Klima in Klassen

Das Innenklima in der Schule ist genauso wichtig wie die Unterrichtsmethode

"Deshalb ist das Innenklima in der Schule hoch einzustufen. Dies wird eindeutige Vorteile für das Lernen und für die Gesundheit der Kinder geben, und garantiert einen besseren Start im Leben für viele Kinder bedeuten.” 

Pawel Wargocki, Associate Professor an der Technischen Universität von Dänemark

Ein vernünftiges Innenklima in Schulen schafft eine Verbesserung der Lernfähigkeit um bis zu 15%

Wir haben sicher alle erlebt, ein Klassenzimmer zu betreten, in dem die Luft stickig und derGeruch muffig ist.

Man trifft wie auf eine Mauer schlechter Luft, und der erste Gedanke ist: ” Hier muss wirklich durchgelüftet werden, wir brauchen frische Luft…”

Es liegt klar auf der Hand, dass Schüler und Lehrer, in solchen Räumen, kaum ihr Bestes geben können.

Die Lernfähigkeit von Kindern ist stark vom Innenklima in den Unterrichtsräumen abhängig.

Schlechte Innenluft und zu hohe Temperaturen führen zu Symptomen wie Kopfschmerzen, Konzentrationsstörungen und Müdigkeit – und damit zu unmotivierten Schülern und schlechten Arbeitsbedingungen für die Lehrer.

Schüler und Lehrer halten sich regelmäßig über längere Zeiträume in Klassenzimmern auf. Daher ist die Qualität des Innenklimas besonders kritisch zu betrachten. 

CO₂ als Maß für die Raumluftqualität

Ein guter Indikator für die Qualität des Innenklimas stellt eine CO₂-Messung dar. 

Zahlreiche bereits durchgeführte Messungen des CO₂-Gehalts in Klassenräumen haben erhebliche Defizite der Innenraumluftqualität aufgezeigt.

Was auch auf Unkenntnis über die Dynamik und Bedeutung des Anstiegs und Verlaufs der CO₂-Konzentration in der Raumluft und der damit verbundenen notwendigen Maßnahmen zurückgeführt werden kann.

Forschungen und praktische Versuche haben ergeben, dass Schüler in Klassenräumen ohne mechanische Lüftung schnell unkonzentriert und inaktiv werden.

Das sind Folgen der Verschlechterung der Raum-Luftqualität sowie eines Anstiegs der Raumtemperatur. Die Schüler bekommen Schwierigkeiten dem Unterricht zu folgen – werden unruhig und stören. 

In einem Klassenzimmer mit 25 Schülern ohne Lüftung kann der CO₂-Gehalt der Luft bereits nach einer halben Stunde auf über 2.000 ppm ansteigen. Gemäß VDI6040 (Raumlufttechnik in Schulen) darf die CO₂-Konzentration der Innenluft 1000 ppm über längere Perioden nicht übersteigen. Werte darüber werden entweder als hygienisch bedenklich (1000 - 2000 ppm) oder kritisch und inakzeptabel bewertet.

Bereits 1858 erkannte Wiener Hygieniker Max von Pettenkofer, dass beim Überschreiten des CO₂-Gehalts der Luft von 1000 ppm Müdigkeit, Konzentrationsschwäche, Unwohlsein schnell zunahmen, und "Menschliche Gerüche" sich länger hielten. Man nennt daher auch die 1000 ppm CO2-Grenze den Pettenkofer-Wert.

   

 

Bild 1:Entwicklung der CO₂-Konzentration in einem Klassenraum mit modernen geschlossenen Fenstern (angesetzter Luftwechsel 0,1/h)
Quelle: EXHAUSTO-CO₂-Rechner. 

Bild 2 Entwicklung der CO₂-Konzentration in einem Klassenraum mit 2-fachem Luftwechsel  nach DIN EN 12831 (Heizlast), z.B. durch Fensterschlitze.
Quelle: EXHAUSTO-CO₂-Rechner.  

   

Bild 3 Entwicklung der CO₂-Konzentration in einem Klassenraum mit mechanischer Lüftung
Quelle: EXHAUSTO-CO₂-Rechner.  

Wie ist die Realität in Klassenräumen

Die alleinige Lüftung der Unterrichtsräume in den Pausen ist bei der üblichen Belegungsdichte (2 m²/Person) nicht ausreichend, um die Konzentration des CO₂-Gehalts  auf einen Mittelwert von 1.000 ppm im Unterricht zu halten.

