Coronaviren Mobile Raumluftfilter – die Winter-Wunderwaffe?

Geschlossene Räume sind ein Treiber der Corona-Pandemie. Christian Kähler erforscht, wie sich Aerosole ausbreiten – und erklärt, ob kleine Raumluftfilter zu Hause gegen Viren helfen.
Mobiler Raumluftfilter

Mobiler Raumluftfilter

Foto: Jomkwan / iStockphoto / Getty Images

SPIEGEL: Herr Kähler, neulich hat Sie das Bundeskanzleramt angerufen. Was wollten die wissen?

Christian Kähler: Das war vor einigen Wochen, ich bekomme täglich haufenweise E-Mails. Das Kanzleramt wollte wissen, ob mobile Raumluftreiniger - etwa im Großraumbüro oder in Konferenzen - Coronaviren aus der Luft filtern können. Und wenn ja, wie und worauf man achten muss.

SPIEGEL: Und, was haben Sie gesagt?

Kähler: Ich habe geantwortet, was ich auch anderen Ministerien, Behörden, Schulen oder Bürgern sage: Dass mobile Raumluftreiniger gut geeignet sind, um Aerosolpartikel und damit auch Viren aus der Luft zu filtern. Die Geräte sorgen dafür, dass die Virenlast auf einem ganz kleinen Niveau gehalten wird, sodass man sich nicht vor einer indirekten Infektion sorgen muss. Allerdings müssen die Geräte bestimmte Kriterien erfüllen.

Zur Person
Foto: Universität der Bundeswehr München

Christian Kähler leitet das Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik an der Universität der Bundeswehr München. Mit seinem Team hat er optische Messtechniken entwickelt und erforscht unter anderem turbulente Strömungen und die Entstehung, Ausbreitung, Vermischung und Verdunstung von Aerosolpartikeln.  

SPIEGEL: Die wären?

Kähler: Es gibt drei Punkte: Erstens, das Gerät sollte in der Lage sein, mindestens das sechsfache Volumen des Raumes in einer Stunde zu filtern. Ein Rechenbeispiel: Wenn ich zu Hause einen 20-Quadratmeter-Raum habe, sind das 50 Kubikmeter. Das Sechsfache davon ergibt 300. Also müsste ich ein Gerät kaufen, dass mindestens 300 Kubikmeter Luft in einer Stunde filtern kann.

SPIEGEL: Und das zweite Kriterium?

Kähler: Der Filter. Viren bekommen Sie nur mit einem sogenannten Hepa-Filter (High Efficiency Particulate Air/Arrestance) der Klasse H 13 oder H 14 aus der Luft. Denn nur diese Filter sind in der Lage, auch kleinste Partikel im Submikrometer-Bereich verlässlich abzuscheiden, die etwa beim Sprechen entstehen.  

SPIEGEL: Und der dritte Punkt?

Kähler: Die Geräte müssen möglichst leise sein. Denn üblicherweise sitzen Sie mit diesem Gerät dann acht Stunden im Büro oder Konferenzraum. Wenn das Geräusch Sie nach einer Stunde nervt, schalten Sie es ab und dann war es das mit der Sicherheit. Eine Faustregel: Je größer das Gerät, desto größer der Lüfter und desto geringer die Drehzahl und damit der Lärm. Ein kleines Gerät, das mit einem kleineren Lüfter höhere Drehzahlen erreicht, ist bedeutend lauter.

SPIEGEL: Aber wenn man nicht gerade ein Großraumbüro hat, eignen sich auch diese kleineren Geräte?

Kähler: Ja, wenn man für ein Kaffeekränzchen zu Hause für zusätzliche Sicherheit sorgen will, reichen auch kleinere Geräte, die dann zwei oder drei Stunden laufen. Ich habe in meinem Institut einige von diesen Consumer-Raumluftfiltern stehen, weil wir die gängigsten getestet haben. Da gibt es einige ganz gute Geräte, aber leider auch einige sehr schlechte.

SPIEGEL: Wie kann man die guten von den schlechten unterscheiden?

Kähler: Am besten in ein Fachgeschäft gehen und einem Berater ganz genau sagen, was man will: Einen Raumluftfilter, der mindestens das Sechsfache des Raumvolumens filtern kann, in unserem Beispiel also zum Beispiel 300 Kubikmeter Luft pro Stunde. Dann sollte ein H13- oder H14-Filter integriert sein, der geprüft ist nach der europäischen Lüftungsnorm EN 1822-1. Und dann sollte das Gerät bei maximaler Leistung nicht lauter sein als 52 Dezibel. Da gab es in unseren Tests ein paar, die unter dieser Grenze geblieben sind. Profigeräte sind übrigens selbst bei 1200 Kubikmeter Luft pro Stunde leiser als 52 Dezibel.

SPIEGEL: Wie sind Sie bei Ihrem Test vorgegangen?

Kähler: Wir haben in einem Raum zunächst Aerosolpartikel erzeugt und gleichmäßig im Raum verteilt. Viren braucht man für das Experiment nicht.

SPIEGEL: Also haben Sie so eine Art Nebelmaschine benutzt wie in der Disco?

