PISA und Pettenkofer

Schlechte Luft in Klassenräumen – ein fast schon alltägliches Problem in deutschen Schulen. Doch es geht nicht nur um gut oder schlecht riechende Räume, sondern um die sinkende Konzentrationsfähigkeit von Schülern und Lehrern bei steigendem CO₂-Anteil in der Luft – ein Problem, dass durch kontrollierte Lüftung behoben werden kann.

Seit Anfang dieses Jahrtausends wurden mehrere Untersuchungen über den CO₂-Gehalt in Klassenräumen durchgeführt. Das Ergebnis war erschreckend: In den Wintermonaten lag der CO₂-Gehalt unabhängig vom Untersuchungsort in allen Fällen zu mehr als 80 % der Unterrichtszeit über 1000 ppm – der sogenannten „Pettenkofer-Zahl“. In 15 bis 30 % der Unterrichtszeit lag der CO₂-Gehalt sogar über 2000 ppm. Die Ad-hoc-Arbeitsgruppe „Innenraumrichtwerte“ des Umweltbundesamtes und der obersten Landesgesundheitsbehörden halten CO₂-Konzentrationen zwischen 1000 und 2000 ppm für hygienisch auffällig und Werte über 2000 ppm für hygienisch inakzeptabel. In einem Leitfaden des Umweltbundesamtes heißt es daher auch, dass ab einer Konzen­tration von 1000 ppm gelüftet werden soll, ab einer Konzentration von 2000 ppm gelüftet werden muss.

Lüften tut Not | Die Schulämter starteten daraufhin verschiedene Aktionen, um Schüler und Lehrer zu mehr und besserem Lüften zu bewegen. Egal ob Faltblätter oder CO₂-Ampeln eingesetzt wurden, ein häufigeres Lüften hing immer von der Motivation der Lehrer und Schüler ab. Und Gründe für das „Nichtlüften“ gibt es viele: Störung des Unterrichtsablaufes, Kaltlufteinfall, Zugluft oder ein hoher Außengeräuschpegel sind nur einige Argumente, die vorgebracht wurden.

Durch den Bau von Passivhausschulen begannen die Bau- und Schulämter sich auch mit mechanischer Belüftung auseinanderzusetzen. Somit begann ein Umdenkprozess, der dazu führte, dass auch in Bestandsgebäuden eine mechanische Belüftung eingesetzt wurde. Diese führte zu einer deutlichen Verringerung der CO₂-Konzentration. Eine Einführung auf breiterer Ebene scheiterte jedoch an den zur Verfügung stehenden finanziellen Mitteln. Durch das Konjunkturpaket II, mit dem die Bundesregierung den Sanierungsstau an den Schulen beheben will, stehen den Ländern und Kommunen nun jedoch wieder mehr Gelder zur Verfügung. Diese sollen auch zum Teil für eine mechanische Belüftung der Klassenräume verwendet werden.

Bei der mechanischen Belüftung spricht vieles für eine dezentrale Lösung. Dezentrale Lösungen sind leichter nachrüstbar als zentrale Lösungen, da Raum für Raum gearbeitet werden kann und nicht gleichzeitig mehrere Klassenräume für die Installation des Kanalnetzes durch die Bauarbeiten belegt werden; somit können die dezentralen Geräte auch während des Schulbetriebs eingebaut werden. Und falls die Anlage einmal gewartet werden muss oder ausfällt, ist jeweils nur ein Klassenraum und nicht der ganze Schulflügel betroffen. Auch die individuelle Regelung der Frischluftzufuhr ist in vielen Fällen mit einer dezentralen Anlage einfacher.

Am Anfang stand die Vorschrift | Bei mechanischer Belüftung gilt es, die Anforderungen der DIN EN 13 779 einzuhalten – unabhängig davon, ob zentral oder dezen­tral belüftet wird. 8 Liter pro Sekunde und Person in RAL 3 (bzw. 12,5 in RAL 2) müssen bei einem Schalldruckpegel von 35 dB(A) in den Klassenraum eingebracht werden. Die DIN 13 779 enthält mehrere Punkte des Building Bulletin 101 – Ventilation of School Buildings, einer englischen Vorschrift für RLT-Geräte in Schulgebäuden.

