Ingenieurbüro Matthaei · Wuppertal

Kohlendioxid in geschlossenen Räumen

Bericht von einem Selbstversuch mit dem Giftgas Kohlendioxid im w-tec.

Elf mutige Männer und eine ebenso mutige Frau waren – nein, keine Fußballmanschaft – die Versuchskaninchen eines Versuchs über die Entwicklung des Kohlendioxidgehalts in der Luft. Am 13. Mai hielt ich einen Vortrag im w-tec, Wuppertal, im Rahmen der vdi-Vortragsreihe des Arbeitskreises Bautechnik im Bergischen Bezirksverein. Das Thema: Luftdichtheit von Gebäuden und Lüftungskonzept nach DIN 1946-6. Teilnehmer: Architekten, Bauingenieure, Fachingenieure, TGA-Planer und ein Fensterbauer.

Theoretisch kannten wir das doch alle schon. Gebäude müssen luftdicht sein, um die Energie drinnen zu halten, müssen aber auch „undicht“ sein, damit die Menschen atmen können und die Bausubstanz nicht feucht wird. Die Gelegenheit nutzte ich und bat die versammelte Mannschaft, während des Vortrags die Fenster geschlossen zu lassen. Das war insofern leicht durchzusetzen, als vor dem Haus eine vierspurige Autostraße vorbeiführt und man bei geöffneten Fenstern nichts mehr gehört hätte. Wie aber verhält es sich denn nun quantifizierbar, wenn der Luftwechsel nicht reicht?

Der Versuchsraum hatte eine Größe von ca. 72 m² Grundfläche, Raumhöhe knapp 3 m, aber teilweise Dachschrägen. Gesamtvolumen geschätzt: 200 m³. Es war nur etwa die Hälfte aller Plätze besetzt. Mit zwölf Personen gab es also eine Belegungsdichte (16,6 m³/P), die noch geringer war, als man sie z.B. in Schulen regelmäßig vorfindet, wo sich 30 Kinder einen Raum von vielleicht 300 m³ teilen müssen (10 m³/P). Und auch nicht viel anders als ein Schlafzimmer von 3,5 x 4 x 2,5 m = 35 m³, in dem zwei Personen eine Nacht lang schlafen (17,5 m³/P). Das Protokoll wurde von einem Praktikanten geführt, als Messinstrument diente ein handelsübliches CO₂-Messgerät „Wöhler CDL 210“, das gleichzeitig auch noch Temperatur und Luftfeuchtigkeit aufzeichnete. Die Daten wurden alle fünf Minuten aufgenommen und in eine Tabelle übertragen.

Lange, nachdem der Impuls die Fenster wegen des Gefühls schlechter Luft öffnen zu wollen, unterdrückt werden musste, beendeten wir den Versuch dann doch vor Ende des Seminars. Das Ergebnis soll hier vorgestellt werden.

Die erste Tabelle zeigt die Entwicklung des Kohlendioxidgehalts im Versuchsraum. Bis 18:30 h wurden die Fenster weit geöffnet gehalten. Da das Gerät mit Außenluft früher auf 400 ppm kalibriert worden war, entspricht ein Anfangswert von ca. 450 ppm der Erwartung. Der reale Wert dürfte immer 100-200 ppm höher liegen, da die Luft, mit der kalibriert wird, tatsächlich einen höheren CO₂-Gehalt hat (vergleiche auch die Messwerte des TZWL in Dortmund, die regelmäßig zwischen 500 und 600 ppm liegen). Diese 450 ppm bilden die Basis. Nach dem Schließen der Fenster steigt der CO₂-Gehalt schnell an. Der Grenzwert von 1.000 ppm wird schon nach einer halben Stunde überschritten. Spätestens nach einer Stunde fangen die ersten Ermüdungserscheinungen an. Nach 1,5 Stunden ist noch keine Grenze erreicht.

Das Ergebnis wurde analysiert und mit einem theoretischen Verlauf verglichen. Als Eingangsparameter wurden in das selbst erstellte Berechnungstool die Raumgröße von 200 m³ und die Personenzahl von 12 bei leichter, sitzender Tätigkeit eingestellt. Die beste Annäherung an den gemessenen Verlauf ergab sich bei einem Luftwechsel von n=0,6 h^-1. Diese Luftwechselrate an einem Tag, wo die Außenluft kaum Temperaturdifferenz gegenüber dem Innenraum aufweist und kein Wind geht, ist erstaunlich hoch und deutet auf eine schlecht durchgeführte Sanierung der alten Kasernen hin. Andererseits reicht der Luftwechsel dennoch nicht und es ist versäumt worden, in den Seminarräumen Lüftungsanlagen einzubauen.

Für die Teilnehmer der Veranstaltung war der Kohlendioxid-Selbstversuch eine gelungene Demonstration der Notwendigkeit, sich sowohl über Luftdichtigkeit als auch über die Darstellung des im Betrieb notwendigen Luftwechsels Gedanken zu machen.

Bildnachweise:
CO2-Messgerät, Foto: O.Matthaei 2015
Grafiken: Ingenieurbüro Matthaei 2015