Gesundheitliche Bewertung von Kohlendioxid in der Innenraumluft
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Bekanntmachung des Umweltbundesamtes
Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch -
Gesundheitsschutz 2008 · 51:1358–1369
DOI 10.1007/s00103-008-0707-2
Gesundheitliche Bewertung
© Springer Medizin Verlag 2008
von Kohlendioxid in der
Innenraumluft
Mitteilungen der Ad-hoc-Arbeitsgruppe
Innenraumrichtwerte der Innenraumluft-
hygiene-Kommission des Umweltbundes-
amtes und der Obersten Landesgesundheits-
behörden
Vorbemerkung Landesgesundheitsbehörden (Ad-hoc-AG In genutzten Innenräumen hängt die
IRK/AOLG) leitet aus diesem Grunde für CO2-Konzentration im Wesentlichen von
Mit seiner Atmung und seinen Ausdün- Kohlendioxid in der Innenraumluft nicht folgenden Faktoren ab:
stungen stellt der Mensch eine wesentliche – wie sonst nach dem Basisschema üblich F Anzahl der Personen im Innenraum,
Quelle von Verunreinigungen in der In- – toxikologisch begründete Richtwerte, F Raumvolumen,
nenraumluft dar. Als Abbauprodukt der sondern gesundheitlich-hygienisch be- F Aktivität der Innenraumnutzer,
menschlichen Atmung spiegelt der Koh- gründete Leitwerte zur Beurteilung der F Zeitdauer, die Raumnutzer im Innen-
lendioxidgehalt der Innenraumluft die aktuellen Luftqualität in einem Innen- raum verbringen,
Anwesenheit eines oder mehrerer Men- raum ab. F Verbrennungsvorgänge im Innen-
schen in einem Raum und die Intensität raum,
seiner Nutzung wider. Der Anstieg der 1 Einleitung F Luftwechsel bzw. Außenluftvolumen-
Kohlendioxidkonzentration in der Raum- strom.
luft korreliert mit dem Anstieg der Kohlendioxid (chemische Kurzbezeich-
Geruchsintensität menschlicher Aus- nung: CO2) ist ein farb- und geruchloses Ein rascher Anstieg der CO2-Konzentra-
dünstungen. Bei Abwesenheit anderer Gas. Mit einer Konzentration um tion in der Raumluft ist die typische Folge
CO2-Quellen gilt deshalb die Kohlendio- 400 ppm1 ist es ein natürlicher Bestandteil der Anwesenheit vieler Personen in relativ
xidkonzentration in der Innenraumluft der Umgebungsluft. CO2 entsteht bei der kleinen Räumen (z. B. Versammlungs-,
als allgemeiner Indikator für die Gesamt- vollständigen Verbrennung von kohlen- Sitzungs- oder Schulräumen) bei gerin-
menge der vom Menschen abgegebenen stoffhaltigen Substanzen bei ausreichender gem Luftwechsel. Kritische CO2-Konzen-
organischen Emissionen einschließlich Sauerstoffzufuhr. Im Organismus von Le- trationen treten in der Regel zusammen
der Geruchsstoffe und als Leitparameter bewesen bildet es sich als Abbauprodukt mit anderen Luftverunreinigungen, ins-
zur Beurteilung der Lüftungssituation. der Zellatmung. besondere Geruchsstoffen u. a. aus dem
Kohlendioxid wird als Expositions- Schweiß oder von Kosmetika sowie Mi-
marker auch in Wirkungsstudien heran- 1 Für die Angabe einer Kohlendioxidkonzentra-
kroorganismen, auf.
gezogen. In der Regel können die gefun- tion in der Luft werden mehrere Maßeinheiten Bei luftdichter Bauweise und damit
denen Wirkungen allerdings nicht alleine verwendet. Die Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innen- einhergehend sehr geringen Luftwechsel-
dem Kohlendioxid, sondern der Gesamt- raumrichtwerte verwendet die im internationa- zahlen kann die CO2-Konzentration auch
belastung der Luft eines Innenraums len Gebrauch übliche Einheit ppm (aus dem bei Anwesenheit weniger Personen (z. B.
zugeschrieben werden. Die Ad-hoc-Ar- Englischen parts per million – Volumenteile pro in Wohnungen oder Büroräumen) zuneh-
Million Volumenteile). 1000 ppm CO2 entspre-
beitsgruppe Innenraumrichtwerte der chen 1 Volumenpromille (Vol.-‰) oder 0,1 Volu- men.
Innenraumlufthygiene-Kommission des menprozent (Vol.-%) oder 1,83 g CO2 pro Kubik- Während Versammlungs- oder Sit-
Umweltbundesamtes und der Obersten meter (bei 1013 mbar und 20°C). zungsräume in der Regel nur gelegentlich
1358 | Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11 · 2008und kurzzeitig genutzt werden, sind F Räume in öffentlichen Gebäuden telungsdauer üblicherweise < 2 min) er-
Schulinnenräume wegen der regelmä- (z. B. Schulen, Kindergärten, Jugend- mittelt werden.
ßigen und stundenlangen Aufenthalts- häuser, Krankenhäuser, Sporthallen,
dauer von Schülern und Lehrern hin- Bibliotheken, Gaststätten und andere Außenluftvolumenstrom/Lüftungsrate.
sichtlich ihrer CO2-Konzentration in der Veranstaltungsräume), Der Außenluftvolumenstrom bzw. die
Klassenraumluft besonders kritisch zu F Arbeitsräume und Arbeitsplätze in Lüftungsrate beschreibt die Größe des
betrachten. In mehreren Bundesländern Gebäuden, die nicht im Hinblick auf Stroms (in l/s oder m3/h) von Außenluft
laufende oder abgeschlossene Untersu- Luftschadstoffe den Regelungen des in einen Raum oder ein Gebäude entwe-
chungen zur Belastung der Innenraum- Gefahrstoffrechtes (insbesondere zu der durch die Lüftungsanlage oder durch
luft von Schulräumen mit Kohlendioxid Arbeitsplatzgrenzwerten) unterliegen, Infiltration durch die Gebäudehülle. Für
haben übereinstimmend erhebliche Defi- F Fahrgasträume von Kraftfahrzeugen Räume, die für den Aufenthalt von Men-
zite hinsichtlich einer diesbezüglich aus- und öffentlichen Verkehrsmitteln. schen bestimmt sind, werden die erfor-
reichenden Innenraumluftqualität in derlichen Außenluftvolumenströme per-
Schulen aufgezeigt [1, 2, 3, 4]. Offenbar Für Arbeitsräume (Räume, in denen Ar- sonenbezogen als l/s Person oder m3/h
werden Empfehlungen der Innenraum- beitsplätze innerhalb von Gebäuden Person angegeben.
lufthygiene-Kommission des Umwelt- dauerhaft eingerichtet sind) sind die An- Die Luftwechselzahl (n in 1/h) ist der
bundesamtes [5] und der Landesgesund- forderungen an Arbeitsstätten gemäß Quotient aus dem Zuluftvolumenstrom in
heitsbehörden zum richtigen Lüften in Arbeitsstättenverordnung zu beachten. m3/h und dem Raumvolumen in m3.
Schulen nicht konsequent umgesetzt. Grundsätzlich gelten Räume in Arbeits-
Nach Auffassung der Ad-hoc-Arbeits- stätten (wie z. B. Büroräume) als Innen- 3 Messstrategie und Messung
gruppe Innenraumrichtwerte kann Un- räume im obigen Sinn, wenn die dort auf- von Kohlendioxid in der Innen-
kenntnis über die Dynamik und Bedeu- tretenden Luftschadstoffe nicht als Ar- raumluft
tung von Anstieg und Verlauf der CO2- beitsstoffe verwendet werden oder wenn
Konzentration in der Raumluft und damit ein Arbeitsstoff aus einem gefahrstoff- Messungen von Kohlendioxid in der
über die Notwendigkeit von Maßnahmen rechtlich geregelten Bereich in diese Räu- Raumluft sind vor allem angezeigt, wenn
hierfür ursächlich sein. me übertritt. die Kombination aus Nutzung (z. B. hohe
Nachfolgend werden gesundheitlich- Personenzahl) und baulichen Gegeben-
hygienische Leitwerte für Kohlendioxid in Gesundheitlich-hygienische Leitwerte. heiten mit eingeschränkter Lüftungsmög-
der Raumluft zur Beurteilung einer aus- Gesundheitlich-hygienische Leitwerte lichkeit (z. B. nur ein Fenster, das geöffnet
reichenden Luftqualität bzw. Lüftung in sind systematisch entwickelte Hilfen zur werden kann; Flure mit Brandschutz-
Innenräumen vorgestellt. Diese sind vor Entscheidungsfindung über eine ange- türen) vermuten lassen, dass Überschrei-
allem für Innenräume von Bedeutung, in messene Vorgehensweise bei speziellen tungen eines Leitwertes für Kohlendioxid
denen sich eine größere Anzahl von Men- gesundheitlichen oder hygienischen Pro- in der Raumluft zu besorgen sind.
