Luftfeuchtigkeit und Gesundheitsschutz

« Kann die richtige Luftfeuchtigkeit das Infektionsrisiko in der kalten Jahreszeit positiv beeinflussen? »

Seit Anfang März steht Europa im Zeichen der COVID-19-Pandemie und noch immer ist kein wirksamer Impfstoff in Sicht. Deutschland kam bislang gut durch die Krise. Nun steht die kalte Jahreszeit vor der Tür. Das Risiko an Atemwegsinfektionen zu erkranken, ist im Herbst und Winter deutlich größer als in den warmen Monaten. Warum ist das so und warum spielt das Raumklima hierbei eine entscheidende Rolle?  Bei der Ausbreitung von Krankheitserregern sind Aerosole ein möglicher Übertragungsweg und  mit verantwortlich für die schnelle Ausbreitung von Viren. Dabei handelt es sich um schwebende Kleinstpartikel in der Luft. Man spricht hierbei auch von Tröpfcheninfektion. Diese Tröpfchen sind ein Gemisch aus dem Krankheitserreger, Wasser und Salzen. Welche Infektionsgefahr von diesen Aerosolen ausgeht, hängt dabei unter anderem von der vorherrschenden Luftfeuchtigkeit ab.

Verbreitungswege z.B. des Corona-Erregers

Wir alle sorgen fortlaufend für Aerosole in der Luft. Beim Atmen und Sprechen, selbstverständlich ebenso beim Husten oder Niesen setzen wir immerzu kleinste Schwebestoffe, die sogenannten Aerosole, frei. Haben wir eine Virusinfektion der Atemwege, dann erzeugen wir selbst diese virenbehaftete Schwebeteilchen. Was an der frischen Luft schnell verweht wird, ist in geschlossenen Räumen ein echtes Risiko. Je länger sich die erkrankte Person im Raum aufhält, desto größer wird die Virenlast in der Luft. Mit der Konzentration von Krankheitserregern steigt auch das Infektionsrisiko.

Erhöhtes Risiko von Atemwegserkrankungen im Winter

Der Winter ist Erkältungszeit, das ist bekannt. Dafür, dass das Risiko für Atemwegserkrankungen während dieser Jahreszeit besonders hoch ist, gibt es eine ganze Reihe von Gründen. Die Raumluftfeuchtigkeit in Innenräumen ist während dieser Jahreszeit häufig zu niedrig. Das hat zur Folge, dass die Schleimhäute des Menschen, die eine natürliche Barriere gegen Viren, Bakterien und Keime darstellen, austrocken und weniger effektiv schützen.

Aerosole bleiben bei geringer Luftfeuchtigkeit, aufgrund des geringeren Wassergehalts und somit des geringeren Gewichts,  länger schwebfähig. Niest oder hustet jemand, dann schweben auch die dabei ausgestoßenen Keime und Viren länger in der Luft. Zusätzlich können die Aerosole weiter aufgrund der genannten Eigenschaften weitere Strecken zurücklegen und verteilen sich somit weitläufiger in der Raumluft.

Mit dem Einsatz eines Luftbefeuchters lässt sich die Raumluftfeuchte zuverlässig regulieren. Während der Erkältungssaison kann mit diesen Geräten eine optimale Raumluftfeuchte von 40% und 60% zuverlässig und konstant hergestellt werden. So lässt sich das Ansteckungsrisiko für Atemwegserkrankungen und Erkältungen deutlich senken.

Tröpfcheninfektion als Hauptrisiko

Der Hauptübertragungsweg von Viren, wie Corona oder Influenza bleibt der direkte Kontakt von Menschen. Die Wahrscheinlichkeit ist groß, dass beide Erkrankungen hauptsächlich durch Tröpfcheninfektion übertragen werden. Häufiges Händewaschen, das Einhalten eines Mindestabstandes von 1,5 Metern und die Pflicht im öffentlichen Raum eine Mund-Nasen-Bedeckung zu tragen, sollen die pandemische Verbreitung des SARS-CoV-2 Erregers verhindern.

Welche Rolle spielen Aerosole?