Kähler: So ähnlich, aber bei uns kommen hochwertige Generatoren zum Einsatz, bei denen man auch die Größe der Partikel einstellen kann. Schließlich kommt es uns ja vor allem auf die kleinen Partikel im Submikrometer-Bereich an. Eben das, was beim Atmen, Sprechen, Singen oder Husten in die Luft gelangt.

Dann haben wir gemessen, wie viele Aerosolpartikel aus der Raumluft entweichen, zum Beispiel beim Kontakt mit Wänden oder durch Spalte in Türen und Fenstern. Das war unsere Referenzmessung. Und dann haben wir mit dem gleichen Versuchsaufbau die verschiedenen Geräte durchgetestet. Da konnte man dann sehen, wie stark die Abnahme der Partikel im Laufe der Zeit war. Aus dem Experiment konnten wir drei wichtige Größen ableiten. Erstens die Luftwechselzahl, also wie häufig das Raumluftvolumen pro Stunde gefiltert wird. Zweitens die Halbwertszeit, also wie lange das Gerät laufen muss, um die Hälfte der Partikel aus dem Raum abzuscheiden. Und drittens die Verweilzeit, damit man weiß, wie lange die Partikel im Raum bleiben, wenn sie irgendwo freigesetzt werden.

SPIEGEL: Ist es denn entscheidend, wo das Gerät hingestellt wird? Oben, unten, an die Tür, ans Fenster?

Kähler: Nein, solange das Gerät guten Zugriff auf die Raumluft hat – also nicht abdecken oder hinter ein Klavier stellen oder so –, ist es relativ unbedeutend, wo es steht. Das haben auch andere Studien gezeigt. Wichtig ist allerdings: Man sollte die Raumluftfilter nicht im Automatikmodus betreiben, weil die Geräte den Luftaustausch dann auf ein Minimum herunterregeln. Besser, man regelt den Luftstrom manuell auf mindestens das Sechsfache des Raumvolumens pro Stunde, dann ist man auf der sicheren Seite.

SPIEGEL: Nur Lüften ist keine gute Alternative?

Kähler: Beim langen Lüften im Winter bekommen Sie Probleme: Erstens wird es binnen Minuten drinnen ähnlich kalt sein wie draußen bei Minustemperaturen, Sie können die Temperatur ja nicht frei regeln. Das wird man nicht lange durchhalten und schon aus Pragmatismus weniger lüften. Zweitens funktioniert das schon physikalisch nicht gut: Für einen vollständigen Luftaustausch braucht es beim Lüften einen hohen Temperaturunterschied oder Wind. Wenn Sie nicht gerade an der Küste wohnen, wird es sehr schwer werden, einen sechsfachen Luftwechsel pro Stunde zu schaffen.

SPIEGEL: Aber schädlich ist Lüften doch nicht – das Umweltbundesamt empfiehlt es ja ausdrücklich, auch und gerade im Winter, schon allein um Kohlendioxid raus- und Sauerstoff wieder hereinzulassen? 

Kähler: Nein, Lüften ist natürlich nicht schädlich, aber es ist während der Pandemie nur eine Ergänzung zum Raumluftreiniger. Inzwischen sagt ja selbst das Umweltbundesamt, dass Raumluftfilter sinnvoll sein können. Wir beraten im Moment zum Beispiel sehr viele Schulen, denen empfehlen wir eine Kombination von Raumluftfiltern gegen die indirekte Infektion und transparenten Schutzwänden zwischen den Arbeitsplätzen gegen die direkte Infektion mit Coronaviren. Nach unseren Forschungen kommt man damit gut und sicher durch den Winter. (Lesen Sie hier, was zum Luftaustausch in Klassenräumen bekannt ist.)

SPIEGEL: Lüften pro und kontra, Raumluftfilter ja oder nein – was macht Ihr Fachgebiet so kompliziert?

Kähler: Aerosole verteilen sich ja nicht laminar, so wie zum Beispiel das Blut in unserem Körper in eine Richtung fließt. Aerosole in einem Raum verteilen sich turbulent, da gibt es keine geradlinige Verbindung von der Quelle, also vielleicht jemanden, der hustet, zum Ziel, also jemandem, der eventuell Viren einatmet. Die Partikel werden vielmehr stark vermischt und abgelenkt, die Partikelwolke trifft auf Gegenstände oder andere Partikelwolken. Das sind alles wichtige Parameter, aber eben sehr kompliziert zu beschreiben und vorherzusagen. Da muss man schon ein paar Jahre geforscht haben, um das zu durchdringen.

SPIEGEL: Plötzlich ist Ihr Fachgebiet so gefragt wie nie.

Kähler: Ja, sonst forschen wir für das Lehrbuch und für den Erkenntnisgewinn. Und jetzt betreiben wir eben plötzlich gesellschaftlich sehr relevante Forschung. Wir haben im Frühjahr schon nachgewiesen, wie sinnvoll Masken sind, um die Infektionsverbreitung zu verhindern . Im Sommer haben wir erforscht, wie und ob Chöre und Blasmusiker noch sicher proben  und auftreten können. Da habe ich weltweit viele Chöre und Orchester beraten, zum Beispiel die vielen Musikcorps der Bundeswehr, die auch bei Staatsbesuchen im Schloss Bellevue spielen. Jetzt kümmern wir uns um die Raumluft in Schulen, um den Winter zu überstehen. Mal sehen, was als Nächstes dran ist.

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