Aktiver Luftaustausch und LuftFilterung in Schulräumen

MIT einem MOBILEn KLIMAGERAET

OKTOBER 2020

Der "Expertenkreis Aerosole", bestehend aus mehr als 10 Forschern aus verschiedenen Fachgebieten, erforscht, wie die Ansteckungsgefahr mit SARS-CoV-2 in geschlossenen Räumen verringert werden kann. Ein Forschungsbericht steht unter dem Titel Untersuchung der Minderung der Partikelkonzentration in geschlossenen Innenräumen durch einen hoch wirksamen Innenraumfilter zur Verfügung. 

 

Die entscheidende Frage bei der Bewertung der besten und schnellsten Maßnahme ist eine Abwägung zwischen

1.) Investitionskosten für Geräte und Zubehör

2.) Betriebskosten mit zusätzlichen elektrischen und thermischen Energieverlusten (auch beim Lüften durch offene Fenster)

und

3.) Gewinn für die Wirtschaft, wenn z.B. keine Schulen oder Büros geschlossen werden müssen (das Arbeiten ist möglich), 

4.) Gewinn für die Gesellschaft, wenn kulturelles Leben, Ausbildung und Sport weiterhin stattfinden können,

5.) Gewinn für die Gesellschaft, wenn im Schulunterricht keine Masken getragen werden müssen.

 

Zwischen diesen Abwägungen lassen sich verschiedene wirksame technische Lösungen finden. Hier werden die an der EAH-Jena durchgeführten Untersuchungen mit der Verwendung eines mobilen Klimagerätes beschrieben. Ein mobiles Inverter-Raumklimagerät (portable AC, air condition, Klimaanlage) hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Luft in geschlossenen Räumen in den warmen Sommermonaten zusätzlich aktiv gekühlt und entfeuchtet werden kann.

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Anti-SARS-CoV-2-Raumbelüftung mit mobilem Klimagerät der Firma Krone Kälte+Klima Vertriebs-GmbH
In Schulen, Hochschulen und insbesondere bei Musikschulen (Chorproben) besteht das Problem, dass im Winter das Lüften von Räumen nur eingeschränkt möglich ist. Wenn der Versuch unternommen werden soll, trotz der schwierigen Bedingungen unter COVID-19 einen weitestgehend normalen Betrieb der Einrichtungen zu ermöglichen, muss die Luft in den geschlossenen Räumen so gut wie möglich gefiltert und unbedingt aktiv ausgetauscht werden.
Raumbelueftung_GREE20201030.pdf
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Ansicht des verwendeten mobilen Klimagerätes GREE GPC-12-AL-R290 von Firma Krone Klima+Kälte Vertriebs GmbH.


Erster Auswaschversuch im Keller

Testraum mit einem Volumen von 18 m³ für erste Disco-Nebel-Auswasch-Versuche mit dem  Klimagerät GPC-12-AL-R290 (vorne rechts) von der Krone Kälte+Klima Vertriebs-GmbH in Bielefeld. Der Ultraschall-Vernebler simuliert einen Aerosol ausatmenden Menschen. Es ist bei laufendem Klimagerät keine Ansammlung von Aerosolen in einem Volumen des Raumes erkennbar.    

Im Video ist zu erkennen, dass die Aerosole vom Klimagerät abgesaugt werden und sich keine Ansammlung im Raum bildet.

Ansicht der Rückseite des mobilen Klimagerätes GREE GPC-12-AL-R290 mit einem angebrachten 3‐lagigen Aktivkohlefilter mit Polyphenol & antibakterieller Wirkung von Firma MANN Typ FP3567. Die Funktion des Klimagerätes wird durch den zusätzlichen MANN-Filter aus dem Automobilbereich nicht beeinträchtigt, aber die Raumluft mehrfach gereinigt. 

TRDA – Rauchdichte – Messgerät mit Lichtmesstrecke zur Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit des Nebels als relative Lichttransmission.

Das Messgerät zur Rauchentwicklungsprüfung von Stoffen bei thermischer Zersetzung nach dem Verfahren mit Lichtmesstrecke gemäß Standard DIN 50055 ist ideal für die objektive Bestimmung der Dichte des Disco-Nebels im Raum geeignet. 

Das Bild zeigt, dass das Luftvolumen (Nebel) im Raum innerhalb von t<15 min vollständig ausgewaschen wurde. Dabei wurde das Luftvolumen etwa  20 mal ausgetauscht.
Das Bild zeigt, dass das Luftvolumen (Nebel) im Raum innerhalb von t<15 min vollständig ausgewaschen wurde. Dabei wurde das Luftvolumen etwa 20 mal ausgetauscht.

