Verbrauchte Luft im Klassenzimmer

Müdigkeit im Klassenzimmer

Im Winter schlafen die Schüler häufiger mal ein, oder sind so müde, dass sie sich nicht auf den Unterricht konzentrieren können.

Die Gründe dafür können ganz unterschiedlich sein.

  • Der Schüler hat nicht ausgeschlafen
  • Der Unterricht ist langweilig
  • Die Luft ist schlecht

In einer Klasse mit erwachsenen Schülern führte ich eine CO2-Messung durch, um zu sehen, welche CO2 Mengen im Klassenzimmer vorhanden sind.

Mittels einer Vergleichsmessung an 2 Tagen wollte ich den Unterschied zwischen einem „ungelüfteten“ und einem „gelüfteten“ Klassenzimmer feststellen. Die erste Messung lief über einen Zeitraum von 2 Schulstunden (90 Minuten) bei geschlossenen Fenster, die zweite Messung über die gleiche Zeit in der darauffolgenden Woche, aber mit bewusster Lüftung nach je ca. 15 – 20 Minuten.

1. Messung: Beginn der Messung um 11:30 Uhr. Das Klassenzimmer war nach der 15- minütigen Pause „frisch gelüftet“. Anwesend waren 21 Personen.

  • CO2-Wert zu Beginn der Messung 1500 ppm – nach 90 Minuten waren 3700 ppm erreicht.

2. Messung: Beginn der Messung 5 Minuten früher, nach einer ausgiebigen Lüftung, da in der Pause nicht gelüftet wurde. Anwesend waren 22 Personen.

  • CO2-Wert nach dem Lüften am Anfang des Unterrichts 800 ppm – nach 90 Minuten Unterricht 700 ppm – nach je ca. 20 Minuten wurde gelüftet.

 CO2 - Vergleichsmessung

 

Leider gibt es für den CO2-Wert in Deutschland keinen höchstzulässigen Grenzwert, wie für so viele andere Schadstoffe auch. Als „Grenzwert“ für gute Luft könnte man den in der DIN 1946-2 (Raumlufttechnik; Gesundheitstechnische Anforderungen) genannten Wert von 1500 ppm anführen, oder besser noch, den von Pettenkofer 1858 genannten Wert von 1000 ppm.

Ohne Lüftung steigt der CO2-Wert innerhalb 2 Schulstunden auf 3700 ppm.

Aus obiger Grafik ist gut ersichtlich, dass bei der ersten Messung, als ich in das „gelüftete“ Klassenzimmer kam, gerade mal die 1500 ppm als Anfangswert vorhanden waren. Der Wert stieg dann natürlich an, auf bemerkenswerte 3700 ppm.

Bei der zweiten Messung hatten die Schüler wohl vergessen in der Pause zu lüften, so dass zu Unterrichtsbeginn der CO2-Wert bereits 3300 ppm erreicht hatte. Durch regelmäßiges Lüften konnte der CO2-Wert dauerhaft in einem Bereich zwischen 600 und 1200 ppm gehalten werden. Der von der DIN 1946-2 vorgeschlagene Wert von 1500 ppm lässt sich also durch regelmäßiges Lüften gut erzielen. Pettenkofers Wert von 1000 ppm könnte durch noch häufigeres Lüften ebenfalls erzielt werden.

Hoher CO2-Wert als Verursacher von Müdigkeit, Konzentrationsschwäche und Unwohlsein

Warum sollte denn nun ein entsprechender Wert eingehalten werden? Der Spiegel online schrieb dazu am 22.10.2010:

Dass zuviel CO2 krank machen kann, ist keine neue Erkenntnis. Die grundlegenden Forschungen betrieb der Wiener Hygieniker Max von Pettenkofer bereits Mitte des vorletzten Jahrhunderts. Mehr als ein Promille CO2, heute sagt man: 1.000 ppm („Parts per million“), sollte hygienische Luft in Aufenthaltsräumen nicht haben, schrieb Pettenkofer 1858.

