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Ob mit Frischluft oder Reinigungsgerät: Die Forschung im Bereich Gebäude und Quartiere entwickelt aktuell zahlreiche Lösungen, um das Corona-Virus zu bekämpfen. In einem Vorhaben haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sogar einen multifunktionalen Operationsraum errichtet.

Die Corona-Pandemie hat vor allem die Impfforschung ins Blickfeld der Öffentlichkeit gerückt, aber auch in anderen Forschungszweigen arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an Konzepten, die künftig das Gesundheitswesen entlasten können.

Das Anfang März gestartete Projekt MinInfekt beispielsweise will Aerosole in Räumen mit Frischluft ausdünnen, ohne dass der Energieeinsatz drastisch steigen muss. Frischluftversorgung geschieht üblicherweise über Infiltration der Gebäudehülle – im einfachsten Fall mit einem Fenster. Wie gut dieses die Frischluftzufuhr regelt, hängt vom Nutzerverhalten ab. Hier sieht ein Forschungsteam der Technischen Universität Berlin noch Luft nach oben. Denn wir Menschen lüften nach Gefühl, nicht nach Messdaten und Sensoren. Die sind aber notwendig, wenn der energetische Mehraufwand vertretbar sein soll.

Die maximal abrufbare Anlagenleistung und ihr Betrieb außerhalb der Auslegungsparameter kann zum Problem werden. Deshalb will das Forschungsvorhaben einen umfassenden Überblick über Möglichkeiten und Auswirkungen energieeffizienter Methoden zur Erhöhung der Raumbelüftung erarbeiten. Das reicht bis zu baulichen Veränderungen von Neubauten und deren Lüftungssystemen – damit diese auf künftige Krankheitswellen vorbereitet sein können. Erste Zwischenergebnisse des bis 2023 laufenden Projektes wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schon im kommenden Jahr veröffentlichen.

Überhaupt bietet die Energieforschung im Bereich Gebäude und Quartiere spannende Lüftungskonzepte für solche Situationen.

Im kommenden Jahr endet das Forschungsvorhaben EnEff-OP-Luft. Hier untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Erregerpotenziale für luftgetragene Keime und deren Emissions- und Ausbreitungscharakteristik in OP-Räumen. Wie lassen sich Patienten und Personal im OP mit korrekter Belüftung schützen? Eine Möglichkeit sind optimierte Luftführungssysteme, die dank geeigneten Raumströmungsformen die Schutzwirkung steigern können. Zusätzlich wollen die Forscherinnen und Forscher mit ihren Maßnahmen auch den Energiebedarf für die Lüftung deutlich senken.

Um das zu testen, errichteten sie an der TU Berlin einen multifunktionalen OP-Raum, in dem sie ihre Simulationen gleich testen konnten. Sogar an Puppen, die Körperwärme und Atmung imitieren. Das Wissenschaftsteam arbeitet nun mit Fachverbänden zusammen, die großes Interesse an dem Projekt zeigen. Gut möglich, dass die Ergebnisse kommendes Jahr ihren Weg in die OP-Säle finden.

Reine Räume ohne Stromfresser

Ende dieses Jahres sollen auch erste Ergebnisse des Projektes EnEff_Clean_VentMonitoring vorliegen, das sich ebenfalls mit sogenannten reinen Räumen beschäftigt. Das sind Räume, in denen Menschen oder Produkte vor unerwünschten Kontaminationen geschützt werden sollen. Sie gibt es in der pharmazeutischen Industrie, in Räumen des Gesundheitswesens aber beispielsweise auch in der Halbleiterproduktion.

Um den Reinheitsanforderungen zu genügen, begrenzt die Lüftungstechnik die Anzahl an luftgetragener Partikel im Raum. Überprüft wird dies mit einem Monitoringsystem, das die Partikel zählt. Diese befinden sich oft bei der Luftabsaugung und werden auf die maximal auftretende Quellstärke im Raum ausgelegt. Im Teillastbetrieb ist jedoch eine Anpassung der Luftmengen an die Quellstärke im Raum nicht möglich, da die Position der Partikelabsaugung keine repräsentative Konzentration der Anforderungszone widergeben kann: Der daraus resultierende dauerhafte Volllastbetrieb führt zu einem unnötig hohen Energiebedarf. Diesen will das Projekt künftig reduzieren.