Im Herbst oder Winter, wenn die Menschen aufgrund der kühleren Außentemperaturen gezwungen sind, mehr Zeit in geschlossenen Räumen zu verbringen, steigt auch das Risiko, sich über Aerosole anzustecken. Der Umstand wurde nicht zuletzt durch die internationale Zusammenarbeit zwischen dem Leibnitz-Institut für Troposphären-Forschung (Leipzig) und den CSIR-National Physical Laboratories (Neu-Delhi) bestätigt: Im August 2020 wiesen die Forscher erneut darauf hin, dass der Übertragung durch Aerosole eine Schlüsselfunktionen beim Infektionsgeschehen zukommt. Doch nicht nur das, die Forscher wiesen auch auf einen interessanten Zusammenhang hin: Die Luftfeuchtigkeit beeinflusst die Ausbreitung der Coronaviren in Innenräumen erheblich.

Warum die große Infektionsgefahr?

Dies lässt sich anhand der Verbreitungscharakteristik nachvollziehen: COVID-19-Krankheitserreger vermehren sich ebenso wie Grippeviren fast ausschließlich in den oberen Atemwegen. Durch Niesen und Husten gelangen sie mit winzigen Speicheltröpfchen in die Raumluft. Größere Partikel können keine weiten Flugstrecken zurücklegen und fallen spätestens nach einem Meter zu Boden. Dort sind sie nicht mehr infektiös und sterben innerhalb weniger Minuten ab. Tropfen mit besonders kleinem Durchmesser (unter 5 Mikrometer) haften dagegen an Staubpartikeln und schweben deutlich länger in der Luft.

Lässt sich das Ansteckungsrisiko durch den Einsatz von Klimatechnik senken?

Diese Tatsache ist hinsichtlich der Eindämmung des Infektionsgeschehens von großem Interesse. Es ist davon auszugehen, dass sich z.B. durch eine gezielte Steuerung der Luftfeuchtigkeit das Ansteckungsrisiko in Innenräumen positiv beeinflussen lässt. Denn eine optimale Raumluftfeuchte kann sich positiv auf die Zusammensetzung der Raumluft auswirken.

Dabei lassen sich folgende Zonenbereiche unterscheiden:

Niedrige Luftfeuchtigkeit (unter 40 %)

Aerosole verdunsten in trockener Luft sehr rasch. Die darin gebundenen Krankheitserreger sterben jedoch nicht ab, sondern bleiben an den Staubpartikeln haften und werden konserviert. Beim Einatmen erfolgt die Rehydrierung, wodurch sie wieder aktiv werden. Als problematisch erweist sich zusätzlich, dass eine niedrige Raumluftfeuchtigkeit zu einem Austrocknen der Schleimhäute führt und somit die natürlich Schutzfunktion eingeschränkt ist. Bei trockener Raumluft können Bakterien, Keime oder Viren somit diese Abwehrschranken des Körpers leichter überwinden.

Idealwert von 40-60 % Raumluftfeuchte

Die Aerosole nehmen ein größeres Volumen an, je mehr Luftfeuchtigkeit vorhanden ist. Aufgrund des höheren Gewichts wird ihre Fähigkeit zu schweben erheblich eingeschränkt. Sie können somit kürzere Distanzen zurücklegen und es sinkt auch die Zeit, in der die infektiösen Partikel in der Luft umherschweben und ein Infektionsrisiko darstellen. Außerdem wird innerhalb der Zelle aufgrund der höheren Salzkonzentration ungünstigere Bedingungen geschaffen und dadurch die Überlebenszeit der Zellen reduziert.

Über 60 % Luftfeuchte

Selbst winzige Teilchen fallen nun innerhalb von Sekunden zu Boden, weil die Aerosole Feuchtigkeit in großen Mengen absorbieren. Krankheitserreger sterben nun nur noch teilweise ab, da sich Mikroorganismen in feucht-warmem Klima auch ohne Wirtskörper gegenseitig verstoffwechseln können. Denn bei über 60 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit finden Krankheitserregern ein Milieu vor, das ihre Überlebensfähigkeit positiv beeinflusst.

