In wissenschaftlichen Begriffen besteht saubere Luft aus bestimmten Gasen, darunter Stickstoff (N₂), Sauerstoff (O₂), Argon (Ar), Kohlendioxid (CO₂) und Wasserdampf. Der Anteil dieser Bestandteile kann je nach Umweltbedingungen variieren. Allerdings enthält Luft auch Gase mit variablen Konzentrationen, die allgemein als Luftschadstoffe bekannt sind. Es gibt bedeutende Luftschadstoffe – darunter PM, O₃, CO und NO₂ –, die aufgrund ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt häufig als „Leitschadstoffe“ bezeichnet werden. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) legt internationale Richtlinien zur Luftqualität für diese und andere Schadstoffe fest. Damit Luft als sicher gilt, müssen die Konzentrationen dieser Stoffe unter den empfohlenen Grenzwerten bleiben.
Notwendigkeit der Überwachung
Die Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von Luftschadstoffen wurde mit einer Vielzahl von Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht – von Kopfschmerzen und Müdigkeit bis hin zu schwerwiegenderen chronischen Erkrankungen. Auch wenn es nicht möglich ist, Luftschadstoffe vollständig zu beseitigen, ist es entscheidend, ihre Konzentrationen niedrig zu halten, um die menschliche Gesundheit zu schützen. Hier kommt die fortschrittliche Überwachung der Luftqualität ins Spiel. Sowohl Außen- als auch Innenräume sollten mit Sensoren ausgestattet sein, die schädliche Schadstoffkonzentrationen erkennen und sicherstellen, dass die Luftqualität innerhalb sicherer Grenzwerte bleibt.
Die Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von Luftschadstoffen wurde mit einer Vielzahl von Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht – von Kopfschmerzen und Müdigkeit bis hin zu schwerwiegenderen chronischen Erkrankungen. Auch wenn es nicht möglich ist, Luftschadstoffe vollständig zu beseitigen, ist es entscheidend, ihre Konzentrationen niedrig zu halten, um die menschliche Gesundheit zu schützen. Hier kommt die fortschrittliche Überwachung der Luftqualität ins Spiel. Sowohl Außen- als auch Innenräume sollten mit Sensoren ausgestattet sein, die schädliche Schadstoffkonzentrationen erkennen und sicherstellen, dass die Luftqualität innerhalb sicherer Grenzwerte bleibt.
Die Rolle von Sensoren
Während Temperatur-, relative Luftfeuchtigkeits- und CO₂-Sensoren typischerweise zur Regulierung der Grundlüftung eingesetzt werden, um (thermischen) Komfort sicherzustellen und ausreichend Frischluft bereitzustellen, spielen zusätzliche Sensoren zur Messung von Luftschadstoffen eine entscheidende Rolle bei der Minimierung von Gesundheitsrisiken. Diese Sensoren helfen dabei, schädliche Schadstoffe zu erkennen, die für die Nutzer möglicherweise nicht wahrnehmbar sind, aber das langfristige Wohlbefinden erheblich beeinträchtigen können. Durch die Integration solcher Sensoren können Lüftungssysteme effektiver reagieren und sowohl Komfort als auch Gesundheit fördern.
Wichtige Luftschadstoffe
Um ein besseres Verständnis der Luftqualität zu erlangen, ist es entscheidend, sich der verschiedenen Arten von Luftschadstoffen, ihrer Quellen, ihrer chemischen Reaktionen und ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit bewusst zu sein.
Um ein besseres Verständnis der Luftqualität zu erlangen, ist es entscheidend, sich der verschiedenen Arten von Luftschadstoffen, ihrer Quellen, ihrer chemischen Reaktionen und ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit bewusst zu sein.
