Die Atemluft- unser wichtigstes Lebensmittel

Mehrere Wochen ohne Essen bringt uns in akute Lebensgefahr. Eine ausgewogene Mahlzeit- bestehend aus möglichst naturnahe belassenen Zutaten hingegen, liefert die nötigen Bestandteile damit unser Körper unsere Gesundheit und Vitalität nachhaltig aufrecht erhalten kann.

Nach nur wenigen Tagen ohne Wasser, stellt unser Körper seine Funktionsmechanismen ein. Regelmäßiges Trinken von gutem Wasser auf der anderen Seite erhöht spürbar unser Wohlbefinden unsere Leistungsfähigkeit und unsere Gesundheit.

Zwischen beiden Extremen, kein Essen und kein Trinken und gutem Essen und gutem Trinken, liegt ein Bereich den man in unzählige Qualitätsstufen unterteilen kann. Die Definition von „Qualität“ der Lebensmittel hängt nach meiner Einschätzung von dem individuellen Bedarf des Körpers in seinem aktuellen Zustand ab ( Leistungssportler – Couchkartoffel | gesund – krank | jung – alt | Allergiker nicht Allergiker).

So muss zum Beispiel ein Bauarbeiter seinem Körper wesentlich mehr Energie zuführen als ein Buchhalter. Stimmen die Energieinhalte sowie die Inhaltsstoffe (Mineralien, Vitamine usw) mit dem persönlichen Bedarf nicht überein ( zu viel | zu wenig), so verlässt der Körper seinen Gleichgewichtszustand.

Obst Kaffee

Die allgemein bekannten Mengen an fester Nahrung (ca. 1kg) und Flüssigkeit (ca.2-3l) täglich, sind ein einfacher Maßstab an dem man sich orientieren kann. Leider sagt diese Faustregel nichts über die Qualität der Nahrungsmittel aus, sonder nur über die Menge. Es dürfte einleuchtend sein, dass es einen lebenswichtigen Unterschied macht, ob die 3 Liter Flüssigkeit aus einer alten Bleileitung oder einer unbelasteten arthesischen Quelle kommt. Viel aussagekräftiger als die Herkunft der Lebensmittel sind jedoch deren tatsächlichen Inhaltsstoffe.

Die Menge der durch Essen und Trinken zugeführten Nahrung entspricht ca. 4kg pro Tag. Nicht berücksichtigt hierbei ist die Stoffmenge, die wir täglich über die Atemluft zu uns nehmen. Wir atmen ca. 15 mal pro Minute ein und aus. Dabei füllt sich unsere Lunge pro Atemzug mit ca. 0,5l Luft (bei starker Betätigung ca. 4l pro Atemzug). Das bedeutet, dass wir pro Minute ca 8,5l Luft „verstoffwechseln“. Nun kann man eine einfache aber höchst interessante Berechnung erstellen.

Inhalation Lunge

8,5l pro Minute x 60 Minuten= 510 l pro Stunde
510l pro Stunde x 24 Stunden =12240l / Tag

Das heißt, dass wir täglich ca 12000 Liter (12m³) Luft zu uns nehmen. Bei einer Dichte der Luft von ca. 1,2041 kg/m³ atmen wir ca. 15 kg Luft täglich ein.
( 12240l x 1,2041 kg/m³ / 1000 = 15kg)

Das Ergebnis dieser einfachen Betrachtung macht augenscheinlich, welchen Stellenwert unsere Atemluft als Lebensmittel für unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden hat. Deshalb kann man die Atemluft als „unser wichtigstes Lebensmittel“ bezeichnen. Als Konsequenz daraus sollten wir der Qualität der Atemluft einen hohen Anteil an Beachtung schenken wenn wir uns Gedanken über eine gesunde Lebensweise bzw. Ernährung machen.

Raumluftqualität-CO2

Die „natürliche“ Luft besteht aus den Bestandteilen Stickstoff, Sauerstoff, Edelgase, Kohlendioxid (CO2), sowie Wasser, Stäuben und anderen ortsabhängigen chemischen Substanzen. Unabhängig von der genauen Zusammensetzung der Luft atmen wir 15kg davon täglich ein und verstoffwechseln den Sauerstoff in Kohlendioxid. Somit hat die Luft die wir ausatmen 4% weniger Sauerstoff, dafür aber 4% mehr CO2 .