Die Reinräume wurden auch für die Corona-Forschung genutzt, testweise haben Probanden sogar gesungen – so konnten die Forscherinnen und Forscher bereits sehen, wie sich ihre Entwicklung in einer Pandemie bewährt.

Erste Ergebnisse schon im Praxiseinsatz

Dass auch bereits abgeschlossene Projekte Inhalte erarbeitet haben, die nun helfen können, zeigt das Projekt „Einsatz von dezentralen Ventilatoren zur Luftförderung in zentralen RLT-Anlagen insbesondere bei Nicht-Wohngebäuden“. Hier zeigten die Projektpartner, wie mechanische Lüftungsanlagen energieeffizient betrieben werden können, ohne dass Platzverbrauch oder Lautstärke zum Problem werden. Von entscheidender Bedeutung ist dabei ein geringer Ventilatorstromverbrauch und eine rahmenlose Konstruktion.

„Eigentlich bauen wir viel größere Anlagen“, erklärt Dr. Christoph Kaup, Geschäftsführender Gesellschafter des Klimatechnik-Unternehmens Howatherm, einem der Projektpartner. Howatherm hat die Ergebnisse bereits in bestehende Anlagen integriert, darunter auch drei Luftreiniger. Diese laufen mit HEPA-Filtern (Abkürzung für „High-Efficiency Particulate Air/Arrestance“, auch als Schwebstofffilter bekannt), Feinfiltern oder UVC-Strahlung, die Coronaviren sogar abtöten kann.

„Wir haben die Geräte im Oktober auf den Markt gebracht“, verrät Kaup. Die Interessenten kamen aus Gastronomie, Schulen, Industrie und der Dienstleistungsbranche. „Ohne das Forschungsprojekt SLIM wären wir nicht so schnell im Markt präsent gewesen. Wer sonst LKW baut, versucht sich ja nicht plötzlich an Motorrädern. Durch die Möglichkeiten, die wir bei SLIM weiterentwickeln, konnten wir diese Luftreiniger rechtzeitig und zu einem guten Preis herstellen.“

Bei SLIM handelt es sich um das Nachfolgeprojekt, das derzeit läuft. (Mehr zum aktuellen Stand des Projektes SLIM hier.) Kaup hofft, dass die Filter eine wichtige Rolle bei künftigen Öffnungsstrategien spielen können. Auf jeden Fall sind sie ein Beispiel dafür, wie es auch der Energieforschung gelungen ist, wichtige Beiträge zur Pandemiebekämpfung zu liefern.

Weiteres Lüftungsprojekt gestartet

ExpertInnen schätzen, dass über eine Million Lüftungs- und Klimaanlagen in Deutschland in Betrieb sind. Damit diese raumlufttechnischen (RLT) Anlagen energetisch optimiert werden können, müssen alle beteiligten Gewerke – Heizen, Kühlen, Lüften – berücksichtigt werden. Genau hier setzt das jetzt gestartete Projekt „RLT-Opt“ an. Unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Systemauswertung entwickeln und validieren die Forschenden durchgängige Methoden für die ganzheitliche Betriebsoptimierung von RLT-Anlagen.

Im Ergebnis sollen Methoden, Software-Tools und Vorgehensweisen verfügbar sein, mit denen Energieeinsparmaßnahmen an RLT-Anlagen deutlich einfacher als bisher durchgeführt und messtechnisch nachgewiesen werden können. Mit Hilfe eines im Projekt zu erarbeitenden Leitfadens sollen die Tools, Vorgehensweisen und die hierfür benötigten Mess- und Hilfsmittel sowie die Möglichkeiten zur Einbeziehung verschiedener Methoden in ein Energie Monitoring beschrieben werden.

Ebenso sind Veranstaltungen zum Informationsaustausch mit relevanten Akteuren (z. B. Verbände) und praxisorientierte Schulungen zur Nutzung der Tools geplant. Beteiligte Projektpartner sind: Effizienzbörse Deutschland, IBDM GmbH, BUILD.ING Consultants + Innovators GmbH. (pj)

Förderkennzeichen: 03ET1454A, 03ET1604, 03ET1200A, 03EN1005A, 03EN1038, 03EN1037A, 03EN1037B, 03EN1037C, 03EN1037D

Letzte Aktualisierung: 10. Mai 2021

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