Zweiter Auswaschversuch in Garage

Es wurde ein zweiter Versuch in einem Raumvolumen von 120 m³ durchgeführt, um das mathematische Modell (siehe pdf-Dokument) zu überprüfen. Es zeigte sich, dass das einfache Modell zur Berechnung der Auswaschzeit mit einem Fehler < 5% zu lang berechnet. Das Modell mit nur einer Zeitkonstante kann also als worst-case-Betrachtung verwendet werden, um die Auswaschzeit anhand des Abluftvolumenstromes und des Raumvolumens zu schätzen. Die Praxis ist mit großer Wahrscheinlichkeit besser.

Testraum mit Volumen von 120 m³; Ventilator links; Messgeräte mittig; Klimagerät rechts weiß
Testraum mit Volumen von 120 m³; Ventilator links; Messgeräte mittig; Klimagerät rechts weiß
Die Lichtmessstrecke des TRDA Rauchdichte Messgerätes
Die Lichtmessstrecke des TRDA Rauchdichte Messgerätes
Dieses Bild zeigt, dass in t< 60 min der gNebel zu 99% ausgewaschen wurde. Das gesamte Raumvolumen von 120 m³ wurde dabei etwa 3 mal ausgetauscht.
Dieses Bild zeigt, dass in t< 60 min der gNebel zu 99% ausgewaschen wurde. Das gesamte Raumvolumen von 120 m³ wurde dabei etwa 3 mal ausgetauscht.

Dritter Auswaschversuch im Seminarraum der EAh Jena

In diesem Panorama-Bild ist der Seminarraum mit Volumen von ca. 220 m³ zu sehen. An der Tür links steht der Ventilator, mittig steht der Aerosolspender, rechts daneben ist das Rauchdichtemessgerät TRDA von Firma Netzsch Taurus Instruments GmbH in Weimar, rechts am Fenster das mobile Klimagerät von Firma KRONE.

Die fest installierte Be- und Entlüftung des Seminarraumes wurde vollständig mit Folie abgeklebt.

In diesem Video ist zu sehen, wie sich beim Einwasch-Vorgang des Disco-Nebels an der Decke des Raumes stehende Wolken ausbilden. Ohne aktive Belüftung verbleibt der Nebel eine relativ lange Zeit an der gleichen Stelle. Es musste 11 mal Nebel mit der Maschine abgegeben werden, um den Seminarraum vollständig mit Disco-Nebel zu fluten.  

Dieses Video, das kurz von dem Ende des Auswaschvorganges aufgenommen wurde, zeigt, dass sich bei laufendem Klimagerät (auch ohne zusätzlichen Ventilator) keine stehenden Aerosol-Wolken im Raum bilden. Die Konzentration ausgestoßener Aerosole wird verringert und früher oder später werden sie ganz aus dem Raum entfernt. Das zeigt der Auswaschversuch des Nebels. 

In diesem Video wird zusätzlich mit einem Ventilator die Luft im Raum bewegt. 

Das Video zeigt die beachtliche Förderleistung (hoher Volumenstrom) des relativ kleinen Klimagerätes beim Herausblasen der alten Luft aus dem Seminarraum. Es muss auch darauf hingewiesen werden, dass es keine Belüftung des Raumes gab. Alle Türen und Fenster waren geschlossen und es wurde mit einem kleinen Unterdruck die Luft heraus geblasen. Mit einer Belüftung durch ein angekipptes Fenster oder einen Türspalt dürfte der Luftaustausch noch deutlich schneller gehen als in den Messungen gezeigt.

Die Lichtmessstrecke des TRDA  im Einsatz bei vorhandemen Restnebel im Raum.
Die Lichtmessstrecke des TRDA im Einsatz bei vorhandemen Restnebel im Raum.

Dieses Bild zeigt, dass das Luftvolumen des Seminarraumes von 220 m³ innerhalb von t < 90 min zu 99% mit dem mobilen Klimagerät ausgewaschen wurde. Es gab während des Versuches keine aktive Zuluft, kein offenes Fenster und keine offene Tür, so dass mit Unterdruck, wie beim Betrieb einer Dunstabzugshaube gearbeitet wurde. In der Messzeit wurden etwa 360 m³ Luftvolumen im Raum ausgetauscht, d.h. der Disco-Nebel wurde vollständig ausgewaschen. Eine lokale Ansammlung von (Aerosol-) Nebel-Wolken im Raum wird durch die ständige Luftbewegung, erzeugt vom den Belüftungskreis und vom Absaugkreis des Klimagerätes aktiv unterbunden.