Bestandteile der Luft Einatmen Ausatmen
Stickstoff 78% 78%
Sauerstoff 21% 17%
Edelgase 0,96% 0,96%
Kohlendioxid 0,04% 4,04%
H2O ? ?
Stäube ? ?
Schadstoffe ? ?

Quelle: IQUH 2016

Befinden wir uns im Freien, so kann dieser Prozess unendlich oft ablaufen, ohne dass wir ihm Beachtung schenken müssen, da uns scheinbar unendlich viel Sauerstoff zur Verfügung steht und die Menge des CO2 in der Aus-Atemluft zu gering ist um im Freien einen relevanten CO2 Anstieg zu erzeugen.
Diese komfortable Ausgangssituation ändert sich grundlegend, wenn wir uns in geschlossen Räumen befinden. Nun ist die vorhandene Atemluft auf das Raumvolumen beschränkt. Hierbei kommt es bei jedem Atemzug zu einer Reduzierung des Sauerstoffs und einem Anstieg des Kohlendioxids in der Innenraumluft. Mit jedem ein-und aus-atmen verschlechtert sich somit die Raumluftqualität.
Um die CO2-Konzentration in der Innenraumluft zu bewerten hat das Umweltbundesamt folgende Leitwerte veröffentlicht:

CO2-Konzentration (ppm) Hygienische Bewertung Empfehlungen
<1000 Hygienisch unbedenklich Keine weiteren Maßnahmen
1000-2000 Hygienisch auffällig Lüftungsmaßnahmen , Lüftungsverhalten überprüfen und verbessern
>2000 Hygienisch inaktzeptabel Belüftbarkeit des Raums überprüfen ggf. weitergehende Maßnahmen prüfen

Quelle: Gesundheitliche Bewertung von Kohlendioxid in der Innenraumluft – Bundesgesundheitsbl – Gesundheitsforsch – Gesundheitsschutz 2008 · 51:1358–1369 DOI 10.1007/s00103-008-0707-2 © Springer Medizin Verlag 2008

Welche Parameter beeinflussen die CO2-Konzentration in Innenräumen?

In genutzten Innenräumen hängt die CO2-Konzentration gemäß Bundesgesundheitsblatt – Gesundheitsforschung – Gesundheitsschutz 11 · 2008, hauptsächlich von folgenden Parametern ab:

  • Anzahl der Personen im Innenraum,
  • Raumvolumen,
  • Aktivität der Innenraumnutzer,
  • Zeitdauer, die Raumnutzer im Innenraum verbringen,
  • Verbrennungsvorgänge im Innenraum,
  • Luftwechsel bzw. Außenluftvolumenstrom (LWZ-Luftwechselzahl)

Das IQUH (Institut für Qualitätsmanagement und Umfeldhygiene-Weikersheim) erweitert diese Parameter noch um die Materialqualität der Baustoffe im Innenraum. So gibt es Baustoffe die gerade beim Abbinden CO2 ausgasen. Ebenso gibt es Baustoffe (Kalk) die über einen langen Zeitraum hinweg CO2 aus der Innenraumluft aufnehmen können.

Quelle: IQUH

In obiger Simulation wird anhand eines Standard-Innenraums (25m³), mit 2 Personen und verschiedenen Luftwechselzahlen (LWZ 0,05-1,5) gezeigt, wie sich die CO2 Konzentration zeitlich verhält. Hier ist zu erkennen, dass je höher die Luftwechselzahl ist, desto geringer ist die CO2 Konzentration. Eine Luftwechselzahl von 1 bedeutet, dass das gesamte Volumen des Raumes 1 mal pro Stunde mit Frischluft ausgetauscht wird.

Eine LWZ von 0,05 entspricht einem nach aktuellen Vorgaben der Energieeinsparverordnung erstellten Raum (luftdichte Gebäudehülle) bei geschlossenen Fenstern und ohne Lüftungsanlage.

