CO2 – Kohlenstoffdioxid in der Luft

Kohlenstoffdioxid – über dieses Wort ist jeder schon einmal gestolpert. Nicht selten wird es im Zusammenhang mit den Themen Klimawandel oder Treibhauseffekt genannt. Doch was genau ist eigentlich Kohlenstoffdioxid und welche gesundheitlichen Auswirkungen kann es auf den menschlichen Körper haben?

Diese Fragen haben wir für Sie in diesem Artikel ausführlich beantwortet.

Alle Themen im Überblick:

• Was ist CO2 - Kohlenstoffdioxid?
• Wie gelangt CO2 in die Raumluft?
• Wo liegt der ppm-Grenzwert für CO2?
• Welche Gebäude sind besonders von CO2 betroffen?
• Welche Folgen hat zu viel CO2?
• Maßnahmen gegen hohe CO2-Konzentration
• Lüftungsanlagen gegen einen zu hohen CO2-Gehalt

Was ist CO2 - Kohlenstoffdioxid?

Kohlen­stoff­dioxid, auch Kohlendioxid oder CO2 genannt, ist ein farbloses, nicht brennbares und geruch­loses Gas, das neben Stick­stoff, Sauer­stoff und den sogenannten Edel­gasen die natürlichen Bestand­teile der Atmosphäre bildet.

Das Spurengas macht nur etwa 0,038 Prozent der Luft aus. Trotz dieser geringen Konzentration ist Kohlenstoffdioxid für das Leben auf der Erde von elementarer Bedeutung: Pflanzen nehmen den für sie lebensnotwendigen Stoff während der Photosynthese auf und geben Sauerstoff ab, welcher während der Atmung vieler Lebewesen benötigt wird. Das Gas ermöglicht so das Leben auf der Erde.

Zudem ist CO2 das wichtigste und bekannteste Treibhausgas. Diese absorbieren einen Teil der von der Erde in das Welt­all abgegebenen Wärme und strahlen diese wieder zurück auf die Erde – damit wird die Oberfläche bei uns zusätzlich erwärmt. Da der Mensch seit Beginn der Industrialisierung durch die Verbrennung fossiler Energieträger immer mehr Kohlenstoffdioxid freisetzte, verstärkt sich dieser sogenannte Treibhauseffekt. Immer weniger der abge­strahlten Wärme entweicht ins Welt­all und so steigt die Grundtemperatur auf der Welt.

Bildquelle: Umweltbundesamt

Neben dem negativen Effekt der Erderwärmung kann eine zu hohe Kohlenstoffdioxid-Konzentration außerdem zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen, wie z.B. Kopfschmerzen und Unwohlsein, wenn es von Lebewesen in hohen Konzentrationen mit der Raumluft eingeatmet wird.

Demnach handelt es sich bei dem Spurengas aus der Atmosphäre um einen zwiegespaltenen Stoff. Zum einen ist CO2 essenziell für das Leben auf der Erde und wird von jedem lebenden Organismus – direkt oder indirekt – benötigt. Auf der anderen Seite kann eine unausgewogene Kohlendioxid-Konzentration auch gefährlich bzw. tödlich werden.

Exkurs: CO2 als Indikator für die Raumluftqualität

Weil Kohlenstoffdioxid einfach in der Raumluft gemessen werden kann, wird das Gas als allgemeiner Indikator für Raumluftqualität verwendet. CO2 ist zwar nicht das einzige Element, welches Auswirkungen auf die Luftqualität hat, allerdings gilt es als guter Anhaltspunkt für die Gesamtsituation. Weitere Kriterien können die sogenannten VOC sein (Schadstoffkonzentration in der Luft).

Wie gelangt CO2 - Kohlenstoffdioxid in die Raumluft?

Kohlen­stoff­dioxid kommt in größeren Mengen natürlich in der Erd­atmosphäre vor. Grundsätzlich lässt sich zwischen natürlichem und zusätzlichem Kohlenstoffdioxid unterscheiden.