- Flüchtige organische Verbindungen (VOC)
Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) sind Chemikalien, die leicht in Gase übergehen können und häufig in Alltagsgegenständen wie Reinigungsmitteln, Farben, Lacken, Baumaterialien, Möbeln sowie Bürogeräten wie Kopierern und Druckern vorkommen. Sie werden auch von Menschen und Tieren produziert. Darüber hinaus sind sie an der Bildung von Ozon (O₃), Dunst und saurem Regen beteiligt, was Umweltschäden verursacht. Die häufigsten Verbindungen sind Benzol, Ethylenglykol, Formaldehyd, Methylenchlorid, Tetrachlorethylen, Toluol, Xylol und 1,3-Butadien. TVOC steht für Gesamtflüchtige organische Verbindungen. Die Überwachung der TVOC-Werte ist wichtig, da einige VOCs gesundheitsschädlich sein können, insbesondere wenn sie sich in Innenräumen ansammeln. Das Einatmen hoher Konzentrationen bestimmter VOCs über einen längeren Zeitraum kann zu gesundheitlichen Problemen wie Kopfschmerzen, Schwindel, Reizungen der Augen, Nase und des Rachens, allergischen Hautreaktionen und in einigen Fällen sogar zu ernsteren Gesundheitsproblemen führen. Einige VOCs sind als krebserregend nachgewiesen. Der VOC-Index gibt einen Überblick über die Gesamtmenge der VOCs in der Luft. Er ist ein intelligenter, adaptiver Indikator, der Trends der VOC-bedingten Innenraumluftverschmutzung widerspiegelt. Der Wert 100 entspricht der durchschnittlichen Zusammensetzung der Innenraumgase der letzten 24 Stunden. Werte zwischen 100 und 500 zeigen eine Verschlechterung an, während Werte zwischen 1 und 100 eine Verbesserung der VOC-basierten Luftqualität signalisieren. Der Index passt sich kontinuierlich an seine Umgebung an und hilft dabei, eine Verschlechterung oder Verbesserung der Luftqualität im Laufe der Zeit zu erkennen. Dieser Trendsensor kann verwendet werden, um die Lüftergeschwindigkeit des Lüftungssystems zu steuern. Zeigt der VOC-Index einen Abwärtstrend, kann die Lüftergeschwindigkeit reduziert werden. Bei einem Aufwärtstrend ist eine höhere Frischluftzufuhr erforderlich, um die Schadstoffe auszuspülen. - Kohlenmonoxid (CO)
Kohlenmonoxid (CO) ist ein farb- und geruchloses sowie geschmackloses giftiges Gas. Es kann sich frei mit Luft verbinden und ist eine Energiequelle. Es verbrennt zudem mit einer charakteristischen violetten Flamme. CO-Konzentrationen können sowohl in Innenräumen als auch im Freien vorkommen. Die Hauptquellen von CO in Innenräumen sind ungedeckte Gas- oder Kerosinheizungen, undichte Schornsteine, Öfen und Boilern. Zudem gibt es Aktivitäten, die die CO-Konzentration in Innenräumen erhöhen können, wie Rauchen und Kochen auf einem Gasherd. Die Quellen von CO im Außenbereich sind Fahrzeuge oder Maschinen, die mit der Verbrennung fossiler Brennstoffe betrieben werden. Daher finden sich hohe CO-Werte häufig in angrenzenden Garagen, Parkbereichen und an Straßen. Die Auswirkungen von CO sind gesundheitsschädlich. Niedrige CO-Werte können bei gesunden Menschen Müdigkeit und bei Herzkranken Brustschmerzen verursachen, besonders bei Belastung oder Stress. Kurzfristige Exposition führt zu einer verminderten Sauerstoffversorgung des Herzens. Hohe CO-Konzentrationen können Schwindel, Kopfschmerzen, Verwirrung, Übelkeit sowie eine verminderte Sehkraft, Koordination und Gehirnfunktion verursachen. Die höchsten CO-Werte treten eher in Innenräumen auf und können für den Menschen tödlich sein. In Bezug auf die Umwelt kann CO an chemischen Reaktionen teilnehmen, die zur Bildung von Ozon (O₃) führen, das schädliche Auswirkungen auf Natur und Vegetation hat. Heutzutage sind die meisten Fahrzeuge so konstruiert, dass sie bei der Verbrennung von Kraftstoff mehr Kohlendioxid (CO₂) und weniger