Unterrichtsräume in Schulen stellen in der Lüftungsplanung einen besonderen Fall dar, weil sich hier viele Schüler in vergleichsweise kleinen Räumen über längere Zeit aufhalten. Die Lüftung allein über manuell zu öffnende Fenster reicht in der Regel nicht für eine leistungsfördernde Innenraumluftqualität aus. Empfehlenswert sind hybride Lüftungskonzepte. Für die Pandemie-Bekämpfung können weitere Maßnahmen der Innenraumluft-Hygiene sinnvoll und erforderlich sein.
- CO2 in Klassenräumen
- Zielwert für den CO2-Gehalt (Pettenkofer-Zahl)
- Weitere Parameter der Innenraumluftqualität
- Reine Fensterlüftung und ihre Grenzen
- Verwendung einer CO2-Ampel
- Hybride Lüftungskonzepte
- Dezentrale Lüftungsgeräte für Schulen
- Schullüftung und Corona-Pandemie
- Technologien der Luftreinigung
CO2 in Klassenräumen
Zentrales Qualitätskriterium für die Lüftung in Schulgebäuden ist der CO2-Gehalt der Raumluft. Zu hohe Konzentrationen des bei der Atmung entstehenden Gases führen zu Müdigkeit, Konzentrationsschwäche oder sogar Unwohlsein. Der Prozess schreitet allmählich und dadurch unmerklich voran. Selbst bei vorhandenen und zu öffnenden Fenstern kann deshalb nicht davon ausgegangen werden, dass die Schüler und Lehrer jederzeit korrekt und ausreichend manuell lüften. Noch problematischer sind beschädigte oder aus schulorganisatorischen Gründen verschlossene Fenster, die sich nicht bzw. nicht ausreichend öffnen lassen.
Ein Lüftungskonzept für jeden einzelnen Klassenraum gehört deshalb zwingend zur Planung von Unterrichtsgebäuden. Auch Bestandsgebäude sollten auf die Notwendigkeit einer Modernisierung überprüft werden.
Zielwert für den CO2-Gehalt (Pettenkofer-Zahl)
| CO2-Gehalt | Bewertung |
|---|---|
| < 1.000 ppm | Unbedenklich |
| 1.000 – 2.000 ppm | Auffällig |
| > 2.000 ppm | Inakzeptabel |
Zum Vergleich: CO2-Gehalt der Atmosphäre (Frischluft) ca. 400 ppm
- Der Grenzwert von 1.000 ppm wurde bereits 1858 von Max von Pettenkofer gefunden und wird darum auch Pettenkofer-Zahl genannt.
- Er gilt heute gemäß der Arbeitsstättenregel „Lüftung“ A 3.6 und den Empfehlungen des Umweltbundesamtes (UBA).
- Der CO2-Gehalt sollte im Verlauf einer Schulstunde 1.000 ppm im Mittelwert nicht überschreiten. Kurzzeitige Überschreitungen bis 1.500 ppm sind lauf UBA tolerierbar, sofern der Mittelwert eingehalten wird.
- Wie Untersuchungen gezeigt haben, können in einem vollbesetzten Klassenraum ohne Lüftung bereits nach 20 Minuten Unterricht CO2-Konzentration von 1.000 ppm erreicht werden.
- Die CO2-Anreicherung kann sich bei nicht ausreichender Lüftung im Verlauf eines Unterrichtstags „aufschaukeln“. Für die Bewertung sind darum vor allem die späteren Schulstunden zu beachten.
Weitere Parameter der Innenraumluftqualität
Reine Fensterlüftung und ihre Grenzen
Das Umweltbundesamt und die Bundesländer haben für die Nutzung der reinen Fensterlüftung in Schulen verschiedene Handlungsanweisungen herausgegeben. Einige Beispiele daraus sind:
- In der kalten Jahreszeit keinesfalls dauerhaft mit gekippten Fenstern lüften.
- Stattdessen alle Fenster kurzzeitig weit öffnen (Stoßlüftung) und in dieser Zeit die Heizungsthermostate herunterregeln.
