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Umweltsensoren ermitteln CO2-Konzentration in Prüfungssälen

Der digitale Umweltsensor

Lüften gegen das Coronavirus – dass diese Maßnahme tatsächlich Wirkung zeigt, hat ein Team der Hochschule Pforzheim nun bewiesen. Es überwachte während der jüngsten Prüfungsphase mithilfe digitaler Umweltsensoren die CO2-Konzentration in der Luft, die auch Rückschlüsse auf die Aerosolkonzentration und damit auf eine eventuelle Viruslast zulässt. Das Ergebnis: Dank regelmäßiger Frischluftzufuhr im 30-Minuten-Takt wurden in den überwachten Räumen auf dem Pforzheimer Campus zu keiner Zeit kritische Werte in Bezug auf den CO2-Gehalt überschritten. „Wir konnten so nachweisen, dass der CO2-Gehalt durch das Stoßlüften stets auf einem unbedenklichen Niveau gehalten werden konnte“, freut sich Professor Dr. Mike Barth über die Ergebnisse des Teams um Martin Gegenheimer und Andreas Zeilein von der Campus Technik sowie dem Experten für die Funktechnologie LoRaWAN (Long-Range Wide-Area-Network) Juri Kübler aus dem Mechatronik-Labor der Fakultät für Technik.

Das Team: Andreas Zeilein, Juri Kübler und Martin GegenheimerDas Team: Andreas Zeilein, Juri Kübler und Martin Gegenheimer (von links).

Dabei ist die Validität der erhobenen Daten durch Probeläufe an verschiedenen Örtlichkeiten sichergestellt worden. Die CO2-Konzentration lässt insofern Rückschlüsse auf die Viruslast zu, als dass das Kohlendioxid beim Ausatmen in die Raumluft gelangt. Im Atem befinden sich neben dem CO2 auch die für die Übertagung des Coronavirus verantwortlichen Aerosole. Steigt die Konzentration des Kohlendioxids in der Luft, wächst auch die Zahl der Aerosole. Als unbedenklich gilt eine CO2-Konzentration von weniger als 1000 ppm (Parts per Million).

Neben den Umweltsensoren, die die CO2-Werte überwachten, kamen auch Präsenzsensoren zum Einsatz. „Wir konnten anhand der Messkurven so deutlich sichtbar nachvollziehen, wann jemand in den Raum kam oder auch wann gelüftet wurde“, berichtet Professor Barth. Übertragen wurden die Klimadaten über das LoRaWAN-Funknetz. LoRaWAN ist eine besonders strahlungsarme und energieeffiziente Funktechnologie, die Daten von Sensoren verschlüsselt übermitteln kann. Seit vergangenem Jahr befinden sich zwei LoRaWAN-Funkmasten auf dem Campus an der Tiefenbronner Straße.

Zum Einsatz kommt die Technologie bereits bei einem Pilotprojekt mit der Stadt Pforzheim, das zum Ziel hat, die Baum-Bewässerung zu optimieren. An der Hochschule soll die Technik künftig im Sinne der Entwicklung eines Smart Campus vermehrt in den Bereichen Energieeffizienz und Klima eingesetzt werden. „Gute, sauerstoffreiche Luft ist Grundvoraussetzung für die Konzentrationsfähigkeit“, argumentiert Professor Barth für den Einsatz der Sensortechnik für ein besseres Arbeits- und Lernklima in den Hochschul-Gebäuden. In einem nächsten Schritt werden im Mechatroniklabor aktive Regelsysteme in Kombination mit Energiekomponenten validiert.