Saubere Luft auf Knopfdruck: Belüftungssystem neutralisiert Viren & Co.

Forschende der UBCO haben ein innovatives Belüftungssystem entwickelt, das die Luftqualität in geschlossenen Räumen verbessern und die Ausbreitung von Atemwegserkrankungen reduzieren soll. Mit dem Anbruch der kalten Jahreszeit und der damit verbundenen vermehrten Zeit in Innenräumen gewinnt die Qualität der eingeatmeten Luft zunehmend an Bedeutung, insbesondere während der Erkältungs- und Grippesaison.

Das neuartige Luftreinigungsgerät hat das Potenzial, Krankheitserreger effektiv aus der Luft zu entfernen und somit einen wichtigen Beitrag zur Eindämmung der Übertragung von Infektionen in geschlossenen Räumen zu leisten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen, die auf eine großflächige Regulierung des Luftstroms durch verbesserte Gebäudebelüftung setzen, geht dieses System einen Schritt weiter.

Nachteile herkömmlicher Belüftungssysteme

Sunny Li, Professor an der School of Engineering und Mitautor der Studie, erläutert, dass aktuelle Belüftungssysteme zwar saubere Luft gezielt auf eine Person lenken können, jedoch auch Nachteile mit sich bringen. Die Nutzenden müssen entweder in ihrer Position verharren oder alle Anwesenden im Raum das gleiche System verwenden. Zudem kann die ständige Exposition gegenüber dem Luftstrom zu trockener Haut und Augen führen.

Eine hohe Luftqualität in Innenräumen ist laut Li entscheidend, um die Übertragung von Krankheiten über die Atemluft einzudämmen, besonders in gemeinsam genutzten Räumen. Da Kanadier durchschnittlich 90 Prozent ihrer Zeit in geschlossenen Räumen verbringen, ist die Qualität der Innenraumluft ein wichtiger Faktor für Gesundheit und Wohlbefinden der Menschen.

Bestehenden Lüftungssysteme lassen sich nicht einfach ändern

Mojtaba Zabihi, Postdoktorand und Hauptautor der Studie, betont die Schwierigkeiten bei der Anpassung bestehender Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen aufgrund der Vielfalt an Raumaufteilungen und Lüftungssystemen. Das unterstreicht die Notwendigkeit eines personalisierten Belüftungssystems, das die Bewohnenden vor dem Einatmen kontaminierter Luft schützt und gleichzeitig eine komfortable Nutzung über einen längeren Zeitraum ermöglicht.

Neues Induktionsentfernungs-Luftstromkonzept

In Zusammenarbeit mit dem Airborne Disease Transmission Research Cluster der UBC entwickelte das Team von Maschinenbauingenieuren und-ingenieurinnen das neue Induktionsentfernungs- oder Jet-Sink-Luftstromkonzept. Es zielt darauf ab, ausgeatmete Aerosole aufzufangen und zu entfernen, bevor sie im Raum zirkulieren können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Belüftungssystemen leitet das neue Design den Luftstrom um die Person herum und saugt kontaminierte Partikel kontinuierlich in eine lokale Reinigungszone.

Zabihi betont, dass das neue Design Komfort mit Kontrolle verbindet. Durch den gezielten Luftstrom werden ausgeatmete Aerosole nahezu sofort aufgefangen und neutralisiert, bevor sie sich ausbreiten können. Das ist ein bedeutender Fortschritt gegenüber herkömmlichen personalisierten Belüftungssystemen dar, welche auf Hochgeschwindigkeitsluftstrahlen basieren, die Unbehagen verursachen und weniger wirksam sind, wenn sich die Benutzenden bewegen.

Beeindruckende Ergebnisse in Computersimulationen

Das Forscherteam nutzte Computersimulationen, um Atmung, Körperwärme und Luftströmung während einer 30-minütigen Sitzung zu modellieren und ihr Gerät mit herkömmlichen Belüftungssystemen zu vergleichen. Die kürzlich veröffentlichten Ergebnisse waren beeindruckend: Das neue System reduzierte die Infektionswahrscheinlichkeit auf nur 9,5 Prozent, verglichen mit 47,6 Prozent bei einem individuell eingestellten Belüftungssystem, 38 Prozent bei einem Belüftungssystem mit Abluftkonstruktion und 91 Prozent bei einer Standard-Raumbelüftung.

Bei optimaler Platzierung konnte das Gerät in den ersten 15 Minuten der Exposition das Einatmen von Krankheitserregern verhindern, sodass nur 10 von 540.000 Partikeln eine andere Person erreichen konnten. Die Simulationen zeigten, dass das System in der Lage war, bis zu 94 Prozent der in der Luft befindlichen Krankheitserreger zu entfernen.

Intelligente, schnelle Lösung für enge Kontaktsituationen

Joshua Brinkerhoff, Mitautor der Studie, hebt hervor, dass herkömmliche personalisierte Belüftungssysteme sich nicht anpassen können, wenn Menschen sich bewegen oder interagieren. Das neue Gerät hingegen bietet eine intelligente, reaktionsschnelle Lösung für Räume wie Kliniken, Klassenzimmer oder Büros, in denen enger Kontakt unvermeidbar ist. Die Studie zeigt das Potenzial der Luftströmungstechnik bei der Verbesserung der Raumluftqualität.

Anwendungsmöglichkeiten des neuen Belüftungssystems

Die zukünftige Forschung wird sich laut Brinkerhoff auf die Verfeinerung des Designs für größere Räume und die Erprobung physischer Prototypen in klinischen und öffentlichen Umgebungen konzentrieren. Als Mitglied des kanadischen National Model Codes Committee on Indoor Environment hofft Zabihi, dass die Forschungsergebnisse dazu beitragen werden, künftige Lüftungsstandards festzulegen und Innenräume für alle sicherer und gesünder zu machen.

Das Belüftungssystem der UBCO-Forschenden hat das Potenzial, die Raumluftqualität in verschiedenen Umgebungen wie Schulen, Krankenhäusern, Büros und öffentlichen Einrichtungen zu verbessern. Durch die effektive Entfernung von Krankheitserregern aus der Luft kann das Infektionsrisiko gesenkt und die Gesundheit der Menschen geschützt werden. Da sich das System an unterschiedliche Raumaufteilungen und Belüftungssysteme anpassen lässt, ist eine breite Anwendung in diversen Innenräumen möglich.

Mit dem neuartigen Belüftungssystem eröffnen sich neue Möglichkeiten, um Innenräume sicherer und gesünder zu gestalten. Durch die Kombination von gezielter Luftströmung und effektiver Filterung können Aerosole und Krankheitserreger wirksam aus der Atemluft entfernt werden, ohne dabei den Komfort der Nutzer zu beeinträchtigen. Dies ist besonders in Zeiten erhöhter Infektionsgefahr, wie während der Erkältungs- und Grippesaison oder bei Pandemien, von großer Bedeutung.