Mit UV-C-Umluftgeräten Viren deaktivieren: Wirkprinzip und Vorteile
Um die Konzentration potenziell virenhaltiger Aerosole in der Raumluft herabzusetzen, ist Lüften – also die Zufuhr frischer Luft und das Abführen belasteter Luft – die beste Maßnahme. Das gilt für das mechanische Lüften ebenso wie für die Fensterlüftung. Oft ist jedoch ein höherer Ansteckungsschutz erwünscht, als durch Lüften allein sichergestellt werden kann. Wo sich zum Beispiel viele Menschen aufhalten und die Lüftung an ihre Grenzen kommt, können Geräte zur Luftreinigung im Umluftbetrieb helfen, die Konzentration aerosolgebundener Erreger in der Raumluft herabzusetzen.
Sekundärluft-Entkeimungsgeräte setzen die Konzentration aerosolgebundener Viren und anderer Krankheitserreger herab und senken so das Risiko einer Ansteckung bzw. eines schweren Krankheitsverlaufs. Die derzeit am Markt angebotenen Geräte arbeiten typischerweise entweder mit HEPA-Filtern, die Keime zurückhalten, oder töten die Krankheitserreger mit ultraviolettem Licht ab. Wolf Hartmann, Vorstandsvorsitzender der LTG Aktiengesellschaft, beschreibt, was für die UV-C-Entkeimung spricht.
Umluftgeräte senken Infektionsrisiko
So kann beispielsweise in einem 60-m2-Raum, der nur stoßgelüftet werden kann (ca. 1,5-facher Luftwechsel pro Stunde), die Aerosol-Konzentration durch das zusätzliche Entkeimen der Raumluft mit einem Umluftgerät mit ca. 270 m3/h etwa halbiert werden. Auf diese Weise lässt sich in Büro- und Besprechungsräumen, Empfangs- und Wartebereichen, Kindergärten und Schulen, Behandlungs- und Pflegeeinrichtungen, in Gastronomie und Hotels sowie in Event- und Sporteinrichtungen oder dem Einzelhandel das Infektionsrisiko durch luftgetragene virushaltige Aerosole deutlich senken.
Die am Markt befindlichen Sekundärluft-Entkeimungsgeräte (Umluftgeräte) setzen typischerweise auf eines dieser beiden Prinzipien:
- das Herausfiltern der Krankheitserreger mit HEPA- oder ULPA-Filtern
- oder das Abtöten mit ultraviolettem Licht (UV-Licht)
Die LTG Aktiengesellschaft hat sich für die Entkeimung mit UV-C-Niederdruckleuchten entschieden (UV-C kennzeichnet den Bereich des UV-Lichts mit etwa 100 bis 280 nm Wellenlänge). Hierbei schädigt die Bestrahlung die (Desoxyribo)Nukleinsäuren (DNS, auch DNA für englisch: deoxyribonucleic acid) der dem Licht ausgesetzten Bakterien, Viren und anderer Mikroorganismen.
Vorteile der UV-C-Entkeimung
Die Entscheidung der LTG für die UV-C-Bestrahlung hat zwei Gründe: Zum einen bietet diese Lösung technische Vorteile und ermöglicht eine einfache Handhabung und Wartung, zum anderen lässt sich die Leuchtentechnik gut in besonders kompakte Geräte integrieren, sodass beim Gerätedesign auf die Erfahrung mit den bewährten Umluftkonvektoren zurückgegriffen werden konnte. Aus Sicht der Verwender sprechen die zuverlässige Wirkung, hohe Anwenderfreundlichkeit und spürbare Komfortaspekte für die UV-C-Entkeimung.
Zum Komfort trägt bei, dass bei der UV-C-Entkeimung, wie sie in den LTG-Geräten „UVC SterilVentilation“ eingesetzt wird, kein Filterwiderstand zu überwinden ist. Aufgrund der – im Vergleich zu Raumluftfiltern – geringeren Druckverluste arbeitet das Gerät deutlich leiser und ist somit auch für akustisch sensible Anwendungen geeignet.
