Corona Infektionsprophylaxe und HEPA Raumluftfilter

(eigene Stellungnahme vom 23.9.2020)

Schwebstofffilter (HEPA = High-Efficiency Particulate Air Filter) sind Hochleistungs-Partikelfilter zur Trennung von Schwebstoffen aus der Luft. Sie zählen zu den Tiefenfiltern, die in der Tiefe des Filtermediums trennen und Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser <1 µm eliminieren wie Bakterien und Viren, Pollen, Milbeneier, -kot , Stäube, Aerosole und Rauchpartikel. Als Filter können sowohl Einmalfilter, als auch wiederverwendbare Filter eingesetzt werden. Verwendet werden HEPA Filter in hochwertigen Staubsaugern wobei der Haupteinsatz aber spezielle Luftreiniger sind, die überall dort eingesetzt werden, wo die Luft von kleinsten Schwebeteilchen gereinigt werden soll. Man findet sie fest eingebaut in Operationssälen, Intensivstationen, Reinräumen zur Chipherstellung ebenso wie in mobilen Geräten.

Da angenommen wird, daß der Großteil der COVID-19 Infektion über Tröpfchen bzw Aerosol erfolgt (Hemmer et al. 2020), wird sowohl von der WHO als auch dem RKI eine Seuchenprophylaxe durch Atemmasken, Abstandhalten und Lüften empfohlen. Leider ist Lüften mit Durchzug in den Wintermonaten nur schwer zu bewerkstelligen; viele Mund-Nasen-Masken haben dazu seitliche Lecks oder nur eine ungenügende Filterwirkung. SARS CoV2 scheint dazu temperaturabhängig zu sein, sodass mit einem Anstieg der COVID-19 Infektionen in den Wintermonaten zu rechnen ist. Viren mit einem Durchmesser von ca. 0,15 μm werden in der Regel als Teil größerer Partikel in der Atemluft als Tröpfchen (meist >5 μm) verbreitet. Man geht davon aus, dass die größeren Tröpfchen in der Regel in einem Radius von ca. 1-2 m auf den Boden fallen, während sich Aerosole als Schwebeteilchen in geschlossenen Innenräumen im gesamten Raum verteilen und aufgrund normaler Luftbewegungen 1 Stunde und länger in der Luft stehen bleiben. Infektionen sind daher auch im Abstand von 8 Metern horizontal nachgewiesen worden (Guenther et al. 2020) ebenso wie die Übertragung durch das Lüftungssystem in andere Stockwerke (Li et al. 2020).

Ist die Anschaffung von HEPA Filtern in gemeinschaftlich genutzten Räumen sinnvoll? Leider gibt es bisher keine kontrollierte Studien, so dass hier mehr auf allgemeine Erfahrung als auf gesicherte wissenschaftliche Erkenntnis zurück gegriffen werden muss.  Chinesische Experten empfehlen Filtergeräte (Zhao et al. 2020) ebenso die Leopoldina in ihrer adhoc Stellungnahme von heute morgen. Weitere Experten (vgl SZ vom 20.9.2020) machen allerdings Einschränkungen, daß man H14-Schwebstofffilter nach der EU-Norm EN1822-1 braucht um Sars-CoV-2-Viren zuverlässig aus der Luft zu entfernen. Zitat

Ein Problem vieler Geräte ist neben dem zu geringen Abscheidegrad ihr Volumenstrom. “Die Luftwechselrate pro Stunde muss dem Sechsfachen des Raumvolumens entsprechen”, sagt Kähler – sonst wird schlichtweg zu wenig Luft gereinigt. Für einen 40 m2 großen Raum mit einem Volumen von 100 m3 muss das Gerät folglich 600 m3 pro Stunde leisten. Außerdem sollte es geräuscharm sein: Ein Apparat, der nervt und deshalb ausgeschaltet wird oder mit zu niedriger Leistung läuft, schafft nur eine Illusion von Schutz. Meist sind größere Geräte am leisesten, weil ihre großen Lüfter mit niedrigerer Drehzahl laufen […] Die Sorge, dass sich die Geräte mit der Zeit zu Virenschleudern entwickeln, ist jedenfalls unbegründet. “Die Viren bleiben zwar zunächst in dem Filter hängen”, sagt Kähler, “aber ihre Infektiosität nimmt schnell ab.” Die Halbwertszeit betrage 1,1 bis 1,2 Stunden – schon nach einer Stunde und sechs Minuten sind also die Hälfte der Viren nicht mehr infektiös. “Wenn man den Filter über Nacht stehen lässt, ist er coronafrei”, so der Physiker. Erst nach etwa fünf Jahren sollten die Filter überprüft werden – so lange arbeiten solche Geräte auch in Krankenhäusern, um etwa Operationssäle mit frischer Außenluft zu versorgen.

