Grünes Licht für den Sport

Wie verbreiten sich Aerosole in Sporthallen?

Wie verbreiten sich CO2 und damit die möglicherweise auch virenbelasteten Aerosole in Sporthallen? Das hat eine aktuelle Studie nun untersucht. Das Ergebnis der vierwöchigen Messungen in zwei Sporthallen des Berufskollegs Wesel zeigt: Der für Schüler in der Pandemiephase wichtige Sportunterricht kann unter Beachtung der Aerosolausbreitung und entsprechender Anzeige einer CO2 Ampel durchaus stattfinden.

Der Studienaufbau:
Vergleichbar mit den bekannten Vorteilen der CO2 Ampel in Klassenräumen, die zum rechtzeitigen Lüften auffordern, sollte in der vorliegenden Studie überprüft werden, wie sich CO2 und damit die möglicherweise auch virenbelasteten Aerosole in Sporthallen ausbreiten. Hierzu wurden durch Dr. Jens Winkler, Mitglied der Schulleitung des Berufskollegs Wesel, zwei deutlich unterschiedliche Hallen ausgewählt: Eine moderne Einfachturnhalle mit einer Lüftungsanlage, die bei einem 100-prozentigen Frischluftanteil einen fünf- bis siebenfachen Luftwechsel pro Stunde ermöglicht. Und ein sogenanntes Hallendrittel einer Dreifachturnhalle mit einer Lüftungsanlage, die einen deutlich geringeren Luftwechsel ermöglicht, allerdings ebenfalls bei einem 100-prozentigen Frischluftanteil.
Zusätzlich ist das Luftvolumen aufgrund der Höhe der Halle relativ groß. In der Einfachturnhalle (H1) wurden in allen vier Ecken und auf den Längsseiten in jeweils 50 cm und in 200 cm CO2 Ampeln aufgestellt, die kontinuierlich die Messwerte aufzeichneten und auf einen Server zur grafischen Auswertung sendeten. Ein gleicher Aufbau erfolgte in der anderen Halle, wobei an der Längsseite mit dem Vorhang die CO2 Ampeln wegfielen.

Der Sportbetrieb:
Der Sportbetrieb, welcher nach der Freigabe für den Unterricht im März 2021 mit geringer Gruppen- bzw. Klassenstärke stattfand, wurde zudem bezüglich der Teilnehmerzahl, der sportlichen Aktivität und dem Aktivitätsgrad je Unterrichtsstunde dokumentiert. So konnte in der nachfolgenden Zuordnung bewertet werden, welches Sportspiel mit Schülerzahl einen entsprechenden Anstieg der CO2-Belastung verursachte. Die meisten der Aktivitäten wurde von den Sportlehrern in der Dokumentation als „mittlere Aktivität“ bewertet Die Sportarten beziehungsweise Sportspiele waren etwa Basketball, Badminton und Gymnastik/Tanz.

Beobachtungen und Ergebnisse:
Bemerkenswert war zunächst die Tatsache, dass der zu beobachtende Anstieg der CO2-Konzentration nicht wie vorab erwartet auf einen bestimmten Hallenbereich begrenzt war, sondern sich der Anstieg bei ausnahmslos allen Aktivitäten stets deckungsgleich in allen Bereichen in beiden Hallen wahrzunehmen war. Selbst in der gering durchlüfteten Halle ließ sich dies ausnahmslos bei allen Messreihen wiederfinden. Ebenso war der Anstieg der CO2-Konzentration gleichermaßen in 50 cm und auch in 200 cm zu bemerken. Dies führt zunächst zu dem Rückschluss, dass durch die Luftverwirbelung während des Sportunterrichts selbst eine rasche Verteilung der CO2-Moleküle und somit der Aerosole erfolgt. Zukünftige Messungen können daher mit einer deutlichen Reduzierung der Messpunkte stattfinden. Hier kommt es offenbar auch nicht auf die Montagehöhe der CO2-Ampeln an. Wie man gut in den Grafiken der Aufzeichnungen erkennen kann, gab es bei der beschriebenen Nutzung zu keiner Zeit eine höhere Belastung an CO2 als ca. 700 ppm. Die CO2Ampeln, die auf einen hinweisenden Farbwechsel bei 800 ppm von grün auf gelb eingestellt waren, zeigten demzufolge zu keinem Zeitpunkt gelbes Licht. Dies brachte zudem auch für die Sport treibenden Schüler das sichere Gefühl, kein erhöhtes Infektionsrisiko einzugehen.Einen deutlichen Unterschied konnte man bei dem jeweiligen Abklingen der CO2-Erhöhung in beiden Hallen erkennen. Während in der recht gut durchlüfteten Einzelsporthalle die Messwerte schon nach kurzer Zeit von rund 20 bis 30 Minuten den Wert von ca. 430 – 500 ppm („frische Luft“) erreichten, benötigte das Hallendrittel mit geringer Durchlüftung diese Werte erst nach eineinhalb bis zwei Stunden.

Das Fazit:
Die Auswertung der vorliegenden Messdaten und der Abgleich mit den Dokumentationen der Sportlehrer hat gezeigt, dass ein Sportunterricht mit mittlerer Aktivität und einer Gruppengröße bis zu 20 Schülern keine größere Gefahr im Vergleich zum Aufenthalt im Klassenraum birgt. Aufgrund des deutlich geringeren Luftvolumens eines Klassenraumes steigt die CO2- und damit auch die potentiell virenbelastete Aerosol-Konzentration bei einer vergleichbar großen Personenanzahl deutlich schneller an und erreicht bei nicht konsequent durchgeführter Fensterlüftung deutlich höhere Werte, als in dieser Studie in den beiden Sporthallen gemessen wurden. Zu berücksichtigen ist sicherlich, dass die jeweils zur Verfügung stehende Lüftung der Sporthalle die Nutzung beeinflusst, da der Abbau der CO2- und somit der Aerosol-Konzentration auch die nachfolgende Nutzung, beispielsweise in nachfolgenden Doppelstunden beeinflusst. So sollte in einer gering durchlüfteten Sporthalle nach einer Doppelstunde eine längere Abklingphase eingehalten werden, idealerweise eine nächste Doppelstunde eher entfallen.

Die über vier Wochen gehende Studie mit beiden Hallen zeigt, dass der für Schüler in der Pandemiephase wichtige Sportunterricht unter Beachtung der Aerosolausbreitung und entsprechender Anzeige der Ampel durchaus stattfinden kann.