Smarte IoT-Lösung gegen dicke Luft: Wie das Raumklima automatisiert überwacht werden kann

In Corona-Zeiten ist lüften das Gebot der Stunde. Aber wie oft und wie lange sollten die Fenster geöffnet werden? Und warum ist lüften eigentlich sinnvoll? Dass sich Sars-CoV-2 über Aerosole verbreitet, ist mittlerweile unumstritten. Denn ausgeatmete Luft enthält neben CO2 auch diese winzigen Partikel, die im Gegensatz zu größeren Flüssigkeitströpfchen nicht zu Boden sinken, sondern längere Zeit in der Luft schweben können. Ist jemand mit dem Virus infiziert, können diese Schwebeteilchen auch Viruspartikel enthalten. Atmet ein gesunder Mensch die kontaminierten Aerosole in einer bestimmten Dosis ein, wird die Krankheit übertragen. Mit der CO2-Monitoring-Lösung von SPIRIT/21 lässt sich das Raumklima auch in großen Gebäudekomplexen automatisiert überwachen und zentral steuern.

Was hat eigentlich die CO2-Konzentration mit dem Corona-Ansteckungsrisiko zu tun?

Je mehr CO2-Teilchen in der Raumluft vorkommen, desto größer ist der Anteil an Luft, die bereits mehrmals geatmet wurde. Damit steigt auch die Wahrscheinlichkeit, Aerosole einzuatmen, die ein anderer Mensch im selben Raum zuvor ausgeatmet hat. Die CO2-Konzentration ist also ein Indiz dafür, wie viele - möglicherweise virusbehaftete - Aerosole sich in der Raumluft befinden. CO2-Sensoren messen den Kohlendioxidgehalt in der Luft. Somit lässt sich zuverlässig feststellen, wann der kritische Wert erreicht ist. Dieser liegt laut Umweltbundesamt bei 1.000 ppm (parts per million).

Das Messen der CO2-Konzentration ist also eine gute Methode, um die Luftqualität in Innenräumen und damit das potenzielle Ansteckungsrisiko zu beurteilen. Lüften senkt das Infektionsrisiko. Denn je mehr Frischluft zugeführt wird, desto stärker werden die Aerosole in der Raumluft verdünnt.

„Richtiges“ Lüften hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab

Wird zu wenig gelüftet, erhöht sich also die Infektionsgefahr. Wird jedoch zu viel gelüftet, geht besonders im Winter viel Wärme verloren, was dem Schutz der Umwelt widerspricht und die Heizkosten in die Höhe treiben kann. Wie oft und wie lange im Idealfall gelüftet werden sollte, hängt von einer Reihe von Faktoren ab, unter anderem von der Raumgröße und der Zahl der anwesenden Personen. Daneben spielen aber auch die Luftfeuchtigkeit und Temperaturunterschiede zwischen drinnen und draußen eine wichtige Rolle.

Bei wenigen, nah beieinander liegenden Räumen lässt sich der Einfluss dieser Faktoren mit Hilfe einfach zu bedienender CO2-Messgeräte, sogenannter „CO2-Ampeln“, noch relativ gut kontrollieren. Soll jedoch das Raumklima in größeren Gebäudekomplexen mit vielen einzelnen, unterschiedlich genutzten Innenräumen, womöglich auch noch an verschiedenen Standorten in mehreren Ländern, rund um die Uhr überwacht werden, stößt diese Methode an ihre Grenzen.

CO2-Monitoring automatisieren

Genau für dieses Szenario hat SPIRIT/21 eine Lösung entwickelt, mit der die CO2-Konzentration per LoRa-WAN™ automatisiert gemessen und überwacht werden kann. Technisch steckt eine auf Open Source Software basierende Low Code-Plattform dahinter, die äußerst flexibel und hoch skalierbar ist. Das Low-Power-Wireless-Netzprotokoll LoRa-WAN™ (Long Range Wide Area Network) bietet hier eine Reihe von Vorteilen: Es sind viele verschiedene Sensoren verfügbar, die über große Funkreichweiten verfügen und einfach zu handhaben sind. Beim CO2-Monitoring messen Sensoren mit LoRa-Sendern die Kohlendioxidwerte in den Räumen und liefern die Daten an ein LoRa-Gateway, das sie an die IIoT- und Automatisierungsplattform von SPIRIT/21 weitergibt. Diese Plattform bereitet die Messwerte grafisch auf. Die SPIRIT/21 Digital Signage-Lösung zeigt dieses Dashboard mit den Messwerten individuell und auf den jeweiligen Bedarf zugeschnitten an.

Diese Lösung geht jedoch weit über das reine CO2-Monitoring hinaus. Auf Basis der IIoT- und Automatisierungsplattform können unterschiedlichste Use Cases mit einem einzigen Softwarepaket umgesetzt werden. Sie eignet sich für innovative Gebäudemanagement-Anwendungen, wie die Steuerung von Lüftungsanlagen, die Auswertung von Raumbelegungen und die Buchung von Arbeitsplätzen oder Besprechungsräumen über Apps.

Eine Plattform für jeden Anwendungsfall

Der Betrieb, die Überwachung, das Alerting und Defect Management der CO2-Monitoring-Lösung inklusive der Sensoren erfolgt dabei zentral, unabhängig von der Lage der Räume. Damit wird sichergestellt, dass das CO2-Monitoring jederzeit korrekt funktioniert.

Sämtliche Daten werden von den Sensoren an die zentrale Datenhaltung übertragen und gespeichert. Dadurch sind sie lückenlos nachvollziehbar und können im Nachhinein auch über längere Zeiträume hinweg ausgewertet werden – dies unterscheidet den SPIRIT/21 Ansatz von Lösungen mit Stand-alone-Messgeräten. Die Messergebnisse werden über Dashboards in Echtzeit visualisiert und ergeben so jederzeit ein detailliertes Lagebild der gesamten Umgebung, ungeachtet der Anzahl an Datensätzen.