Raumluftqualität in Schulen und das Befinden von Kindern (RABE)

Das Projekt wurde im Auftrag der Deutschen Bundesstiftung Umwelt vom Bayerischen Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) durchgeführt. Kooperationspartner waren die Landesmessstelle für das Gefahrstoffrecht des Landeslabors Berlin-Brandenburg, die Arbeitsgruppe Raumklimatologie am Institut für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Lehrstuhl für Pädagogische Psychologie, Diagnostik und Evaluation der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Einführung

Eine gute Raumluftqualität ist bedeutsam für das Wohlbefinden von Menschen. Bei einer schlechten Raumluftqualität ist eine Beeinträchtigung des Wohlbefindens zu erwarten. Die Leistungsfähigkeit der Raumnutzer lässt nach und unter Umständen kann eine zunehmende Müdigkeit festgestellt werden.

Untersuchungen in Klassenräumen haben gezeigt, dass insbesondere in den Wintermonaten die empfohlenen Kohlendioxid-Konzentrationen (CO2) häufig und deutlich überschritten werden. In einer Untersuchung des LGL lagen die medianen CO2-Konzentrationen zwischen 598 ppm und 4.172 ppm. In 25% der Klassenräume lag die mediane Konzentration über 2.000 ppm und in 10% bei über 2.700 ppm. Es zeigte sich weiterhin, dass die CO2-Gehalte im Median 90% der Unterrichtszeit mehr als 1000 ppm und 59% der Unterrichtszeit mehr als 1.500 ppm betrugen.

Kohlendioxid-Konzentrationen dieser Größenordnung können möglicherweise die Konzentrations- und Leistungsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler nachteilig beeinflussen.

Erste Untersuchungen zu dieser Fragestellung lagen bereits vor, kamen aber noch nicht zu einem klaren Ergebnis. Aufgrund der widersprüchlichen Studienergebnisse und der bisher vorliegenden sehr kleinen Studien war also noch keine klare Aussage über einen möglichen Zusammenhang zwischen der Kohlendioxidkonzentration im Klassenraum und der Leistungsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler möglich.

Zielsetzung und Untersuchungsablauf

Ziel des Forschungsprojektes war, den Einfluss der Kohlendioxidkonzentration auf das Wohlbefinden, die Konzentration und die Leistungsfähigkeit von Schülerinnen und Schülern zu bestimmen. Die Untersuchung erfolgte im Winter 2009/2010 in sechs Schulen, die über eine raumlufttechnische Anlage in Klassenräumen verfügten, mit Grundschülern der Klassenstufe 3 oder 4.

Der Kohlendioxidgehalt in der Raumluft wird grundsätzlich durch die Anzahl der Raumnutzer, deren Aktivität, und die Be- und Entlüftung über die Lüftungsanlage sowie über die Fenster beeinflusst. Es ist davon auszugehen, dass morgens vor Beginn des Schulunterrichts der Kohlendioxidgehalt in der Raumluft niedrig ist. Findet kein Luftaustausch statt, steigt bei Anwesenheit der Schüler der Kohlendioxidgehalt an, so dass erfahrungsgemäß nach ungefähr einer Schulstunde Werte von 2000 ppm erreicht werden. Mit Hilfe der Lüftungsanlage kann der Anstieg verringert werden.

Folgende drei Studienbedingungen wurden festgelegt:

Ist-Zustand

Es wurde kein Eingriff in den Luftaustausch vorgenommen. Das Lüftungssystem war wie üblich eingestellt, Schülerinnen und Schüler durften nach Bedarf bzw. entsprechend der in der Schule bestehenden Regelungen Fenster öffnen.