Stieg der CO2-Gehalt an, nahmen Müdigkeit, Konzentrationsschwäche, Unwohlsein schnell zu. Und „Menschliche Gerüche“ hielten sich länger, schrieb Pettenkofer – wer je sein Kind mittags von der Schule abgeholt hat kennt den Geruch, der einem aus dem Klassenzimmer entgegenschlägt, und weiß, was er gemeint haben muss.

Als weiteren wichtigen Faktor schlechter Luft im Klassenzimmer führt Spiegel online im gleichen Artikel an:

Mit dem CO2-Gehalt steigt auch das Ansteckungsrisiko

Inzwischen haben verschiedene Untersuchungen eine weitere Annahme Pettenkofers bestätigt: CO2 ist ein Indikator für die Qualität der Innenraumluft in den Räumen insgesamt. Wo es viel CO2 gibt, werden auch besonders viele Keime gefunden. Die amerikanischen Wissenschaftler Rudnick und Milton zum Beispiel untersuchten 2003, wie hoch das Grippe Ansteckungsrisiko in einem Klassenraum ist. 30 Personen waren vier Stunden lang im Klassenraum, eine Person hatte akut Grippe. Das Ergebnis: Bei 1.000 ppm CO2 steckten sich fünf Personen an, bei 2.000 ppm waren es zwölf und bei 3.000 ppm sogar 15.

Um nun herauszufinden, wie die CO2-Werte in Räumen grundsätzlich sind lässt sich nicht nur messtechnisch feststellen, sondern auch simulieren. Dazu wurde vom Niedersächsischen Landesgesundheitsamt eine Software entwickelt. QUIRL/CO2 kann auf deren Seite kostenlos heruntergeladen werden und arbeitet sehr genau. Als Beispiel habe ich meine beiden Messung mit dem Ergebnis der Simulationssoftware verglichen.

Folgende Randbedingungen habe ich dabei eingegeben:

Raumfläche 75 m2
Raumhöhe     3 m
Luftwechsel bei geschlossenen Fenstern:    0,25/h
Luftwechsel bei geöffneten Fenstern:           28/h
Abgaberate pro Person:                                24l/h
Anwesend am 05.10.2012:                           21 Personen
Anwesend am 10.10.2012:                           22 Personen

Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Es stimmt mit der Messung absolut überein. Die Schwierigkeit bei der Simulation ist, die richtigen Nebenbedingungen festzulegen – die beiden Luftwechselraten und die Abgaberate pro Person.

CO2 - Simulation

 

Eine regelmäßige Lüftung hat den großen Vorteil, dass die Luft frisch ist und unsere Schüler dabei auch gut dem Unterricht folgen können. Trotzdem gibt es einen großen Nachteil. Die frische Luft im Winter ist naturgemäß kalt und besonders die Schüler, die in der Nähe der Fenster sitzen – das sind ein hoher Anteil der Klasse – leiden nun unter der Kälte und der Zugluft. Das ist in dieser Form unzumutbar. 

Unsere Klassenzimmer sind in der Regel gut beheizt. Wenn nun alle 15 Minuten gelüftet wird, lüften wir die warme Raumluft nach außen ab. Durch diese regelmäßige Raumlüftung, die nur eine zumutbare Luftqualität sicher stellen soll, wird ein hoher Heizenergieanteil verschwendet. Aus Gründen der Energieeinsparung wurden in vielen Klassenzimmern die Leuchten ausgetauscht gegen LED-Leuchten. Diese sollen Energie einsparen. Wir sparen Energie beim Licht und verschwenden Energie beim Lüften – wie passt das?

Die Lösung bietet nur eine Lüftungsanlage, die abhängig vom CO2-Gehalt der Klassenzimmer gesteuert wird und mit entsprechender Wärmerückgewinnung arbeitet. Diese Anlage muss allerdings auch regelmäßig gewartet werden, um eine Verkeimung der Luft zu verhindern.

Nun bliebe eigentlich zu wünschen übrig, dass unsere Schulträger ebenfalls ihren Teil dazu beitragen, dass Unterricht gut gelingen kann. Bei schlechter Luft kann der Unterricht noch so gut sein, die Schüler können sich nicht auf den Unterricht konzentrieren.