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CO₂ als Indikator für die Raumluftqualität
Der Indikator für Ihre Gesundheit
Kohlendioxid, kurz CO₂, ist ein natürlicher Bestandteil der Luft. Es ist farb- und geruchlos und entsteht unter anderem bei der menschlichen Atmung. Mit jedem Atemzug gelangt CO₂ in die Raumluft. In der Außenluft liegt die CO₂-Konzentration abhängig von Ort, Umgebung und Zeitpunkt meist bei etwa 400 bis 450 ppm. ppm steht für „parts per million“ und beschreibt die Anzahl der CO₂-Teilchen pro Million Luftteilchen.
In geschlossenen Räumen steigt der CO₂-Wert durch die anwesenden Personen an. Wie schnell dies geschieht, hängt von der Raumgröße, der Belegung, der Aktivität der Personen und dem vorhandenen Luftaustausch ab. Besonders schnell kann die Konzentration in dicht belegten Klassenräumen, Besprechungsräumen, Seminarräumen und Büros zunehmen. Sind die anwesenden Personen die wesentliche Quelle der Stofflasten im Raum, eignet sich die CO₂-Konzentration als anerkanntes Maß zur Bewertung der Luftqualität. Sie zeigt, ob ausreichend Außenluft zugeführt wird.
CO₂ kann jedoch nicht alle Belastungen der Raumluft abbilden. Auch Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftbewegung, Schadstoffe und Akustik beeinflussen die Bedingungen in Innenräumen. Einen umfassenden Überblick finden Sie auf unserer Seite „Gutes Raumklima in Innenräumen“.
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Welche CO₂-Konzentration ist in der Raumluft empfehlenswert?
Das Umweltbundesamt unterscheidet drei Bereiche zur hygienischen Bewertung der CO₂-Konzentration in Innenräumen.
Unter 1.000 ppm Die Raumluft gilt als hygienisch unbedenklich. Weitere Maßnahmen sind in der Regel nicht erforderlich, sofern während der weiteren Nutzung kein deutlicher Anstieg zu erwarten ist.
1.000 bis 2.000 ppm Die Raumluft gilt als hygienisch auffällig. Das Lüftungsverhalten sollte überprüft und verbessert werden. Bei einer maschinellen Lüftung sollte geprüft werden, ob der Außenluftvolumenstrom oder der Luftwechsel erhöht werden kann.
Über 2.000 ppm Die Raumluft gilt als hygienisch inakzeptabel. Die Belüftbarkeit des Raumes muss geprüft werden. Je nach Nutzung können eine verstärkte Lüftung, eine Anpassung der Belegung oder weitere technische und organisatorische Maßnahmen erforderlich sein. Die Werte sind hygienische Leitwerte und dienen der Bewertung der aktuellen Raumluftqualität. Der häufig genannte Wert von 1.000 ppm ist kein allgemeiner gesetzlicher Grenzwert für jeden Innenraum. Er stellt jedoch einen wichtigen Orientierungswert für die Planung und den Betrieb von Aufenthaltsräumen dar.
Der Pettenkofer-Wert
Die Bewertung der CO₂-Konzentration in Innenräumen geht auf den Hygieniker Max von Pettenkofer zurück. Er schlug bereits im 19. Jahrhundert einen Wert von 1.000 ppm als Maßstab für hygienisch gute Raumluft vor. Dieser sogenannte Pettenkofer-Wert wird bis heute als Orientierung verwendet. Auch das Umweltbundesamt und die Technischen Regeln für Arbeitsstätten nutzen 1.000 ppm als Schwelle, ab der das Lüftungsverhalten überprüft und verbessert werden sollte.
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Welche Faktoren bestimmen die CO2-Konzentration?
Der Verlauf der CO₂-Konzentration in einem Raum wird durch mehrere Faktoren beeinflusst.
Raumgröße | Ein großer Raum besitzt ein höheres Luftvolumen. Bei gleicher Personenzahl steigt die CO₂-Konzentration deshalb meist langsamer als in einem kleinen Raum. |
Personenzahl | Je mehr Personen sich im Raum aufhalten, desto mehr CO₂ wird an die Raumluft abgegeben. |
Aktivität | Bei körperlicher Aktivität steigt die Atemleistung. Dadurch erhöht sich auch die CO₂-Abgabe. Ein Sportraum stellt daher andere Anforderungen an die Lüftung als ein Büro. |
Aufenthaltsdauer | Je länger ein Raum ohne ausreichenden Luftaustausch genutzt wird, desto stärker kann die CO₂-Konzentration ansteigen. |
Außenluftvolumenstrom | Die zugeführte Außenluft verdünnt die belastete Raumluft. Ein ausreichend dimensionierter Außenluftvolumenstrom ist daher entscheidend für die Begrenzung der CO₂-Konzentration. |
Lüftungsart | Fensterlüftung, zentrale Lüftungsanlagen und dezentrale Lüftungsgeräte führen Außenluft auf unterschiedliche Weise zu. Entscheidend ist, dass die erforderliche Luftmenge während der tatsächlichen Nutzung zuverlässig bereitgestellt wird. |
CO₂-Konzentration richtig messen
CO₂-Messgeräte und Luftgüteampeln zeigen den aktuellen CO₂-Wert in ppm an.