schen aufhält, wie z. B. Schul- und Ver- blemen. Sie sind eine Orientierungshilfe Die VDI-Richtlinie VDI 4300-9 gibt
sammlungsräume oder (Großraum-)Bü- im Sinne von Handlungswerten und Ent- Hinweise, welche Messbedingungen bei
ros, können aber auch zur Beurteilung scheidungsoptionen, von denen nur in welchem Messziel einzuhalten sind [10]:
von Räumen in energiedichten Gebäuden begründeten Fällen abgewichen werden „Die Überprüfung des Richtwertes ist da-
hilfreich sein. Um ein unmittelbares Han- sollte. Die Leitwerte für Kohlendioxid in her nur unter üblichen Nutzungsbedin-
deln zu ermöglichen, dienen als Bezugs- der Raumluft sind wissenschaftlich be- gungen und mit der üblichen Personenbe-
größe keine Expositionsdaten über einen gründete, praxisorientierte Handlungs- legung sinnvoll. Der Raum sollte vor Be-
längeren Zeitraum (z. B. Tagesmittel- empfehlungen. Leitwerte begrenzen einen ginn der Messung für einige Minuten
werte), sondern die zum jeweiligen Zeit- Konzentrationsbereich einer Verbindung kräftig gelüftet werden, am besten durch
punkt im Innenraum anzutreffende CO2- oder Verbindungsklasse in der Innen- Querlüftung.“ Bei der Untersuchung von
Konzentration (Momentanwert). raumluft, für den systematische praktische Räumen, die über eine Raumlufttech-
Erfahrungen vorliegen, dass mit stei- nische Anlage verfügen, ist die Anlage
2 Begriffsbestimmungen gender Konzentration die Wahrschein- während der Messung unter den für den
lichkeit für Beschwerden und nachteilige Raum üblichen Betriebsbedingungen zu
Innenräume. In Anlehnung an die Festle- gesundheitliche Auswirkungen zunehmen betreiben.
gung des Sachverständigenrates für Um- (s. [9]: Kap. 5]). Davon abzugrenzen sind Zum Zeitpunkt der Messung wird aus-
weltfragen [6], die Richtlinie VDI 4300 toxikologisch begründete Richtwerte. geführt: „Wenn überprüft werden soll, ob
Blatt 1 [7] und die ISO 16000-1 [8] werden in einem Raum hinsichtlich der CO2-
als Innenräume definiert: Momentanwerte. Momentanwerte be- Konzentration hygienisch einwandfreie
F private Wohn- und Aufenthaltsräume schreiben die aktuellen CO2-Konzentrati- Bedingungen herrschen, wird die Kon-
wie Wohn-, Schlaf- und Badezimmer, onen, die während der Messung an einem zentration bei der vorgesehenen Nutzung
Küche, Bastel-, Sport- und Keller- repräsentativen Ort im Raum mit einer (Personenbelegung) des Raumes über ei-
räume, ausreichenden zeitlichen Auflösung (Mit- nen bestimmten Zeitraum hinweg konti-
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nuierlich registriert, z. B. über den Zeit- rischen Schulen, bei denen sich die mittle- geführt ist die Verteilung der Mediane
raum der üblichen Nutzungsdauer. Dabei ren Konzentrationen (Mediane) zwischen und der 95. Perzentilwerte der Kohlendi-
wird mit der Messung begonnen, nach- 383 ppm in der Sommermessperiode und oxidkonzentrationen von Unterrichtsein-
dem der Raum kräftig durchgelüftet wur- 405 ppm bei den Wintermessungen be- heiten (45 Min.) in ausgewählten Thürin-
de, sodass sich als Ausgangspunkt die wegten [3]. ger Schulen. Es wird deutlich, dass derzeit
CO2-Konzentration der Außenluft er- in Schulen CO2-Konzentrationen von
gibt.“ Der Ort der Messung sollte sich „in Wohnungen. Baek et al. [11] untersuchten über 2000 ppm bis in den Bereich von
einer Höhe von 1,5 m und einem Abstand 12 Einfamilienhäuser zu je 2 Messzeit- 5000 ppm nicht selten sind. Die ermit-
von mindestens 1 m–2 m von den Wänden punkten. Die mittlere CO2-Konzentration telten CO2-Konzentrationen liegen deut-
befinden“. Abweichend davon kann ent- über die jeweils 2-stündigen Messungen lich über denen der Außenluft, in einigen
sprechend der Fragestellung der Messort betrug 790 ppm (369–3634 ppm). Frisk et Fällen beträgt das Verhältnis der CO2-
auch beispielsweise dem Aufenthaltsort al. [12] registrierten die CO2-Konzentrati- Konzentrationen innen zu außen mehr als
einer Person angepasst werden (z. B. Bü- onen in den Schlafräumen von 195 Woh- das Zehnfache. Weitere Ergebnisse aus
roarbeitsplatz), wobei darauf zu achten ist, nungen in Schweden und Estland über Deutschland sind in . Tabelle 2 aufge-
dass die Messung nicht durch die direkt jeweils eine Woche. Die Wochenmittel la- führt.
ausgeatmete Luft der betreffenden oder gen im Bereich von 820–920 ppm. Kim et
einer anderen Person beeinflusst wird al. [13] untersuchten 172 koreanische Woh- Büroräume. In der ProKlimA-Studie
(Mindestabstand: 1 m). nungen und ermittelten eine mittlere CO2- wurden 610 natürlich belüftete Arbeits-
Für Schulen empfiehlt die Ad-hoc- Konzentration von 564 ppm. Lundqvist plätze untersucht; das CO2 wurde IR-
Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte als und Revsbech [14] berichteten über Mes- spektrometrisch gemessen. Der Median
Messzeitraum die Nutzungsdauer eines sungen in 33 Wohnungen mit dichten Fen- der CO2-Konzentrationen betrug 750 ppm
Schultages mit einer ausreichenden zeit- stern und 11 ohne solche. Sie fanden in den und das 90. Perzentil 1160 ppm. An
lichen Auflösung unter 2 Minuten. Ziel ist Schlafräumen CO2-Konzentrationen von 850 Arbeitsplätzen in klimatisierten Büro-
die Erstellung eines Konzentrationszeit- 800–4300 ppm bzw. 600–2700 ppm. Fehl- gebäuden fanden sich entsprechende
profiles (s. Beispiel in Abschnitt 4) zur mann und Wanner [15] untersuchten Konzentrationen von 465 ppm bzw.
Ermittlung von Nutzungszeiten mit unzu- Schlafzimmer unter unterschiedlichen Be- 700 ppm [20].
reichender Lüftung sowie die Bestimmung legungs- und Lüftungsbedingungen und In einer Untersuchung des berufsge-
der jeweils aktuellen CO2-Konzentrati- geben Medianwerte für jeweils eine Nacht nossenschaftlichen Instituts für Arbeits-
onen der Innenraumluft (Momentan- zwischen 519 ppm und 2973 ppm an. medizin (BGIA) in 293 Büroräumen fand
werte), die der hygienischen Bewertung sich ein Median von 780 ppm und ein
anhand der in Abschnitt 6.2 (in . Tabel- Kindertagesstätten. In Berlin wurden 90. Perzentil von 1380 ppm CO2. Die Bü-
le 4) aufgeführten Leitwerte dient. von Oktober 2000 bis April 2001 insge- roräume waren über Nacht und zum Zeit-
Als Verfahren zur Messung der CO2- samt 70 Gruppenräume von Kindertages- punkt der Messung ungelüftet, nachdem
Konzentration der Innenraumluft stehen stätten kontinuierlich während der Be- am Vortag intensiv gelüftet wurde; zur
z. B. die nicht-dispersive Infrarotspektro- treuungszeiten untersucht [16]. Die über Messung wurden direkt anzeigende Mes-
skopie (NDIR) oder die photoakustische den Tag gemittelten CO2-Werte lagen zwi- seinrichtungen (CO2-Sonde, Prüfröhr-
Spektroskopie (PAS) zur Verfügung [10]. schen 300 ppm und 1900 ppm (Median: chen) eingesetzt. Bei der Messung mit ei-
In der Regel wird die CO2-Konzentration 500 ppm), wobei nur in 4 Fällen 1000 ppm ner CO2-Sonde wurde der Momentanwert
der Innenraumluft mit einem automa- überschritten wurden. als Ergebnis angegeben [21].
