Immissionsmessung vs. Emissionsquellen
Woher stammen die Stoffe in der Luft?
Unsere eigenen Abgase
Alle Menschen und Tiere verbrennen in ihrem Stoffwechsel Zucker und erzeugen dabei Kohlendioxid mit dem chemischen Zeichen CO2. Dieses geben wir über die Atmung an die Luft ab. Solange wir uns in Gebäuden aufhalten, steigt daher die Konzentration von Kohlendioxid in der Innenraumluft. Das Kohlendioxid muss kontinuierlich oder in Intervallen aus dem Gebäude abgeführt werden, damit die CO2-Konzentration in einem angenehmen Bereich bleibt. Gefühlte "schlechte Luft" geht oft einher mit einer erhöhten CO2-Konzentration. Mit steigendem Kohlendioxidgehalt in der Raumluft sinkt unsere Konzentrationsfähigkeit. Bereits der Münchner Hygieniker Max von Pettenkofer legte 1858 eine Grenze von 1000 ppm CO2 als Schwelle für hygienisch unbedenkliche Raumluft fest. Die Ad-hoc Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte der Innenraumlufthygiene-Kommission des Umweltbundesamts und der Obersten Landesgesundheitsbehörden erarbeitete 2008 eine Einstufung der Raumluftqualität nach Kohlendioxidgehalten. Die Leitwerte wurden aus den Ergebnissen medizinischer Studien abgeleitet. Gemäß den Leitwerten der Kommission gelten Kohlendioxidkonzentrationen unter 1000 ppm als hygienisch unbedenklich, solche zwischen 1000 und 2000 ppm als auffällig und CO2-Konzentrationen über 2000 ppm als inakzeptabel. Entscheidend für die CO2-Konzentration im Raum ist die Frage, wie rasch die Abgase der Atmung aus der Raumluft entfernt werden.
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Abbildung 2: Der Mensch erzeugt bei der Atmung Kohlendioxid
Spurengase aus Bauprodukten
Zahlreiche Bauprodukte werden in einem flüssigen oder pastösen Zustand verarbeitet. Beispiele dafür sind Klebstoffe, Oberflächenbehandlungen, oder Flüssigfolien Nach der Verarbeitung sollen diese Stoffe erhärten und über lange Zeit eine definierte Festigkeit garantieren. Damit diese Baustoffe verarbeitet werden können, müssen Ihnen Lösemittel beigefügt werden, die nach der Verarbeitung aus den Stoffen entweichen können. Die Wahl dieser Lösemittel bestimmt weitgehend das Emissionsverhalten von Baustoffen und damit ihren Einfluss auf die Raumluftqualität. Weitgehend problemlos ist Wasser, das zum Beispiel in Dispersionsfarben verwendet wird. Wasserbasierte Produkte gelten denn auch als gesundheitsfreundliche Alternative zu lösemittelbasierten Produkten. Dabei bezieht sich der Begriff „lösemittelbasiert“ chemisch unkorrekt immer auf organische Lösemittel. Doch auch in wasserbasierten Produkten können organische Lösemittel in erheblichen Mengen enthalten sein. Hier ist genaues Hinschauen gefragt.
Eine weitere wichtige Quelle von Emissionen aus Baustoffen sind Reaktionsprodukte aus Vernetzungs- oder Abbaureaktionen in den Baustoffen. Beispiele dafür sind Formaldehydemissionen aus Holzwerkstoffen, die beim Abbau des enthaltenen Klebstoffes freigesetzt werden, oder Butanonoxim aus Silikondichtmassen mit Oxim-System, das bei der Vernetzungsreaktion des Dichtstoffs abgespaltet wird.
Unterstützung bei der Auswahl von emissionsarmen Bauprodukten bietet das Baustoffinformationssystem WECOBIS. In den Planungs- & Ausschreibungshilfen finden sich Anforderungen und Textbausteine z.B. für Klebstoffe/Verlegewerkstoffe, Oberflächenbeschichtungen, Dichtungen/Abdichtungen und zahlreiche andere.
Immissionsmessung vs. Emissionsquellen
Wie kommen wir von der Messung zu den Quellen?
Messungen der Raumluftqualität messen die Zusammensetzung der Luft. Es sind also Immissionsmessungen. Im Zusammenhang mit der Erstellung und Sanierung von Bauwerken oder mit gesundheitlichen Problemen interessiert jedoch die Ursache für das Vorkommen der Schadstoffe, also die Emissionsquellen. Aus den Messungen alleine kann keine Aussage zu den Quellen der Schadstoffe getroffen werden. Um diese zu eruieren, müssen die Eigenschaften der Materialien in einem Raum abgeklärt werden. Eine Quellensuche beginnt deshalb damit, dass die Materialisierung des Raums abgeklärt wird. Dabei interessieren in erster Linie die Produkte mit direktem Kontakt zur Raumluft. Jedoch müssen auch abgedeckte Materialien einbezogen werden, deren Ausgasungen entweder durch Luftaustausch- oder Diffusionsprozesse in die Raumluft gelangen können. Sobald die Messergebnisse bekannt sind, wird zunächst aufgrund von Literaturwissen eingeschätzt, welche Bauproduktegruppen als Quelle in Frage kommen könnten. Eine gute Grundlage dafür bieten Übersichtsstudien mit Prüfkammermessungen. Aus Sicherheitsdatenblättern und technischen Beschrieben kommen weitere wertvolle Hinweise zu möglichen Emissionen. Mit diesem Verfahren können die Quellen oft eingegrenzt werden. Falls keine eindeutige Aussage möglich ist, können Materialproben entnommen und ihre Emissionen in einer Prüfkammer oder durch Direktaufgabe in die gaschromatographische Analyse untersucht werden. Der Vergleich der gemessenen Emissionen aus der Prüfkammer mit den gemessenen Immissionen aus der Raumluftmessung kann dann mit etwas Glück die verantwortliche Quelle anzeigen.