Kohlenmonoxid (CO) ausstoßen. Außerdem zeigt die Tatsache, dass CO mit Sauerstoff (O₂) reagieren kann und so CO₂ bildet, einen direkten Zusammenhang zwischen CO- und CO₂-Konzentrationen, insbesondere in geschlossenen Parkgaragen, wo die Luftqualität stark von einer geeigneten Lüftungsanlage abhängt. Die CO₂-Sensoren von Sentera sind speziell für präzise CO₂-Messungen entwickelt worden und gewährleisten die Sicherheit von Menschen in geschlossenen Parkgaragen. Sentera CO₂-Sensoren eignen sich zur Messung der Luftqualität in geschlossenen Parkgaragen. Darüber hinaus messen diese multifunktionalen Sensoren auch Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Umgebungslicht. Basierend auf Temperatur- und Feuchtigkeitsmessungen wird der Taupunkt berechnet. Alle diese Werte sind über Modbus RTU verfügbar. - Flüssiggas (LPG)
Flüssiggas (LPG) ist ein weiteres häufig von Fahrzeugen verwendetes Gas. Aufgrund der Umweltauswirkungen und staatlicher Vorschriften nimmt die Nutzung von dieselbetriebenen Motoren ab und wird durch LPG-betriebene Motoren ersetzt, die weniger schädlich für die Natur sind. LPG bezeichnet zwei Flüssigerdgase: Propan und Butan oder eine Mischung aus beiden. LPG-Dampf kann in schlecht belüfteten Räumen zu Ohnmacht und Ersticken führen. Um eine sichere und gesunde Kontrolle der Innenraumluftqualität zu gewährleisten, ist ein kontinuierliches Gasüberwachungssystem notwendig. - Feinstaub (PM)
Feinstaub (PM) bezeichnet ein komplexes Gemisch aus winzigen festen Partikeln und flüssigen Tröpfchen, die in der Luft schweben. Die Partikel variieren in Größe, Form und chemischer Zusammensetzung und werden hauptsächlich nach ihrem Durchmesser klassifiziert. PM10 und PM2,5 – Partikel mit einem Durchmesser von 10 µm bzw. 2,5 µm oder weniger – gelten als gefährlich. Aufgrund ihrer geringen Größe können PM10- und insbesondere PM2,5-Partikel in die Lunge eingeatmet werden. PM2,5-Partikel sind besonders gefährlich, da sie die Lungenalveolen durchdringen und sogar in den Blutkreislauf gelangen können, was das Risiko schwerwiegender Gesundheitsprobleme wie Atemwegserkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und vorzeitigem Tod erhöht. Partikel können auch sauren Regen bilden, der der Umwelt schadet und Gebäude sowie Denkmäler beschädigt. Ein weiteres Beispiel für das Vorhandensein von PM2,5 und PM10 in der Luft ist die Bildung von Dunst in Städten. Dunst führt zu eingeschränkter Sicht, was Verkehrsunfälle verursachen kann, da Fahrer Hindernisse, Fußgänger und andere Fahrzeuge nicht rechtzeitig erkennen können. Zu den Hauptquellen von PM2,5 und PM10 gehören Kraftwerke und Autos, die Chemikalien wie Schwefeldioxid und Stickoxide ausstoßen, die durch komplexe chemische Reaktionen entstehen. Zudem werden Partikel direkt von Baustellen, Feldern, unbefestigten Straßen und Bränden freigesetzt. Einige Quellen befinden sich auch in Innenräumen und umfassen Aktivitäten wie Rauchen, Kochen auf einem Holzofen, Anbrennen von Speisen beim Kochen, das Anzünden von Kerzen und Kaminen. Staub und Pollen, die durch offene Fenster in Innenräume gelangen können, gelten ebenfalls als Quelle von PM2,5 und PM10. - Ozon (O₃)