tischen Gerät registriert, das in einem be-
stimmten zeitlichen Abstand (z. B. alle Schulen. Zum Vorkommen von CO2 in Verkehrsmittelinnenräume. CO2-Mes-
10 s) einen Messwert erhebt. Damit wird der Raumluft von Klassenräumen liegen sungen wurden z. B. in der Berliner U-
es auch möglich, die zeitliche Verände- Ergebnisse umfangreicher Messungen vor Bahn (Wagen ohne Klimaanlage) und in
rung der CO2-Konzentration der Innen- [1, 2, 3, 4, 17]. Typisch für Gemeinschafts- einem Pkw durchgeführt, der durch die
raumluft zu verfolgen. räume mit Pausenlüftung ist ein säge- Berliner City fuhr [22]. In der U-Bahn
zahnartiger Verlauf (. Abb. 1). wurden im Rahmen von Wintermes-
4 Exposition gegenüber Kohlen- Das Lüftungsverhalten hängt stark von sungen Gehalte bis 1600 ppm (Median:
dioxid in der Innenraumluft der Außentemperatur ab. In . Abb. 2 500 ppm) und im Sommer bis 2000 ppm
wird beispielhaft der Zusammenhang (Median: 400 ppm) beobachtet. Im Auto-
Für den Außenluftbeitrag zur CO2-Kon- zwischen der Außenlufttemperatur und innenraum stiegen die Spitzenkonzentra-
zentration der Innenraumluft werden der- der Kohlendioxid-Konzentration in einer tionen im Winter bis 10.400 ppm (Medi-
zeit für ländliche Gebiete übliche Werte Grundschule dargestellt [18]. an: 700 ppm) und im Sommer bis
von 350 ppm, für kleine Städte von 375 ppm Ein aktuelles Beispiel zur Belastung der 2300 ppm (Median: 400 ppm). Das Auto
und für Stadtzentren von 400 ppm ge- Innenraumluft von 251 Klassenräumen verfügte über keine Klimaanlage, und die
nannt. Diese Werte werden bestätigt durch mit Kohlendioxid während einer Schul- Lüftung wurde vom Fahrer individuell
58 Messungen in der Außenluft vor baye- stunde ist in . Tabelle 1 dargestellt. Auf- festgelegt.
1360 | Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11 · 2008CO2 Temperatur relative Luftfeuchte
5000 35 80
30
4000
60
25
Kohlendioxid (CO2) [ppm]
relative Luftfeuchte [%]
Temperatur [°C]
3000
20
40
2000 ppm-CO2 15
2000
10
Pettenkofer-Zahl (1000 ppm-CO2) 20
1000
5
Abb. 1 9 Typischer Verlauf der
0 0 0 CO2-Konzentrationen und
08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 verschiedener Raumklima-
Uhrzeit parameter während der
Unterrichtszeit in einer Schule
4000
y = –35,305x + 1647,8
R2 = 0,226
3000
Median ppm CO2
2000
1000
0 Abb. 2 9 Abhängigkeit der
–10 –5 0 5 10 15 20 25 30 Kohlendioxid-Konzentration
Außentemperatur [°C] der Innenraumluft von der
Temperatur der Außenluft
Tabelle 1
Kohlendioxid-Konzentrationen in der Innenraumluft von Schulen während einer Unterrichtsstunde, Untersuchungs-
objekt: 10 Erfurter Schulen, Untersuchungszeitraum: Heizperiode 2005/2006
CO2-Konzentration (ppm) in einer Schulstunde N 5. Perz. 25. Perz. Median 75. Perz. 95. Perz. 99. Perz. Max.
Mediane 251 882 1261 1576 2141 3069 3966 4186
95. Perzentile 251 1154 1653 2046 2685 3632 4994 4996
Methoden: Messung während 251 Schulstunden, Wechsel des Klassenraumes und der Klasse nach jeder Stunde, Erfassung von Bau- und Nutzungs-
merkmalen, kontinuierliche Messung von Raumtemperatur, Luftfeuchte und CO2-Konzentration unter definierten Bedingungen (Fenster während des
Unterrichts geschlossen, Lüftung nur in den Pausen), Erhebung der Anzahl an Fehltagen aller Schüler der einbezogenen Schulen.
Dargestellt sind jeweils der Median und das 95. Perzentil über die Schulstunde, errechnet aus jeweils 270 Einzelwerten (Dataloggeraufzeichnung der
CO2-Konzentration im 10-Sekunden-Takt). Das 95. Perzentil stellt ein Maß für den Anstieg der CO2-Konzentration innerhalb einer Schulstunde dar. Die
CO2-Konzentrationen der Außenluft betrugen zwischen 330 und 400 ppm [19].
Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11 · 2008 | 1361Bekanntmachung des Umweltbundesamtes
Tabelle 2
Kohlendioxid-Konzentrationen in Klassenräumen deutscher Schulen
Anzahl Median % Überschreitung % Überschreitung Messzeitraum Ort Bemerkungen Quelle
der Klassen- (Min-Max)a >1000 pmm >2000 pmm
räume während der während der
Unterrichtszeit Unterrichtszeit
90 1412 82 30 Winter München und Messungen während [3]
(367–5359) 2004/2005 Umgebung der Unterrichtszeit;
je Klassenraum
1 ganzer Unterrichts-
tag
75 728 29 5 Sommer
(314–2742) 2005
39 1600 80 17 Winter Berlin Messungen während [2]
(300–6000) 2002/2003 der Unterrichtszeit;
je Klassenraum
1 ganzer Unterrichts-
tag
220 1654 86 32 Winter Erfurt Messung während [19]
(355–4998) 2005/2006 der Unterrichtszeit,
je Klassenraum eine
Schulstunde, Fenster
während der
Messung geschlossen
19 1459 79 23 Winter Baden- Auswertung der [18]
(431–4380) 2005/2007 Württemberg Unterrichtszeit, je
(überwiegend Klassenraum 1 ganzer
Stuttgart) Unterrichtstag (aus
Messungen ganzer
Schultage)
18 820 36 3 Sommer
(304–3554) 2006
36 1510 89b Winter Hannover und Sommer- und Winter- [1]
(730–4177) 2001/2002 Umgebung messung erfolgten an
22 581 32b Sommer denselben (7) Schulen.
(339–1270) 2001/2002 Die Messungen er-
folgten üblicherweise
über ca. 48 Stunden/
Klassenraumc
a Aus Kurzzeitmessungen (überwiegend minütlich); b prozentuale Überschreitung von 1500 ppm; c Auswertung der Unterrichtszeit
5 Gesundheitliche Wirkungen von delt, die in wässrigem Milieu in Wasser- wirkt CO2 erweiternd auf die Bronchien,
Kohlendioxid in der Atemluft stoff- und Hydrogencarbonat-Ionen zer- wodurch sich das Totraumvolumen er-
fällt. Über die Alveolarmembran der Lunge höht. Die dilatorische Wirkung des CO2
Kohlendioxid entsteht in den Körperzellen wird das Kohlendioxid abgeatmet. auf periphere und zentrale Arteriolen
(in einer Menge von 0,7 kg pro Tag) und Eine wesentliche physiologische Funk- führt jedoch nicht zu einem Blutdruckab-
diffundiert von dort in die umliegenden tion des Kohlendioxids im Organismus fall, da eine erhöhte Adrenalinausschüt-
Kapillaren. Im Blut wird es nach che- besteht darin, dass es über die Chemore- tung eine kompensatorische Vasokon-
mischer Bindung an Proteine, wie z. B. Hä- zeptoren der Aorta und der Medulla ob- striktion bewirkt.
moglobin, oder in gelöster Form transpor- longata, die das Atemzentrum im Hirn- In den folgenden Abschnitten werden
tiert. Dabei ist CO2 überwiegend physika- stamm reflektorisch erregen, die Atmung Untersuchungen zur gesundheitlichen
lisch gelöst, nur ein kleiner Teil davon wird regelt. Erhöhte CO2-Konzentrationen in Wirkung des Kohlendioxids in einem re-
durch die Carboanhydrase in den roten der Einatmungsluft erhöhen die Atemfre- levanten Konzentrationsbereich (s. vori-
Blutkörperchen zu Kohlensäure umgewan- quenz und das Atemzugvolumen. Dabei ges Kapitel) der Raumluft beschrieben.