Geringerer Wartungsaufwand
Außerdem sind Geräte mit UV-C-Entkeimung besonders wartungsarm. Bei ihnen muss nur nach etlichen tausend Stunden das Leuchtmittel gewechselt werden, was mit wenigen Handgriffen möglich ist. Bei den LTG-Geräten ist der Leuchtenwechsel beispielsweise erst nach 16 000 Betriebsstunden erforderlich. Zu entsorgen sind die Leuchten wie herkömmliche Leuchtstoffröhren.
Bei Geräten mit Filtern hingegen sollte mindestens zweimal im Jahr ein Wechsel stattfinden. Da sich auf der Filteroberfläche noch aktive Viren befinden können, sollte der Wechsel fachgerecht und in geeigneter Schutzkleidung erfolgen und der Filter sachgerecht – also luftdicht verschlossen – entsorgt werden. Wird der Filterwechsel verzögert und die Filter setzen sich zu, sinkt die Wirkung – schon alleine aufgrund einer geringeren Luftleistung der Geräte. Somit sind bei Raumluftfiltergeräten entsprechende Wartungskosten einzukalkulieren.
Was die Feinheit der Filter angeht, sollten Anwender auch die Kosten der hochwertigen Filter selbst berücksichtigen. Denn erst ab Filterklasse H14 werden Partikel mit der ungefähren Größe eines SARS-CoV-2-Virus sicher zurückgehalten. Für H14-Filter wird ein Gesamtabscheidegrad von 99,995 % für Partikel mit 0,1 bis 0,3 µm Größe angegeben.
Allerdings ist zu beachten, dass dieser Wert bereits bei kleinsten Leckagen im Filter oder im Gerät nicht mehr zu realisieren ist. Zudem werden die Viren nicht abgetötet, sondern verbleiben für geraume Zeit aktiv im Filtermaterial. Vor diesem Hintergrund ist die UV-C-Bestrahlung von der Wirkung vergleichbar, bietet aber neben den zuvor genannten Vorzügen der kompakteren Bauweise, des niedrigeren Stromverbrauchs und leiseren Betriebsgeräusches auch einen geringeren Wartungsaufwand.
Qualität der UV-C-Leuchten ist entscheidend
Es soll aber nicht verschwiegen werden, dass Sekundärluft-Entkeimungsgeräte mit der UV-C-Bestrahlung sorgsam ausgesucht werden müssen, denn die Wirksamkeit ist abhängig von der UV-C-Dosis, der ein Virus beim Durchlauf durch das Gerät ausgesetzt wird. LTG setzt deshalb auf Hochleistungs-Niederdruckstrahler eines deutschen Anbieters mit hiesiger Fertigung. Für diese UV-C-Strahler wurde die Wirksamkeit gegen SARS-CoV-2-Viren im S3-Labor der Goethe-Universität Frankfurt am Main nachgewiesen. Die dort für eine 99,99%ige Inaktivierung des Virus ermittelte Dosis wurde der Auslegung des Geräts zugrunde gelegt und durch Messungen mit den optimierten UV-C-Strahlern im Gerät bestätigt.
Die UV-C-Bestrahlung ist eine seit Langem bewährte Technik zur Entkeimung. Sie birgt jedoch gewisse Risiken, die der Gerätehersteller ausgeschlossen haben sollte. Zum Beispiel entsteht bei einer Bestrahlung mit Wellenlängen unter 180 nm schädigendes Ozon. Die von LTG verwendeten Strahler arbeiten deshalb exakt bei einer Wellenlänge von 254 nm, bei der keine Ozonproduktion stattfindet.