Sie können dabei helfen, den Verlauf der Raumluftqualität sichtbar zu machen und einen erhöhten Lüftungsbedarf zu erkennen. Für aussagekräftige Ergebnisse muss die Messung unter üblichen Nutzungsbedingungen erfolgen. Dazu gehören die normale Personenbelegung, die typische Aufenthaltsdauer und das übliche Lüftungsverhalten.
In Räumen bis 50 Quadratmeter sieht die ASR A3.6 für eine orientierende Messung in der Regel eine Messstelle in etwa 1,50 Meter Höhe vor. Der Messpunkt sollte sich in der Aufenthaltszone befinden und ausreichend Abstand zu Personen besitzen. So wird verhindert, dass direkt ausgeatmete Luft das Ergebnis verfälscht. Der Sensor sollte außerdem nicht an einer Stelle montiert werden, die nur einen lokalen Luftzustand erfasst. Bereiche unmittelbar an Fenstern, Türen, Heizkörpern oder Zuluftöffnungen können zu Messwerten führen, die nicht für den gesamten Raum repräsentativ sind.
In großen oder unterschiedlich genutzten Räumen können mehrere Messstellen erforderlich sein.
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CO₂-Konzentration in der Raumluft berechnen
Die Entwicklung der CO₂-Konzentration lässt sich bereits während der Planung abschätzen. Dies unterstützt Fachplaner und Betreiber dabei, den erforderlichen Außenluftvolumenstrom für einen Raum zu bestimmen. Mit dem CO₂-Rechner von EXHAUSTO können unterschiedliche Nutzungssituationen simuliert werden. Die Berechnung zeigt, wie sich der CO₂-Wert während der Belegungszeit entwickelt und welchen Einfluss Pausen oder belegungsfreie Zeiträume haben. Für die Berechnung werden unter anderem folgende Angaben benötigt:
Raumgröße
Anzahl der Personen
Dauer der Nutzung oder des Unterrichts
Dauer der Pausen oder belegungsfreien Zeiten
Wie lässt sich die CO2-Konzentration senken?
Um die CO₂-Konzentration zu reduzieren, muss belastete Raumluft durch Außenluft ersetzt werden. Dies kann durch Fensterlüftung oder durch eine maschinelle Be- und Entlüftung erfolgen.
Fensterlüftung
Beim Stoßlüften werden die Fenster für einen begrenzten Zeitraum vollständig geöffnet. Noch schneller kann der Luftaustausch durch Querlüftung erfolgen, wenn gegenüberliegende Fenster oder Türen geöffnet werden können. Wie lange und wie häufig gelüftet werden muss, hängt von der Raumgröße, der Fensterfläche, der Belegung, der Außentemperatur und den Windverhältnissen ab. Feste Zeitangaben sind deshalb nicht für jeden Raum übertragbar. Dauerhaft gekippte Fenster ermöglichen meist nur einen begrenzten Luftaustausch. Gleichzeitig können angrenzende Bauteile auskühlen und Wärmeverluste entstehen. In stark belegten Räumen kann eine ausreichende Fensterlüftung häufige Unterbrechungen erfordern. Hinzu kommen mögliche Einschränkungen durch Außenlärm, Zugluft, Witterung oder Sicherheitsanforderungen.
Maschinelle Lüftung
Eine maschinelle Lüftungsanlage führt dem Raum kontinuierlich eine definierte Menge aufbereiteter Außenluft zu und führt belastete Abluft ab. Der Luftaustausch erfolgt dadurch weitgehend unabhängig vom Lüftungsverhalten der Nutzer. Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung nutzen einen großen Teil der Wärme aus der Abluft, um die einströmende Außenluft vorzuwärmen. Dies reduziert die Lüftungswärmeverluste und unterstützt einen energieeffizienten Betrieb. Abhängig vom Gebäude und der Nutzung kann die Außenluft zentral, semi-zentral oder dezentral bereitgestellt werden. Für die Systemwahl sind unter anderem die Gebäudegröße, die Raumaufteilung, die vorhandenen Installationswege und die Anforderungen an Schall und Wartung entscheidend.