Damit werden die Anforderungen der  VDI 6040 Blatt 1 „Lüftung von Schulen“ wie auch der neuen ASR A 3.6 (Arbeitsstättenregel zur Lüftung) nicht eingehalten.
Auf ein Lüften des Unterrichtsraumes während des Unterrichts kann also nicht verzichtet werden.

Die Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte der Innenraumlufthygiene-Kommission (Ad-hoc-AG IRK/AOLG) des Umweltbundesamtes und der Obersten Landesgesundheitsbehörden führte im Zeitraum zwischen 2001 und 2007 CO₂-Messungen in 519 Klassenräumen durch. Die Ergebnisse der Messungen sind im Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 2008 · 51:1358–1369 veröffentlicht worden.

 

Wie wirkt CO₂?

Die natürliche CO₂-Konzentration in der Luft beträgt etwa  380 bis 450 Teile pro Millionen (ppm) und ist ein natürliches Stoffwechselprodukt der Menschen.

Es gehört zu chemischen Gleichgewicht im Körper und ist an der Regelung der Atmung, des Kreislaufs und der Reaktion der Blutgefäße beteiligt. CO2 ist ein inertes Gas und wirkt erstickend. Die Auswirkungen und Risiken einer erhöhten CO₂-Konzentation sind jedoch komplexer, da es direkt in den Stoffwechselkreislauf eingreift. Die Luft strömt beim Einatmen durch ein System immer kleiner werdender Röhrchen bis zu den Lungenbläschen. Hier findet der Austausch von Sauerstoff und CO₂ im Blut statt. 

Das zur Lunge fliesende Blut (venöses Blut) hat eine hohe CO₂-Konzentration und strömt durch eine Membran in die Lungenbläschen, in denen die CO₂-Konzentration niedriger ist. Der Gasaustausch erfolgt hier durch den Partialdruck (Gas strömt von der höheren zur niedrigeren Konzentration).
Gleichzeitig gelangt der Sauerstoff auf die gleiche Weise ins Blut.
Das Kohlendioxid verlässt nun die Lungenbläschen und den Körper beim Ausatmen. Der Austausch von CO₂ und Sauerstoff erfolgt schnell und konstant.
Wenn nun der CO₂-Gehalt in der Raumluft erhöht ist, wird der Austausch zwischen CO₂ und Sauerstoff in der Lunge beeinträchtigt.
Das bedeutet, dass bei höherer CO₂-Konzentration in der Raumluft, durch den geringeren Partialdruck, weniger CO₂ das Blut verlässt und somit weniger Raum zur Aufnahme von Sauerstoff im Blut zur Verfügung steht.
Zusätzlich sinkt bei erhöhter CO₂-Konzentation der PH-Wert des Blutes. Das sauer werdende Blut beeinflusst die Bindekraft des Sauerstoffs an das eisenhaltige Hämoglobin (rote Blutkörperchen). Welches dadurch weniger Sauerstoff durch den Körper transportieren kann. 

Physiologische Wirkungen und Gefahren:

CO₂-Konzentrationen in Luft der und Auswirkungen auf den Menschen:

• 380 – 450 ppm: derzeitige Konzentration in der Luft 
• 1.000 – 1.200 ppm Hygienischer Innenraumluftrichtwert für frische Luft 
• 3.000 ppm: MIK-Wert, unterhalb dessen keine Gesundheitsbedenken
• 15.000 ppm: Erhöhung der Atemfrequenz um etwa 40 %
• 40.000 ppm: Atemluft beim Ausatmen 
• 50.000 ppm: Auftreten von Kopfschmerzen, Schwindel und Bewusstlosigkeit
• 80.000 ppm : Bewusstlosigkeit, Krämpfe, Eintreten des Todes nach 30–60 Minuten

Die individuellen Toleranzen können, in Abhängigkeit der physischen Kondition der Schüler, der Raumtemperatur und Luftfeuchtigkeit, sehr unterschiedlich sein.

Verfasser: Peter Gruber, EXHAUSTO GmbH

Sie haben Fragen zum Innenraumklima oder zu Lüftungssystemen in Schulen - bitte kontaktieren Sie uns

Quellenangaben:

• EXHAUSTO-Institut Dänemark
• Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch –  Gesundheitsschutz 2008 · 51:1358–1369
• Raumklimaforschung an der DTU –  Dänemarks Technische Universität,
• Forschungsgruppe für Raumklima und Energie an der Universität Aalborg