Schlechte Lüftung

Die zentrale Belüftungsanlage wurde so eingestellt, dass der CO2-Wert im Klassenraum dauerhaft hoch lag. Zielwerte waren CO2-Konzentrationen von über 2000 ppm, jedoch unterhalb 2500 ppm. Die „schlechte Lüftung“ spiegelte somit eine Situation wieder, die in circa 25% der bayerischen Schulen derzeit vorliegt (siehe oben). Durch die obere Grenze sollte aber eine zu starke Belastung der Schülerinnen und Schüler vermieden werden. In jedem Fall liegen diese Werte nochmals deutlich unter dem Konzentrationsniveau, bei dem erste physiologische Effekte erwartet werden müssen. Eine Fensterlüftung war untersagt, Türen sollten ebenfalls möglichst geschlossen bleiben.

Gute Lüftung

Die zentrale Belüftungsanlage wurde so eingestellt, dass der CO2-Wert im Klassenraum dauerhaft niedrig lag. Zielwerte waren CO2-Konzentrationen unterhalb von 1000 ppm. Dies entspricht in etwa der Qualitätsstufe IDA 1 „Hohe Raumluftqualität“ der DIN EN 13779 bei einer CO2-Außenluftkonzentration von 400 ppm. Eine Fensterlüftung war untersagt, Türen sollten ebenfalls möglichst geschlossen bleiben.

Jede Klasse sollte alle drei Bedingungen durchlaufen. Der Ist-Zustand wurde als erstes erhoben, die Reihenfolge der beiden übrigen Bedingungen wurde randomisiert, so dass in etwa die Hälfte der Klassen dann einer „guten Lüftung“ und die andere Hälfte einer „schlechten Lüftung“ ausgesetzt war. Die Lüftungsbedingungen waren jeweils gültig für zwei Tage, bezogen auf eine Woche.

An den Tagen mit definierter Lüftung wurden zu Unterrichtsende (vorzugsweise am Ende der 4. Schulstunde) Testverfahren durchgeführt. Es wurde jeweils der gleiche Fragebogen für die Schüler eingesetzt. Er enthielt die standardisierten Instrumente d2-Test (ein Aufmerksamkeits-Belastungs-Test), Achievement Emotions Questionnaire und adaptierter KINDL Fragebogen zur Lebensqualität von Kindern.

Ergebnisse

Es konnten fünf Schulen in Bayern und eine Schule in Brandenburg für die Studie gewonnen werden. Die Datenerhebung fand von November 2009 bis April 2010 statt.. Ergebnisse der Studie sind in dem „Kurzbericht RaBe“ dargestellt (siehe Link auf der rechten Seite).

Veröffentlichungen

  • Twardella D, Matzen W, Lahrz T, Burghardt R, Spegel H, Hendrowarsito L, Frenzel AC, Fromme H. Effect of classroom air quality on students’ concentration: Results of a cluster randomized cross-over experimental study. Indoor Air 2012, 22(5), 378-387.

Poster

  • Twardella D, Lahrz T, Matzen W, Spegel H, Fromme H. RaBe: Ergebnisse einer experimentellen Studie zur Raumluftqualität in Schulen und der Konzentrationsfähigkeit von Kindern. Kongress „Gesunde Umwelt - Gesunde Bevölkerung“. Risikomanagement im öffentlichen Raum, 4. LGL Kongress für den Öffentlichen Gesundheitsdienst, 5. Jahrestagung der GHUP, München, 9.-11. November 2011.
  • Twardella D, Lahrz T, Matzen W, Spegel H, Hendrowarsito L, Fromme H. RaBe: Ergebnisse einer experimentellen Studie zur Raumluftqualität in Schulen und der Konzentrationsfähigkeit von Kindern. 5. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Epidemiologie, Berlin, 21.-25. September 2010.

Referenzen

  • Lahrz T, Bischof W, Sagunski H (2008) Gesundheitliche Bewertung von Kohlendioxid in der Innenraumluft. Mitteilungen der Ad-hoc-Arbeitsgruppe Innenraumrichtwerte der Innenraumlufthygiene-Kommission des Umweltbundesamtes und der Obersten Landesgesundheitsbehörden. Bundesgesundheitsbl Gesundheitsforsch Gesundheitsschutz 51, 1358-1369.