UV-Sterilisation im Luftreiniger – Was ist der Mehrwert?
UV-Licht wird schon seit langen zur Desinfektion von Oberflächen genutzt, da die energiereiche Strahlung keimabtötend wirkt. Auch Luftreiniger können bei ausgelegter Filterbestückung Bakterien und Viren aus der Raumluft entfernen. Ist es eine UV-Sterilisation im Luftreiniger von Vorteil und wirkt sie auch gegen SARS-CoV-2 (Corona-Virus)? Diese Frage werde ich in folgendem Beitrag beantworten.
Hier kommst du übrigens zu unserem großen Luftreiniger Vergleich
Wie wirkt die UV-Sterilisation im Luftreiniger?
Inhaltsverzeichnis
Die UV-Sterilisation beruht auf der Erkenntnis, dass die energiereiche UV-Strahlung jede Art von Mikroorganismen abtöten kann. Darunter fallen auch Bakterien und Viren wie der SARS-CoV-2-Virus. Grundsätzlich kennen wir das Spektrum der UV-Strahlung von der Sonne, welche jedoch zum Großteil von der Ozonschicht in der Atmosphäre absorbiert wird.
Wir sind jedoch auch in der Lage, UV-Licht mit entsprechender Wellenlänge in Lampen künstlich herzustellen und für Desinfektionszwecke zu nutzen. Jeder weiß jedoch, dass wir uns vor zu intensiver Strahlung der Sonnen schützen müssen, da sonst Haut- und Augenschäden drohen. Das gilt im Prinzip auch für künstliches UV-Licht, sodass die UV-Sterilisation in Luftreinigern nur intern im Gerät durchgeführt werden darf. Es dringt also kein UV-Licht nach außen, das uns schädigen könnte.
Welches UV-Licht zur Sterilisation von Luftreinigern?
UV-Licht ist eine Strahlung mit einem Spektrum von 100 bis 400 Nanometer Wellenlänge. Die UV-Strahlung wird entsprechend ihrer Wellenlänge in UV-A –Strahlung, UV-B-Strahlung und UV-C-Strahlung eingeteilt:
- UVA 400 – 315 nm
- UVB 315 – 280 nm
- UVC 280 – 100 nm
Für die Sterilisation eignet sich nur ganz bestimmtes UV Licht.
Die energiereichste UV-Strahlung ist die UVC-Strahlung und wird zur Desinfektion vielfältig eingesetzt. Trifft die UVC-Strahlung auf den SARS-CoV-2-Virus, wird die dünne Lipidschicht des Corona-Virus durchdrungen und die RNA erreicht. Aufgrund der UVC Strahlung bilden sich dort Dimere und der Virus ist nicht mehr vermehrungsfähig bzw. inaktiviert. Bedingung ist jedoch, dass die UVC-Strahlung mindestens 6 Sekunden auf den Virus einwirken kann, was auch das Problem in Luftreinigern darstellt.
Um die Raumluft effektiv von Partikeln oder Mikroorganismen zu reinigen, muss eine bestimmte Luftdurchsatzmenge je Stunde erreicht werden. Für eine normale Luftreinigung von Staubpartikeln und anderen Schadstoffen der Raumluft sollte der Mindestdurchsatz je Stunde ca. dem 3-fachen Raumvolumen entsprechen. Im Falle von SARS-CoV-2-Viren sollte die Leistung jedoch zur signifikanten Senkung der Virenlast mindestens dem 6- bis 8-fachen des Volumens der Raumluft entsprechen. Die gesamte Raumluft in einer Stunde 6- bis 8-mal durch den Luftreiniger zu schicken bedeutet gleichzeitig hohe Luftströmungsgeschwindigkeiten. Schon ein normaler Luftreiniger erreicht Strömungsgeschwindigkeiten von 2 Metern je Sekunde. Um eine Bestrahlungsdauer von mindestens 6 Sekunden zu erreichen, müsste die UVC-Strahlung auf einer Strecke von 12 Meter auf den Virus einwirken, was bei normalen Luftreinigern nicht praktikabel ist.
Luftreiniger mit integrierter UV-Sterilisation können auf zwei Arten funktionieren
Geht es um die UV-Sterilisation der Raumluft, muss zwischen einem Luftreiniger mit UV-Sterilisation und einem reinen Luftsterilisator unterschieden werden.
1. Luftreiniger sind mit einem Filtersystem bestückt und dieses filtert Partikel aus der Raumluft. Ein Luftreiniger mit hocheffektiven Schwebstofffiltern (HEPA-H14 Filter) ist in der Lage, kleinste Partikel von einem Bruchteil eines Mikrometers aus der Raumluft zu über 99 % zu entfernen. Eine zusätzliche UV-Sterilisation dient jedoch in der Regel nicht dazu, die vorbeiströmende Raumluft zu desinfizieren, sondern nur den Filter. Dadurch werden zum Beispiel Pilze daran gehindert, sich hinter dem Filter anzusiedeln. Dennoch kann ein Luftreiniger mit oder ohne UV-Sterilisation aufgrund der Filter die Viruslast senken, wenn er über HEPA-Filter-H13 oder -H14 verfügt und die Luftdurchsatzmenge angepasst ist.