Natürliches Kohlendioxid entsteht bei den folgenden Prozessen:

• Neben­produkt der Zell­atmung vieler Lebe­wesen, z.B. Atmung von Menschen und Tieren
• Zer­fall toter Organismen
• Reifung von Obst und Gemüse
• Natürliche CO2-Quellen, wie beispiels­weise Vulkan­gase

Wussten Sie schon?: Eine Person atmet im Schnitt ca. 15-20 Liter Luft pro Stunde aus. Jeder Atemzug enthält etwa 30.000 ppm Kohlenstoffdioxid. Pro Tag summiert sich so der Ausstoß von Kohlenstoffdioxid einer einzigen Person auf die Menge, die ein Kleinwagen auf einer Strecke von zehn Kilometern ausstößt.

Der Kleinraumventilator

• Wärmerückgewinnung bis 93%
• Feuchtesensor
• 60 m³/h Fördervolumen

zum Ambientika wireless+

„Zusätzliches“ Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Energieträger wie etwa Holz, Kohle, Gas oder Öl durch den Menschen.

Einmal in die Atmosphäre freigesetzt, baut sich Kohlendioxid im Gegensatz zu anderen Substanzen nicht von selbst ab. In dem sogenannten Kohlenstoffkreislauf wird stattdessen das freigesetzte CO2 entweder physikalisch in "CO2-Senken" (z. B. Gewässern) gespeichert oder von Grünpflanzen zersetzt und bei der Photosynthese in Sauerstoff umgewandelt.

Dadurch ist Kohlenstoffdioxid ein ständiger Bestandteil unserer Umgebungsluft und kommt als Teil der Atemluft nicht nur im Freien vor, sondern auch in Innenräumen. Durch Türen, Fenster und die Gebäudehülle gelangt das Gas in unser Heim. Zusätzlich wird durch das Wohnen selbst, im Inneren des Gebäudes permanent Kohlenstoffdioxid produziert. Damit umgibt es uns ständig und hat direkte Auswirkungen auf das menschliche Wohlbefinden.

Wo liegt der ppm-Grenzwert für CO2 - Kohlenstoffdioxid?

Es ist wichtig, die Kohlenstoffdioxid-Werte regelmäßig zu überwachen und zu kontrollieren, weil sie ein ausschlaggebender Faktor für die Energieeffizienz Ihrer Immobilie, die Sicherheit aber vor allem für die menschliche Gesundheit sind. Denn: als Bestandteil der Atemluft umgibt uns das Spurengas das ganze Leben.

Im Allgemeinen gilt, dass CO2 direkt mit der Qualität unserer Raumluft zusammenhängt. Während sich das Kohlendioxid, welches wir ausatmen, im Freien schnell verdünnt und so keine gesundheitliche Gefahr für Mensch und Tier darstellt, erfolgt im Innenraum nur ein geringer Verdünnungseffekt mit der Umgebungsluft.

Je nach Anzahl der Personen im Gebäude kann die Raumluftqualität so entscheidend und schnell abnehmen. Beispielsweise kann in einem 3,5 - 4 m³ großen geschlossenen Zimmer mit einer einzigen Person der CO2-Gehalt in nur 45 Minuten von 500 ppm auf über 1000 ppm ansteigen.

In Deutschland gibt es jedoch keine festgelegten, rechtsverbindlichen Regelungen für einen maximalen CO2-Wert in Innenräumen. Dafür existieren aber verschiedene Orientierungswerte. Allgemein können folgende Qualitätsstufen unterschieden werden:

Um die angegebenen Werte erreichen zu können, ist ein regelmäßiger Luftaustausch mit der Außenluft notwendig, damit sich das ausgeatmete CO2 verdünnen kann. Das Ziel sollte dabei sein, einen CO2-Wert von unter 1.000 ppm zu erreichen. 1.400 ppm ist die obere Grenze für akzeptable Raumluft.

Diese Werte sind bei den heutigen Baustandards und der hohen Dichte der Gebäudehüllen häufig nicht mehr erreichbar. Es müsste alle ein bis zwei Stunden aktiv gelüftet werden, damit das überschüssige CO2 abtransportiert werden könnte. Gute Raumluftqualität kann in diesen Fällen nur über eine Lüftungsanlagegarantiert werden, die von einem CO2-Sensor gesteuert wird.