- Vor Unterrichtsbeginn 5–10 Minuten stoßlüften.
- Während jeder kurzen Pause vollständig stoßlüften.
- Lüftungstechnisch wäre auch in langen (Hof-)Pausen eine vollständige Stoßlüftung sinnvoll, die jedoch zu einer starken Auskühlung im Winter führen kann. Besser sind auch hier 5–10 Minuten Stoßlüftung, sofern organisatorisch durchführbar
- Bei einer Klassenbelegung mit mehr als 20 Kindern möglichst auch während des Unterrichts stoßlüften. Feste Zeitintervalle sind nicht definiert, die Empfehlungen sprechen von alle 20–30 Minuten oder je nach Bedarf.
- Lüften während des Unterrichts vor allem bei Doppelstunden organisatorisch berücksichtigen.
- Lüftungstechnisch besonders wirksam ist Querlüftung über sich gegenüberliegende Fenster, die aber oft zu unzulässiger Zugluft oder sogar dem Verwirbeln von Gegenständen (Papier) führt.
Sofern eine Nachrüstung von lüftungstechnischer Anlagentechnik nicht oder zumindest nicht in nächster Zeit möglich ist, können diese Empfehlungen für reine Fensterlüftung die Situation verbessern. Sie sind jedoch teils widersprüchlich (Querlüftung) oder – speziell für jüngere Jahrgänge – schwer zu organisieren (Lüftung in den Pausen). Allein mit den Lüftungsempfehlungen lassen sich die Anforderungen an die Innenraumluftqualität in Unterrichtsräumen meist nicht vollständig erfüllen.
Verwendung einer CO2-Ampel
Es gibt keine generelle Pflicht zur Messung der Luftqualität in Schulen. Im Falle von richtigem und regelmäßigem Lüften sind Messungen auch nicht erforderlich.
Jedoch kann bei unzureichenden technischen Lüftungsvoraussetzungen oder bei auftretenden Beschwerden und Mängeln die Verwendung von sogenannten Lüftungs- oder CO2-Ampeln sinnvoll sein. Sie messen kontinuierlich den CO2-Gehalt der Raumluft, der als Leitwert für die Beurteilung der Raumluftqualität in Schulen dient. Beim Überschreiten bestimmter Grenzwerte springt die Leuchtanzeige von grün über gelb nach rot.
- grün = CO2 < 1000 ppm = keine Handlung erforderlich
- gelb = CO2 1000–2000 ppm = es soll gelüftet werden
- rot = CO2 < 2000 ppm = es muss gelüftet werden
Vorteile der Ampel
- Einfache und vergleichsweise preiswerte Maßnahme.
- Sie verhindert, dass das Lüften angesichts des allmählichen und deshalb kaum merkbaren Anstiegs der CO2-Konzentration vergessen wird.
- Gute Integrationsmöglichkeit in pädagogische Konzepte, etwa im Hinblick auf die biologischen und chemischen Zusammenhänge von Raumluft und Wohlbefinden.
- Stärkung der Eigenverantwortlichkeit der Schüler und ihres Bewusstseins für die nähere Umwelt.
Hybride Lüftungskonzepte
Wegen der dargestellten Unzulänglichkeiten sollten neue oder grundlegend modernisierte Schulen nicht mehr ausschließlich mit manueller Fensterlüftung geplant werden. Zentrale Lüftungsanlagen mit ihrem umfangreichen Leitungssystem verursachen jedoch erhebliche Investitionen und einen erhöhten Platzbedarf, der speziell bei Bestandsbauten oft nicht realisiert werden kann.
Bewährt haben sich deshalb dezentrale Lüftungsanlagen für die einzelnen Unterrichtsräume. Wirtschaftlich günstig ist die Integration in ein hybrides Lüftungskonzept, bei dem die Lüftungsanlagen die kontinuierliche Grundlüftung sicherstellen, bei besonders hohen Belastungen aber bei Bedarf auch die Fenster geöffnet werden.
Dezentrale Lüftungsgeräte für Schulen
- Wegen der hohen Personenzahl pro Raum wird ein vergleichsweise hoher Luftvolumenstrom benötigt (Größenordnungen bis 870 m³/h).