Ozon (O₃) ist ein weiterer Luftschadstoff, der durch komplexe chemische Reaktionen in der Atmosphäre entsteht. Die Hauptbestandteile, die für die Bildung von O₃ in verschmutzter Atmosphäre verantwortlich sind, sind Stickstoff (N₂) und flüchtige organische Verbindungen (VOCs). Die Hauptquellen von Stickstoffoxiden (NOx) und flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) sind Emissionen von Autos, Kraftwerken, Chemieanlagen, Elektrizitätswerken, Benzindämpfen und Raffinerien, die in Gegenwart von Sonnenlicht O₃ erzeugen. Ozon kommt am häufigsten in städtischen Gebieten vor, kann aber auch durch den Wind über große Entfernungen verbreitet werden, was zu höheren Verschmutzungswerten in ländlichen Regionen führt. Es ist eine der Hauptkomponenten von Smog, der zu verringerter Sicht und schlechterer Luftqualität führt. Beim Einatmen kann O₃ Reizungen und Entzündungen des Atmungssystems verursachen, was zu Husten, Brustbeschwerden und vermehrten Asthmaanfällen bei Betroffenen führt. Bei längerer Exposition gegenüber hohen O₃-Werten sind besonders Kinder, ältere Menschen und Personen mit Atemwegserkrankungen anfällig für eine verringerte Lungenfunktion. Zudem kann O₃ negative Auswirkungen auf die Natur und Vegetation haben. Es verringert das Pflanzenwachstum, die Photosynthese und die Biodiversität. - Stickstoffdioxid (NO₂)
Stickstoffdioxid (NO₂) gehört zu einer Gruppe hochreaktiver Gase, den Stickoxiden (NOx). Stickstoffdioxid entsteht bei Verbrennungsprozessen, bei denen Stickstoff und Sauerstoff beteiligt sind. Der Hauptfaktor für das Vorkommen von NO₂ in der Luft ist die Verbrennung von Brennstoffen. In diesem Zusammenhang spielen Emissionen aus Kraftwerken, Fahrzeugen, industriellen Aktivitäten und der privaten Heizung eine entscheidende Rolle für die NO₂-Konzentrationen. Darüber hinaus benötigen geschlossene Parkgaragen eine angemessene Belüftung, da Fahrzeuge emissionsschädliche Stoffe produzieren, die gesundheitsschädlich sind. Hier kann die CO₂-Erfassung als Kriterium für die Gesamtsicherheit von geschlossenen Parkgaragen verwendet werden, da bei der Verbrennung von Kraftstoff große Mengen CO₂ freigesetzt werden. Die CO₂-Sensoren von Sentera sind speziell dafür entwickelt, CO₂-Werte zu erfassen und sicherzustellen, dass sie innerhalb eines sicheren Bereichs liegen. Dadurch sind die CO₂-Sensoren von Sentera für den Außenbereich ein Schlüsselelement jeder Lüftungsanlage in geschlossenen Parkgaragen. Stickstoffdioxid wirkt sich schädlich auf die menschliche Gesundheit aus. Die Exposition gegenüber hohen NO₂-Konzentrationen über kurze Zeiträume kann zu Reizungen und Entzündungen der Atemwege im menschlichen Atmungssystem führen. Symptome wie Husten, Atembeschwerden und Keuchen können auftreten. NO₂ hat auch eine Umweltwirkung. Stickstoffdioxid bildet in Kombination mit Wasser, Sauerstoff und anderen Chemikalien sauren Regen. Außerdem reagiert NO₂ mit anderen Luftschadstoffen, wodurch Smog entsteht und die Luftqualität verschlechtert wird.
Fazit
Die Erhaltung sauberer Luft ist eine komplexe Herausforderung, die von vielen Faktoren beeinflusst wird, weshalb eine kontinuierliche Überwachung der Luftqualität unerlässlich ist, um die Gesundheit und Sicherheit der Menschen – insbesondere in Innenräumen – zu gewährleisten. Darüber hinaus müssen öffentliche Gebäude streng die Lüftungsvorschriften einhalten, die darauf ausgelegt sind, die Luftqualitätsstandards zu sichern. Diese Vorschriften legen wichtige Sicherheitsgrenzwerte fest, die niemals überschritten werden dürfen, um sicherzustellen, dass die Luft für alle Bewohner sicher bleibt.
Die Erhaltung sauberer Luft ist eine komplexe Herausforderung, die von vielen Faktoren beeinflusst wird, weshalb eine kontinuierliche Überwachung der Luftqualität unerlässlich ist, um die Gesundheit und Sicherheit der Menschen – insbesondere in Innenräumen – zu gewährleisten. Darüber hinaus müssen öffentliche Gebäude streng die Lüftungsvorschriften einhalten, die darauf ausgelegt sind, die Luftqualitätsstandards zu sichern. Diese Vorschriften legen wichtige Sicherheitsgrenzwerte fest, die niemals überschritten werden dürfen, um sicherzustellen, dass die Luft für alle Bewohner sicher bleibt.