Abstand halten: Neues Video der Bauhaus-Universität Weimar verdeutlicht, wie sich Atemluft ausbreitet
Was passiert, wenn wir husten? Mithilfe des sogenannten Schlierenspiegels machen Forscher der Professur Bauphysik sichtbar, was für das menschliche Auge normalerweise verborgen bleibt: Kleinste Luftströmungen im Raum. Ihr Kurzfilm illustriert damit eindrücklich, warum wir die Verhaltensempfehlungen der Weltgesundheitsorganisation WHO zum Schutz vor dem Coronavirus einhalten sollten.
Zu sehen ist die Silhouette eines Mannes, der erst normal atmet und schließlich beginnt stark zu husten. Erst ohne Schutzvorkehrungen, dann mit vorgehaltener Hand, in die Armbeuge und mit verschiedenen Atemschutzmasken. »Besonders beim Husten ohne Schutz vor dem Mund wird deutlich, wie stark sich die Atemluft im Raum ausbreitet«, erläutert Prof. Conrad Völker, Leiter der Professur Bauphysik. Aus diesem Grund muss der Mund beim Husten bedeckt werden, geht aus dem Experiment hervor. »Am besten mit der Armbeuge, auch um die Hände sauber zu halten und mögliche Viren oder andere Krankheitserreger nicht über Körperkontakt oder Oberflächen weiterzutragen«, ergänzt Prof. Völker. Selbst der Einsatz von Atemschutzmasken zeige zwar eine Verbesserung, aber auch hier sei kein hundert-prozentiger Schutz vor einer Tröpfcheninfektion gegeben.
Abstand halten! – Wie sich Atemluft beim Husten verbreitet. Ein Experiment der Professur Bauphysik.
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Schlierenverfahren zur Visualisierung von Raumluftströmungen
Verantwortlich für das aus aktuellem Anlass durchgeführte Experiment ist M. Sc. Amayu Wakoya Gena, DAAD-Stipendiat an der Bauhaus-Universität Weimar, welcher im Rahmen seiner Doktorarbeit das sogenannte Schlieren-Verfahren zur Visualisierung und Messung von Raumluftströmungen einsetzt. Herzstück des Messgerätes ist ein konkaver und extrem fein geschliffener Spiegel mit rund einem Meter Durchmesser. Mithilfe dieses Schlierenspiegels werden selbst kleinste Luftströmungen sichtbar. »Das Prinzip ist ähnlich wie bei einer überhitzten Straße im Sommer, wenn die Luft über dem Asphalt flimmert«, vergleicht Prof. Völker. Wie über der Straße hat die warme, feuchte Atemluft eine andere Dichte als die kühlere Raumluft. Diese Dichteunterschiede führen zu einer Ablenkung des Lichtes, was dann als dunkle Flecken in einem Foto oder Videobild sichtbar wird. Da diese Dichteunterschiede bei Raumluftströmungen allerdings sehr gering sind, sind diese nicht mit bloßem Auge, sondern nur mit Hilfe des Schlierenspiegels zu erkennen.
Weltweit existieren derzeit nur vier Großschlieren-Systeme, welche jeweils in unterschiedlichen Forschungsbereichen angewendet werden. In Weimar liegt der Fokus auf bauphysikalischen Messreihen. Eingesetzt wird das Großgerät an der Bauhaus-Universität Weimar vornehmlich zur Untersuchung von Raumluftströmungen in Innenräumen, um zu erforschen, welchen Einfluss das Raumklima auf den menschlichen Körper hat. Ziel ist die Entwicklung individueller Lösungen, um die Energieeffizienz von Räumen zu optimieren. 2017 wurden die Forscher der Bauhaus-Universität Weimar im Innovationswettbewerb Deutschland – Land der Ideen ausgezeichnet. Mit rund 400.000 Euro wurde der Schlierenspiegel vom Freistaat Thüringen gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.
Hier finden Sie das Video auf dem Vimeo-Kanal der Bauhaus-Universität Weimar:
https://vimeo.com/399120258
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Conrad Völker
Bauhaus-Universität Weimar
Professur Bauphysik
Tel.: +49 (0) 36 43 / 58 47 01
E-Mail: conrad.voelker[at]uni-weimar.de
Nachtrag vom 6.April 2020
In Anbetracht der aktuellen Debatte um den Gebrauch eines Mundschutzes weisen wir ausdrücklich darauf hin: Das Experiment wurde mit einer Staubschutzmaske und einer einfachen OP-Maske bzw. chirurgischen Maske durchgeführt. Zu sehen sind Visualisierungen von Raumluftströmungen, d.h. es können auf Basis des Videos keine medizinischen Aussagen bezüglich der Wirksamkeit eines Maskenschutzes getroffen werden. Ob und wie Tröpfchen durch das Material diffundieren muss in weiteren Untersuchungen getestet werden. Unsere Experten stehen diesbezüglich bereits in Kontakt mit Medizinern. Es ist jedoch nicht absehbar, wann verlässliche quantitative Daten zu erwarten sind.