Emissionsrate
Sobald verdächtige Baustoffe für einen Schadstoff eruiert wurden, stellt sich die Frage, ob er alleine die gemessene Konzentration verursachen kann, oder ob nach weiteren Quellen gesucht werden muss. Wesentlich für diese Beurteilung ist die Emissionsrate. Diese beschreibt, welche Menge eines Stoffes pro Quadratmeter und Zeit durch einen Baustoff emittiert wird. Sie ist im konkreten Einzelfall nur bekannt, wenn eine Prüfkammermessung mit dem verdächtigen Werkstoff durchgeführt wurde. In der Praxis also so gut wie nie. Oft können mit etwas Erfahrung jedoch Hilfsrechnungen angestellt werden, die zeigen, ob eine Emissionsquelle als Ursache plausibel erscheint oder nicht. Aus Übersichtsstudien sind oft typische Emissionsraten bekannt, die in Rechnungen eingesetzt werden können. Eine andere Möglichkeit besteht aus der Berechnung des Schadstoffgehalts im Baustoff, der nötig ist, um eine bestimmte Konzentration in der Raumluft zu erzeugen.
Luftwechsel und Belegungsdichte
Welche Konzentration eines Schadstoffes eine Emissionsquelle in der Innenraumluft erzeugt, hängt neben der bereits besprochenen Emissionsrate von zwei Faktoren ab: Erstens vom Luftwechsel, der zwischen dem betroffenen Raum und der Aussenluft besteht. Zweitens von der Belegungsdichte, mit welcher die Emissionsquelle im betrachteten Raum eingebaut wurde.
In älteren Gebäuden besteht ein relativ großer Luftwechsel zwischen der Innenraum- und der Umgebungsluft über Ritzen im Gebäude. Die Problematik hoher Schadstoffkonzentrationen ist in älteren Gebäuden oft durch die ständige Frischluftzufuhr weniger akut als in Neubauten. Mit der besseren Abdichtung der Gebäude stellen sich erhöhte Schadstoff-Konzentrationen bereits bei viel geringeren Emissionen der Nutzer oder aus Baustoffen ein. Da der Luftaustausch mit der Außenluft sehr viel geringer geworden ist, müssen die Abgase über eine mechanische Lüftung oder häufiges Lüften bewusst aus den Räumen abgeführt werden. Der Luftwechsel wird als Messgröße meist in der Einheit „pro Stunde“ ausgedrückt. Ein typischer Luftwechsel für Neubauten von 0.2 pro Stunde bedeutet, dass jede Stunde 20 % der Innenraumluft durch Außenluft ersetzt werden.
Die Belegungsdichte ist die zweite wichtige Einflussgröße auf die Konzentrationen in der Raumluft. Der Begriff bezeichnet den Anteil am Raumvolumen, den ein Baustoff einnimmt. Dazu wird die belegte Fläche durch das Raumvolumen geteilt. Falls in einem Raum alle Wände getäfert sind, dann erhält man die Belegungsdichte aus der Wandfläche, geteilt durch das Raumvolumen, wie in Abbildung 3 graphisch dargestellt. Je höher die Belegungsdichte für einen Baustoff ist, desto höher ist die Konzentration in der Raumluft, die eine Emission aus diesem Baustoff in ebendiesem Raum verursacht.
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Abbildung 3: Belegte Fläche L, Raumvolumen V und Luftwechsel N
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Auszug aus:
Praxisbericht Innenraumluftmessung , Daniel Savi, Büro für Umweltchemie, Zürich, erstellt im Auftrag der Bayerischen Architektenkammer, 2016
Inhaltsverzeichnis
Nutzen einer Raumluftmessung
Was können wir im Innenraum messen?
TVOC, VOC, Formaldehyd - Zoo der Moleküle
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Woher stammen die Stoffe in der Luft?
Immissionsmessung vs. Emissionsquellen
von der Messung zu den Quellen, Emissionsrate, Luftwechsel und Belegungsdichte... → siehe oben
Kriterium Innenraumlufthygiene im BNB
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Wie läuft eine Raumluftmessung ab?
Beispiele für Quellensuche und Maßnahmen
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Literatur
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