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VOC in der Raumluft Sensorsystem für Schadstoffe lüftet effizient

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Ein neuartiges Sensorsystem für Schadstoffe soll in Gebäuden für gute Raumluft sorgen, ohne dass beim Lüften unnötig Energie verloren geht. Auf diese Weise kann der Energieverbrauch halbiert werden. Das System basiert auf Gassensoren, die flüchtige organische Verbindungen (VOC) in der Raumluft erfassen.

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Abb. 1: Andreas Schütze, Professor für Messtechnik der Universität des Saarlandes ist Spezialist für Gassensoren.
Abb. 1: Andreas Schütze, Professor für Messtechnik der Universität des Saarlandes ist Spezialist für Gassensoren.
(Bild: Zema )

Saarbrücken – Formaldehyd aus Möbeln, Lösemittel aus Teppichkleber, chemische Ausdünstungen aus Reinigungsmitteln, Benzol, Xylol… Bei geschlossenem Fenster kann sich in Räumen ein höchst ungesundes Gemisch zusammenbrauen. Erst recht, wenn Gebäude gut isoliert und abgedichtet sind. Was für die Energieeffizienz gut ist, kann für die Gesundheit folgenreich sein. Viele der flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) sind krebserregend und können vor allem auch Kindern und älteren Menschen gefährlich werden. „Mit richtigem Lüften lassen sich Gesundheitsgefahren vermeiden. Jedoch sind die Schadstoffe auch bei gesundheitsschädlichen Konzentrationen für menschliche Nasen meist geruchlos“, erklärt Professor Andreas Schütze von der Saar-Uni. Auch schlägt ein Zuviel an Lüften in hohen Energiekosten zu Buche, was sich in Summe auf Wirtschaft und Umwelt auswirkt.

Der Gassensor-Experte Andreas Schütze koordiniert nun das europaweite Forschungsprojekt „Sensindoor“. Die Forscher entwickeln ein kostengünstiges, intelligentes Lüftungssystem, das Räume automatisch nach Bedarf mit Frischluft versorgt. Gassensoren erfassen die Schadstoffbelastung der Raumluft mit flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Anhand der Messdaten und Informationen, wann und wie Räume genutzt werden, passt das System Lüftungsintensität und -dauer an.

Gassensoren messen Schadstoffe in der Raumluft hochempfindlich

„Mit dem Sensorsystem, das wir jetzt entwickeln, können wir beides gewährleisten: Gute Raumluft mit so geringer Schadstoffbelastung wie möglich und Energieeffizienz durch gezieltes, passgenaues automatisches Lüften“, erklärt Professor Schütze. „Auf diese Weise lassen sich Gesundheitsschäden durch hohe Schadstoffkonzentrationen vermeiden und der Energieverbrauch von Gebäuden etwa um die Hälfte senken, was auch mit Blick auf die CO2-Ziele interessant ist“, sagt der Saarbrücker Messtechniker.

Gassensoren sind hochempfindlichen künstlichen Sinnesorgane können Gase aller Art – von giftigem Kohlenmonoxid bis hin zu krebserregenden organischen Verbindungen – zuverlässig erschnuppern und ihre Konzentration messen. Auch kleinste Mengen entgehen den Sensoren nicht. Schon bei einer Konzentration von deutlich unter einem Millionstel können die neuartigen Halbleiter-Gassensoren auf Metalloxid-Basis und so genannte gassensitive Feldeffektsensoren, die Schütze im Projekt mit Partnern in Schweden, Finnland und der Schweiz weiterentwickelt, Luftschadstoffe wie Formaldehyd, Benzol oder Xylol aufspüren. Für die Anwendung wird sogar eine noch höhere Empfindlichkeit benötigt. Daher sammeln die Sensorsysteme zunächst über einen bestimmten Zeitraum Moleküle, um deren Menge anschließend zu messen, was die Nachweisgrenze nochmals deutlich reduziert.

Sensorsystem verbunden mit intelligenter Lüftungssteuerung

„Übersteigt ihre Konzentration bestimmte Werte, wird automatisch Frischluft zugeführt. Wenn wir alle Räume eines Gebäudes mit unseren Sensoren ausstatten und diese mit einer intelligenten Lüftungssteuerung verbinden, sorgt das System in jedem Raum für eine auf seine ganz spezielle Nutzung optimal abgestimmte Lüftung. Zum Beispiel können Klassenzimmer bei Schadstoffbelastung an Unterrichts- und Pausenzeiten angepasst belüftet werden“, erläutert Schütze. Hierzu werden die Forscher auch verschiedene Lüftungsszenarien etwa in Schule, Büro oder Privathaushalt erforschen und auswerten. Ziel ist, mehr über typische Einsatzgebiete zu erfahren und das System fortzuentwickeln, damit es sich ideal anpassen kann.

Forschungsinstitute und industrielle Partner aus Schweden (Universität Linköping und Sensic AB), Finnland (Universität Oulu und Picodeon LTD OY), der Schweiz (SGX Sensortech SA), Frankreich (SARL Nanosense) und Deutschland (Saar-Uni, Fraunhofer-Institut für chemische Technologien, 3S GmbH und Eurice GmbH) arbeiten im Projekt zusammen.

Das Vorhaben ist auf drei Jahre angelegt und hat ein Volumen von 4,6 Millionen Euro. Die EU fördert das Projekt im siebten Forschungsrahmenprogramm mit 3,4 Millionen Euro. Rund eine Million Euro fließt ins Saarland.

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