GEBÄUDE GESÜNDER MACHEN - Welche Faktoren vor Infektions-übertragungen schützen Luftbefeuchtung, Entfeuchtung und Verdunstungskühlung - Condair
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GEBÄUDE GESÜNDER MACHEN Welche Faktoren vor Infektions- Infektionsübertragungen übertragungen schützen schützen Luftbefeuchtung, Entfeuchtung und Verdunstungskühlung
DER MENSCH IM MITTELPUNKT GESUNDHEIT UND PRODUKTIVITÄT WIE GEBÄUDE UNSERE GESUNDHEIT SCHÜTZEN KÖNNEN WARUM WIR GESUNDE GEBÄUDE BRAUCHEN Gebäude jetzt neu denken Gesunde Gebäude – gesündere Menschen Gebäude wurden ursprünglich gebaut, um uns vor einer feindlichen Umgebung zu schützen. Inzwischen haben das immer intensiver verfolgte Ziel der Energie- und Betriebseffizienz und der Einsatz künstlicher Hightech- Durch Atemwegsinfektionen entstehen massiver Produktivitätsausfall und hohe Gesundheitskosten, die zu Lasten von Unternehmen und der Gesellschaft gehen. Wie katastrophal die volkswirtschaflichen Konsequenzen sein können, Luft ist ein Lebensmittel Bis zu 90 % unserer Zeit verbringen i Materialien zum Gegenteil geführt: Gebäude können auch krankmachen. zeigte der Corona-Lockdown. Allein Influenza-Infektionen verursachen jedes Jahr wir in Innenräumen. Das Raum- Wie anfällig wir in unseren Gebäuden geworden sind, zeigen die Erkenntnisse mehr als 500 Millionen Erkrankungsfälle weltweit. Besondere Gefahren gehen von klima hat einen erheblichen aus der Corona-Pandemie. Gebäuden aus, in denen sich viele Menschen in unmittelbarer Nähe aufhalten Einfluss auf die Gesundheit, die oder diese bereits Vorerkrankungen haben. Leistungsfähigkeit und auf die 1 Kosten in Unternehmen und öf- fentlichen Gesundheitsdiensten. In den letzten Jahren haben die Fort- Zu wenig Raumklima-Standards Erkenntnisse aus Covid-19 schritte in der Gebäudetechnik immer Das Raumklima hat für den Gesundheits- Angesichts der Corona-Pandemie hat Beispiele: Wie die Innenraumluft Gesundheit und Produktivität beeinflusst energieeffizientere und zunehmend schutz in Gebäuden eine herausragende sich die öffentliche Aufmerksamkeit ver- luftdicht verschlossene Gebäude ermög- Bedeutung. Wissenschaftliche Nachweise stärkt auf die Virus-Gefahr in Gebäuden licht. Hightech-Dämmstoffe, leichte Ge- über den Einfluss auf die Immunabwehr konzentriert. Bereits länger bekannte bäudekonstruktionen und mechanische und die Verbreitung von Atemwegsinfek- Zusammenhänge sind dabei neu in den Büro-/Arbeitsplatz Schule/Kindergarten Krankenhaus/Altenheim Lüftungen führen zu einer hervorragen- tionen haben in den letzten Jahren erheb- Mittelpunkt gerückt und unterstreichen, den Energiebilanz und zu Kosteneinspa- lich zugenommen. Ein gesünderes Innen- welchen Einfluss Frischluft, Temperatur, 13.000 Liter bis 9 % 3% 10 % Luft weniger Produktivität bessere Noten Infektionen rungen. Flächenoptimierungen und eine raumklima in Büros, Schulen, Kranken- Mindestluftfeuchte, aber auch Licht auf Am Tag fließen bis zu 13.000 Liter Schlechte Qualität der Bessere Luftqualität in An im Krankenhaus höhere Nutzerdichte, beispielsweise häusern oder Seniorenheimen würde die Verbreitung von Viren haben. Ande- Luft durch unsere Nase, Mund und Innenraumluft kann einen Schulen erhöht die Erfolgsrate der erworbenen Infektionen erkranken durch Open Space Konzepte, folgen zu- Unternehmen, Gesundheitsdienste und rerseits wurden auch neue Technologien Lungen. Luft ist Lebensmittel Produktionsverlust von 6 – 9 % Schüler, die einen Test bestehen um rund 10 % der hospitalisierten verursachen (1) rund 3 % (3) Patienten weltweit (5) sätzlich dem Ziel der Kostensenkung. Volkswirtschaften gleichermaßen enorm bekannt, wie die UV-C Bestrahlung, über Welche Konsequenzen diese Entwick- entlasten. Trotzdem gibt es noch zu wenig deren Gefahren der Kenntnisstand noch 90 % 16 % 2x bis 30 % lung für die Gesundheit der Gebäude- umfassende Standards für alle Einfluss- gering ist. durch Viren der Arbeitsunfähigkeitstage so viele Fehltage Luftübertragung nutzer hat, wird kaum berücksichtigt. größen des Raumklimas. Rund 90 % aller akuten Atemwegs- 16 % der Arbeitsunfähigkeitstage In Kindergärten mit kontrollierter 15 % bis 30 % infektiöser Mikroben Jetzt neu denken und verbessern infektionen werden durch Viren von Büroarbeitern resultieren aus Luftfeuchte fallen 3 % der Präsenz- in Krankenhäusern können auf verursacht, am häufigsten durch Erkrankungen der Atemwege (2) tage durch Erkältungssymptome dem Luftweg übertragen werden 2 Diese Broschüre soll dazu motivieren, Rhinoviren (30 – 50 %), Influenza, aus im Vergleich zu 5,7 % mit nicht Parainfluenza und Coronaviren kontrollierter Luftfeuchte (4) Lüftung Gebäude neu zu denken. Gesündere Gebäude sind das Ergebnis vieler Einrichtung Filter Faktoren, die sich auch gegenseitig (1) Wyon , D P. “The Effects of Indoor Air, Quality on Performance and Productivity.” IndoorAir ., U.S. National Library of Medicine, 2004 beeinflussen. Nicht alle Maßnahmen (2) Statista Research Department, Germany, 2020 (3) Haverinen Shaughnessy et al., Association between substandard classroom ventilation rates and students’ academic achievement, 2011 passen zu jedem Gebäude oder sind (4) Ritzel, G. Sozialmedizinische Erhebungen zur Pathogenese und Prophylaxe von Erkältungskrankheiten, 1966 (5) Report on the burden of endemic health care associated infection worldwide, World Health Organization 2011 technisch umsetzbar. Die hier vorge- Gebäude gesünder machen: stellten Zusammenhänge sollen den Materialien Temperatur Dialog zwischen Gebäudeverantwort- 5 3 6 4 1 Gebäude neu denken lichen, Nutzern und Arbeitsschutzbe- 2 Faktoren für gesündere Gebäude auftragten fördern, um für Neubauten 3 Open Space Büro mit vielen Mitarbeitern oder Bestandsgebäude das richtige Paket für mehr Gesundheit zu schnüren. 4 Risikogruppe: Vorerkrankte und Ältere Licht Luftfeuchte Monitoring Gebäude gesünder machen Gebäude gesünder machen 2 3