Dieses Building Bulletin veranlasste den Klima­spezialisten Biddle (www.biddle.de), einen Gebläsekonvektor zu entwickeln, der auf die Anforderungen einer Schule abgestimmt ist: den „InnovairSchool“. Er wird seit 2006 in England und nun auch in Deutschland verkauft. Der Gebläsekonvektor bringt CO₂-abhängig Frischluft in den Klassenraum und erwärmt diesen gleichzeitig.

Erst messen, dann lüften | Je nach CO₂-Konzentration, die über einen Sensor gemessen wird, bringt der „InnovairSchool“ bis zu 886 m³/h Frischluft in den Raum und sorgt so dafür, dass die CO₂-Konzentration selbst bei einer Klassenbelegung von 30 Schülern nicht über 1500 ppm steigt. Dabei ist die Luftklappe immer ganz geöffnet oder geschlossen, so dass die Frischluftmenge genau definiert ist und kein Kurzschluss mit der Ansaugöffnung der Umluft entsteht. Somit wird exakt nur die Menge an Frischluft eingebracht, die tatsächlich benötigt wird. Schüler und Lehrer werden nicht mehr unangenehmer Zugluft ausgesetzt und der Unterricht muss zum Lüften nicht unterbrochen werden.

Eine serienmäßige Wanddurchführung mit integriertem Schalldämpfer reduziert einen Schallleistungspegel von 60 dB(A) vor dem Schulgebäude auf sehr leise 35 dB(A) im Klassenraum. Also kann auch ohne Probleme in lauten Umgebungen gelüftet werden, ohne dass der Unterricht gestört wird.

Kein Problem: Lüften und Heizen | Als letztes verbliebenes Argument der „Lüftungsgegner“ bleibt der Kaltlufteinfall. Der lässt sich jedoch durch das wärmepumpengeeignete Heizregister vermeiden: Es heizt – wenn nötig – die angesaugte Frisch- oder Umluft auf. Die gewünschte Raumtemperatur wird über einen Drehregler eingestellt und von einem Fühler überwacht. Ein eingebautes 4-Wege-Ventil setzt die Vorgaben um. Eine zusätzliche Raumheizung wird nicht benötigt, und der Raum kann nicht überheizt werden. Sind die Vorgaben der Raumtemperatur und der CO₂-Konzentration erfüllt, schaltet das Gerät auf Wunsch die Ventilatoren aus und öffnet die Frischluftklappe, um den Raum über natürliche Ventilation weiterzubelüften. Auch für den Brandschutz ist gesorgt: Steigt die Raumtemperatur über 45 °C, so schließt die Frischluftklappe und die Ventilatoren schalten sich ab, um ein Feuer nicht zusätzlich anzufachen. Selbstständig schaltet sich der „InnovairSchool“ auch morgens an und abends ab. Ein Anlegethermostat registriert die Vorlauftemperatur des Heizkreises. Fällt diese am Abend ab, weil die Heizung der Schule über Nacht abgeschaltet oder heruntergefahren wird, schaltet sich auch der Gebläsekonvektor aus. Steigt die Vorlauftemperatur am nächsten Morgen wieder an, schaltet sich das Gerät wieder ein. In den Sommermonaten wird diese Funktion über einen Schalter überbrückt.

Dafür kann das System, das als Wand- und Deckengerät für verdeckte oder sichtbare Montage erhältlich ist, im Sommer zur Nachtspülung verwendet werden. Die Nachtspülung schaltet sich abhängig von der Außen- und Raumtemperatur automatisch zu. Zu Unterrichtsbeginn ist der Klassenraum somit angenehm temperiert und die CO₂-Konzentration liegt auf Außenluftniveau .

Gute Werte – gute Noten | Wer eine Komplettlösung zum Belüften und Beheizen eines Klassenraumes mit intelligenter Regelung sucht, sollte beim Kauf eines Gebläsekonvektors vor allem auf Qualität und innovative Technik setzen.

Und wer weiß, vielleicht bessern sich nicht nur die Raumwerte des Klassenzimmers, sondern auch die Schülernoten? Ein besseres PISA-Ergebnis dank Pettenkofer? Das wäre mehr, als die Bundesregierung erwartet hätte.