Wenn wir uns diese Kurve (LWZ 0,05-obere Kurve) einmal genauer anschauen, sehen wir, dass schon ca. 30 min. nach dem letzten Lüften die CO2-Konzentration über 1000ppm liegt. Nach einer Stunde sind wir schon fast bei 1500ppm und nach ca. 3 Stunden haben wir die 2000ppm erreicht was als hygienisch inakzeptabel einzustufen ist.
Stellen wir uns vor, dass es sich bei dieser Simulation um ein Schlafzimmer handelt, so hätten wir nach einer Stunde schon eine hygienisch auffällige CO2-Konzentration erreicht. Da wir nun aber in der Regel länger als 6 Stunden im Schlafzimmer sind lässt sich schlussfolgern, dass die CO2-Konzentration in diesem Raum während des Schlafes auf Werte steigt, die als „hygienisch inakzeptabel“ zu bezeichnen sind.

Die Lösung für dieses Problem zeigt die Kurve LWZ 1,5 (untere Kurve). Eine Luftwechselzahl von 1,5 entspricht einem gekippten Fenster. Die Kurve zeigt, dass der Wert von 1000ppm auch nach mehreren Stunden kaum überschritten wird.

Was ich hier am Beispiel eines Schlafzimmers gezeigt habe, gilt natürlich auch für andere Räume. Speziell in Kinderzimmern, Wohnzimmern, am Arbeitsplatz und in Kindergärten und Schulen sollte das Bewusstsein über den unumgänglichen CO2 Anstieg in der Innenraumluft jedem bekannt sein.

Maßnahmen zur Reduzierung der CO2-Konzentration in Innenräumen

LÜFTEN-LÜFTEN-LÜFTEN

Die beste Lösung um eine hygienisch unauffällige Innenraumluft zu erhalten ist das regelmäßige kontrollierte Lüften der Räume.
Hierzu kann man Fenster gekippt lassen, quer Lüften oder eine Lüftungsanlage verwenden. Unabhängig davon welche Methode man wählt, ist darauf zu achten, dass die Lüftungsmaßnahme auch wirklich funktioniert. Bei allen Lüftungsarten ist der Erfolg abhängig davon, wie viel frische Luft denn wirklich in die Räume kommt. Dies ist abhängig von der Luftgeschwindigkeit. Dementsprechend ist die Lüftungsdauer anzugleichen.
Es ist sehr hilfreich, wenn man hierzu ein CO2 Messgerät verwendet. Dies kann man zum Einen so einstellen, dass bei Überschreitung einer einstellbaren Konzentration ein Signalton ertönt und man somit zum Lüften erinnert wird, und zum Anderen kann man so lange Lüften, bis das Gerät wieder hygienisch unauffällige Werte anzeigt.
Die hygienische Einstufung der CO2 Konzentration des Umweltbundesamtes sollte man meiner Ansicht nach als Richtschnur betrachten und nicht als absolute Grenzwerte mit akutem Handlungsbedarf.
Eine solche Betrachtungsweise ist angebracht, wenn es sich zum Beispiel um das Befüllen einer Badewanne mit Wasser handelt. Es passen genau 200l hinein. Wenn ich warte bis 201l hineingelaufen sind habe ich schon ein akutes Problem weil die Wanne überläuft.
Wenn ich aber in einem Innenraum eine Konzentration von über 1000ppm CO2 habe, heißt das nicht, dass eine akute Gefahr für die Gesundheit besteht. Es verringert sich jedoch aus hygienischer Sicht die Qualität der Raumluft und dies geht auf Kosten der Behaglichkeit.
Deshalb finde ich es sehr sinnvoll sich mit CO2 Messgeräten ein Gespür dafür zu verschaffen, wann ich in welchem Raum lüften sollte.
Eine sehr komfortable Lösung neben der manuellen Lüftung sind moderne Lüftungsanlagen. Diese können auch dezentral in jedem Zimmer einzeln nachträglich eingebaut werden. Zusammen mit einer CO2-abhängigen Steuerung springt diese nur an, wenn die Raumluftqualität einen einstellbaren CO2-Wert unterschreitet.

Autor: Dipl.-Ing. (FH) Robert Simon
Arbeitskreisleiter Gesundes Wohnen

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