ÜBERTRAGUNGSWEGE ÜBERTRAGUNGSWEGE KONTAKT, TRÖPFCHEN UND AEROSOLE KONTAKT, TRÖPFCHEN UND AEROSOLE C i 4 Geschlossene Räume sind ansteckend Luftübertragung Die Virusverbreitung durch Virale Infektionen der Atemwege werden nahezu ausschließlich von luftgetragene Aerosole wird Mensch zu Mensch in Innenräumen übertragen. In der industrialisierten maßgeblich vom Raumklima in Welt interagieren, arbeiten, schlafen und pendeln Menschen 90 % ihrer Gebäuden beeinflusst. Luftwechsel, Lebenszeit in geschlossenen Räumen. Bei den Ausbreitungswegen Temperatur und relative Luft- unterscheidet man zwischen Luftübertragung, direkter und indirekter B D feuchte sind relevante Faktoren Kontaktübertragung. zur Reduzierung des Infektions- risikos. 1 A Bei der direkten Kontaktübertragung und über die Schleimhäute der oberen Aerosolübertragung wird ein Virus durch direkten Haut- und Luftwege aufgenommen. Je nach Größe Von einer Luftübertragung mit luftge- A Direkte Kontaktübertragung Schleimhautkontakt übertragen, ohne der Partikel spricht man von einer Tröpf- tragenen Partikeln spricht man bei der B Tröpfcheninfektion dass das Virus ein anderes Medium als chen- oder Aerosolübertragung. Beim sogenannten Aerosolübertragung. Klei- C Aerosolübertragung Transportweg nutzt. Wenn zum Beispiel Atmen, Husten, Sprechen oder Niesen nere Flüssigkeitspartikel mit einer D Indirekte Kontaktübertragung ein Grippe-Infizierter in die Hand niest, gelangen Krankheitserreger, die im Größe von weniger als 5 μm werden als haften die Viren an der Handfläche. Gibt Atemtrakt siedeln, durch Partikel in unter- Aerosole bezeichnet. Teilweise beste- der Erkrankte einem anderen Menschen schiedlicher Größe und Anzahl an die hen diese Partikel nur noch aus einem Persönliche Schutzmaßnahmen Faktor Raumklima Maßnahmen zur Eindämmung von die Hand, können die Viren über Mund, Luft. Von Tröpfchen spricht man in der Tröpfchenkern und festen Rückständen Um sich vor Virusübertragungen in In- Die räumliche Ausbreitung von Aerosolen Aerosolübertragungen sind: Beispiels- Nase, Augen in die Schleimhäute ein- Medizin bei einem Durchmesser von und haben durch ihre geringe Masse nenräumen zu schützen, gibt es unter- erfordert es, über persönliche Hygiene- weise reduziert eine optimierte Lüftung dringen. Diese auch als Schmierinfektion mehr als 5 μm (Mikrometer). Diese für die das Potenzial über mehrere Stunden in schiedliche Maßnahmen, die abhängig maßnahmen hinaus, Umweltfaktoren mit hohem Frischluftanteil durch bezeichnete Übertragung kann auch in- Tröpfcheninfektionen relevanten größe- der Raumluft transportiert zu werden. vom Übertragungsweg wirksam sind: im Innenraum zu identifizieren und zu Verdünnung und Heraustragen von direkt erfolgen, wenn sich Erreger bei- ren Partikel schweben nur kurz in der Luft Aufgrund ihrer Größe sind sie beson- Bei der Tröpfchen- und Schmierinfektion steuern, die das Übertragungsrisiko be- infektiösen Aerosolen das SARS-CoV-2 spielsweise an gemeinsam genutzten und sinken nach nur wenigen Sekunden ders leicht und weisen eine nur geringe kann durch personenbezogene Maß- einflussen können. Relevant sind dabei Infektionsrisiko während eine zu ge- Türgriffen oder anderen Oberflächen ab- auf den Boden oder setzen sich auf ande- Sinkgeschwindigkeit auf. Auch bei ge- nahmen, wie Handhygiene, Niesen in Faktoren mit direktem Einfluss auf ringe Luftfeuchtigkeit die Überlebens- setzen. ren Flächen ab. Tröpfchen werden nur bis ringer Raumluftgeschwindigkeit kön- die Ellenbogenbeuge, Einhalten eines Reichweite, Schwebefähigkeit und zeit von Viren in Aerosolen erhöht. zu einer Distanz von ca. 1,5 bis 2 m über- nen sich virenbeladene Aerosole Mindestabstandes und das Tragen eines Infektiosität von virenbeladenen Aero- Tröpfcheninfektion tragen. Allerdings kann eine Übertragung in großen Räumen über eine erhebliche Mund-Nasen-Schutzes, die Ansteckungs- solen. In geschlossenen Räumen spielt Häufigster Ansteckungsweg ist die auch durch die Berührung von kontami- Zeitspanne in der Luft ausbreiten. gefahr gut eingedämmt werden. Anders daher das Raumklima eine zentrale Luftübertragung im Nahbereich über nierten Oberflächen erfolgen, wenn an- sieht es bei der Aerosolübertragung Rolle. Studien zeigen, dass die Kontrolle Tröpfchen und im Fernbereich über Aero- schließend beispielsweise Viren über die aus, bei der diese Maßnahmen kaum des Luftwechsels, der Temperatur und sole. Viren eines Infizierten werden von Hände mit den Schleimhäuten in Kontakt wirksam sind. der relativen Luftfeuchte wirksame einem anderen Menschen eingeatmet gebracht werden. Übertragungswege: 2 3 5 6 1 Viren verbreiten sich in Innenräumen > 5 µm < 5 µm Partikelgröße 2 Übertragung von Mensch zu Mensch groß klein Nasenrachenraum 3 Tröpfchen- und Aerosolübertragung Luftröhre/Bronchien 4 Übertragungswege am Arbeitsplatz Lunge 5 Schulen und Kindergärten < 1,50 m > 1,50 m 6 Aerosole setzen sich auf Oberflächen ab Tröpfchenübertragung Aerosole Übertragung Gebäude gesünder machen Gebäude gesünder machen 4 5