so Christian Kähler am Institut für Strömungsmechanik und Aerodynamik an der Universität der Bundeswehr München, der dazu eine Studie erstellt hat. Die Angabe liegt etwas höher als z.B. in der Luftfahrtindustrie wo der Airbus nur ca 4x pro Stunde die Innenluft filtert. Die WHO empfiehlt eine Ventilationsrate von 80-160 l/s pro Patient im Raum, allerdings nur 2.5 l/s/m3 für Korridore (WHO 2009).

Welches Gerät nun genau der Situation vor Ort gerecht wird, auch welchen Hersteller man bevorzugen will, ist nicht nur eine Frage des Preises (1000€5000€) sondern auch der aktuellen Lieferbarkeit. Zu bedenken ist neben der Geräuschentwicklung und dem Stromverbrauch auch die Standortwahl (Mitte von Längswänden mit freiem Abstrom über die Decke). Dazu sinnvoll ist die Anschaffung eines CO2 Mehrfachmessgerätes, wie es vielfach in Schulen und Kindergärten bereits mit Ampelanzeige zur Anwendung kommen. CO2 Messgeräte zeigen – vor allem wenn man ein Gerät mit digitaler Anzeige hat – indirekt auch die Luftaustauschrate an. Die Leistung des HEPA Filter muss  jedenfalls  ausreichend dimensioniert werden (H14 Filterleistung für das ca 6fache Raumvolumen pro Stunde).

HEPA Filter ersetzen nicht die Abstands- oder Lüftungsvorschriften, können aber sicherlich das Ansteckungsrisiko senken wenn auch nicht ausschliessen. Ansonsten gilt, dass jeder zusätzliche eingeatmete Virus  die Infektionswahrscheinlichkeit erhöht. Bei Infektion beeinflusst die initiale Virusmenge auch den Schweregrad (Prather et al. 2020), (Zacharioudakis et al. 2020).

 

Quellen

Guenther, Thomas, Manja Czech-Sioli, Daniela Indenbirken, Alexis Robitailles, Peter Tenhaken, Martin Exner, Matthias Ottinger, Nicole Fischer, Adam Grundhoff, and Melanie Brinkmann. 2020. “Investigation of a Superspreading Event Preceding the Largest Meat Processing Plant-Related Sars-Coronavirus 2 Outbreak in Germany.”  SSRN 3654517

Hemmer, Christoph J., Hilte F. Geerdes-Fenge, and Emil C. Reisinger. 2020. “Covid-19: Epidemiologische Und Klinische Fakten.” Der Radiologe; in press

Li, Yun-Yun, Ji-Xiang Wang, and Xi Chen. 2020. “Can a Toilet Promote Virus Transmission? From a Fluid Dynamics Perspective.” Physics of Fluids 32(6): in press

WHO 2009. “Natural Ventilation for Infection Control in Health-Care Settings.” WHO Publication/Guidelines

Prather, Kimberly A., Chia C. Wang, and Robert T. Schooley. 2020. “Reducing Transmission of Sars-Cov-2.” Science eabc6197.

Zacharioudakis, Ioannis M, Prithiv J Prasad, Fainareti N Zervou, Atreyee Basu, Kenneth Inglima, Scott A Weisenberg, and Maria E Aguero-Rosenfeld. 2020. “Association of Sars-Cov-2 Genomic Load With Covid-19 Patient Outcomes.” medRxiv 2020

Zhao, B, Y Liu, and C Chen. 2020. “Air Purifiers: A Supplementary Measure to Remove Airborne Sars-Cov-2.” Build Environ 177106918.

Nachtrag: Christian J. Kähler, Thomas Fuchs, Rainer Hain. Können mobile Raumluftreiniger eine indirekte SARS-CoV-2 Infektionsgefahr durch Aerosole wirksam reduzieren? https://www.unibw.de/lrt7/raumluftreiniger.pdf