1362 | Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11 · 2008Zusammenfassung · Abstract
Dabei handelt es sich in den meisten Fäl- Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 2008 · 51:1358–1369
len um Studien, bei denen Kohlendioxid DOI 10.1007/s00103-008-0707-2
© Springer Medizin Verlag 2008
lediglich als Indikator für die Luftqualität
bzw. für die Lüftungssituation verwendet Bekanntmachung des Umweltbundesamtes
wurde und weitere Parameter (andere
Verunreinigungen der Innenraumluft, Gesundheitliche Bewertung von Kohlendioxid in der Innenraumluft.
Temperatur- und Feuchteanstieg etc.) Mitteilungen der Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte der
meist nicht erfasst wurden. Nur wenige, Innenraumlufthygiene-Kommission des Umweltbundesamtes und
meist experimentelle Arbeiten hatten die der Obersten Landesgesundheitsbehörden
Exposition gegenüber Kohlendioxid allein
zum Gegenstand. Zusammenfassung
Sayers et al. [23] führten Kurzzeitkam- Seit 150 Jahren gilt die Konzentration von Leitwerte für Kohlendioxid in der Raumluft
merstudien zum Einfluss hoher CO2-Kon- Kohlendioxid in der Raumluft als Indikator ab. Danach gelten Konzentrationen unter
zentrationen (oberhalb des Arbeitsplatz- für die Luftqualität in Aufenthaltsräumen 1000 ppm Kohlendioxid in der Raumluft
grenzwertes von 5000 ppm) auf die geistige des Menschen. Im Gegensatz zu mecha- als unbedenklich, Konzentrationen zwi-
Leistungsfähigkeit durch. 21 junge erwach- nisch belüfteten Gebäuden, für die mit der schen 1000 und 2000 ppm als auffällig und
sene Probanden atmeten in je 5 Versuchs- DIN EN 13779 vier gestufte Wertebereiche Konzentrationen über 2000 ppm als in-
zyklen 20 Minuten lang CO2-Konzentra- eingeführt wurden, liegt seit dem 1858 akzeptabel. Damit stellt die Ad-hoc-Ar-
tionen von 0, 45.000, 55.000, 65.000 oder von Pettenkofer vorgeschlagenen Richt- beitsgruppe nach den TVOC-Werten eine
75.000 ppm bei einer konstanten O2-Kon- wert von 1000 ppm Kohlendioxid keine weitere übergreifende Hilfe zur Bewertung
zentration von 21 Vol-% ein. Vor, während neuere Bewertung für natürlich belüftete der Luftqualität in Innenräumen zur Ver-
und nach der Exposition wurden Ver- Innenräume vor. Die Ad-hoc-Arbeits- fügung.
ständnis- und Kurzzeitgedächtnistests gruppe Innenraumrichtwerte des Umwelt-
[Reasoning test (Baddeley), short-term bundesamtes und der Obersten Landes- Schlüsselwörter
memory test, long-term memory test, gesundheitsbehörden leitet aus der Kohlendioxid · Innenraumluft · Lüftung ·
mood assessment] durchgeführt. Während Bewertung aktueller Interventionsstudien Bewertung · Wirkungen · Leitwert
das logische Denken und das Kurzzeitge- gesundheitlich-hygienisch begründete
dächtnis von den hohen CO2-Konzentra-
tionen nicht signifikant beeinflusst wur-
den, war die Denkleistung signifikant Health evaluation of carbon dioxide in indoor air
verlangsamt. Yang et al. [24] untersuchten
den Einfluss hoher CO2-Konzentrationen Abstract
auf die visuelle Wahrnehmung kohärenter For over 150 years, carbon dioxide has been Authorities therefore recommends the
Bewegungen. Sie fanden bei ihren Unter- an acknowledged indicator of indoor air following guide values, based on health and
suchungen an 3 Probanden eine Wahrneh- quality. To estimate the air quality in hygiene considerations: concentrations of
mungsbeeinträchtigung bei einer Exposi- mechanically ventilated buildings, DIN EN indoor air carbon dioxide below 1000 ppm
tion gegenüber Konzentrationen von 13779 proposes four different levels of in- are regarded as harmless, those between
25.000 ppm CO2; Angaben zur Expositi- door carbon dioxide concentration. How- 1000 and 2000 ppm as elevated and those
onsdauer fehlen. ever, apart from the early guideline value of above 2000 ppm as unacceptable. In addi-
Langzeitwirkungen höherer CO2-Kon- 1000 ppm carbon dioxide recommended by tion to the recommendations for TVOC
zentrationen von 7000 bzw. 12.000 ppm Pettenkofer in 1858, there is no actual values, this further assists in the assessment
wurden an 4 Probanden vor, während und guideline value for naturally ventilated of indoor air quality.
nach einem 26-tägigen Aufenthalt in einer buildings. Regarding recent intervention
Tauchkammer untersucht [25]. Dazu wur- studies, the German Working Group on In- Keywords
de eine Reihe kognitiver und optisch-mo- door Guideline Values of the Federal Envi- carbon dioxide · indoor air · ventilation ·
torischer Tests angewendet. Im Vergleich ronmental Agency and the States´ Health evaluation · health effects · guideline value
mit einer nicht exponierten Probanden-
gruppe zeigten sich bei der unteren CO2-
Konzentration geringe nicht-signifikante
und bei der höheren Konzentration signi-
fikante Verschlechterungen bei der
Durchführung der optisch-motorischen
Tests.
Neuere Studien evaluierten die Frage
einer möglichen Einschränkung der Leis-
tungsfähigkeit bei CO2-Konzentrationen
Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11 · 2008 | 1363Bekanntmachung des Umweltbundesamtes
unter 5000 ppm an Büroarbeitsplätzen einer einfachen Reaktionszeitaufgabe, richtes unter 1000 ppm lag, erhöhte sich
und in Schulen. Bei der Bewertung dieser einem Farb-Wort-Vigilanztest und einer dementsprechend von 34, 15 bzw. 58 % vor
Studien ist anzumerken, dass in den un- Wahlreaktionszeitmessung errechnet der Intervention auf 56, 41 bzw. 75 % da-
tersuchten Situationen eine Reihe weiterer wurde. Die in den Schulräumen gemes- nach. Aus der deskriptiven Darstellung
Verunreinigungen der Innenraumluft senen CO2-Konzentrationen von 601 bis der Ergebnisse ergaben sich erste Hinwei-
vorlag und auch die raumklimatischen 3827 ppm wurden in 3 Bereiche eingeteilt: se, dass die Senkung der CO2-Konzentra-
Bedingungen einbezogen werden müssen. 601–999 ppm (48,9 %), 1000–1499 ppm tion in der Innenraumluft durch verstär-
Insbesondere eine erhöhte Raumtempera- (24,9 %) und 1500–3827 ppm (26,4 %). Im ktes Lüften mit den Aufmerksamkeitslei-
tur führt allein schon zu deutlichen Ein- Ergebnis zeigte sich eine altersjustierte stungen der Schüler, einer intensiveren
schränkungen in der Leistungsfähigkeit Abnahme der mentalen Leistung mit der Kommunikation zwischen Schülern und
[26]. Die im Folgenden dargestellten Stu- CO2-Konzentration, die jedoch das Signi- Lehrern und einem reduzierten Geräusch-
dien weisen deshalb Einschränkungen fikanzniveau nicht erreichte. Eine deut- pegel verknüpft ist und mit einer Senkung
auf, die eine vergleichende Bewertung der liche Zunahme von ZNS-Symptomen wie der Beanspruchung (gemessen an der
Ergebnisse der Studien erschweren. Kopfschmerzen, Müdigkeit, Schwindel Herzfrequenz) einhergehen könnte. Da-
In 2 Kammerstudien an jeweils 10 Pro- und Konzentrationsschwäche fand sich rüber hinaus ergab die externe Beobach-
banden in einem mittleren Alter von 22,5 bei CO2-Konzentrationen über 1500 ppm. tung Hinweise darauf, dass sich die An-
bzw. 21,3 Jahren wurden Wohlbefinden Die in den Schulräumen herrschenden zahl der störenden Schüleraktivitäten und
und Aufmerksamkeit bei mehrstündiger raumklimatischen Bedingungen wurden der hierdurch bedingten Disziplinierungs-
Exposition bei sonst gleichen Tempera- nicht mitgeteilt. maßnahmen verringerten. Da andere Ein-
tur- und Lüftungsbedingungen gegenü- Eine vergleichbare Studie ist kürzlich flussfaktoren auf die vorgenannten Para-
ber einer eingestellten CO2-Konzentrati- in Bremen abgeschlossen worden [29]. meter nicht berücksichtigt werden konn-
on von 600, 1500, 2500 und 5000 ppm Die Untersuchungen wurden während ten, sind vertiefende Untersuchungen
(Experiment 1) sowie 600, 1500, 3000 und 225 Unterrichtsstunden aus 16 Klassen mit notwendig, um einen möglicherweise be-
4000 ppm (Experiment 2) untersucht. freier Lüftung in 2 Grundschulen und ei- stehenden Zusammenhang zu belegen.