BELÜFTUNG LUFTFEUCHTE LUFTWECHSEL UND FILTERUNG SAISONALITÄT VON ATEMWEGSINFEKTIONEN Frische Luft gegen infektiöse Aerosole Warum zu trocken und zu warm krank macht Jeder weiß, um gesund zu bleiben, sollte man möglichst viel an die frische Dass Erkältungs- und Grippewellen vor allem in der kälteren Jahreszeit Prof. Dr. Akiko Luft gehen! Was für draußen gilt, gilt auch für Innenräume. Denn je höher auftreten, hängt maßgeblich von saisonalen Faktoren ab, die das Klima Iwasaki der Frischluftanteil, desto geringer ist die Virenkonzentration. Ebenso wichtig im Innenraum beeinflussen. Ursache dafür sind die Lufttemperatur und sind Filter und die richtige Strömungsrichtung der Raumluft: Je mehr Partikel eine fallende relative Luftfeuchtigkeit. Aber auch im Sommer können zur Professor für Molekular-, Zell- und Entwicklungs- ausgefiltert werden und je weniger verbrauchte Luft durch den Raum wirbelt, Kühlung eingesetzte Klimageräte die Luft austrocknen und in Räumen biologie an der Universität umso besser. zirkulieren lassen. Virenbeladene Aerosole haben dann leichtes Spiel. Yale und Forscher für das Howard Hughes Medical Institute (USA) 1 „Zu geringe Luftfeuchtigkeit ist einer Möglichst viel Frischluft in den Raum zu außen und innen zu gering und es weht kann. Mit der Kontrolle des CO2-Wertes Trockene Luft entsteht nicht zufällig, Wasser aufzunehmen. Deshalb sinkt der Gründe für das saisonale Auf- lassen, ist die wirksamste Methode virus- nur ein schwacher Wind. Im Winter (Kohlendioxid-Konzentrationen) bekommt sondern ist eine Wechselwirkung aus die relative Luftfeuchte bei Erwärmen treten von Grippewellen. Die Welt haltige Aerosole aus Innenräumen zu ent- spricht der Energieverlust und das Sinken man einen realistischen Eindruck darüber, saisonalen Faktoren, Physik und Gebäu- der Luft und gleichbleibender absoluter wäre gesünder, wenn die Luftfeuch- fernen. Je mehr Frischluft, desto stärker der relativen Luftfeuchte gegen eine dau- wie gut ein Raum belüftet ist. Von guter de-Eigenschaften. Häufig ist zu trockene Luftfeuchte. tigkeit in allen öffentlichen Gebäu- werden die virenbeladenen Aerosole in erhafte Fensteröffnung. Luftqualität spricht man, wenn die CO2- Luft im wahrsten Sinne hausgemacht. den bei Werten zwischen 40 bis 60 % der Raumluft verdünnt. Konzentration unter 1.000 ppm (parts per Ein Gebäude im Winter relativer Luftfeuchte liegen würde.“ Mechanische Lüftung million) liegt. Relative Luftfeuchte entscheidend Wenn Luft im Innenraum erwärmt wird Fensterlüftung Raumlufttechnische (RLT-) Anlagen kön- Wäre ein Gebäude vollständig luftdicht und zusätzlich Fenster geöffnet sind Die einfachste Möglichkeit ist die Fenster- nen kontrolliert die benötigte Frischluft- Filter von der Außenwelt abgeschlossen, oder mechanisch Frischluft einströmt, Richtig lüften und heizen lüftung. Wie viel Luft durch ein Fenster menge in den Raum und verbrauchte Luft Spezielle Filter können auch kleinste würde dort eine konstante absolute wird die Luft noch trockener. Je kälter die Bevor eine technische Luftbefeuchtung strömt, hängt vom Temperaturunter- aus dem Raum befördern. Kenngröße ist Aerosole aus der Luft entfernen. Insbe- Luftfeuchtigkeit herrschen. Für die Beur- Außenluft ist, desto weniger Wasser eingesetzt wird, ist die Kontrolle des Luft- schied, der Windgeschwindigkeit/ die Luftwechselrate: Ein Luftwechsel von sondere bei RLT-Anlagen mit hohem teilung der Feuchtesituation ist jedoch kann sie aufnehmen und desto trocke- wechsels und der Temperatur wichtig. -richtung sowie der Öffnungsfläche des 1 x pro Stunde bedeutet, dass die zuge- Umluftanteil ist der Einsatz von Filtern die relative Luftfeuchte entscheidend. ner ist sie. Wenn diese kalte, trockene Der Frischluftanteil sollte, insbesondere Fensters ab. Als generelle Empfehlung gilt, führte Frischluftmenge pro Stunde dem empfehlenswert. Dazu existieren ver- Diese gibt die „prozentuale Sättigung“ Außenluft ins Gebäude strömt, sinkt im Winter, auf ein nötiges Maß reduziert dass stündlich für mehrere Minuten das Raumvolumen entspricht. Je höher der schiedene Filterklassen, die eine be- der Luft mit Wasserdampf an und wird beim Erwärmen die relative Luftfeuch- sein. Permanent offene Fenster und zu Fenster voll geöffnet werden sollte (Stoß- Luftwechsel, desto geringer das Infek- stimmte Partikelgröße effektiv heraus- durch die Lufttemperatur bestimmt. tigkeit weiter ab. Die Luft strebt danach, hohe, nicht erforderliche Luftwechsel- lüften). Intensiver ist der Luftaustausch, tionsrisiko. Die ideale Luftwechselrate filtern. Hochwertige MERV-Filter (ab ein Gleichgewicht wiederherzustellen raten sind zu vermeiden, um eine Aus- wenn zwei gegenüberliegende Fenster hängt von der Nutzung und der Anzahl Klasse 13) und HEPA-Filter sind so aus- Warme Luft kann eine größere Menge und versucht sich durch Feuchtigkeit trocknung der Luft zu verhindern. Eben- gleichzeitig geöffnet werden (Querlüf- der Personen im Raum ab. Zu beachten gelegt, dass sie über 99 % der Partikel Wasserdampf aufnehmen als kalte Luft. aus Materialien, Bauteilen und dem falls sollten Innenräume nicht überheizt tung). Allerdings ist eine Fensterlüftung ist, dass ein höherer Luftwechsel den mit einer Größe bis zu 0,3 μm (Mikro- Luft strebt immer danach, bis zu ihrer menschlichen Körper zu sättigen, wenn werden. Die ideale Temperatur liegt nur begrenzt wirksam: Im Sommer ist oft Energieverbrauch steigern und zum Ab- meter) abfangen können. Bei kleineren maximalen Sättigung dampfförmiges nicht zusätzlich befeuchtet wird. zwischen 20 °C und 22 °C. der Temperaturunterschied zwischen sinken der relativen Luftfeuchte führen Partikeln ist die Wirksamkeit begrenzt. Einfluss des Luftwechsel auf das Infektionsrisiko aerosolgebundener Viren1 Bedeutung der Luftqualität Mehr- 2 3 15 °C 1 Frischluft senkt das Infektionsrisiko Großraum- Wohnung* Klassenraum personen- Hörsaal Büro 10 °C Büro 2 Ein Gebäude im Winter Absolute Feuchte = Raumvolumen m3 220 210 65 1.200 10.000 tatsächliche Wassermenge in Form von 5 °C Max. Wasserdampf in der Luft 3 Absolute und relative Luftfeuchte Personen max. – 2 35 4 33 1.000 Wasseraufnahme- 0 °C fähigkeit Zeit h 8 5 8 8 1,5 Relative Feuchte = in der Luft enthaltene Wassermenge im -5 °C Abs. Feuchte Luftwechsel 1/h 0,5 0,5 6,0 0,5 2,5 0,5 1,5 0,5 3,3 Verhältnis zur maximal aufnehmbaren Wassermenge 12- Infektionsrisiko ** RRInf 1-fach 1-fach 3-fach 1-fach 2-fach 1-fach 5-fach 1-fach 100 % 66 % 46 % 33 % 24 % fach Relative Feuchte *Referenz „Privater Wohnbereich“ ** relatives Infektionsrisiko gegenüber Referenz 1 vgl. D. Müller, K. Rewitz, D. Derwein, T.M. Burgholz: Vereinfachte Abschätzung des Infektionsrisikos durch aerosolgebundene Viren in belüfteten Räumen, RWT Aachen University (2020) Gebäude gesünder machen Gebäude gesünder machen 6 7
LUFTFEUCHTE LUFTFEUCHTE MINDESTENS 40 % IN GEBÄUDEN MINDESTENS 40 % IN GEBÄUDEN Viren lieben es trocken Selbstreinigung der Schleimhäute bei unterschiedlicher, relativer Luftfeuchte Zusätzlich die Luft befeuchten Eine Mindestluftfeuchte von 40 i Die Luftübertragung und die Lebensdauer von Viren wird maßgeblich auch 3 bis 60 % kann heute für jedes Virus/Keim durch die relative Luftfeuchtigkeit im Innenraum beeinflusst 1. Das geringste Gebäude mit einer technischen Übertragungsrisiko herrscht bei einer Mindestluftfeuchte von 40 bis 60 %. Luftbefeuchtung konstant, Dies ist gleichzeitig auch der Bereich, in dem die Immunabwehr des Menschen hygienisch und energieeffizient 50 % Gel-Schicht am wirkungsvollsten ist. garantiert werden. Anhängig von Sol-Schicht + Flimmerhärchen den baulichen Voraussetzungen 20 % und Zielen können dafür zentrale 1 Systeme in der raumlufttechni- schen Anlage oder dezentrale Die Raumluftfeuchte spielt eine ent- und leichter sind und länger durch den Bewegungen der Raumnutzer werden Schleimhäute schützen uns Geringere Immunabwehr Direkt-Raumluftbefeuchter scheidende Rolle für das Schwebever- Raum fliegen können. Im Vergleich zu trockene Aerosole schneller wieder von Der Mensch ist Angriffen von Viren und Mit sinkender Luftfeuchtigkeit verliert eingesetzt werden. halten von virenbeladenen Aerosolen. feuchten Aerosolen sind sie durch den Oberflächen aufgewirbelt und weiter Bakterien nicht schutzlos ausgeliefert. jedoch der Abtransport der Krankheits- Anders als bei größeren und schwereren geringeren Wasseranteil außerdem verbreitet 2. Die Funktionsfähigkeit unseres Immun- erreger an Wirksamkeit3. Bei geringer infektiösen Tröpfchen, die nach dem weniger klebrig und haften weniger systems entscheidet darüber, ob wir Luftfeuchte wird der Sol-Schicht Wasser Schädigung der Schleimhaut Husten oder Niesen innerhalb weniger untereinander. Durch Luftströme und Viren überleben länger krank werden und wie schnell der Gene- entzogen. Die Flimmerhärchen werden Zusätzlich wirken bei zu trockener Luft Sekunden zu Boden sinken, können Zusätzlich zum Schwebeverhalten hat sungsprozess ist. Im Atemtrakt schützen zunehmend niedergedrückt und verlie- zwei weitere Mechanismen direkt auf die die leichteren und kleineren Aerosole die Luftfeuchte auch gravierende Aus- uns die Schleimhäute durch ihre Selbst- ren ihre Beweglichkeit. Die zunehmende Immunabwehr und setzen unser natür- Luftfeuchte und Gefährdung 2 stundenlang in der Luft schweben. wirkungen auf die Infektiosität der reinigungsfunktion vor Infektionen. Die Viskosität der Schleimhäute führt zu lich angeborenes Immunsystem außer durch Mikroorganismen Keimtröpfchen. Unter 40 % relativer Schleimhäute besitzen auf ihrer Ober- einer Blockade des Schleimflusses und Kraft. Einerseits führt das Einatmen sehr Bakterien Trockene Aerosole schweben länger Viren Luftfeuchte trocknen die Aerosole so fläche feine Flimmerhärchen, die sich in