Der CO2-Guard

Bei dem hier vorgestellten CO2-Wächter handelt es sich um ein DIY-Projekt zur Raumluftüberwachung und Beurteilung der Luftqualität anhand der CO2-Konzentration. Der Selbstbau reduziert die Kosten und kann zudem als praktisches Projekt im Unterricht (MINT) realisiert werden.
Das Gerät nutzt einen NDIR-Sensor und zeigt die Luftqualität über LEDs in mehreren Abstufungen an. Zusätzlich ertönt ein Alarm, wenn die Belastung inakzeptabel hoch ist, damit dieser Zustand nicht übersehen wird. Der aktuelle Meßwert wird nicht angezeigt, da dies nur ablenkt. Dafür besteht die Möglichkeit, die Meßwerte (CO2-Gehalt und Temperatur) per WLAN auf einen IoT-Server zu übertragen. Die Daten können dann visuell aufbereitet als Diagramm per Webbrowser oder App betrachtet oder weiter ausgewertet werden. Dadurch ist eine Protokollierung gegeben, um die Bemühungen zur Qualitätsverbesserung zu dokumentieren.

Niedrige CO2-Konzentration schützt

Im Zuge der Diskussion zur Eindämmung von COVID-19 (Coronavirus-Pandemie) wird beispielsweise vom Umweltbundesamt oder dem DGUV empfohlen, regelmäßig die Räume zu lüften, um die mit dem Virus SARS-CoV-2 belasteten Aerosole in der Luft zu reduzieren.

Laut der Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte der Innenraumlufthygiene-Kommission des Umweltbundesamtes (PDF) können CO2-Ampeln als Anhaltspunkt für gute oder schlechte Lüftung dienen. Eine CO2-Konzentration im Innenraum kleiner 1000 ppm (0,1 Vol-%) zeigt unter normalen Bedingungen einen hygienisch ausreichenden Luftwechsel an. Für Außenluft werden derzeit für ländliche Gebiete übliche Werte von 350 ppm, für kleine Städte 375 ppm und für Stadtzentren von 400 ppm genannt.

Eine hohe Raumluftqualität (niedriger CO2-Wert) senkt nicht nur das Infektionsrisiko, sondern verbessert auch grundsätzlich die Leistungsfähigkeit um 8–14 %, bezogen auf die Schnelligkeit und Fehlerfreiheit, bei der Bearbeitung von Aufgaben im Schulunterricht. Mit einem CO2-Online-Rechner können Sie abschätzen, wie lange es dauert, bis die Raumluft bedenklich oder gar inakzeptabel werden kann.

Prinzip der CO2-Ampeln

Angebote für CO2-Ampeln und Meßgeräte zur Überwachung der Luft im Büro, Klassenraum oder am Arbeitsplatz gibt es zahlreiche. Die Luftqualität wird gemessen und mit drei oder mehr LEDs bewertet (Grün = OK, Gelb = auffällig, Rot = schlecht).

Professionelle Geräte kosten deutlich über 100 Euro. Bei preiswerten Geräten oder vielen Selbstbauvorschlägen werden einfache VOC-Sensoren (volatile organic compounds: flüchtige organische Verbindungen) eingesetzt. Diese messen die Konzentration (aller) kohlenstoffhaltiger Stoffe in der Luft ohne direkt und ausschließlich die Konzentration von CO2 (Kohlenstoffdioxid) zu bestimmen.
NDIR-Sensoren (Nichtdispersiver Infrarotsensor) sind hochwertiger und nutzen ein optisches Verfahren zur Messung der Lichtabsorption von Molekülen. Durch einen Filter kann der Sensor auf die spezielle Wellenlänge von CO2-Molekülen geeicht werden, so daß keine anderen Stoffe den Wert verfälschen.