Der Aufmerksamkeitstest bestand in ner Kooperativen Gesamtschule durchge- Im Rahmen einer Interventionsstudie
einem 2-mal oder 3-mal 70-minütigen führt. Kontinuierlich erhoben wurden die haben Wargocki und Wyon [30] den Ein-
Fehlersuchen in einem Text, wobei die CO2-Konzentration, die Herzfrequenz als fluss unterschiedlicher CO2-Konzentrati-
Zahl der Fehler sowie Anzahl der gele- Beanspruchungsparameter, Schallpegel in onen auf die Leistungsfähigkeit von 10–
senen Textspalten erfasst wurden. Vor, der Klasse und parallele Beobachtungen 12 Jahre alten Schülern aus 2 dänischen
während und nach dem Test wurden des Unterrichtsverlaufes. Das Kommuni- Parallelklassen untersucht. Die beiden
Raumtemperatur und Raumfeuchte ge- kationsprotokoll und das Aktivitätsproto- bauartgleichen Klassenräume befanden
messen sowie subjektiver Komfort und koll wurden durch 2 im Unterricht anwe- sich in einem 1950 erbauten Schulgebäude
Wohlbefinden per Fragebogen erfasst. In sende Beobachterinnen mittels dafür ent- und waren mechanisch belüftet, zusätz-
beiden Experimenten fanden sich Einbu- wickelter Registrierungssoftware lich konnten auch die Fenster bei Bedarf
ßen an Komfort und Wohlbefinden mit kontinuierlich aufgezeichnet. Die Prüfung geöffnet werden. Während der gesamten
steigender CO2-Konzentration. Im ersten der Aufmerksamkeit vor und nach dem Unterrichtszeit wurde kontinuierlich die
Experiment zeigte sich weder ein signifi- Unterricht erfolgte mittels eines Zahlen- CO2-Konzentration in den Klassenräu-
kanter Einfluss der Kohlendioxidexposi- symboltests. Die Erfassung der Daten er- men erfasst; die mittlere Raumtemperatur
tion zwischen 600 und 5000 ppm auf die folgte sowohl bei den in den Schulen üb- betrug im Winter zwischen 18,7 und
gelesene Textmenge noch auf die Anzahl lichen Lüftungsverhältnissen als auch 19,4°C und im Sommer 23,7–24,1°C. Mit-
der erkannten Fehler. Im zweiten Experi- nach Einführung einer Lüftungsinterven- tels der raumlufttechnischen Anlage wur-
ment wurde mit einem Text erhöhten tion bei vergleichbarer Unterrichtsstruk- de der Außenluftvolumenstrom wochen-
Schwierigkeitsgrades für Expositionen in tur, bestehend aus regelmäßiger Lüftung weise von 3 auf 8,5 l/s Person (bzw. von 11
Höhe von 3000 ppm eine signifikant ge- vor dem Unterricht, in den Pausen und auf 31 m3/h Person) erhöht und damit die
ringere Zahl erkannter Fehler im Ver- einer zusätzlichen Stoßlüftung nach der mittlere CO2-Konzentration von 1300 ppm
gleich zu 600 ppm ermittelt. Ein Einfluss Hälfte jeder 45-minütigen Unterrichts- auf 900 ppm erniedrigt. Die Studie be-
auf die Leseleistung zeigte sich nicht stunde. Durch die Intervention wurden stand aus 4 Untersuchungen über jeweils
[27]. sowohl die Anfangs- als auch die mittleren eine Woche im Winter und 2 im Sommer.
Myhrvold et al. [28] untersuchten an CO2-Konzentrationen während des Un- In den einzelnen Untersuchungszeiträu-
548 Schülern aus 22 Klassen im Alter von terrichtes gesenkt, wobei insgesamt ein men sanken die mittleren CO2-Konzen-
15–20 Jahren den Einfluss der Kohlendio- vergleichsweise eher niedriges Belastungs- trationen von 1260 auf 910, von 1300 auf
xidkonzentration auf ausgewählte ZNS- niveau vorlag. Ausgehend von 1100, 1440 930 bzw. von 1130 auf 900 ppm und die
und Haut- bzw. Schleimhautsymptome bzw. 950 ppm sanken die mittleren CO2- gemittelten CO2-Spitzenkonzentrationen
sowie das mentale Leistungsniveau. Letz- Konzentrationen in den Klassenräumen von 1620 auf 1170, von 1700 auf 1090 bzw.
teres wurde als Leistungsindex angegeben, der 3 Schulen auf 970, 1000 bzw. 790 ppm. von 1760 auf 1190 ppm. Jeweils am Ende
welcher anhand einer Faktorenanalyse aus Der Zeitanteil, der während des Unter- der Schulwoche wurden die Kinder u. a.
1364 | Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11 · 2008auch zur empfundenen Qualität der onsmodell stellt die CO2-Konzentration über der Außenluftkonzentration (d. h.
Schulluft befragt. diejenige Variable mit der höchsten ca. 1400 ppm absolut) auf. Anhand multi-
Die Leistungsfähigkeit der Kinder Varianzaufklärung für die Bakterienkon- variater Regressionsanalyse fanden die
wurde anhand der Schnelligkeit und Feh- zentration dar. Dem Zusammenhang von Autoren pro 1000 ppm CO2-Anstieg eine
lerfreiheit der Bearbeitung altersgemäßer erhöhter CO2-Konzentration und dem signifikante Erhöhung der relativen Ab-
Schulaufgaben getestet. Die Aufgaben Anstieg der Krankschreibungs- bzw. In- wesenheitsrate von 10–20 %.
stammten aus 9 unterschiedlichen Be- fektionsrate gehen Milton et al. [32] sowie Die US-amerikanische Umweltbehör-
reichen des Lesens und Rechnens, die im Rudnick und Milton [33] nach. Das rela- de führte zwischen 1994 und 1998 eine
regulären Unterricht integriert waren. tive Risiko für kurzzeitige Abwesenheit Studie in 100 zufällig ohne konkreten Be-
Von den 9 durchgeführten Aufgabenblö- durch Krankschreibung wurde mit 1,53 schwerdeanlass ausgewählten Bürogebäu-
cken erfüllten 7 die Auswertungskriterien, (95 %-Konfidenintervall: 1,22–1,92) für den durch. Ausgewertet wurde unter an-
insbesondere hinsichtlich der Vollstän- Arbeitsräume mit Außenluftvolumen- derem der Zusammenhang zwischen
digkeit der Aufgabenlösung. Ein signifi- strömen von 12 l/s Person im Vergleich zu Schleimhautreizungen, Beschwerden der
kanter Effekt der erhöhten Lüftungsrate solchen mit sehr hohen Volumenströmen oberen Atemwege und der Kohlendioxid-
zeigte sich in 70 % der Tests (5 von 7), vor von 24 l/s Person ermittelt [32]. Basierend konzentration in der Innenraumluft, ver-
allem bei den im Winter durchgeführten auf diesen Untersuchungen stellen mindert um die CO2-Konzentration der
Tests.2 Im Vergleich mit der jeweils hö- Rudnick und Milton [33] einen direkten Außenluft. Für Schleimhaut- und respira-
heren CO2-Konzentration war bei der Zusammenhang zwischen CO2-Konzen- torische Symptome fand sich eine signifi-
niedrigeren CO2-Konzentration die Ge- tration und Infektionsrate auf Basis einer kante Zunahme pro Anstieg der CO2-
schwindigkeit bei der Durchführung der modifizierten Wells-Riley-Gleichung Konzentrationdifferenz um 100 ppm [36].