Der Einfluss der UV-Sterilisation auf die Raumluft ist in diesem Fall gering, da wie oben beschrieben die Bestrahlungsdauer auf den Virus nicht ausreichend lang genug erfolgt.
2. Geht es um die Sterilisation der Raumluft sind Filter nicht zwingend notwendig, können aber in Kombination auch eine Luftfilterung vornehmen. Grundsätzlich wird jedoch die Raumluft nur der energiereichen UVC-Strahlung mindestens 6 Sekunden lang ausgesetzt, was entsprechend große und teure Geräte voraussetzt. In Kombination kann dann so ein großes Gerät zusätzlich mit Luftfiltern bestückt sein, um gleichzeitig auch die Luftqualität der Raumluft zu verbessern. Zum Teil lassen sich auch UVC-Entkeimungsgeräte nachträglich in vorhandene Lüftungsanlagen integrieren.
Gibt es einen Mehrwert für Luftreiniger mit UV-Sterilisation?
Kleine Luftreiniger, welche aufgrund ihrer kompakten Bauweise keine Bestrahlungsdauer von 6 Sekunden erreichen können, desinfizieren hauptsächlich nur den Luftreiniger bzw. die Luftfilter. Damit wird zum Beispiel einer Schimmelbildung bzw. der Bildung von Schimmelsporen entgegengewirkt.
Große Luftreiniger mit einer UV-Sterilisation leiten die Luft zum Beispiel durch klarsichtige Schläuche oder Spiralen, durch die eine UVC-Strahlung dringen kann. Die Gesamtlänge der Spiralen wird in Abhängigkeit der Luftdurchsatzmenge so gewählt, dass eine ausreichende Bestrahlungsdauer gegeben ist und Keime oder der SARS-CoV-2-Virus inaktiviert werden. Beim Kauf sollte man sich vergewissern, ob der Hersteller die ausreichende Wirksamkeit unter Beweis gestellt hat und durch die UV-Strahlung kein Ozon erzeugt wird. Zudem muss die Durchsatzmenge der Luft an die Raumgröße angepasst sein.
Welche Möglichkeiten der Luftreiniger gibt es
Im Handel ist eine Vielzahl unterschiedlicher Luftreinigungsgeräte verfügbar. Viel davon wirken auch gegen Bakterien und Viren. Bakterien sind viel größer als Viren und lassen sich entsprechend leichter aus der Raumluft ausfiltern. Die Vor- und Nachteile der einzelnen Luftreinigungsgeräte möchte ich kurz ansprechen.
Der Luftwäscher
Luftwäscher dienen der Luftreinigung und nutzen dazu das Medium Wasser. In der Funktion wird der angesaugte Luftstrom über einen Plattenstapel geleitet, der sich permanent durch ein Wasserbad dreht. Partikel mit einer Größe ab ca. 1 Mikrometer bleiben dabei an dem nassen Plattenstapel hängen und werden bei der Drehung durch das Wasserbad abgewaschen. Luftwäscher fehlt es in der Regel an der Fähigkeit, auch kleinere Partikel als 1 Mikrometer aus der Raumluft zu filtern. Dafür bieten sie jedoch den Vorteil, die Raumluft gleichzeitig zu reinigen und zu befeuchten. Das macht bei Räumen mit zu trockener Raumluft durchaus Sinn, da eine relative Luftfeuchtigkeit unter 40 % die Gesundheit und das Immunsystem schädigen.
Erfahre hier mehr über Luftreiniger welche mit Wasser funktionieren
Vor dem Einsatz eines hochwertigen Luftwäschers sollte jedoch geprüft werden, wie hoch die tatsächliche Luftfeuchtigkeit in dem betreffenden Raum oder den Räumen überhaupt ist. Ist die relative Luftfeuchtigkeit bereits ausreichend (50 bis 53 %), ist eine weitere Erhöhung der Luftfeuchtigkeit schlecht.
Der Luftwäscher reinigt die Raumluft mit einem speziellem Wassersystem.
Vor dem Kauf eines Luftwäschers sollte auch bedacht werden, dass er häufig mit Wasser aufgefüllt werden muss. Zudem darf das Wasser nicht zu lange im Luftwäscher stehen, da sich dann im Wasserbad schädlich Bakterien und Krankheitserreger entwickeln und vermehren. Mit dem Luftstrom werden sie dann in die Raumluft eingebracht.
Luftwäscher können zusätzlich zu dem Medium Wasser mit Filtern bestückt sein, zum Beispiel HEPA-Filtern. Dann erfolgt auch eine Filterung der kleinsten Partikel wie bei einem Luftreiniger mit HEPA-Filtern. In diesem Fall kann ein Luftwäscher dann sogar Bakterien, Krankheitserreger und Viren aus der Raumluft entfernen. Zu Luftwäschern habe ich schon einige informelle Beiträge verfasst, zum Beispiel „Welche Eigenschaften muss ein Luftwäscher für das Schlafzimmer erfüllen?“.
