CO₂-Überwachung und Raumluftqualität

CO2 und Raumluftqualitaet üeberwachen

Entstehung und Auswirkung auf die menschliche Gesundheit.

Kohlendioxid ist ein farb- und geruchloses Gas. Mit einer Konzentration um 400 ppm (parts per million) ist es ein natürlicher Bestandteil der Umgebungsluft. CO₂ entsteht bei der vollständigen Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Substanzen bei ausreichender Sauerstoffzufuhr. Im Organismus von Lebewesen bildet es sich als Abbauprodukt der Zellatmung. Bei höheren Konzentrationen ab 1000 ppm können erhebliche Beeinträchtigungen des Allgemeinbefindens auftreten (Kopfschmerzen, Müdigkeit, Unkonzentriertheit).

Kohlendioxid entsteht in den Körperzellen (in einer Menge von 0,7 kg pro Tag) und diffundiert von dort in die umliegenden Kapillaren. Im Blut wird es nach chemischer Bindung an Proteine, wie z. B. Hämoglobin, oder in gelöster Form transportiert. Dabei ist CO₂ überwiegend physikalisch gelöst, nur ein kleiner Teil davon wird durch die Carboanhydrase in denroten Blutkörperchen zu Kohlensäure umgewandelt, die in wässrigem Milieu in Wasserstoff- und HydrogencarbonatIonen zerfällt. Über die Alveolarmembran der Lunge wird das Kohlendioxid abgeatmet. Eine wesentliche physiologische Funktion des Kohlendioxids im Organismus besteht darin,dass es über die Chemorezeptoren der Aorta und der Medulla oblongata, die das Atemzentrum im Hirnstamm reflektorisch erregen, die Atmung regelt. Erhöhte CO₂- Konzentrationen in der Einatmungsluft erhöhen die Atemfrequenz und das Atemzugvolumen. Dabei wirkt CO₂ erweiternd auf die Bronchien, wodurch sich das Totraumvolumen (der Raum des Atemsystems, der nicht am pulmonalen Gasaustausch beteiligt ist) erhöht. Die dilatorische Wirkung des CO₂ auf periphere und zentrale Arteriolen führt jedoch nicht zu einem Blutdruckabfall, da eine erhöhte Adrenalinausschüttung eine kompensatorische Vasokonstriktion bewirkt.

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CO₂ in der Raumluft.

CO₂ gilt als Leitparameter für von Menschen verursachte Luftverunreinigungen, da der Anstieg der CO₂-Konzentration in Innenräumen gut mit dem Anstieg der Geruchsintensität menschlicher Ausdünstungen korreliert. Somit ist der CO₂- Gehalt der Innenraumluft unmittelbar Ausdruck der Intensität der Nutzung eines Raumes. Er eignet sich deshalb auch als Orientierungsmarke für andere Regelungsbereiche, wie z.B. für die Dimensionierung raumlufttechnischer Anlagen oder für Lüftungsanweisungen in natürlich belüfteten, dichter belegten Räumen wie Schulklassen oder Versammlungsräumen.

In genutzten Innenräumen hängt die CO₂-Konzentration im Wesentlichen von folgenden Faktoren ab:

  • Anzahl der Personen im Innenraum, Raumvolumen
  • Aktivität der Innenraumnutzer
  • Zeitdauer, die Raumnutzer im Innenraum verbringen
  • Verbrennungsvorgänge im Innenraum
  • Luftwechsel bzw. Außenluftvolumenstrom

Ein rascher Anstieg der CO₂-Konzentration in der Raumluft ist die typische Folge der Anwesenheit vieler Personen in relativ kleinen Räumen (z. B. Versammlungs-, Sitzungsoder Schulräumen) bei geringem Luftwechsel. Kritische CO₂-Konzentrationen treten in der Regel zusammen mit anderen Luftverunreinigungen, insbesondere Geruchsstoffen u. a. aus dem Schweiß oder von Kosmetika sowie Mikroorganismen, auf. Bei luftdichter Bauweise und damit einhergehend sehr geringen Luftwechselzahlen kann die CO₂-Konzentration auch bei Anwesenheit weniger Personen (z. B. in Wohnungen oder Büroräumen) zunehmen. In beiden Fällen hat CO₂ direkten Einfluss darauf, wie wohl sich Menschen in einem Raum fühlen. Die European Collaborative Action (ECA) kommt aufgrund von Modellrechnungen zu folgenden Unzufriedenheitsraten: Bereits ab 1000 ppm ist mit etwa 20 % und ab 2000 ppm mit ca. 36 % unzufriedenen Raumnutzern zu rechnen. Während Versammlungs- oder Sitzungsräume in der Regel nur gelegentlich und kurzzeitig genutzt werden, sind Schulinnenräume wegen der regelmäßigen und stundenlangen Aufenthaltsdauer von Schülern und Lehrern hinsichtlich ihrer CO₂-Konzentration in der Klassenraumluft besonders kritisch zu betrachten. In mehreren Bundesländern Deutschlands laufende oder abgeschlossene Untersuchungen zur Belastung der Innenraumluft von Schulräumen mit Kohlendioxid haben übereinstimmend erhebliche Defizite hinsichtlich einer diesbezüglich ausreichenden Innenraumluftqualität in Schulen aufgezeigt.

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