CO2-gesteuerte und bedarfsgerechte Lüftung
Die Belegung eines Raumes kann sich im Tagesverlauf stark verändern. Ein Besprechungsraum ist beispielsweise zeitweise voll belegt und steht anschließend mehrere Stunden leer. Eine bedarfsgesteuerte Lüftung passt den Volumenstrom an den tatsächlichen Bedarf an. CO₂-Sensoren, Präsenzmelder oder andere Messgrößen erfassen die aktuelle Nutzung. Die Regelung erhöht die Luftmenge bei steigender Belastung und reduziert sie bei geringer oder fehlender Belegung. Dadurch wird nur die Luftmenge gefördert, die für die aktuelle Nutzung erforderlich ist. Das unterstützt eine gute Raumluftqualität und begrenzt zugleich den Energiebedarf der Ventilatoren sowie den Aufwand zur Erwärmung oder Kühlung der Außenluft. Bei zonenweisen Systemen können variable Volumenstromregler die Luftmengen für einzelne Räume oder Nutzungsbereiche anpassen. Die von EXHAUSTO optimiert zusätzlich den erforderlichen Druck im Kanalsystem.
CO₂-Konzentration in verschiedenen Einsatzbereichen
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CO₂-Konzentration in Bildungs-einrichtungen
Klassenräume sind meist dicht und über längere Zeit belegt. Ohne ausreichenden Luftaustausch kann die CO₂-Konzentration schnell ansteigen. Zentrale, semizentrale oder dezentrale Lüftungssysteme stellen die erforderliche Außenluft passend zum Gebäude bereit.
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CO₂-Konzentration in Büros
In Einzelbüros, Großraumbüros und Besprechungsräumen verändert sich die Belegung im Tagesverlauf. Eine CO₂-gesteuerte Lüftung kann die Luftmenge automatisch an den tatsächlichen Bedarf anpassen.
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CO₂-Konzentration in der Gastronomie
In Gasträumen schwankt die Belegung häufig stark. Eine bedarfsgerechte Lüftung kann die Außenluftmenge anhand der CO₂-Konzentration anpassen. In Küchen richtet sich der Luftaustausch zusätzlich nach Wärme, Feuchte, Gerüchen und belasteter Abluft.
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Lüftung passend zum tatsächlichen Bedarf planen
Eine dauerhaft gute Raumluftqualität erfordert mehr als einen pauschalen Luftwechsel. Raumgröße, Personenbelegung, Nutzung, Betriebszeiten und technische Anforderungen müssen gemeinsam betrachtet werden. EXHAUSTO unterstützt Fachplaner und Anlagenbauer bei der Auswahl und Auslegung zentraler, semi-zentraler und dezentraler Lüftungslösungen für Nichtwohngebäude.
Häufig gestellte Fragen zur CO₂-Konzentration in der Raumluft
Die Außenluft enthält abhängig von Ort und Umgebung meist etwa 400 bis 450 ppm CO₂. In genutzten Innenräumen liegt der Wert durch die Atmung der anwesenden Personen höher. Konzentrationen unter 1.000 ppm gelten nach den Leitwerten des Umweltbundesamtes als hygienisch unbedenklich.
Ab 1.000 ppm sollte das Lüftungsverhalten überprüft und verbessert werden. Bei mehr als 2.000 ppm sind weitergehende Maßnahmen erforderlich. Dazu können eine verstärkte Lüftung, eine Erhöhung des Außenluftvolumenstroms oder eine Anpassung der Belegung gehören.
1.000 ppm stellen keine akute Gefahrenschwelle dar. Der Wert dient als hygienischer Leitwert und als Hinweis auf den vorhandenen Luftaustausch. Wird er regelmäßig überschritten, sollte die Lüftung verbessert werden.
Der Sensor sollte sich in der Aufenthaltszone befinden und einen für den Raum repräsentativen Wert erfassen. Für orientierende Messungen in Räumen bis 50 Quadratmeter nennt die ASR A3.6 eine Höhe von etwa 1,50 Metern. Ausreichender Abstand zu Personen verhindert eine direkte Beeinflussung durch die ausgeatmete Luft.
Ein allgemeingültiges Lüftungsintervall gibt es nicht. Der Bedarf hängt von der Raumgröße, der Personenzahl, der Nutzungsdauer, der Fensterfläche und den Außenbedingungen ab. Eine CO₂-Ampel kann anzeigen, wann eine Fensterlüftung erforderlich ist.
Eine CO₂-Ampel zeigt den gemessenen Wert an und fordert die Nutzer zum Lüften auf. Eine CO₂-gesteuerte Lüftungsanlage passt den Luftvolumenstrom automatisch an den Messwert an. Sie funktioniert dadurch weitgehend unabhängig von manuellen Eingriffen.
Nein. CO₂ ist vor allem dann ein geeigneter Indikator, wenn Personen die wesentliche Quelle der Stofflasten sind. Andere Belastungen wie VOC, Feinstaub, Radon, Schimmel oder Emissionen aus Arbeitsprozessen müssen gesondert beurteilt werden.