Auch andere Gesundheitsrisiken müssen bei der Verwendung von UV-Licht ausgeschlossen werden, allen voran das Risiko einer Schädigung oder Entzündung der Horn- und Bindehaut. DIN ISO 15 858 fordert darum das Einhalten einer äußerst geringen Strahlungsintensität an der Geräteöffnung, sodass selbst im unwahrscheinlichen Fall, dass eine Person über Stunden hinweg aus nächster Nähe in das Gerät sehen würde, keine Gesundheitsgefahr entsteht und die Tageshöchstdosis für Menschen nicht überschritten wird.
Einen entsprechenden, äußerst aufwendigen Sichtschutz hat LTG bei den Umluft-Entkeimungsgeräten umgesetzt und zum Patent angemeldet. Durch die Gehäusekonstruktion mit Lichtfallen wurde sichergestellt, dass die nach Norm zulässige Dosis um ein Vielfaches unterschritten wird. Bei einem Leuchtmittelwechsel, der das Öffnen des Gerätes erfordert, sorgt eine Stromlos-Schaltung für das Abschalten des Leuchtmittels, sobald das Gehäuse entriegelt wird.
Speziell verspiegelte Entkeimungskammer
Während die UV-C-Strahlungsintensität außerhalb des Geräts gegen null gehen soll, ist im Inneren eine hohe Leuchtstärke gefragt, um die Entkeimungswirkung sicherzustellen. Da die Wirkung von der Lichtintensität und Verweilzeit (Strahlungsintensität × Zeit = Dosis) abhängt, ist bei großem Luftdurchsatz eine entsprechend hohe Strahlungsleistung erforderlich. Diese wird zum einen durch die Hochleistungsleuchten selbst erzielt, zum anderen durch eine spezielle Verspiegelung des Geräteinnenraums (Bild 1).
Durch die Reflexion wird die wirksame Lichtleistung erhöht und sichergestellt, dass Aerosole beim Passieren der Bestrahlungskammer von allen Seiten aus beleuchtet werden. Wichtig ist hierbei, dass die Spiegelflächen ebenfalls bei der wirksamen Wellenlänge von 254 nm besonders gut reflektieren, was bei herkömmlichen Spiegelmaterialien oft nicht zutrifft. Durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen werden Viren beim Passieren des Geräteinnenraums auch beim maximal einstellbaren Luftdurchsatz einer Dosis ausgesetzt, die nahezu 100 % der Viren abtötet.
Gute Raumluftdurchspülung steigert die Wirkung
Unter Berücksichtigung der vorgenannten Kriterien und in enger Kooperation mit dem Hersteller der UV-C-Leuchtmittel hat LTG zunächst ein Deckengerät entwickelt. Hierbei konnte auf Know-how bezüglich der Luftführung zugunsten einer guten Raumdurchspülung zurückgegriffen werden (Bild 2 und Bild 3).
Das Deckengerät ist anschlussfertig und lässt sich mit 22 cm Bauhöhe leicht in abgehängte Decken integrieren. Aufgrund der Nachfrage nach weiteren Bauformen wurde direkt im Anschluss ein steckerfertiges UV-C-Standgerät (Bild 2 und Bild 4) entwickelt, das auch für die Wand- und Deckenmontage geeignet ist.
Dieser Beitrag ist zuerst erschienen in TGA Fachplaner 01/2021.
Kompakt informieren
- Eine leistungsfähige UV-C-Entkeimung tötet Corona-Viren zu 99,99 % ab. Umluftgeräte mit UV-C-Entkeimung können so die Virenkonzentration in der Raumluft wirkungsvoll senken und das Infektionsrisiko verringern.
- Die UV-C-Entkeimung wirkt auch gegen andere Krankheitserreger wie Grippe-Viren, Bakterien oder Pilze.
- Im Vergleich zu filtrierenden Geräten mit gleicher Entkeimungsleistung sind UV-C-Umluftgeräte deutlich kompakter, arbeiten wesentlich leiser und sie verursachen weniger Wartungsaufwand.