- Im Sinne der Energieeffizienz sollten nur Zu- und Abluftsysteme mit Wärmerückgewinnung verwendet werden.
- Neben der Wärme- sollte auch eine Feuchterückgewinnung geprüft werden, um zu niedrige Luftfeuchtigkeit in der kalten Jahreszeit zu vermeiden.
- Die Geräte müssen sich störungs- und behinderungsfrei in die Einrichtung der Unterrichtsräume einfügen.
- Zu bevorzugen sind Lösungen ohne sichtbare Leitungsführung.
- Geeignete Positionen: stehend an der (Außen-)Wand sowie an der Wand oder an der Decke hängend.
- Bei einer Montage direkt an der Außenwand werden lediglich zwei Kernbohrungen für die Zu- und Abführung der Luft benötigt, die sich speziell bei stehenden Geräten statisch meist unproblematisch unter der Fensterbank anordnen lassen (Brüstungsgeräte).
- Für Unterrichtsräume mit abgehängten Decken bietet sich eine Positionierung mitten im Raum an der Decke an, bei der die Luft gleichmäßig im Raum verteilt wird, die Lüftungskanäle verlaufen nicht sichtbar im Deckenhohlraum.
Schallschutz
Lüftungsanlagen ermöglichen einen Unterricht mit geschlossenen Fenstern, was den Geräuschpegel durch äußere Lärmquellen reduziert und für Schulen in verkehrsreicher Lage ein großer Gewinn sein kann.
Gleichzeitig darf jedoch der Betrieb der Lüftungsanlage nicht den Unterricht stören. Richtwerte für den Auslegungsschalldruckpegel liegen z. B. für Unterrichts-, Fach-, Mehrzweckräume und Lehrerzimmer bei maximal 35 dB(A), bei Sporthallen bei maximal 40 dB(A).
Intelligente Steuerung
- Die Steuerung muss auf das besondere Anforderungsprofil in Schulen ausgelegt sein.
- Kriterien sind eine intuitive und fehlertolerante Bedienung.
- Automatischer Betrieb kann anhand der Zeit, der Präsenz oder mithilfe eines Sensors nach dem tatsächlichen CO2-Erhalt der Raumluft gesteuert werden.
- Zeitsteuerungen erfordern Möglichkeiten zum Herunterregeln nachts, am Wochenende und in den Ferien.
- Automatische Steuerungen sollten stets durch manuelle Eingriffe übersteuerbar sein.
- Geräte an der Decke oder in anderen schwer erreichbaren Positionen benötigen eine Fernbedienung.
- Je nach Raumsituation und Sonneneinstrahlung kann eine doppelte Auslegung für Lüftung und Kühlung sinnvoll sein.
- Zum Schutz vor Überhitzung im Sommer benötigt der Wärmetauscher in jedem Fall ein Sommerbypass.
Schullüftung und Corona-Pandemie
Die genannten Bedingungen für die Fensterlüftung oder hybride Lüftungskonzepte sind unabhängig von der aktuellen COVID-19-Pandemie zu beachten. Eine fachgerechte Lüftung kann die Aerosol-Last in der Raumluft reduzieren, aber nicht völlig beseitigen. Die Schulaufsichtsbehörden haben deshalb teilweise spezielle Lüftungsempfehlungen für die Zeit der Pandemie herausgegeben, die über die allgemeinen Anforderungen hinausgehen.
Zusätzlich kann mit mobilen Geräten eine Reinigung und Entkeimung der Raumluft vorgesehen werden, die aber keinesfalls die reguläre Lüftung ersetzt oder überflüssig macht. Denn mobile Geräte für die Luftreinigung wälzen die Luft in der Regel nur um: die Luft wird angesaugt, gereinigt und wieder in den Raum abgegeben. Der CO2-Gehalt und die Luftfeuchtigkeit werden dadurch nicht verändert.
Technologien der Luftreinigung
Die Viren aus der angesaugten Luft lassen sich mit unterschiedlichen Technologien entfernen bzw. inaktivieren:
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