Aufgaben signifikant erhöht. In einigen dar. Eine signifikante und deutliche Dosis-
Test war auch die Anzahl der Fehler signi- Voronova et al. [34] verfolgten Schüler Wirkungs-Beziehung des Anstiegs der
fikant erniedrigt. zweier Klassen bei 20 m3/h (Kontrollklas- CO2-Differenz konnte für die Symptom-
Im Ergebnis führte eine Verdopplung se) (entspricht 5,6 l/s und Person) bzw. gruppen Halsschmerzen und pfeifendes
der Luftzufuhrrate zu einer Verbesserung 40 m3/h (Experimentalklasse; entspricht Atemgeräusch nachgewiesen werden.
der Leistungsfähigkeit um 8–14 %, bezo- 11 l/s und Person) über ein Schuljahr. Der Kim et al. [13] untersuchten 181 Kinder
gen auf die Schnelligkeit und Fehlerfrei- physische Zustand der Kinder wurde an- aus 110 Wohnungen und stellten einen
heit bei der Bearbeitung von Aufgaben im hand der Parameter Pulsfrequenz, Bela- Zusammenhang zwischen der CO2-Kon-
Schulunterricht. Da in dieser Studie die stungsblutdruck und Blutkörpersen- zentration und Asthmaanfällen bei Pro-
Kinder als ihre eigene Kontrollgruppe kungsgeschwindigkeit eingeschätzt. Re- banden mit asthmatischen Erkrankungen
dienten, können die beobachteten Unter- gistriert wurden auch krankheitsbedingte in der Anamnese fest (OR = 1,12 pro
schiede in der Leistung nicht auf Unter- Fehlzeiten der Kinder. Weiterhin gaben 10 ppm CO2-Anstieg, p < 0,05).
schieden zwischen den Kindergruppen die Autoren einen über das Untersu- In einer Studie an 49 kanadischen Inu-
beruhen. Die Autoren weisen darauf hin, chungsjahr gemittelten CO2-, VOC- und it-Kindern unter 5 Jahren wurde ein Zu-
dass die Effekte bei den untersuchten Kin- Ammoniak-Konzentrationsverlauf für sammenhang der CO2-Konzentration in
dern größer waren als bei den bisherigen den Schultag (1.–4. Stunde) an. In der der elterlichen Wohnung und der Häu-
Studien an Erwachsenen. Kinder reagie- Kontrollklasse stieg CO2 auf Werte um fung von tiefen Atemwegsinfektionen un-
ren auf ihre Umgebungsbedingungen 1000 ppm an, in der Experimentalklasse tersucht. Atemwegsinfektionen waren si-
möglicherweise empfindlicher als Er- blieb ein Anstieg aus. Auch hinsichtlich gnifikant mit der durchschnittlichen CO2-
wachsene. Unabhängig davon, welcher der VOC und des Ammoniaks zeigte die Konzentration in der Wohnung assoziiert
Mechanismus zu den gefundenen Effek- Experimentalklasse eine bessere Raum- [OR 2,85 (95 %-Konfidenzintervall 1,2–
ten führt, ist es unübersehbar, dass sich luftqualität. Die Bewertung des physischen 6,6) pro 500 ppm CO2-Anstieg] [37].
die Leistungsfähigkeit der Schulkinder Zustandes der Kinder zu Beginn und am Seppänen et al. [38] untersuchten in
verbessert hat. Nach Auffassung der Auto- Ende des Schuljahres wies auf eine Ver- einer umfangreichen, auch graue Literatur
ren lassen sich die Ergebnisse auf andere besserung für die Experimentalklasse im einschließenden Analyse den Zusammen-
Schulen im europäischen Bereich übertra- Vergleich zur Kontrollklasse hin. Weiter- hang zwischen CO2-Konzentration und
gen. hin zeigte sich eine geringere Prävalenz an Befindlichkeitsstörungen in kommerzi-
Bartlett et al. [31] analysierten die akuten Erkrankungen in der Experimen- ellen und öffentlichen Gebäuden. Kritisch
Keimzahlen in der Luft von 116 Schul- talklasse. wurde von den Autoren angemerkt, dass
räumen. Im multiplen linearen Regressi- Shendell et al. [35] untersuchten den von den 21 analysierten Studien nur 10 aus
Zusammenhang zwischen der CO2-Kon- Zeitschriften mit externer Gutachterprü-
zentration in US-amerikanischen Schulen fung (Peer-Review) stammten und in den
2 Eine ergänzende Untersuchung der Autoren
und den Fehlzeiten von Schülern infolge meisten Fällen mögliche weitere Einfluss-
dieser Studie ergab auch einen signifikanten,
aber etwas kleineren Effekt der Absenkung der von Erkrankungen. 45 % der untersuchten faktoren nicht angemessen kontrolliert
Raumtemperatur in der Klasse auf die Leis- 434 Klassenräume wiesen mittlere CO2- worden waren. Die häufigste Wirkung hö-
tungsfähigkeit von Schülern. Konzentrationen von 1000 ppm und mehr herer CO2-Konzentrationen war das Auf-
Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11 · 2008 | 1365Bekanntmachung des Umweltbundesamtes
Tabelle 3
Klassifizierung der Raumluftqualität nach DIN EN 13779: 2007–09 (DIN 2007–09). Die Tabelle enthält in den Spalten
1–3 und 5 die Vorgaben der DIN EN 13779. Spalte 4 stellt beispielhaft für eine CO2-Außenluftkonzentration von
400 ppm absolute CO2-Konzentrationen in der Innenraumluft vor
Raumluft- Beschreibung Erhöhung der Absolute Lüftungsrate/Außenluft-
Kategorie CO2-Konzentration CO2-Konzentration volumenstrom
(Indoor Air) gegenüber der in der Innenraumluft [l/s Person]
Außenluft [ppm] [ppm] ([m3/h Person])
IDA 1 Hohe Raumluftqualität ≤ 400 ≤ 800 > 15 (> 54)
IDA 2 Mittlere Raumluftqualität > 400–600 > 800–1000 10–15 (> 36–54)
IDA 3 Mäßige Raumluftqualität > 600–1000 > 1000–1400 6–10 (> 22–36)
IDA 4 Niedrige Raumluftqualität > 1000 > 1400 < 6 (< 22)
treten selbstberichteter Symptome aus ist, welche in Folge der Respiration die mittlerweile in einer überarbeiteten
dem sog. Sick-Building-Syndrom. Bei Be- und Perspiration der Menschen mehr Fassung vorliegt [43].
schränkung der Übersichtsarbeiten auf als 1 pro mille Kohlensäure enthält. Die von den zuständigen europäischen
die in extern begutachteten Zeitschriften Wir haben somit ein Recht, jede Luft Normungsgremien im CEN entwickelte
publizierten Studien fanden sich kaum als schlecht und für einen beständigen und in Deutschland eingeführte DIN EN
noch Zusammenhänge zwischen CO2- Aufenthalt als untauglich zu erklären, 13779 „Lüftung von Nichtwohngebäuden
Konzentration und Befindlichkeitsstö- welche in Folge der Respiration und – Allgemeine Grundlagen und Anforde-
rungen. Perspiration der Menschen mehr als 1 rungen an Lüftungs- und Klimaanlagen
Schon länger bekannt ist ein Zusam- pro mille Kohlensäure enthält.“ und Raumkühlsysteme“ [43] enthält eine
menhang zwischen der Kohlendioxid- „Ich bin auf das lebendigste überzeugt, differenzierte Bewertung der Kohlendio-
konzentration und der Unzufriedenheit dass wir die Gesundheit unserer Ju- xidkonzentration in der Innenraumluft.
von Raumnutzern mit der Luftqualität gend wesentlich stärken würden, In dieser Norm werden zur Klassifizie-
[39, 40]. Die European Collaborative Ac- wenn wir in den Schulhäusern, in de- rung der Raumluftqualität von „Aufent-
tion (ECA) kommt aufgrund von Mo- nen sie durchschnittlich fast den fünf- haltsräumen, in denen Rauchen nicht er-
dellrechnungen zu folgenden Unzufrie- then Theil des Tages verbringt, die laubt ist und Verunreinigungen haupt-
denheitsraten: Bereits ab 1000 ppm ist Luft stets so gut und rein erhalten sächlich durch menschlichen Stoffwechsel
mit etwa 20 % und ab 2000 ppm mit ca. würden, dass ihr Kohlensäuregehalt verursacht werden“, die vier Qualitätskate-
36 % unzufriedenen Raumnutzern zu nie über 1 pro mille anwachsen gorien IDA 1 bis IDA 4 eingeführt (. Ta-
rechnen [39]. könnte.“ belle 3). Grundlage dieser Kategorien ist
die Kohlendioxidkonzentration in der
6 Bewertung Obwohl die Pettenkofer-Zahl vielfach ver- Raumluft, vermindert um die Kohlendio-
wendet wird, ist die Bedeutung dieses In- xidkonzentration in der Außenluft. Bei-
6.1 Bestehende Regelungen und dikators aus heutiger Sicht nicht ausrei- spielsweise würde eine Innenraumkon-
Einstufungen chend klar, da die heutige Situation in In- zentration von 1500 ppm Kohlendioxid in
nenräumen nicht mehr den damaligen einer Schule bei einer typischen Außen-
Zur hygienischen Bewertung der Kohlen- Gegebenheiten von Wohnungen ent- luftkonzentration um 400 ppm in Groß-
dioxidkonzentration in der Innenraum- spricht. Die Pettenkoferzahl wurde des- städten einem Wert über Außenluft von
luft dient seit 150 Jahren die sog. Pettenko- halb auch nicht in Normen übernommen. 1100 ppm und damit der Kategorie RAL 4
ferzahl von 1 Vol.-‰ (1000 ppm) [41]. Ein auf der Basis der Pettenkoferzahl mo- (> 1000 ppm) „niedrige Raumluftqualität“
Pettenkofer erläuterte dazu: difizierter Beurteilungsmaßstab fand sich entsprechen.
