Viruspartikel im toten Winkel

Seit nahezu zwei Jahren ist mittlerweile bekannt, dass sich das Coronavirus Sars-CoV-2 überwiegend über die Luft verbreitet. Es wird in winzigen mikroskopisch kleinen Tröpfchen - den Aerosolen - weitergetragen, die während des Sprechens, Singens, Schreiens sowie durch Husten oder Niesen aus dem Mund ausgestoßen werden. In der Luft schwebend, kann das Virus vom Nächsten eingeatmet werden und diesen infizieren. Indische Forscher orten nun in öffentlichen Waschräumen eine potenzielle Quelle für die Übertragung von Infektionen, wie sie im Fachblatt "Physics of Fluids" berichten. Dort halten sich infektiöse Aerosole in sogenannten toten Zonen bis zu zehnmal länger.

Die Wissenschafter des Indian Institute of Technology in Bombay haben sich für ihre Arbeit die Luftverteilung in Innenräumen näher angesehen und nutzten dabei ihr Wissen über die Luftströmung um Flugzeuge und Triebwerke, um jene in geschlossenen Räumen anzupassen. Untersuchungsobjekt war ein Waschraum, wie er etwa in Büros, Restaurants, Schulen oder auch Zügen zu finden ist. Dabei zeigte sich, dass es tote Zonen - ähnlich den toten Winkeln im Sichtfeld - gibt, in denen sich die infektiösen Aerosole besonders lange halten. Diese toten Zonen mit eingeschlossener Luft befinden sich häufig in den Ecken eines Raumes oder um Möbel herum.

Luft fließt auf Umwegen

"Wir haben eine kleine, eine Person fassende Einrichtung untersucht, wie sie üblicherweise von vielen Menschen nacheinander besucht wird", erklärt der Luft- und Raumfahrttechniker Krishnendu Sinha. "Ich habe einen ähnlichen Waschraum in meinem Haus, was die Untersuchungen angesichts der durch die Corona-Pandemie eingeschränkten Mobilität vereinfachte." Viele Labors waren geschlossen und so konnten die Studien trotz der Lockdowns durchgeführt werden, verrät Sinha in der Publikation.

Den Ergebnissen zufolge ist die Ansteckungsgefahr in solchen ausgewiesenen toten Zonen deutlich höher. "Überraschenderweise können sie sich auch in der Nähe einer Tür oder eines Fensters befinden oder auch direkt neben einer Klimaanlage, die Luft einbläst", stellt der Forscher fest. "Man könnte annehmen, dass dies sichere Zonen sind - aber das ist nicht der Fall."

Computersimulationen zeigen, dass die Luft auf Umwegen fließt und sie nicht kontinuierlich aus jedem Teil des Raums gleichermaßen durch Frischluft ersetzt wird. Die Wissenschafter stellten sich daher die Frage, wie Innenräume belüftet werden sollten, um die Ausbreitung von Infektionen zu minimieren. Wo sollten Ventilatoren und Lüftungskanäle platziert werden? Wie viele davon? Wie viel Luft sollte durch sie strömen?

Derzeit basiert die Planung der Belüftung häufig auf der Luftwechselrate. Sie ist das Maß für den Zuluftvolumenstrom der Raumluft bezogen auf das Bauvolumen von Gebäuden und beschreibt, wie oft die Luft in einem Raum innerhalb einer Stunde ausgetauscht wird.

Wechsel zehnmal niedriger

"Bei diesen Berechnungen wird davon ausgegangen, dass die Frischluft jeden Winkel des Raums gleichmäßig erreicht", betont Sinha. Aus den Computersimulationen und Experimenten wissen die Forscher allerdings, dass das nicht der Fall ist.

In toten Zonen könne der ACH-Wert zehnmal niedriger sein, schreiben die Wissenschafter in ihrer Publikation. Um Lüftungssysteme so zu gestalten, dass sie wirksamer gegen das Virus sind, müssten Luftkanäle und Ventilatoren entsprechend der Luftzirkulation im Raum platziert werden. Nur eine Erhöhung des Luftvolumens in den vorhandenen Kanälen "wird das Problem nicht lösen", so die Forscher.