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Technische Universität Berlin | Hermann-Rietschel-Institut | Fachgebiet Energie, Komfort und Gesundheit in Gebäuden | Marchstr. 4 D-10587 Berlin
Covid-19 Ansteckung über Aerosolpartikel
Vergleichende Bewertung von Innenräumen hinsichtlich des
situationsbedingten R-Wertes
1Martin Kriegel, 1Anne Hartmann
1Hermann-Rietschel-Institut, FG Energie, Komfort und Gesundheit in Gebäuden, TU Berlin
DOI: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-11387.2
Version: 02.03.2021
Einleitung
Für das Infektionsrisiko über Aerosolpartikel in geschlossenen Räumen ist die eingeatmete
Dosis entscheidend.
Die Dosis hängt ab von:
- Quellstärke (Emissionsrate)
- Atemaktivität (Quelle und Empfänger)
- Aerosolkonzentration im Raum
- Aufenthaltsdauer im Raum
Mit einer Maske (MNS/MNB) kann der Aerosolausstoß und die eingeatmete Menge etwas
reduziert werden. Atmen, Sprechen, Singen etc. hat einen Einfluss auf die ausgestoßene
Menge. Die Atemaktivität variiert mit der körperlichen Aktivität und verändert ebenfalls die
Ausstoßmenge aber auch die aufgenommene Menge der gesunden Personen. Die Luftzufuhr
in den Raum reguliert die Anzahl der Aerosolpartikel in der Luft (Konzentration) und
schlussendlich führt die Aufenthaltsdauer zu einer Dosis, die eingeatmet wird.
Vergleichende Bewertung von Innenräumen
Die Beurteilung des absoluten Infektionsrisikos über Aerosolpartikel ist noch nicht
ausreichend evidenzbasiert. Die Dosis lässt sich jedoch sehr gut ermitteln. Dafür können
bekannte Daten zu Atemvolumenströmen bei verschiedener Aktivität [1-3], Quellstärken [4-
8] und aus einschlägigen Normen und Richtlinien [9-11] zur Belüftung von Innenräumen die
personenbezogenen Zuluftvolumenströme für Räume unterschiedlicher Nutzung verwendet
werden. Für die Aufenthaltszeiten in Innenräumen wurden nutzungstypische Werte
angenommen.
Es wird bei dem im Folgenden angestellten Vergleich davon ausgegangen, dass AHA+L Regeln
und die Empfehlungen der BAuA und des UBA [12, 13] eingehalten werden.
Das Tragen einer Alltagsmaske MNB oder eines medizinischen MNS von ungeschultem
Personal hat eine Gesamtfiltereffizienz in Höhe von ca. 50 % [14]. Sie setzt sich zusammen aus
der verringerten Emission bei der infizierten Person und aus der Filterleistung beim Einatmen
bei den gesunden Personen. Selbst wenn diese Annahme nicht korrekt sein sollte, so wirkt
sich das auf die vergleichende Bewertung nur bei den Fällen aus, bei denen zwischen mit und
ohne Maske unterschieden wird.
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Bei der folgenden Bewertung wird stets der Fall angenommen, dass eine infizierte Person
gemeinsam mit anderen gesunden Personen im Raum ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass
überhaupt eine Person im Raum ist, wird nicht berücksichtigt.
Die Abbildung 1 zeigt ausgewählte Nutzungsarten/Innenräume. Es wird jeweils das x-fache
des Risikos gegenüber einem situationsbedingten Rs-Wert ≤ 1 angegeben. Die Berechnung des
Rs-Wertes kann von [15] abgeleitet werden. Der Rs-Wert bedeutet die Anzahl Angesteckter
bei einer gleichzeitig anwesenden infizierten Person. Selbst wenn die Berechnung des Rs-
Wertes nicht ausreichend evidenzbasiert ist, so spielt dies für die vergleichende Bewertung
keine Rolle. Die dargestellten Balken würden sich lediglich parallel nach links oder rechts
verschieben.
Abbildung 1: Vergleichende Darstellung von typischen Innenraumsituationen
Erläuterungsbeispiel:
Eine Person im Supermarkt mit Maske hat ein Risiko mit dem Wert 1. Das bedeutet, dass
sich in dieser Situation maximal eine weitere Person anstecken wird. Im Vergleich dazu hat
das Mehrpersonenbüro mit einer 50 % reduzierten Belegung, aber ohne das Tragen einer
Maske am Arbeitsplatz, einen Wert von 8. Das bedeutet, dass das Risiko in dieser Situation 8-
mal höher ist als im Supermarkt.
Hingegen ist ein Theaterbesuch in einer Versammlungsstätte mit 30 % Belegung und mit
Tragen einer Maske auch auf dem Sitzplatz nur halb so risikoreich wie im Supermarkt.
Die in Abbildung 1 dargestellten Fälle lassen sich beliebig durch andere erweitern.