„Der Kohlensäuregehalt allein macht die in der DIN 1946. In ihrem Teil 2 wurde ein In der DIN EN 15251 „Eingangspara-
Luftverderbnis nicht aus, wir benüt- hygienischer Beurteilungswert von meter für das Raumklima zur Auslegung
zen ihn bloss als Maassstab, wonach 1500 ppm CO2 genannt [42]. Eine Begrün- und Bewertung der Energieeffizienz von
wir auch noch auf den grössern oder dung oder Beschreibung der gesundheit- Gebäuden – Raumluftqualität, Tempera-
geringeren Gehalt an andern Stoffen lichen Bedeutung dieses empfohlenen tur, Licht und Akustik“ [44] wird ausge-
schliessen, welche zur Menge der aus- Wertes fehlte in der DIN 1946. Diese DIN führt: „Das Innenraumklima beeinflusst
geschiedenen Kohlensäure sich pro- galt nur für Räume mit RLT-Anlagen. Im auch Gesundheit, Produktivität und Be-
portional verhalten.“ Mai 2005 wurde diese Norm durch die haglichkeit der Nutzer. Neuere Studien
„Aus diesen Versuchen geht zur Evidenz DIN EN 13779 mit demselben einge- haben gezeigt, dass die Kosten für die Be-
hervor, dass uns keine Luft behaglich schränkten Geltungsbereich (s. u.) ersetzt, hebung von Problemen im Zusammen-
1366 | Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11 · 2008hang mit schlechtem Innenraumklima für nutzten, natürlich belüfteten Innenräu- Azidose verwiesen. Ferner wird die unge-
den Arbeitgeber, den Gebäudeeigentümer men darf über 1500 ppm plus Außenluft nügende Abklärung der beobachteten
und die Gesellschaft oft höher sind als die (entspricht etwa 1900 ppm innen) liegen. Wirkung von CO2 auf den Knochenstoff-
Energiekosten der betreffenden Gebäude. Für mechanisch belüftete Räume werden wechsel bemängelt [52]. Kurzzeitig
Es wurde auch nachgewiesen, dass eine strengere Maßstäbe angelegt. Der Zielbe- (15 Min. lang) wird am Arbeitsplatz eine
geeignete Qualität des Innenraumklimas reich beträgt < 400 ppm über der Außen- Exposition bis zu 10.000 ppm Kohlendio-
die Gesamtleistung beim Arbeiten und luftkonzentration, während als Mindest- xid zugelassen, da sich der Blut-pH in die-
Lernen verbessern und Fehltage verrin- vorgabe die gleitenden Stundenmittel- ser Zeit nur um 0,04 Einheiten ändert und
gern kann.“ Diese Norm gilt in erster Li- werte 600 ppm und kein Einzelwert somit die untere Grenze des Normbe-
nie für nicht-industrielle Gebäude, bei 1000 ppm über der Außenluftkonzentra- reichs von 7,35 nicht unterschreitet [53].
denen die Kriterien für das Innenraumkli- tion liegen darf [49]. Hinsichtlich der Bewertung von CO2
ma durch die menschliche Nutzung be- Eine umfangreiche Empfehlung spezi- an Arbeitsplätzen, die nicht den Rege-
stimmt werden. Der Anwendungsbereich ell zur Lüftung von Schulgebäuden hat das lungen der Gefahrstoffverordnung unter-
umfasst u. a. Gebäudearten wie Wohn- britische Ministerium für Kinder, Schulen liegen, führte die DFG [52] aus: „Bei der
häuser, Bürogebäude, Schul- und Hoch- und Familien vorgelegt [50]. In dem Buil- Beurteilung der künstlich betriebenen Be-
schulgebäude, Restaurants und Handels- ding Bulletin 101 „Ventilation of School lüftung von Arbeitsräumen wird die CO2-
gebäude. Es werden Kategorien des In- Buildings – Regulations, Standards, De- Konzentration als Kriterium einer ausrei-
nenraumklimas festgelegt, denen neben sign Guidance“ lautet die Anforderung, chenden Luftumwälzung benutzt. Die
Lüftungsraten auch CO2-Konzentrationen dass angemessene Mittel zur Lüftung für Intensität der störenden Gerüche geht mit
in Anlehnung an die DIN EN 13779 zuge- Gebäudenutzer vorhanden sein müssen.3 der Ansammlung des ausgeatmeten CO2
ordnet werden. Der empfohlene Lüftungsstandard soll parallel. 0,1 Vol.-% (1000 ppm) gelten als
Eine Reihe europäischer Nachbarlän- sich dabei an der CO2-Konzentration im oberer Grenzwert für eine ausreichende
der hat Richtlinien und Empfehlungen Schulraum orientieren: Während der ge- Durchlüftung solcher Arbeitsräume. Die-
zur Lüftung von Gebäuden einschließlich samten Unterrichtszeit soll die durch- ser für geschlossene, künstlich belüftete
Schulen veröffentlicht, die u. a. auch Vor- schnittliche CO2-Konzentration in Sitz- Arbeitsräume geltende Grenzwert kann
gaben zur Begrenzung der CO2-Konzen- höhe 1500 ppm nicht überschreiten. Zu durch den derzeit vorgesehenen MAK-
tration in der Innenraumluft enthalten. In jedem Nutzungszeitpunkt müssen die Wert von 0,5 Vol.-% (5000 ppm) CO2
Finnland beträgt die maximal zulässige Raumnutzer in der Lage sein, die CO2- nicht ersetzt werden. Demnach gilt der
CO2-Konzentration in der Innenraumluft Konzentration auf 1000 ppm herabsetzen MAK-Wert von 0,5 % CO2 nicht als Beur-
bei üblichen Wetterbedingungen und un- zu können. Im Abschnitt 7.2.2 „Kontrolle teilungskriterium für die Belüftung von
ter Nutzung 1200 ppm [45]. Die norwe- durch den Nutzer“ heißt es: „Es wäre hilf- geschlossenen Arbeitsräumen (z. B. Bü-
gischen und schwedischen Richtlinien reich, Nutzer mit einer optischen Anzeige ros).“
sehen für Wohnräume, Schulen und der Raumbedingungen auszustatten. Dies Gemäß Arbeitsstättenverordnung [54]
Büroräume eine maximale CO2-Konzen- könnte beispielsweise eine direkte Anzei- muss in umschlossenen Arbeitsräumen
tration von 1000 ppm vor [46, 47]. In Dä- ge der CO2-Konzentration oder eine Lüf- unter Berücksichtigung der Arbeitsver-
nemark soll nach der Richtlinie der Ar- tungsampel sein, anhand der die Raum- fahren, der körperlichen Beanspruchung
beitsschutzbehörde die Kohlendioxidkon- nutzer einen erhöhten Lüftungsbedarf und der Anzahl der Beschäftigten sowie
zentration in Kindertagesstätten, Schulen beurteilen könnten.“4 der sonstigen anwesenden Personen aus-
und Büroräumen 1000 ppm nicht über- An Arbeitsplätzen, die den Regelungen reichend gesundheitlich zuträgliche
schreiten. Der Luftwechsel wird als unzu- der Gefahrstoffverordnung unterliegen, Atemluft vorhanden sein. Diese Anforde-
reichend bezeichnet, wenn die CO2-Kon- gilt gemäß TRGS 900 ein Arbeitsplatz- rung wird erfüllt, wenn die vom Ausschuss
zentration mehrmals am Tag für kurze grenzwert von 5000 ppm Kohlendioxid für Arbeitsstätten ermittelte und vom
Zeit den Wert von 2000 ppm überschrei- [51]. In der Begründung des MAK-Wertes Bundesministerium für Arbeit und Sozi-
tet [48]. In Österreich gilt für natürlich für CO2 wird auf eine bereits nach kurz- ales bekannt gemachte Regel für Arbeits-
belüftete Räume während des Beurtei- zeitiger Exposition gegenüber 10.000 ppm stätten hinsichtlich der Lüftung eingehal-
lungszeitraumes (für die Nutzungsdauer CO2 auftretende Verstärkung der unter ten wird. Da sich die Konkretisierung
repräsentativer Zeitraum) für Einzelwerte körperlicher Belastung zu beobachtenden dieser Anforderung gegenwärtig noch in
