Mit CO2- und Feuchte-Sensoren gegen die Pandemie:
Wer baut die zuverlässige CO2 Ampel für Büros und Räume?

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Wissenschaftler haben bewiesen – Covid-19 wird hauptsächlich durch Aerosole über die Ausatemluft verbreitet. Im Freien, mit dem empfohlenen Mindestabstand, sind Aerosole nicht so bedenklich. In geschlossenen Räumen ist die Situation allerdings eine ganz andere. Hier halten sich die Viren oft bis zu mehreren Stunden in der Luft.

Frischluftzufuhr oder lüften! Die Empfehlung oder Anweisung kennen Sie sicherlich aus Ihrem beruflichen wie privaten Alltag.

Was hat Covid-19 nun mit der CO2 Konzentration und der Luftfeuchte in Räumen zu tun?

Von der CO2 Konzentration in der Luft lässt sich auf die Menge schwebender Aerosole schließen. Daraus abgeleitet, ist die Qualität der Raumluft mit ihrem CO2 Gehalt und ihre relative Luftfeuchte ein weiterer Indikator für ein mögliches Corona-Infektionsrisiko. CO2 Werte von unter 1.000 ppm und eine relative Luftfeuchte von 40 % - 60 % sind erstrebenswert.

Eine stete Überwachung und Kontrolle der Raumluftqualität sollte einfach abzulesen, flexibel aufstellbar und zuverlässig sein. Zum Beispiel die Messung der Luftgüte über eine CO2 Ampel: Grünes Licht = „Alles im grünen Bereich“ oder Rot = „Jetzt sofort lüften“.

Wer braucht sowas und das am besten sofort?
Kleine Rechnung: in Deutschland haben wir rund 40.000 Schulen mit geschätzten 20 Räumen pro Schule. Das sind alleine 800.000 notwendige Luftgüte Ampeln nur für das Schulwesen.

Wer baut´s?
Wichtig für den Bau einer Luftgüte Ampel ist ein Sensormodul, das sich leicht integrieren lässt und schon alles wichtige an Bord hat. Das finden Sie im SCD30 von SENSIRION. Dieses Sensormodul arbeitet bereits millionenfach bewährt in der Luftqualitätsmessung im Bereich Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik (HLK).
Auf das Modul wurde zu dem präzisen CO2-Sensor gleich ein erstklassiger Feuchte- und Temperatur-Sensor integriert. Bei GLYN erhalten Sie das passende Starterkit dazu: Auspacken, anschließen und gleich die Entwicklung starten.

Lesen Sie hier die wichtigsten Fakten zum Thema „Mit CO2- und Feuchte-Sensoren gegen die Pandemie“ und die passenden Sensor Produkte:

Corona wird durch Aerosole verbreitet
Aerosole spielen eine wichtige Rolle bei der Verbreitung des Coronavirus.
Forscher der Universität Florida haben den Nachweis erbracht, dass die Virenlast der Aerosole groß und auch ansteckend sein kann.

Die winzigen Tröpfchen werden vom Menschen beim Atmen und noch mehr beim Sprechen, lauten Schimpfen oder Singen über Mund und Nase abgesondert.

Wenn man draußen den empfohlenen Mindestabstand einhält, sind diese Aerosole nicht so bedenklich. Sie werden vom Wind verteilt und die Sonne setzt mit Ihrer UV-Strahlung den ihnen anhaftenden Viren zu.

In geschlossenen Räumen ist die Situation allerdings eine ganz andere. Die von uns ausgeatmeten Aerosole schweben aufgrund ihrer Winzigkeit für längere Zeit in der Luft. Je nach Größe der Partikel können sie sich für Minuten bis Stunden in der Luft halten.
Atmet ein gesunder Mensch die mit dem Coronavirus kontaminierte Tröpfchen ein, so kann die Krankheit übertragen werden.

Die Schlussfolgerung daraus ist, das die Aerosolbelastung in geschlossenen Räumen so gering wie möglich gehalten werden muss, um das potentielle Ansteckungsrisiko zu reduzieren.

In Gebäuden, die mit einer modernen Lüftungs- bzw. Klimaanlage ausgestattet sind, kann das mit einer erhöhten Frischluftzufuhr bewerkstelligt werden.
Einige dieser Anlagen verfügen sogar über HEPA-Filter (High Efficiency Particulate Air), die in der Lage sind, einen Teil der Aerosole zurückzuhalten.

In den meisten Büros, Klassenzimmern, Kindergärten, Lokalen und Geschäften steht diese Technik aber nicht zur Verfügung. In diese Räume kann ausreichend frische Luft nur durch Öffnen der Fenster gelangen.
Und das ist in Schulen und Kindergärten aus Sicherheitsgründen meist auch noch nicht sichergestellt. Die größeren Fenster sind fest verschlossen, damit die Kinder nicht heraus stürzen. Es kann dann z.B. nur über kleine Oberlichter gelüftet werden.