das Infektionsrisiko durch in die Schleim- trockener Luft zu einer Schädigung der Aerosole bestehen im Wesentlichen Pilze stark aus, dass die enthaltenen Salze einem dünnflüssigen Sekret (Sol-Schicht) hautzellen eindringende Viren steigt. Epithelzellen und beeinträchtigt die Re- aus Wasser, gelösten Salzen und Ei- Milben auskristallisieren. Dadurch werden die frei bewegen. Darüber liegt eine klebrige Sinkt die relative Luftfeuchte auf 20 % paratur der Atemwegsepithelien (Lungen- Infektion der Atemwege weißen. Bei einer relativen Luftfeuchte Allergische Rhinitis Viren konserviert und bleiben länger in- Gel-Schicht, auf der ein Großteil der ein- kommt der Selbstreinigungsprozess zellen). Diese sind eine physische Barriere von unter 40 % verlieren Aerosole ihren Chemische Reaktionen fektiös. Beim Einatmen lösen sich die geatmeten Viren, Bakterien und Luft- komplett zum Stillstand. Untersuchun- unterhalb der Schleimschicht, die ver- Ozon Wasseranteil und vertrocknen. Es ent- auskristallisierten Salze in den feuch- schadstoffe haften bleiben. Solange gen zeigen, dass die höchste Transportge- hindert, dass Viren in die Wirtszelle ein- Relative Luftfeuchte (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 stehen trockene Aerosole, die kleiner ten Atemwegen wieder auf. Die immer die Flimmerhärchen frei beweglich schwindigkeit und damit das geringste dringen. Zweitens kann eine geringe noch ansteckungsfähigen Viren werden sind, transportieren sie den Schleim Ansteckungsrisiko bei 45 % relativer Luft- Luftfeuchte die Bildung von Interferon auf der Schleimhaut des Atemtraktes zusammen mit den Mikroorganismen feuchte erreicht wird. im Lungengewebe mindern. Interferone freigesetzt und können Infektionen in Richtung Kehlkopf, wo er verschluckt lösen als Botenstoffe die Produktion von Feuchtebereich auslösen. Ist die relative Luftfeuchte im oder ausgehustet werden kann. Eiweißen (antivirale Gene) aus, die einge- Schwebefähigkeit Verweildauer Ansteckungsgefahr optimalen Bereich zwischen 40 und 60 % drungene Viren bekämpfen und dadurch gering gering hoch verdunstet der Wasseranteil der Aero- die Virusvermehrung stoppen3. Große Keimtröpfchen Kurze Verweilzeit in der Durch die geringe Keine Angst vor Schimmel 60 – 100 % r.F. sinken und setzen sich Raumluft Salzkonzentration im sole nur so weit, dass sich die Salzkon- schnell ab 3 Wasser bleiben die zentration ohne Auskristallisierung Schimmel kann keine Feuchtigkeit 3 Kudo E et al, Low ambient humidity impairs barrier Keime infektiös function and innate resistance against influenza stark erhöht und die darin enthaltenen aus der Luft aufnehmen, sondern nur infection, PNAS (2019) gering gering gering Viren inaktiviert werden können. aus dem Material auf dem er wächst Keimtröpfchen mittlerer Geringe Verweilzeit in Hohe Salzkonzentration und in dem er mit seinen Wurzeln Mindestluftfeuchte schützt 40 – 60 % r.F. Größe mit geringer der Raumluft tötet die Keime ab Schwebefähigkeit 1 Miyu Moriyama, Walter J. Hugentobler, verankert ist. In einem trockenen, 1 Trockene Aerosole schweben länger Akiko Iwasaki: Seasonality of Respiratory Viral Infections, Annual Review of Virology (2020) gut isolierten Mauerwerk kann sich hoch hoch hoch 2 Scofield-/Sterling-Diagramm 0 – 40 % r.F. Schimmel unabhängig vom Feuchte- Kleine Keimtröpfchen Hohe Verweilzeit in der Salze kristallisieren aus 2 W. Yang et al, Dynamics of Airborne Influenza 3 Trockene Luft schwächt die bleiben schwebefähig Raumluft und konservieren Keime A Viruses Indoors and Dependence on Humidity, grad der Luft nicht entwickeln. Immunabwehr PLoS ONE, issue 6 (2011) Gebäude gesünder machen Gebäude gesünder machen 8 9
MONITORING LICHT SENSOREN UND GEBÄUDEAUTOMATION IMMUNABWEHR UND LEISTUNG STEIGERN Ohne Messung keine Prävention Gesund mit natürlichem Licht Einfluss von Sonnenlicht und Luftfeuchte auf die Zeitspanne bis 90 Prozent aller Sars-CoV-2-Viren Ohne eine solide Datengrundlage ist es schwer zu entscheiden, welche Möglichst viel Sonnenlicht macht Menschen gesünder. Ein Grund dafür ist inaktiviert werden Werte im Einzelfall verändert werden müssen, um das Innenraumklima die durch das Sonnenlicht gesteuerte Bildung von Vitamin D. Aber auch die Draußen im Hochsommer gesünder zu machen. Systeme, die alle relevanten Kenngrößen zur Luft- Lebensdauer von infektiösen Erregern hängt von der Lichteinwirkung ab. qualität systematisch erfassen und Handlungen aufzeigen, machen Tageslicht ist eine frei verfügbare Ressource, die in Gebäuden aktiv zum 0:06 h Gebäude gesünder und produktiver. Sensorsysteme und Monitoring- Gesundheitsschutz und zur Steigerung der Leistungsfähigkeit genutzt Lösungen lassen sich auch mit wenig Aufwand in jedes Gebäude integrieren. werden kann. Der wichtige UV-A und UV-B Anteil des Sonnenlichtes fehlt jedoch hinter Glasfenstern. 