Bildquelle: Komfortlüftung

Welche Gebäude sind besonders von CO₂ in der Raumluft betroffen?

Ob Ihr Gebäude anfällig für eine erhöhte CO2-Konzentration in Innenraum ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

1. Standort: Je nachdem, wo Ihre Immobilie errichtet wurde, ist die CO2-Konzentration in der Umgebungsluft unterschiedlich hoch. Heute werden beispielsweise in ländlichen Gebieten etwa 350 ppm, in kleinen Städten 375 ppm und in Städtezentren bis zu 440 ppm gemessen. Dabei ist der Gehalt von Kohlenstoffdioxid in der Luft auch immer abhängig von der Tages- und Jahreszeit.
2. Renovierungsstandard: In modernen Gebäuden kann die CO₂-Konzentration im Wohnraum schneller ansteigen, weil die Wohneinheiten umfassender gedämmt werden. Dadurch sollen Heizkosten gespart und die energetischen Vorgaben der Bundesregierung erfüllt werden. Leider verhindert die Isolierung einen Luftaustausch durch die Gebäudehülle oder über weit geöffnete Fenster (lediglich Kipplüftung möglich) und mehr CO2 kann sich im Innenraum anlagern.
3. Raumnutzung: Anzahl & Aktivität der Personen im Raum, Raumgröße, Dauer des Aufenthalts, Belüftungssituation, eventuelle Verbrennungs- oder Gärungsvorgänge im Innenraum

Welche Folgen hat eine hohe CO₂-Konzentration von Kohlenstoffdioxid?

Eine erhöhte CO2-Konzentration in der Umgebungsluft kann zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen.

Dabei nehmen die meisten Menschen hohe Kohlenstoffdioxid-Werte in der Atemluft erst spät bewusst wahr, da das Gas geruchs- und farblos ist. Beschwerden wie Unwohlsein und Konzentrationsschwäche treten deshalb bereits auf, lange bevor die „schlechte Luft“ aktiv erkannt wird.

Im Allgemeinen entstehen alle schädlichen Auswirkungen im menschlichen Körper, weil ein hoher Gehalt an CO2 in der Atemluft die Aufnahme von Sauerstoff behindert. Der Organismus braucht dieses elementare Molekül, um seine Organe damit zu versorgen und Vorgänge wie die Zellerneuerung durchführen zu können.

Deshalb können entsprechende Folgen entstehen, wenn der Kohlendioxidgehalt in Ihrer Raumluft zu hoch ist:

Maßnahmen gegen hohe CO₂-Kohlenstoffdioxid Konzentration

Für eine Verbesserung der Raumluftqualität, bezogen auf die Minderung der CO2-Konzentration in den Innenräumen, können folgenden Maßnahmen empfohlen werden:

Exkurs: Wie funktioniert ein CO2-Sensor?

Wie der Name bereits verrät, dient ein CO2-Sensor dazu, die Konzentration von Kohlenstoffdioxid in der Raumluft zu ermitteln. Dabei sind die Geräte handlich, lassen sich unkompliziert wie ein Thermometer an einer Wand befestigen und meist mit einem Lüftungssystem verbinden, sodass eine optimale Zufuhr an Frischluft gewährleistet werden kann. Gleichzeitig tragen die Sensoren zu einer Optimierung des Energieaufwands bei, da durch die bedarfsgerechte Lüftung auf lange Sicht Betriebskosten gespart werden können.

Die Funktionsweise eines CO2-Sensors ist von Gerät zu Gerät unterschiedlich:

• In den meisten Fällen erfolgt die CO2-Messung mittels der Nicht-Dispersiven Infrarotspektroskopie (NDIR): Das Prinzip beruht dabei auf der Eigenschaft von Kohlendioxid, Infrarotstrahlen auf unverwechselbare Weise zu absorbieren. Die Sensoren können diese erkennen und von anderen Gasen unterscheiden. Bestimmte Filter lassen dazu nur die charakteristische Wellenlänge von CO2 in eine mit Raumluft gefüllten Messkammer eindringen. Die Sensoren ermitteln anschließend die ankommende Lichtintensität der Infrarotstrahlen. Daraus kann die CO2-Konzentration in der Umgebungsluft zuverlässig gemessen werden.
• Eine alternative Messmethode ist die Photoakustische Spektroskopie (PAS), bei welcher die periodischen Temperatur- und Dichteschwankungen mit einem Mikrofon aufgenommen und darüber die Molekülanteile in der Luft bestimmt werden.

