Simulationsmodell der HTWK Leipzig Virenausbreitung genauer berechnen: Mit Mathe gegen Corona

Immer noch ist nicht ganz klar, wie sich Coronaviren über Aerosole weiterverbreiten. Eine Arbeitsgruppe der HTWK Leipzig hat nun ein Modell entwickelt, mit dem die konkrete Belastung pro Person in Innenräumen berechnet werden kann. Die Zahlen könnten helfen bei Entscheidungen über weitere Lockerungen der Corona-Regeln etwa in Schulen oder für den Kulturbetrieb.

Ein Lehrer unterrichtet Deutsch in einer Klasse, die wegen Corona geteilt wurde
Bildrechte: imago images/Mattias Christ

Aerosole, also winzige Luftteilchen, spielen bei der Verbreitung von Sars-CoV-2 eine große Rolle. Doch wie genau sie sich ausbreiten, ist immer noch nicht vollständig geklärt. Forschende der Leipziger Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (HTWK) haben ein Modell entwickelt, mit dem sich dies für Innenräume mit mehreren Menschen wie etwa in Schulen oder Unis genau simulieren lässt.

Mit Belüftung und ohne Sprechen erst nach 75 Minuten ein Risiko

Das Team um Prof. Stefan Schönfelder spielte dafür verschiedene Szenarien am Beispiel eines Seminarraums der Hochschule durch: jeweils mit und ohne Belüftung durch Fenster sowie mit und ohne eine sprechende Lehrperson mit der Annahme, dass diese infiziert sei. Dabei sei die langjährige Erfahrung der HTWK-Experten bei Strömungssimulationen zur Raumluftqualität die Basis der Forschung gewesen, so Schönfelder.

Ein leerer Seminarraum
Der HTWK-Seminarraum, der für die verschiedenen Simulationen genutzt wurde. Bildrechte: HTWK/Anika Schreyer

Im Ergebnis konnten so maximale Kontakt- bzw. Aufenthaltszeiten in Innenräumen verschiedener Art genau bestimmt werden. In der konkreten Berechnung gingen die Forscher von einem 80 Quadratmeter großen Raum aus, in dem sich 16 Personen ohne Mund-Nasen-Schutz aber mit mindestens 1,50 Meter Abstand befinden. Wie hoch ist hier das Ansteckungsrisiko? Wenn der Raum gelüftet wird und eine infizierte Lehrperson darin spricht, kann rund 40 Minuten unterrichtet werden, bevor erstmals eine hohe Ansteckungsgefahr für jemanden besteht. Bei Belüftung, aber ohne Sprechen – beispielsweise in einer schriftlichen Prüfung – besteht erst nach ca. 75 Minuten ein hohes Risiko.

In weiteren Szenarien wurde zudem untersucht, wie sich ein kompletter Verzicht auf Belüftung auf alle oder einzelne Personen im Raum auswirkt. Dabei zeigten sich auch lokale Effekte, da sich nicht immer die Menschen ansteckten, die der Infektionsquelle am nächsten waren. Letztlich war es jedoch am besten, wenn man sich so weit wie möglich von der Infektionsquelle entfernt aufhält.

Rückkehr in den Alltag möglicherweise etwas früher machbar

Die Leipziger Wissenschaftler konnten mit ihren neuen Modellen für jeden einzelnen Quadratmeter im Raum das Infektionsrisiko konkret abschätzen. Damit ließe sich in Zukunft nicht nur die Lehre in Schulen und Unis wieder mit mehr Präsenz gestalten, sondern etwa auch in Kinos und bei Konzerten – und das würde eventuell auch eine Rückkehr in den Alltag etwas schneller ermöglichen, hoffen die Forscher.

Unsere Modelle sind prinzipiell übertragbar auf alle Szenarien – Theaterbestuhlungen, Klassenzimmer und den ÖPNV zum Beispiel.

Prof. Stefan Schönfelder, HTWK Leipzig

cdi

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Di 03.11.2020 20:37Uhr 02:33 min

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