Luftwechsel- sowie Außenluftrate arbeiten und regelmäßig gewartet werden. Bestehende Anlagen lassen sich außerdem mit einem Luftreiniger oder einem UV-Entkeimungsmodul kombinieren. In beiden Fällen sollten Anlagenbetreiber auf entsprechende Prüf- und Wirksamkeitsbescheinigungen achten.

Gibt es Fördermittel für das Nachrüsten und Erweitern von Lüftungs- und Klimaanlagen?

Sind die Umsätze von Unternehmen infolge der Corona-Krise stark eingebrochen, fördert der Bund die Anschaffung von Luftreinigern im Rahmen der Corona-Überbrückungshilfe. Die Förderhöhe ist von der Höhe der Umsatzeinbrüche abhängig – die Antragsfrist endet aktuell am 31.08.2021. Hochschulen, öffentliche Einrichtungen, Kommunen, Unternehmen, Bildungseinrichtungen sowie Verbände und Vereinigungen erhalten außerdem hohe Zuschüsse, wenn Sie bestehende RLT-Anlagen optimieren, nachrüsten oder neue Anlagen einbauen. Über die Bundesförderung für effiziente Gebäude gibt es außerdem Zuschüsse und Darlehen mit hohen Tilgungszuschüssen für den Einbau energieeffizienter Lüftungsanlagen.

Autor: Johannes Partz

Johannes Partz

Johannes ist hier Geschäftsführer. In der Energiebranche ist er seit 2013. Er war in verschiedenen Positionen in Technik und Vertrieb bei Energieversorgern tätig. Seine technische Expertise hat er aus den 3 Jahren als Geschäftsführer bei der Hampel GmbH - einem Gebäudetechnik Unternehmen mit Fokus auf Heizungstechnik, Sanitär, Lüftung und Klima.