Ausreißerresistente Messdatenfilterung 2007

In diesem Beitrag soll der Fokus auf die Auswertung und Darstellung von Messdatensätzen gerichtet werden, die Trends aufweisen, mit starkem Rauschen und unbekannten zufälligen Störungen stark verfälscht sind. Zufällig meist stark verfälschte Messwerte werden oft auch als Ausreißer oder Artefakte bezeichnet, da sie sich nicht in einen Trend einpassen, den man oftmals schon in den unbearbeiteten Messdaten feststellen kann. Es sollen Möglichkeiten gefunden und diskutiert werden, wie die eigentlich interessanten Informationen solcher Messreihen unverfälscht dargestellt werden können.

 

Prof. Laukner hat das Forschungsprojekt als Projektleiter und Berater seitens der HTWK Leipzig aktiv unterstützt. Das Projekt wurde vom Ingenieurbüro Guttke bearbeitet. Die Firma Cortex Biophysik GmbH in Leipzig hat die Ergebnisse praktisch verwertet.

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Ausreißerfilter
Filterprojekt_05.12.07.pdf
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Künstliches Herz 2008

Zur Simulation der Herzfunktionen eines erwachsenen Menschen wurde im Dezember 2007... Februar 2008 ein künstliches Herz für die HTWK Leipzig entwickelt, das mit einem pneumatischen Antrieb versehen ist. Der Antrieb stammt aus einem LKW-Getriebe und dient zur Positionierung des Zylinders in der Pumpe. So kann das Pumpvolumen und die Zeitfunktion gesteuert werden. Der Simulator wurde später in der Firma Seleon in Dessau zeitweise zu Entwicklungszwecken verwendet.  Als Optimierung wurde ein Linearmotor mit 150 Newton in Betracht gezogen.


Temperatursensor für Zentrifugen 2009-2010

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Temperaturlogger
Schwindelfreie Temperaturmesssonde1.pdf
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Der erste Sensor wurde vom Sommer 2009 bis zum ersten Einsatz als Messgerät im April 2010 entwickelt. Das Sensorsystem wurde inzwischen vielseitig weiterentwickelt und ist bei der Eppendorf AG zum Standardwerkzeug für die Qualifizierung von neu entwickelten Zentrifugen geworden. Es konnten schon grundlegende neue Erkenntnisse für die Entwicklung mit diesem Sensor gewonnen werden. Zukünftig wird er mit Sicherheit noch eine große Rolle bei der lückenlosen Überwachung von biologischen oder technischen Proben bei der Zentrifugation spielen.


Frontend zur Messung der Bioimpedanz Sommer 2010

Am Forschungsinstitut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V. (iba) in Heilbad Heiligenstadt wurde im Jahr 2010 ein Frontend für die Messung von Bioimpedanzen entwickelt. Das Frontend ist für die Erregung mit Frequenzen bis ca. 10 MHz ausgelegt. Ein Teil der praktischen Erprobung wurde von Studenten an der HTWK Leipzig durchgeführt. Es wurden auch Experimente mit modernen Dogitaloszilloskopen als Messsystem und der Steuerung und Auswertung mittels MATLAB durchgeführt. Aktuell wird das Frontend z.B. auch für Messungen des Impedanzspektrums an Muskeln verwendet.


EKG-Frontend für Forschungszwecke im Mai 2013

Als Zuarbeit für Dr. Marc Piquemal wurde im Frühjar 2013 ein EKG-Frontend für Forschungszwecke entwickelt. Es wurde speziell auf die im Labor in Südamerika vorhandenen Messmittel zugeschnitten.


LED Lampe mit Konstant-Stromregler

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Kleiner Projektbericht_LED.pdf
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Automatische Abpumpanlage für Fäkalien 06-07 2014

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Nach einem größeren Unwetter im Raum Leipzig wurde Bedarf angemeldet, eine automatisierte Pumpanlage für Wasser und (gefilterte) Fäkalien zu entwickeln. Die Anlage sollte preiswert sein und automatisch arbeiten. Die Überwachung erfolgt im Gegensatz zu einem Schwimmerschalter durch Messung der Leitfähigkeit zwischen zwei Elektroden. Durchgeführte Test mit Leitungswasser waren durchweg erfreulig verlaufen. Da in Keller oder Tiefgaragen eindringendes Wasser potentiell viele Haushalte betrifft, soll das kostengünstige Projekt hier gezeigt werden.