Der Ozongenerator
Ozon ist ein sehr hochreaktives Gas und inaktiviert Mikroorganismen. Es ist aber auch für uns Menschen schädlich, weswegen Ozon als Desinfektionsmittel nur mit Bedacht eingesetzt werden darf. Ozon kann künstlich hergestellt werden, entsteht aber auch auf natürlichem Wege in der Natur. Aufgrund der sehr hohen Desinfektionswirkung (Ozon ist dreitausendmal stärker als Chlor), wird es in abgeschlossenen Räumen zum Beispiel in der Lebensmittel- oder Getränke-Industrie zur Desinfektion eingesetzt. Theoretisch ließe sich mit Ozon ein Wohnraum desinfizieren, aber nicht bei gleichzeitigem Aufenthalt von Personen. Damit ist der Effekt, die Raumluft mit Ozon von Viren, Bakterien oder Krankheitserregern zu befreien, in Anbetracht der möglichen gesundheitlichen Risiken, in der Praxis kaum umsetzbar. Zudem sollte beachtet werden, dass Ozon in Verbindung mit Nikotin gesundheitsschädliche Nebenprodukte erzeugt. Mehr Informationen zu Ozon findet Ihr unter „Ozon bei Luftreinigern – ist das gefährlich?“
Die Ionisatoren
Ionisatoren erzeugen negativ geladenen Ionen, welche sich mit positiv geladenen Ionen aus der Raumluft verbinden. Das Funktionsprinzip beruht darauf, dass durch das gegenseitige anziehen der unterschiedlich geladenen Ionen auch schädliche Stoffe in der Raumluft sich mit den negativ geladenen Ionen verbinden. Dadurch werden sie schwerer und sinken zu Boden. Fast alle Ionisatoren erzeugen dabei jedoch auch Ozon, weswegen Lungenfachärzte von Ionisatoren oder Ozongeneratoren abraten.
Luftreiniger mit HEPA-Filter
Luftreiniger mit HEPA-Filtern haben keine schädlichen Nebenwirkungen, beeinflussen die vorhandene Luftfeuchtigkeit nicht und sind dennoch effektiv bei der Luftreinigung. Wichtig sind die Klassifizierung der HEPA-Filter und die Luftdurchsatzmenge.
Ein HEPA-Schwebstofffilter der Klassifizierung H13 muss Partikel mit 0,3 Mikron Größe zu über 99,95 % abscheiden. Bei einem HEPA-H14-Filter müssen es sogar mehr als 99,995 % sein. Experten raten zu der effektiveren H14-Bestückung für Luftreiniger, damit sie effektiv auch Keime und Viren ausfiltern. Selbst wenn Viren oder Partikel kleiner sind als 0,3 Mikrometer, werden sie zuverlässig erfasst. Genau genommen ist die Partikelgröße von 0,3 Mikrometer am schwersten für Luftfilter zu erfassen, weswegen HEPA-Filter bei dieser Partikelgröße klassifiziert werden. Darüber oder darunter ist sogar eine höhere Effektivität der HEPA-Filter zu verzeichnen.
Die HEPA Filter haben sich bei Luftreinigern bisher am meisten bewährt. Wichtig ist jedoch, dass es bei HEPA-Filtersystemen verschiedene Klassifikationen gibt!
Ab HEPA-H13 ist der Luftfilter in der Lage, auch ohne UV-Sterilisation Feinstäube, Allergene, oder schädliche Krankheitserreger aus der Raumluft zu entfernen. In Kombination mit einem Aktivkohlefilter können sogar Gerüche und schädliche Gase entfernt werden. Wichtig ist dabei jedoch immer, dass auch die Leistung (Luftdurchsatzmenge) dem Raum und dem Verwendungszweck angepasst ist. Grundsätzlich sollte ein Luftreiniger die Raumluft alle 20 Minuten filtern können. Sollen zudem auch Viren wie der SARS-CoV-2-Virus in der Virenlast signifikant gesenkt werden, sind eine Filterbestückung mit HEPA-H14 und eine Durchsatzmenge von dem 6- bis 8-fachen des Raumvolumens empfehlenswert.
Nicht zu vergessen sind dabei die regelmäßigen Wechselintervalle für die Filter. Setzt sich der Filter zu, kann der Luftreiniger nicht mehr seine volle Leistung entfalten. In der Regel sind den Filtern für die kleinsten Partikel grobe Vorfilter aus Papier oder Kunststoff vorgeschaltet. Diese lassen sich einfach auswechseln oder wieder reinigen. Sie bewahren die eigentlichen HEPA-Filter vor einer vorschnellen Verschmutzung. Für mehr Informationen zu Luftreinigern empfehle ich meine weiteren Beiträge, zum Beispiel „Luftreiniger richtig aufstellen | die ideale Position im Raum | Alle Infos“.
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