Preislich können einfache CO2 Sensor mittlerweile relativ günstig erworben werden. Hochwertige Geräte, die mit Lüftungsanlagen gekoppelt werden können, kosten jedoch einige hunderte Euro.

Der Funklüfter ohne Kabel

• Funksteuerung via App
• Rohbauträger zum Schnelleinbau
• Auslass via Fassade / Laibung

zum Vento-Expert

Lüftungsanlagen gegen zu hohe CO₂-Kohlenstoffdioxid Konzentrationen

In immer mehr Räumlichkeiten gibt es bedarfsgesteuerte Belüftungsanlagen. Dabei handelt es sich um Systeme, die einen regelmäßigen Luftaustausch im Wohnraum bewerkstelligen.

Diese Lüftungsgeräte können mit unterschiedlichen CO2-Sensoren verknüpft werden. Anschließend messen sie durchgehend den CO2-Gehalt in der Raumluft und veranlassen das Lüftungssystem automatisch zur Entlüftung des Gebäudes, wenn ein eingestellter Grenzwert überschritten wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die CO2-Konzentration im Innenraum stets unter einem schädlichen Niveau bleibt und Ihr Zuhause bedarfsgerecht mit frischer Außenluft versorgt wird.

Durch eine Lüftungsanlage wird also die Gefahr für gesundheitliche Schäden durch zu viel CO2 beseitigt.

Luftbude bietet Ihnen eine Reihe von hochwertigen Sensoren zur Messung und Überwachung der CO2-Konzentration an.

Dazu zählen:

• PP 45 CO2-Sensor von Maico
  Externer CO2-Sensor für die Lüftungsgeräte PushPull 45 und PushPull Balanced PPB 30
• Kombisensor WS 75 CO2 – VOC von Maico
  Interner Sensor, der das Lüftungsgerät nach vorhandenen flüchtigen organischen Verbindungen und nach dem gemessenen CO2-Wert steuert
• Blauberg CD CO2-Sensoren von Blauberg Ventilatoren
  CO2-Sensor zur Steuerung der Ventilatorleistung in Übereinstimmung mit der CO2-Konzentration

Neben der vielversprechenden Möglichkeit der CO2-Reglung punkten dezentrale Lüftungsanlagen zusätzlich mit einer Menge an weiteren Vorteilen, die Ihr Wohnkomfort deutlich verbessern können:

• Effektive und umfassende Belüftung gegen Feuchtigkeitsprobleme und Luftschadstoffe in der Raumluft
• Verbaute Filter für saubere Luft
• Flexible und unkomplizierte Installation in die Gebäudeaußenwand innerhalb weniger Stunden 
• Niedrige Stromkosten von ca. 4 € im Jahr (pro Gerät)
• Reinigung und Wartung können durch die Bewohner binnen einigen Minuten selbstständig realisiert werden
• Hoher Wärmeerhalt bis zu 94 % mit optionalem Wärmetauscher
• Klimatisierung im Sommer, indem der Wärmetauscher im Sommer die Wärme von außen speichert, also am Eindringen in den Wohnraum hindert
• Fairer Preis, z.B. ca. 1000 Euro bei einer Zweiraumwohnung

Haben Sie Interesse an einer Lüftungsanlage mit CO²-Sensor?

Wir unterstützen Sie gerne bei Ihrem Lüftungsprojekt mit einer neutralen Fachberatung sowie mit einer kostenfreien Lüftungsplanung für Ihr Gebäude.

Unterstützung und Beratung unter:

+49 (0) 9184 - 34 90 89 9
Mo-Fr, 09:00 - 16:30 Uhr