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Randbedingungen für den angestellten Vergleich in Abbildung 1:
Nutzungsbereich Innenraum
Aufenthalts-
zeit in Stunden
Spez.
Volllast-
Zuluft-
volumen-
strom in
m3/h/Pers.
Spezi-
fischer
Volumen-
strom für
aktuellen
Fall in
m³/h/Pers.
Aktivitäts-
grad:
Atem-
volumen-
strom /
Emissions-
rate
Büro 50 % Belegung ohne Maske
8
30
60
II
Büro 20 % Belegung mit Maske
8
30
150
II
Oberschule ohne Maske Vollbesetzung
6
25
25
II
Oberschule 50 % Belegung ohne Maske
6
25
50
II
Oberschule 50 % Belegung mit Maske
6
25
50
II
ÖPNV mit Maske
0,5
20
20
II
Supermarkt 80% Belegung mit Maske
1
25
31
III
Friseur Damen mit Maske
2
20
40
II
Shopping mit Maske und 10 qm/Person
2
20
40
III
Restaurant 50 % Belegung
1,5
20
40
II
Restaurant 25 % Belegung
1,5
20
80
II
Theater, Oper, Museen 30 % Belegung mit Maske
2
30
100
II
Theater, Oper, Museen 40 % Belegung mit Maske
2
30
75
II
Kino 30 % Belegung ohne Maske
2
30
100
II
Kino 40 % Belegung ohne Maske
2
30
75
II
Fitnessstudio 50 % Belegung ohne Maske
1,5
40
80
IV
Fitnessstudio 30 % Belegung ohne Maske
1,5
40
135
IV
Sporthalle (Freizeitsport) 50 % Belegung ohne Maske
1
30
60
IV
Schwimmhalle 100% Belegung ohne Maske
2
40
40
IV
Schwimmhalle 50% Belegung ohne Maske
2
40
80
IV
Fernbahn, Fernbus 3 h Fahrt 50 % Belegung mit Maske
3
30
60
II
Tabelle 1: Auszug aus den Randbedingungen für die vergleichende Bewertung von Innenräumen
Aktivitätsgrade als Randbedingung:
Die Aktivität hat neben der Emissionsstärke durch Atmen, Sprechen, Singen, etc. ebenfalls
einen Einfluss auf den Atemvolumenstrom und zusammengesehen auf die ausgeatmete
Menge an potentiell virenbeladenen Aerosolpartikeln und bei den gesunden Personen auf die
eingeatmete und potentiell kontaminierte Luftmenge [1-8, 15].
I liegen, atmen
II sitzen, stehen, atmen, sprechen
III leichte körperliche Tätigkeit, gehen, atmen, wenig sprechen
IV schwere körperliche Tätigkeit, Sport, wenig lautes sprechen
Zusammenfassung:
Auf Basis des Infektionsrisikomodells [15] lassen sich situationsbedingte Rs-Werte für den
gemeinsamen Aufenthalt in Innenräumen voraussagen. Aufgrund der Dynamik der
wissenschaftlichen Erkenntnis in Bezug auf die Ansteckungswahrscheinlichkeit, insbesondere
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von Mutanten, ist eine vergleichende Bewertung von Räumlichkeiten unter Berücksichtigung
von Schutzmaßnahmen eine Möglichkeit, Alltagssituationen zu bewerten. Die Balken in der
Abbildung 1 verschieben sich lediglich parallel nach links oder rechts, wenn sich die
medizinische Bewertung hinsichtlich der Ansteckungsfähigkeit ändert.
Literaturquellen:
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10: Nutzungsrandbedingungen, Klimadaten
[10] EN 13779 Lüftung von Nichtwohngebäuden - Allgemeine Grundlagen und Anforderungen
für Lüftungs- und Klimaanlagen und Raumkühlsysteme
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[11] Technische Regeln für Arbeitsstätten, ASR 3.6 Lüftung
[12] Umweltbundesamt: Lften in Schulen, Empfehlungen des Umweltbundesamtes zu
Luftaustausch und effizientem Lften zur Reduzierung des Infektionsrisikos durch virushaltige
Aerosole in Schulen
[13] BAuA, Hrsg., 2020. Infektionsschutzgerechtes Lften - Hinweise und Maßnahmen in
Zeiten der SARS-CoV-2- Epidemie.
[14] Schumann, L.; Lange, J.;Rotheudt, H.; Hartmann, A.; Kriegel, M.; Experimentelle
Untersuchung der Leckage und Abscheideleistung von typischen Mund-Nasen-Schutz und
Mund-Nasen-Bedeckungen zum Schutz vor luftgetragenen Krankheitserregern, PrePrint
10.14279/depositonce-10857
[15] Kriegel, M.; Buchholz, U.; Gastmeier, P.; Bischoff, P.; Abdelgawad, I. Hartmann, A.;
Predicted Infection Risk for Aerosol Transmission of SARS-CoV-2; PrePrint
10.1101/2020.10.08.20209106
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