Lässt sich das Ansteckungsrisiko mit Luftbefeuchtern senken?

Was bedeutet das für schulische Einrichtungen, Seniorenheime und Krankenhäuser? Bislang sind diese Einrichtungen dazu angehalten, im Zuge der Pandemieprävention möglichst lange und oft zu lüften, um eine möglichst vollständigen Luftaustausch zu gewährleisten. So gilt inzwischen die Vorgabe, Klassenräume in jeder großen Pause intensiv zu lüften. Gleiches soll in den 5-Minuten-Pausen zwischen den Schulstunden geschehen. Die Fenster dauerhaft zu kippen, ist keine Option, weil die Raumluft hierdurch nicht schnell genug ausgetauscht wird.

Kurz vor dem Ende der Sommerferien wurde jedoch offensichtlich, dass Aerosole und Luftfeuchtigkeit sich auf diese Art nicht in den Griff bekommen lassen: In den meisten Schulen lassen sich die Fenster konstruktionsbedingt nicht vollständig öffnen, um Unfälle auszuschließen. Mancherorts verlegte man den Unterricht daher ins Freie. Allerdings ist diese Lösung in den kalten Monaten nicht praktikabel. Viele Forscher raten indes zum Einsatz von automatisierten Systemen: Elektrische Luftbefeuchter lassen sich punktgenau programmieren und können nach ersten Studien sehr wahrscheinlich dazu beitragen, die Virenlast in der Raumluft zu reduzieren.

Der optimale Raumluft-Korridor in der Praxis

Gute Erfahrungen hat man in Zusammenhang mit dem Raumluft-Korridor zwischen 40% und 60 % relative Feuchte  gemacht. Durch eine Aufbereitung der Raumluft mit technischen Hilfsmittel, wie z.B. professioneller Klimatechnik, kann positiv zu einer Verbesserung der Raumluftqualität beigetragen werden.

Hierzu stehen z.B. moderne Luftbefeuchter in unterschiedlichen Leistungsklassen zur Verfügung. Eine automatische Steuerung der Luftfeuchte wird meistens über eine eingebaute Feuchteregulierung bei den Geräten gewährleistet. Professionelle Luftbefeuchter können mit zusätzlicher Zusatzausstattung erweitert werden. So nutzt der Luftbefeuchter B500 z.B. ein UV-Licht mit einer speziellen Lichtwellenlänge, um Keime und Bakterien im Wasser abzutöten. Weiter kann der B 500 mit einem Luftreinigungsvorfilter oder einem Wasseranschluß versehen werden. Somit können Sie die Raumfeuchte kontrollieren und die Raumluftqualität verbessern.

Das Prinzip lässt sich durch die Schaffung eines Luft-Korridors noch effektiver gestalten. Hierbei werden Befeuchter mit Luftentfeuchtern ergänzt und mit entsprechender Messtechnik kombiniert, um die Luftfeuchtigkeit auf einem konkreten Wert stabil zu halten. Angewendet werden solche Luft-Korridore bislang häufig in Museen, um für die sensiblen Exponate ein optimales Raumklima zu gewährleisten. Kombisysteme aus Luftentfeuchter und Befeuchter sind eigentlich nicht konstruiert worden, um Aerosole zu binden oder die Verbreitung von Viren einzudämmen. Doch mittlerweile sind viele Experten der Überzeugung, dass diese Installationen wesentlich zur Keimreduktion in geschlossenen Räumen beitragen können. Insbesondere in Großraumbüros herrscht oft ein Binnenklima vor, das durch die alleinige Verwendung von Klimaanlagen reguliert wird. Im Zusammenhang mit der Verbreitung von Krankheitserregern kann diese auf Kühlung reduzierte Betrachtungsweise ein Problem darstellen.

Somit läßt sich schlussendlich zusammenfassen,  die praktische Anwendung und viele Studien belegen, dass die Verwendung moderner Klimatechnik insbesondere von Luftbefeuchtern oder auch Luftreinigern mithelfen kann die Raumluftsituation deutlich zu verbessern und somit eine positiven Beitrag auf die Gesundheit haben.