1 30˚C 70% 10 Zu hohe CO2-Werte, zu viel Wärme, nachträglich eingebaut werden. Die Luftqualität zertifizieren Angestoßen von den UV-B Strahlen der Bakterien bekämpfen. Zusätzlich redu- Drinnen im Winter zu geringe Luftfeuchtigkeit und Luft- Systeme werden als integrierter Teil Für viele Immobilien-Zertifikate ist der Sonne produziert unser Körper gesund- ziert sich die Lebensdauer von krank- 31:15 h belastungen durch Feinstäube und der Gebäudeautomation oder als ein- Nachweis über eine Kontrolle der Luft- erhaltendes Vitamin D. Untersuchungen machenden Mikroorganismen durch das flüchtig organische Stoffe (VOC, vola- fachere Stand-alone-Lösung einge- qualität durch kontinuierlich mes- zeigen, dass je höher der Vitamin D-Wert Sonnenlicht. Untersuchungen am Influ- tile organic compounds) gefährden die setzt. Häufig werden die relevanten sende Sensoren eine notwendige im Blut ist, desto geringer ist die Wahr- enzavirus zeigen, dass die Zeit, in der die Gesundheit und senken die Leistungs- Kennzahlen wie Temperatur, CO2-Kon- Voraussetzung. Die bekanntesten scheinlichkeit einer Atemwegsinfektion. Hälfte der Viren inaktiv werden, sich bei 21˚C 25% 0 fähigkeit. Ohne Messungen ist nicht zentration, Luftfeuchte und VOC-Be- Standards für Nachhaltigkeit und Ge- Jeder Anstieg von nur 10 nmol/l (Nano- Sonnenlicht von knapp 32 Minuten auf Überlebenszeit SARS-CoV-2 Viren immer erkennbar, warum Menschen lastung mit einer multifunktionalen sundheit sind das nordamerikanische mol) senkt das Krankheitsrisiko jeweils unter 3 Minuten massiv reduziert. Das sich in Gebäuden unwohl fühlen, Sensorik in nur einem einzigen Gerät LEED, das britische BREEAM, das deut- um sieben Prozent1. Der Mangel an natürliche UV-A und UV-B Licht fehlt in rel. Luft- krank werden oder sich Atemwegs- gemessen. In Verbindung mit Bewe- sche DGNB und das internationale Sonnenlicht und der überwiegende unseren Gebäuden, da Fensterglas (ins- infektionen schnell ausbreiten. gungssensoren können vollintegrierte WELL Zertifikat. Der WELL Building Aufenthalt in geschlossenen Gebäuden besondere thermoisolierende Gläser) die Quelle: Department of US Homeland Security (2020) Systeme sogar erkennen, wie viele Standard ist das erste Bewertungssys- sind Gründe für das saisonale Auftreten UV-Strahlung zu 100 % absorbiert und Prävention durch Gebäudeautomation Menschen einen Raum nutzen. Frisch- tem, das sich ausschließlich auf das von Atemwegsinfektionen im Herbst reflektiert. Mit UV-LED-Licht, das UV-A und darüber entscheiden, wie leistungs- Für die kontinuierliche Überwachung luft, Temperatur und Luftfeuchte Ziel konzentriert, mit der Gestaltung und Winter. und UV-B reproduzieren kann, könnte fähig, aufmerksam und konzentriert wir und Quantifizierung der Luftqualität werden automatisch reguliert noch von Gebäuden und Innenräumen posi- das vollständige Spektrum des Sonnen- sind. Zusätzlich zum natürlichem Tages- können heute Sensor- und Monito- bevor von der Luft im Raum Gefahren tiven Einfluss auf die Gesundheit und Die Sonne in das Gebäude lassen lichtes in Gebäuden imitiert werden. licht können dynamisch gesteuerte ring-Systeme in jedes Gebäude auch für die Gesundheit ausgehen können. das Wohlbefinden der Nutzer zu neh- Das Sonnenlicht spielt eine wichtige Rolle Dies würde die Vermehrung von krank- Lichtsysteme in Gebäuden Lichtfarbe men. Um die in den Standards gestell- auch bei der aktiven Abwehr von Virus- machenden Erregern hemmen und un- und -intensität auf die Bedürfnisse des ten Anforderungen an das Monitoring infektionen. Der UV-Anteil des Sonnen- sere Immunabwehr stärken. Menschen anpassen und somit gezielt 2 Messen – Handeln – Monitoren Raumnutzung der Luftqualität zu erfüllen, ist es in lichts stimuliert einerseits die körper- aktivierend oder entspannend wirken. Anzahl Personen & Dauer erfassen der Regel notwendig, die Lüftungsleis- eigene Immunabwehr und führt zu einer Biologische Wirkung 1 Hyppönen et al.: Vitamin D status has a linear 2 CO2 Konzentration tung und die damit verbundene Luft- stärken Bildung und Beweglichkeit von Lichtreize steuern unsere Hormone, die association with seasonal infections and lung CO2 unter 1.000 ppm VOC (flüchtig organische function in British adults, British Journal of (parts per million) Stoffe) eliminieren qualität statistisch zu erfassen. natürlichen Killerzellen, die Viren und als Botenstoffe unsere innere Uhr regeln Nutrition (2011) Relative Luftfeuchte Darüber hinaus enthalten die Stan- zwischen 40 % und 60 % dards in unterschiedlicher Ausprägung Monitoring und Licht Vorsicht vor UV-C Licht Grenzwerte und Bewertungsmaß- 1 Kontrolle der Luftqualität zeigt Zur Abwehr von Krankheitserregern bei Anwesenheit von Personen ist stäbe für Luftwechselraten, Partikel-/ Handlungsbedarf ist UV-C Licht im Dauereinsatz nicht nicht erlaubt. Im Lüftungskanal wirkt Tageslicht Ozon-Konzentration, VOC-Emissionen 2 Ganzheitliche Betrachtung erforderlich maximieren für konventionell genutzte Gebäude UV-C erst nach dem Absaugen (Um- und ggf. Zugabe von sowie der relativen Luftfeuchtigkeit. UV-A und UV-B geeignet. UV-C ist nicht Teil des natür- luft). Die Strahlung kann bei Viren zu lichen Sonnenlichtes. Es kann krebs- Mutationen mit Resistenzen führen Lungengängige Feinstäube Temperatur erregend und gefährlich für Augen und die menschliche Immunität ge- PM 2.5 eliminieren zwischen 20 °C und 22 °C und Haut sein. Der Einsatz im Raum fährden. Gebäude gesünder machen Gebäude gesünder machen 10 11
