Im Hinblick auf Gefahrstoffe in der Luft besteht die gesetzliche Anforderung, dass die Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) eingehalten werden müssen. Ist dies nicht durch Substitution, Mengenreduktion oder verfahrenstechnische Maßnahmen möglich, kann dies durch eine Erhöhung der Luftwechselzahl erreicht werden. Dabei wird im Bereich der technischen Lüftung zwischen Raumlüftung und Absaugung unterschieden.
Im Bereich der Gefahrstoffe ist eine freie Lüftung möglich, sofern eine geringe Gefährdung besteht und der AGW der jeweiligen Gefahrstoffe mit dieser Maßnahme eingehalten werden kann.
Bringt die freie Lüftung nicht den gewünschten Erfolg, kann auf eine Absaugung direkt an der Quelle zurückgegriffen werden. Damit können bei unbeweglichen Emissionsquellen die Gefahrstoffemissionen wirkungsvoll an Ort und Stelle abgesaugt werden. Dies bietet sich bei räumlich relativ begrenzten Emissionsquellen, wie z. B. Schweißen, Sägen o. Ä., an.
Ist diese Maßnahme z. B. aufgrund ortsveränderlicher Emissionsquellen nicht möglich, so steht die Raumlüftung als Lüftungsmaßnahme zur Verfügung. Dabei wird durch eine hohe Luftwechselzahl bezogen auf den gesamten Raum die Gefahrstoffkonzentration unter den Arbeitsplatzgrenzwert gebracht (Abb. 1).
Abb. 1: Abstufung von Lüftungsmaßnahmen
Sind die ungefähren Mengen an Gefahrstoffen bzw. deren Massen- oder Volumenströme bekannt oder rechnerisch zu ermitteln, kann eine grobe rechnerische Abschätzung der Schadstoffkonzentration erfolgen. Diese wiederum kann dazu benutzt werden, um abzuschätzen, welche Größenordnung von Luftwechsel erforderlich ist bzw. ob die bestehende Luftwechselzahl ausreichend ist.
Beispiele dazu sind im BIA-Report 3/2001 "Berechnungsverfahren und Modellbildung in der Arbeitsbereichsanalyse" zu finden.
2.1 Bewertung der Luftwechselzahl
Sind die ungefähren Mengen an Gefahrstoffen bzw. deren Massen- oder Volumenströme bekannt oder rechnerisch zu ermitteln, kann eine grobe rechnerische Abschätzung der Schadstoffkonzentration erfolgen. Diese wiederum kann dazu benutzt werden, um abzuschätzen, welche Größenordnung von Luftwechsel erforderlich ist bzw. ob die bestehende Luftwechselzahl ausreichend ist.
Beispiele dazu sind im BIA-Report 3/2001 "Berechnungsverfahren und Modellbildung in der Arbeitsbereichsanalyse" zu finden.
Bewertung einer Luftwechselzahl
In einem Raum der Größe 6 m × 5 m × 3 m (L × B × H) sollen Lackierarbeiten durchgeführt werden.
Dabei werden pro Stunde 500 g eines Lackes verwendet, der 50 % Methylmethacrylat als gefahrbestimmende Komponente enthält. Der Arbeitsplatzgrenzwert von Methylmethacrylat ist mit 210 mg/m³ festgelegt.
Die Luftwechselzahl von Räumen über Erdgleiche kann gemäß TRBS 2152 Teil 2 mit mind. 1 angenommen werden – um Sicherheit zu gewährleisten, wird hierbei der "Worst Case" angenommen, also die niedrigste Luftwechselzahl (einfacher Luftwechsel) für die Berechnung gebraucht.
Zu prüfen ist, ob diese natürliche Lüftung ausreicht oder ob eine zusätzliche, technische Lüftungsmaßnahme (Absaugung o. Ä.) notwendig ist.
Die Schadstoffkonzentration unter diesen Bedingungen, bei denen eine Schadstoffemission relativ konstant erfolgt, berechnet sich wie folgt:
Für den Frischluftvolumenstrom gilt:
Unter Berücksichtigung des Methylmethacrylatanteiles von 50 % ergibt sich für den Schadstoffmassenstrom:
Folglich ergibt sich für die Schadstoffkonzentration:
Die errechnete Konzentration liegt wesentlich über dem AGW von 210 mg/m³.
Dies zwar unter der Annahme, dass das Methylmethacrylat vollständig verdampft, jedoch ergibt sich durch die Worst-Case-Betrachtungen ein ausreichender "Spielraum" (Sicherheitsabstand) gegenüber den tatsächlichen Bedingungen.
Zur Einhaltung des AGW kann nun eine Luftwechselzahl errechnet werden.
Durch Umstellung ergibt sich in diesem Fall mit der Annahme, dass der AGW die zu erreichende Schadstoffkonzentration ist:
In diesem Fall:
Mit einem mind. 14-fachen Luftwechsel wäre der AGW unter den oben genannten Bedingungen nun einhaltbar.
Modellierung
Die durchgeführte rechnerische Abschätzung ist eine Modellierung. Diese ist nur bei relativ konstanter Schadstoffemission und unter Annahmen hinreichend durchführbar. Bei unregelmäßiger Schadstoffemission oder sonstigen anderen Bedingungen müssen andere, aufwendigere Rechenmodelle durchgeführt werden.
Diese rechnerische Abschätzung ist nur zur schnellen, groben Abschätzung zu gebrauchen und kann messtechnische Maßnahmen nicht ersetzen.