als auch die gleitenden Stundenmittel- Bearbeitung befindet, ist entsprechend
werte ein Zielbereich von < 600 ppm CO2 3 Requirement F1: There shall be adequate der noch gültigen Arbeitsstättenrichtlinie
plus Außenluftkonzentration (entspricht means of ventilation provided for people in the [55] ausreichend gesundheitlich zuträg-
etwa < 1000 ppm als Innenraumluftkon- building. liche Atemluft in Arbeitsräumen dann
4 It would be beneficial to provide the occu-
zentration). Als sogenannte Mindestvor- vorhanden, wenn die Luftqualität im We-
gabe dürfen die gleitenden Stundenmittel- pants with some visual display of the conditions sentlichen der Außenluftqualität ent-
in the room. For example, this may be a display
werte den Wert von 1000 ppm über der of the CO2 level either directly or by means of a spricht. Für freie Lüftung ist eine ausrei-
Außenluftkonzentration nicht überschrei- “traffic light” system by which the occupants chend gleichmäßige Durchlüftung der
ten, und kein Einzelwert in dauernd be- could judge the need for increased ventilation. Arbeitsräume zu gewährleisteten, für lüf-
Bundesgesundheitsbl - Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 11 · 2008 | 1367Bekanntmachung des Umweltbundesamtes
Tabelle 4
Hygienische Bewertung der Kohlendioxid-Konzentration in der Innenraumluft mithilfe von Leitwerten (bezogen auf
die aktuell vorliegende Konzentration – Momentanwert). Die Empfehlungen mit kurzfristig durchzuführenden Maß-
nahmen bauen aufeinander auf. Die Kohlendioxid-Leitwerte können z. B. im Sinne einer Lüftungsampel (grün–gelb–
rot) verwendet werden
CO2-Konzentration (ppm) Hygienische Bewertung Empfehlungen
< 1000 Hygienisch unbedenklich Keine weiteren Maßnahmen
1000–2000 Hygienisch auffällig Lüftungsmaßnahme (Außenluftvolumenstrom bzw. Luftwechsel erhöhen)
Lüftungsverhalten überprüfen und verbessern
> 2000 Hygienisch inakzeptabel Belüftbarkeit des Raums prüfen ggf. weitergehende Maßnahmen prüfen
tungstechnische Anlagen ist für überwie- mittelt werden. Hinsichtlich der Messstra- quenzen zu erheblichen Störungen (z. B.
gend sitzende Tätigkeit ein Außenluftvo- tegie siehe Abschnitt 3 bzw. VDI 4300-9 des Unterrichtsverlaufes in einem Klas-
lumenstrom von 20–40 m3/h Person zu- [10]. senraum) führen, sind weitergehende or-
grunde zu legen. ganisatorische, lüftungstechnische oder
– Bei Überschreitung eines Wertes von bauliche Maßnahmen erforderlich. Hier-
6.2 Hygienische Bewertung von 1000 ppm CO2 soll gelüftet werden. zu zählen z. B. die Überprüfung der Be-
Kohlendioxid in der Innenraumluft Wenn Lüftungsmaßnahmen und eine lüftbarkeit des Raumes, eine Verringerung
Verbesserung des Lüftungsverhaltens der Anzahl der Personen im Raum oder
Innenraumluftkonzentrationen über nicht den gewünschten Erfolg zeigen, der Einbau einer technisch geregelten Lüf-
1000 ppm werden allgemein – insbeson- sollte ein Lüftungsplan mit festgelegten tung (z. B. einer CO2-gesteuerten Fenster-
dere im Hinblick auf Körpergerüche – als Verantwortlichkeiten aufgestellt und um- öffnung oder eines mechanischen Raum-
ein Indikator für inakzeptable Lüftungsra- gesetzt werden. Die Durchführung einer belüftungssystems).
ten angesehen [56]. Jedoch garantieren Kontrollmessung zur Überprüfung der Empfehlungen zur besonderen Proble-
auch CO 2 -Konzentrationen unter Wirksamkeit der Lüftungsmaßnahmen ist matik in Unterrichtsräumen mit hoher
800 ppm nicht immer, dass die Lüftungs- zu prüfen. In Räumen mit sehr hoher Per- Personendichte (z. B. in Klassenräumen),
raten ausreichen, um Luftverunreini- sonenanzahl bei beschränktem Raumvo- den dort notwendigen Lüftungsmaß-
gungen aus anderen Quellen im Innen- lumen sollte darauf geachtet werden, dass nahmen sowie praktische Hinweise zu
raum zu entfernen [38]. Eine systema- vor Nutzungsbeginn gründlich gelüftet weitergehenden organisatorischen und
tische Interventionsstudie hat kürzlich wird, damit die Raumluft weitgehend der lüftungstechnischen Maßnahmen gibt der
eindrücklich gezeigt, dass Absenkungen Außenluftqualität entspricht. Es ist außer- überarbeitete Schulleitfaden der Innen-
der mittleren CO2-Konzentration von dem sinnvoll, bereits vor dem Erreichen raumlufthygiene-Kommission des Um-
1300 ppm auf 900 ppm bzw. der mittleren einer CO2-Konzentration von 1000 ppm weltbundesamtes [57].
CO2-Spitzenkonzentration von 1700 auf für einen angemessenen Luftwechsel5 zu
1100 ppm zu einer signifikanten Lei- sorgen. Anmerkungen
stungssteigerung bei Schulkindern führen Der Text dieser Empfehlung wurde feder-
[30]. Zu einem vergleichbaren Ergebnis – Bei Überschreitung eines Wertes von führend von Thomas Lahrz, Dr. Wolfgang
kommt auch eine in Deutschland durch- 2000 ppm CO2 muss gelüftet werden. Bischof und Dr. Helmut Sagunski unter
geführte Studie [29]. Vor diesem Hinter- Eine Unterschreitung von 1000 ppm CO2 Beteiligung von Christoph Baudisch, Dr.
grund ist der bisher in Deutschland übli- ist dabei anzustreben. Wenn der Wert der Hermann Fromme, Herbert Grams, Dr.
cherweise verwendete Beurteilungswert CO2-Konzentration von 2000 ppm trotz Thomas Gabrio, Dr. Birger Heinzow und
von 1500 ppm CO2 als zu hoch anzusehen. verstärkter Lüftung nicht dauerhaft unter- Dr. Ludwig Müller erarbeitet. Die Litera-
Im benachbarten europäischen Ausland schritten wird und höhere Lüftungsfre- turrecherche wurde im Januar 2008 abge-
liegen die Zielwerte überwiegend bei schlossen.
5 Die notwendige Luftwechselzahl ist abhängig
1000 ppm [45, 46, 47, 48, 49].
Die Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innen- von der Anzahl der Personen und dem zur Ver- Literatur
fügung stehenden Raumvolumen. Sie ergibt
raumrichtwerte schlägt deshalb die in sich für eine Personenanzahl als Quotient aus
. Tabelle 4 genannten hygienischen Leit- 1. Grams H, Hehl O, Dreesman J (2003) Aufatmen in
der angestrebten Lüftungsrate (Gesamt-Außen- Schulen – Untersuchungsergebnisse und Model-
werte vor. Sie beschreiben die aktuellen luftvolumenstrom) und dem Raumvolumen. lierungsansätze zur Raumluftqualität in Schulen.
CO2-Konzentrationen (Momentanwerte), Gemäß DIN EN 13779 sollte der Außenluftvolu- Gesundheitswesen 64:447–456
die während der Messung (an einem re- menstrom zur Gewährleistung einer mittleren
Raumluftqualität (siehe Tab. 3) mindestens
präsentativen Ort im Raum) mit einer 36 m³/h Person betragen (entspricht z. B. einer
ausreichenden zeitlichen Auflösung (Mit- Luftwechselzahl von 4,5 je Std. bei 25 Personen
telungsdauer üblicherweise < 2 min) er- in einem Raumvolumen von 200 m³).
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