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DRIVEN RIGHT LEG SCHALTUNG - PDF
Erklärung der in der Medizintechnik verwendeten DRL-Schaltung z.B. bei der Messung eines Elektrokardiogramms (EKG).
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DRIVEN RIGHT LEG SCHALTUNG - PPTX
Erklärung der in der Medizintechnik verwendeten DRL-Schaltung z.B. bei der Messung eines Elektrokardiogramms (EKG).
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Der Unterdruckimprägnierer Mai 2015

Zu Versuchszwecken wurde im Mai 2015 eine Anlage entwickelt, mit der sich Holzlatten mittels Unterdruck imprägnieren lassen. Die Lasur soll tiefer in die Struktur des Holzes eindringen. Die Ergebnisse waren, kurzzeitig bewertet, alle gut. Die Langzeitbewertung kann erst nach 5...10 Jahren im Vergleich zu den mittels Pinsel lasierten Latten erfolgen.


Der Milbenschreck im Bienenstock seit Sommer 2017

Die Varroa-Milbe ist ein größeres Problem in der Bienenwirtschaft. Alle Möglichkeiten zur Bekämpfung sollten erforscht und genutzt werden. Daher wurde für einen technikbegeisterten Imker ein erster Prototyp eines akustischen Milbenschreckes entwickelt und im Sommer 2017 mit erster positiver Bilanz getestet.  Ein zweiter Prototyp ist aktuell im Praxistest.  Die Entwicklung weiterer Muster wird aktuell voran getrieben, um später Versuche mit größeren Stückzahlen durchführen zu können.

Besondere Lernleistung zum Thema Milbenbekämpfung 2018-2019

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DIE BEKÄMPFUNG DER VARROA-MILBE DURCH HOCHFREQUENTE SCHALLWELLEN
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Zinskalkulation für Jedermann und Jedefrau

Es ist immer gut, wenn man selbst nachrechnen kann, worauf man sich mit einem Kredit einlässt. Dafür kann die Excel-Datei  unten verwendet werden, um die Zahlen und Wünsche einzutragen. Es ist dann leicht zu sehen, wie lange wie viel Geld bezahlt werden muss und wie viel Geld der Kreditgeber an den Zinsen verdient.  

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Zinskalkulation (Schätzer) für Hauskredit
Mit dieser Datei lassen sich relativ einfach übliche Werte und Zeiten z.B. für eine Hausfinanzierung ausrechnen. Es gibt mit der Tabelle aber keine Garantie für die Richtigkeit der Zahlen im konkreten Fall. Die gültigen Zahlen müssen nach dem Gewinn von Erkenntnissen mit dem Bankberater oder der Beraterin ausgehandelt werden.
Zinskalkulation_fuer_Jedermann.xlsx
Microsoft Excel Tabelle 142.1 KB

Trends in der Medizintechnik

Ein Vortrag im Rahmen der Langen nacht der Wissenschaften im November 2019 an der Ernst-Abbe-Hochschule in Jena.

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Trends in der Medizintechnik- ausgewählte Beispiele aus der Region Mitteldeutschland
Prof. Dr. Sebastian König
Vortrag zur Langen Nacht der Wissenschaften in Jena. 22. November 2019
Lange_NDW_112019_22112019_s.pdf
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Dokumentation Synthesizer TIRACON 6V

Kurz vor der Einführung der D-Mark im Frühjahr 1990 wurde ja fast alles, was in der DDR produziert wurde, verramscht. So kam ich für nur 200 Mark! zu meinem nagelneuen polyphonen Synthesizer TIRACON 6V.  Bei einem Besuch in der Musikstadt der DDR im Jahre 1995 konnte ich mir von einem älteren Herren die komplette Service-Dokumentation für das grandiose Instrument besorgen. Trotz einiger Turbulenzen und Umzüge konnte ich den Synthesizer bis heute voll funktionsfähig und die Dokumentation lesbar konservieren. Ich musste im Laufe der Jahre zahlreiche Dinge reparieren:  Elekrolytkondensatoren, den Pufferakku, eine grüne LED (H101+R118) als High-Pegel-Generator für zwei NAND- Gatter auf der DLP, Entfernung eines haarfeinen störenden Kupferdrahtes auf einer Kanal-Leiterplatte, Oxidation an Pins von OPVs, Pflege von Potis (optimal mit Caig Lab DeoxIT FN5S-2N oder auch DN5S-2N). 

Da es nur noch sehr wenige dieser Instrumente gibt und mich ein Fan aus Prag nach Hilfe fragte, hatte ich mir 2016 die Mühe gemacht, meine gesamte Dokumentation zu digitalisieren. Hier können die Dokumente gratis heruntergeladen werden. 

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TIRACON 6V Service Handbuch
Technische Dokumentation des TIRACON 6V
Tiracon_6V_service_manual_DE.pdf
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TIRACON 6V Benutzer Handbuch
Bedienungsanleitung des TIRACON 6V
TIRACON_6V_user_manual_DE.pdf
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