In der wärmeren Jahreszeit können Fenster vielleicht noch dauerhaft geöffnet bleiben, um für Luftaustausch zu sorgen. Spätestens mit Beginn der kälteren Herbsttage wird das nicht mehr möglich sein. Zum einen, weil die Temperatur in den Räumen zum Arbeiten und Lernen zu kalt wird und zum anderen, weil wir sonst wortwörtlich aus dem Fenster heizen.

Spätestens jetzt muss zu einer bedarfsgerechten Lüftung übergegangen werden. Die Frage ist nur, wie bestimme ich diesen Bedarf?
Es gibt heute schon Messgeräte, die in der Lage sind, Aerosole in der Luft zu messen. Sie sind allerdings kompliziert und teuer. Daher muss ein anderer, einfacherer und relativ günstiger Ansatz gefunden werden.

Diese Lösung sind CO2-Messgeräte bzw. noch einfacher CO2-Ampeln.
Die CO2-Ampeln haben Anzeigen in grün, gelb und rot und warnen vor zu viel CO2 in der Luft. So lässt sich ein möglicherweise erhöhtes Infektionsrisiko ableiten.

Was hat die CO2-Konzentratíon in Räumen mit dem Corona-Infektionsrisiko zu tun?
Die Idee dahinter ist so einfach wie elegant.

Jeder Mensch atmet pro Minute ca. 8 Liter Luft aus. Diese hatte vorher intensiven Kontakt mit unserem Lungengewebe und enthält neben den vorher schon beschriebenen Aerosolen auch CO2. Dieses CO2 reichert sich in der Raumluft an und kann sehr gut mit den heute verfügbaren Sensoren gemessen und damit zur Einordnung des aktuellen potentiellen Risikos genutzt werden.

Ab welcher CO2 Konzentration sollte gelüftet werden.
Eine CO2 Konzentration von ca. 1.200 ppm (parts per million) bedeutet, dass fast 2 % der Luft im Raum bereits mindestens einmal Lungenkontakt hatte.
Anders ausgedrückt, jeder 50. Atemzug, den eine Person in diesem Raum tätigt, besteht aus schon einmal ausgeatmete Luft. Wie hoch das Risiko einer Corona-Ansteckung damit ist, muss noch erforscht werden: Dennoch ist dieser Wert ein guter Indikator.

Schon vor Corona-Zeiten war der CO2-Gehalt der Luft in Räumen ein Kennwert für die Raumluftqualität. Die Empfehlung des Umweltbundesamtes lautet, das ab einem Wert von 1.000 ppm gelüftet werden sollte, damit die Konzentrationsfähigkeit und Produktivität der Menschen erhalten bleibt.

Zum Vergleich. Frische Luft enthält ca. 400 ppm CO2. In der Ausgeatmeten ist der Anteil ca. 100-mal so hoch, also 40.000 ppm.

Wie Luftfeuchtigkeit die Aerosole beeinflusst
Die University of Missouri in Columbia hat eine Forschungsarbeit veröffentlicht, die aufzeigt, dass die Luftfeuchtigkeit einen entscheidenden Einfluss auf die Lebenszeit der Aerosole hat.
Nach Berechnungen der Forscher können sich Partikel mittlerer Größe bis zu 23-mal länger in feuchter Luft halten, wie es in trockener Luft der Fall wäre. Außerdem bestimmt der Feuchteanteil der Luft auch darüber, wie weit weg sich die kleinen Partikel von ihrer Quelle bewegen können.
Ist die Luft sehr trocken, verdunsten die Tröpfchen schneller und können sich daher nicht so lange in der Luft halten und fortbewegen.
Aus Aerosolgründen sollte die relative Luftfeuchtigkeit daher so gering wie möglich sein.
Eine relative Luftfeuchtigkeit unter 40 % führt allerdings zu einem Austrocknen der Schleimhäute – einem wichtigen Schutzmechanismus des Menschen gegen Infektionen.

Auch für die relative Luftfeuchtigkeit gab es schon vor Corona Empfehlungen. Diese sollte je nach Temperatur zwischen 40 – 60 % RH liegen.

Zusammenfassung
Nach den heutigen Erkenntnissen ist eine Überwachung und Kontrolle der Raumluft auf ihren CO2 Gehalt und ihre relative Luftfeuchte ein Indikator für ein mögliches Corona-Infektionsrisiko. CO2 Werte von unter 1.000 ppm und eine relative Luftfeuchte von 40 % - 60 % sind erstrebenswert.

CO2 und relative Luftfeuchte zuverlässig messen
Der SCD30 von SENSIRION ist ein Sensormodul für die Luftqualitätsbestimmung und für Anwendungen im Bereich Heizung, Lüftung, Klimatechnik (HLK).