GEBÄUDE UND MATERIAL GEBÄUDE UND MATERIAL NATÜRLICHE BAUSTOFFE RAUMAUFTEILUNG UND EINRICHTUNG Mikroben gehören ins Gebäude Viele Wege zu mehr Gesundheit Zu viel Hygiene und Keimfreiheit schadet unserem Immunsystem. Auch Ob ein Gebäude vor Infektionsübertragungen schützt oder nicht, hängt unsere Gebäude müssen einen Austausch mit den vielfältigen Mikroben neben der Gebäudetechnik und Bauphysik auch von der Nutzung und (z. B. Viren und Bakterien) unserer Umwelt zulassen. Die Wahl der richtigen Einrichtung ab. Die räumliche Aufteilung in Gebäuden beeinflusst die Materialien spielt dabei eine wichtige Rolle, um krankmachende Mikroben Intensität des persönlichen Kontaktes und damit die Verbreitung von zu unterdrücken, vor Resistenzen zu schützen und die Gesundheit der Mikroben. Ebenso können Bodenbeläge und Pflanzen positiv auf die Gebäudenutzer zu unterstützen. Luftqualität wirken. 1 5 Unser Immunsystem lernt fortlaufend mit der Luft zulassen. Anders als Vielfalt zu sichern. Dazu gehört auch der Die individuelle Nutzung eines Gebäudes genen Jahren haben sich in vielen haben. Textile Bodenbeläge reduzieren von der Umwelt und kann zwischen natürliche Baustoffe, beispielsweise richtige Material-Mix: Porenlose, glatte sollte die räumliche Aufteilung prägen. Gebäuden Konzepte durchgesetzt, die im Vergleich zu Hartböden die Feinstaub- harmlosen und schädlichen Mikroben Ziegel, Gips, Lehm oder Holz, sind in- Kunstmaterialien sollten nur selektiv Entscheidend ist dabei, wie sehr die Offenheit, Transparenz und Geräumig- belastung, da Staub in den Fasern ge- unterscheiden. Harmlose Mikroben, dustrielle Kunstmaterialien glatt und eingesetzt werden für Flächen, die häufig soziale Interaktion der Gebäudenutzer keit betonen. Die damit beabsichtigte bunden und nicht wieder aufgewirbelt die uns schon immer begleiten, soge- porenfrei und können weder Wasser berührt und daher regelmäßig gereinigt gewünscht ist. Bürogebäude haben Förderung der Zusammenarbeit und wird. Organische Fasern speichern zu- nannte „Old Friends“, unterstützen die noch Nährstoffe speichern. Trocken- werden müssen, wie z. B. Handläufe, Tür- andere Anforderungen als öffentliche der persönlichen Begegnung wirkt sätzlich Wasser und haben eine schall- Immunabwehr und begrenzen die Ver- heitsstress und Nährstoffmangel elimi- klinken, Armaturen und Tastaturen. Für Gebäude mit hoher Besucherfrequenz jedoch negativ auf das Übertragungs- dämmende Wirkung. mehrung krankmachender Mikroben. nieren auf industriellen Materialien Wände, Decken und Mobiliar sind offen- oder beispielsweise Schulen und Kinder- risiko: Große, stark frequentierte In vielen Gebäuden geht jedoch die vor allem die harmlosen „Old Friends“. porige Naturmaterialien zu bevorzugen, gärten. Für alle Gebäude gilt, dass Räume führen nachweislich zu einer Grün wirkt Mikroben-Vielfalt zunehmend verloren. Ohne Konkurrenz um Wasser und auf denen sich eine gesunde Mikroben- immer dann, wenn viele Menschen größeren Vielfalt von Mikroben. Die Re- Pflanzen filtern Verschmutzungen aus Vermehrte Infektionskrankheiten und Nährstoffe können sich dadurch krank- Vielfalt etablieren kann. Auf diesen einen Raum teilen, das Übertragungs- duzierung der Personendichte und ein der Luft, erhöhen die Mikroben-Vielfalt Allergien sind die Folge. machende multiresistente Mikroben natürlichen Oberflächen entsteht für risiko von Krankheitserregern steigt. Mix zwischen offenen und geschlosse- und produzieren Sauerstoff. Durch die ungehindert vermehren. Je größer der Bakterien und Viren kein Wasser- oder nen Räumen kann die Verbreitung von Photosynthese nehmen die Pflanzen Stress durch Trockenheit ausgeübte Stress auf die Mikroben, Nährstoffmangel. Die Mehrheit der „Old Räumliche Aufteilung Krankheitserregern eindämmen. das Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf Die Forderung nach höherer Energie- umso weniger ausgewogen ist die Friends“ kann sich hier durchsetzen und Die Anzahl miteinander verbundener und verwandeln ihn mit Hilfe von Licht effizienz hat immer mehr Hightech- Mikroben-Vielfalt und umso häufiger krankmachende Keime unterdrücken. Räume, Türen und Flure beeinflusst die Der richtige Bodenbelag unter anderem in Sauerstoff. Zusätzlich Materialien ins Gebäude gebracht können sich auch Resistenzen, z. B. Mit Ausnahme in Krankenhäusern soll- Kommunikation und Bewegungen in- Auch die Wahl des Bodenbelages kann können Pflanzen bis zu 90 % des Gieß- und zu einem Anstieg der Innenraum- gegen Antibiotika, entwickeln. ten Oberflächen außerdem nur in Aus- nerhalb eines Gebäudes. In den vergan- einen Einfluss auf die Luftqualität wassers verdunsten und dadurch auch Temperaturen geführt. Für luftdichte nahmefällen mit Desinfektionsmitteln begrenzt zu einer Erhöhung der Luft- 6 Gebäudehüllen, Isolation und Innen- Der Material-Mix entscheidet und Chemikalien gereinigt werden. feuchtigkeit beitragen. Richtung Keimkonzentration ausbau werden zunehmend Stahl, Glas Gebäude müssen als belebte Öko- Wasser und Seife sind ausreichend. Raumaufteilung Büroform Mikroben- (hell = niedrig, und verschiedenste Kunststoffe ver- systeme verstanden werden mit dem Ausbreitung dunkel = hoch) wendet, die keinen Feuchte-Austausch Ziel, eine ausgewogene Mikroben- Einzel- oder Gebäude und Material Mehrpersonenbüro 2 Traditionelles Hygieneverständnis 3 Aktuelles Hygieneverständnis 4 6 1 Glas und Stahl speichern kein Wasser 2 Menschen und Mikroben gehören zusammen Kombibüro 3 „Old Friends“ Mikroben schützen uns 4 Naturmaterial fördert Mikroben-Vielfalt 5 Pflanzen verbessern die Luftqualität Open Space Flächen Eine mikrobenfreie Welt hält gesund. Harmlose Mikroben sind ein Teil auch unserer 6 Raumaufteilung und Virusausbreitung Aber: nur ein kleiner Teil der Mikroben macht krank. Gebäude und unverzichtbar für unsere Gesundheit. Gebäude gesünder machen Gebäude gesünder machen 12 13