Das Modul beinhaltet einen CO2 Sensor zusammen mit einem erstklassigen Feuchte- und Temperatursensor.

Der CO2 Sensor arbeitet nach dem NDIR- (Non Dispersive Infra-Red) Prinzip und macht von der Tatsache Gebrauch, das CO2 Moleküle Infrarotstrahlung im Bereich von 4,3 µm absorbieren. Andere Gasmoleküle absorbieren diesen Wellenbereich des Lichtes fast nicht.

Im Inneren des Sensors sitzt eine Lichtquelle, die infrarotes Licht aussendet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Lichtquelle sitzt ein Sensor, der die Strahlungsintensität im Bereich von 4,3 µm misst. Nimmt diese ab, ist das ein sicheres Zeichen auf das Vorhandensein von CO2.

Durch das angewandte Zweikanalprinzip ist der Sensor dazu ausgelegt, Langzeitdrifts automatisch zu kompensieren und ist mit einer Lebensdauer von ca. 15 Jahren sehr anwenderfreundlich.

Die kleine Bauform von nur 35 mm x 23 mm x 7 mm ermöglicht eine einfache Integration in unterschiedliche Anwendungen.
Der SCD30 ist vollständig kalibriert und linearisiert.

Verfügbarkeit:
Der SCD30 ist ab Lager GLYN verfügbar.
Weitere Informationen finden sie hier:

CO2-Sensor Artikel Datenblatt Webshop Messbereich
 01_CO2Sensor_250px SCD30 Datenblatt Webshop  CO2: 0 – 40'000 ppm
RH: 0…100 % ±3,0 %
T: -40…70 °C ± 0,4 °C

Schneller Start mit Evaluation-Kit
Um mit der CO2, Feuchte- und Temperaturmessung sofort starten zu können, ist ein modulares Evaluation-Kit verfügbar.

Jedes Kit verbindet im Baukastensystem Plug-and-Play Hardware mit einer benutzerfreundlichen Viewer Software (für Windows, Linux oder macOS), dem ControlCenter und den benötigten Kabeln.

Das Evaluation Kit wird in nur drei einfachen Schritten individuell zusammengestellt…01_3Schritte_720px

  • Bestellen Sie sich eine SEK-SensorBridge…
  • …wählen Sie die gewünschten Sensoren…
  • …laden Sie die SEK-ControlCenter Viewer Software…

…starten Sie die Evaluation!

 

SensorBridge Artikel  Datenblatt Webshop
data/glyn/media/img_big/10_Sensirion_SEK-SensorBridge2_250px.jpg SEK-SensorBridge Datenblatt Webshop

 

CO2-Sensor mit Kabel Artikel Datenblatt Webshop Messbereich
10_Sensirion_SEK-SCD30-Sensor_250px SEK-SCD30-Sensor Datenblatt Webshop

CO2: 0 – 40'000 ppm
RH: 0…100 % ±3,0 %
T: -40…70 °C ± 0,4 °C

 

Viewer Software Artikel Download
10_ControlCenter_250px ControlCenter Viewer Software Software

Ausblick –
SCD40 mit photoakustischer Messtechnik

01_SCD40_720px

Geplant für das 4. Quartal 2020 / 1. Quartal 2021 bekommt die SENSIRION Sensorfamilie Zuwachs durch einen miniaturisierten CO2 Sensor, der auf Sensirions einzigartiger PASens® Technologie basiert. 

Die Empfindlichkeit der heute geläufigen CO2-Sensoren, die auf dem NDIR-Prinzip basieren, ist direkt proportional zum optischen Strahlengang. Daher führt eine starke Schrumpfung des Sensorelements zu einer Beeinträchtigung der Sensorleistung. 

Die PASens® Technologie ist ein photoakustisches Sensorprinzip. Dieses erlaubt eine extreme Miniaturisierung des CO2-Sensors, ohne die Sensorleistung zu beeinträchtigen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Sensorempfindlichkeit unabhängig von der Größe des optischen Hohlraums ist. Durch diese Messmethode konnten die Gehäuse-Abmessungen auf 10,1 mm x 10,1 mm x 6,5 mm reduziert werden.

Der photoakustische Effekt wurde bereits 1880 entdeckt, war aber für Sensoren aufgrund fehlender technologischer Komponenten nicht anwendbar. Photoakustische Instrumente im Labormaßstab hingegen sind aufgrund ihrer hervorragenden Leistung gut etabliert.

Der SCD40 beinhaltet, wie auch der SCD30, einen zusätzlichen Feuchte- und Temperatur-Sensor.

Starten Sie jetzt mit der Entwicklung Ihrer Luftgüte Ampel.
Weitere Informationen sowie alle Bauteile und Starterkits halten wir auf Anforderung/Bestellung für Sie bereit.

Analog

Tel.
+49 6126 590-388
Fax
+49 6126 590-188
analog@glyn.de

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