CHECKLISTE CHECKLISTE VOR INFEKTIONSÜBERTRAGUNGEN SCHÜTZEN VOR INFEKTIONSÜBERTRAGUNGEN SCHÜTZEN Wie sieht es in meinem Gebäude aus? Maßnahmen möglich Umsetzung nicht nicht bekannt möglich 3 Punkte 1 Punkt 0 Punkte Mit dieser Checkliste können sich Gebäudeverantwortliche und Nutzer Monitoring einen ersten Überblick verschaffen, inwieweit ein Gebäude vor Infektions- Ziel: übertragungen schützen kann und welche Verbesserungspotenziale es gibt. Sensor- und Monitoringsysteme einsetzen, um relevante Kennzahlen der Luftqualität kontinuierlich zu messen. Diese Übersicht soll den Dialog aller Beteiligten fördern, um so auch den Begründung: Zu hohe CO2-Werte, zu viel Wärme, zu geringe Luftfeuchtigkeit und andere Luftbelastungen (VOC) werden Bedarf für weitere Prüfungen und Beratungen festzustellen. rechtzeitig erkannt und Handlungsfelder aufgezeigt. Sonnenlicht Umsetzung Ziel: Maßnahmen möglich nicht nicht Möglichst viel Sonnenlicht im Gebäude ermöglichen. Einsatz von LED Licht mit dosiertem UV-A und UV-B bekannt möglich Anteil. 3 Punkte 1 Punkt 0 Punkte Begründung: Fensterlüftung Natürliches Licht (mit UV-A/UV-B) stimuliert die körpereigene Immunabwehr und reduziert die Zahl der Ziel: krankmachenden Mikroben. Stündlich für mehrere Minuten Fenster vollständig öffnen (Stoßlüften oder Querlüften). Dauerhafte Fensteröffnung vermeiden. Naturmaterialien Begründung: Ziel: Frischluft verdünnt den Anteil von Virenpartikeln in der Luft. Dauerlüften und zu intensive Fensteröffnung im Offenporige Naturmaterialien für Wände, Decken und Mobiliar bevorzugen. Winter führt zum Absinken der relativen Luftfeuchte. Begründung: Naturmaterialien speichern Wasser und Nährstoffe und fördern dadurch die Vielfalt harmloser Mikroben Mechanische Lüftung im Gebäude. Eine ausgewogene Mikroben-Vielfalt unterstützt die Immunabwehr und begrenzen die Ziel: Vermehrung krankmachender Mikroben. Die Luftwechselrate erhöhen und an die Raumnutzung und die Anzahl der Personen anpassen. Auf Umluft verzichten oder auf ein Minimum reduzieren. Ein zu hoher Luftwechsel führt zum Absinken der relativen Reinigungsstrategie Luftfeuchte. Erneutes Aufwirbeln von infektiösen Aerosolen vermeiden. Ziel: Begründung: Desinfektionsmittel und Chemikalien nur in Ausnahmefällen und für besondere Gebäudenutzungen anwenden Je höher der Frischluftanteil, desto geringer ist die Konzentration von Viren in der Luft. Durch das Zurückleiten (z. B. Krankenhaus). verbrauchter Luft (Umluft/Mischluft) werden Viren über das gesamte Gebäude verteilt. Bodennahe Quell- Begründung: lüftung oder dezentrale Lüftungssysteme senken das Aufwirbelungsrisiko. Desinfektionen töten harmlose Mikroben. Ohne Konkurrenz um Wasser und Nährstoffe können sich dadurch krankmachende multiresistente Mikroben ungehindert vermehren. Filter Ziel: MERV-Filter (ab Klasse 13) und HEPA-Filter einsetzen zum Abfangen von Kleinstpartikeln, wenn möglich. Begründung: Verhindern bei der Verwendung von Umluft, dass ein Teil der Viren über die Zuluft wieder in die Gebäude gelangt. Relative Luftfeuchte Ziel: Eine Mindestluftfeuchte von 40 bis 60 % ganzjährig im gesamten Gebäude oder in Räumen mit hoher Personen- dichte technisch sicherstellen. Dafür können zentrale Systeme in der raumlufttechnischen Anlage oder dezen- trale Direkt-Raumluftbefeuchter eingesetzt werden. Begründung: In diesem Bereich ist die Immunabwehr des Menschen am wirkungsvollsten. Zusätzlich ist die Überlebens- und Schwebezeit von Viren am geringsten. Temperatur Ziel: Punkte Risiko Punkte Risiko Punkte Risiko Räume nicht überheizen und eine konstante Temperatur zwischen 20 °C und 22 °C regeln. Begründung: 0–5 HOCH 5 – 25 MITTEL > 25 GERING Ein Anstieg der Temperaturen im Innenraum führt zu einem automatischen Abfall der relativen Luftfeuchte. Vom Gebäude geht ein erhöhtes Mit der Umsetzung der Das Risikopotenzial des Temperaturen über 23 °C belasten außerdem den Kreislauf und senken die Leistungsfähigkeit. Gesundheitsrisiko aus. Es ist möglichen Maßnahmen und Gebäudes ist gering, sollten dringend empfohlen, die Um- der zusätzlichen Prüfung der die möglichen Maßnahmen setzbarkeit von Maßnahmen Realisierbarkeit weiterer Ver- realisiert sein. Weitere Umset- mit Experten zu prüfen und besserungen, kann das Gesund- zungen verbessern den umzusetzen. heitsrisiko weiter gesenkt Gesundheitsschutz für die werden. Gebäudenutzer zusätzlich. Gebäude gesünder machen Gebäude gesünder machen 14 15
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