Theoretische und experimentelle Untersuchung der örtlichen Feinstaubverteilung im Gebäude zur Ermittlung von Partikelaufnahmen über den menschlichen Respirationstrakt sowie Integration der Erkenntnisse in die TGA-Planungsmethodik

Jan Drzymalla

Ob durch Verkehr, Industrie oder Privathaushalte - Schadstoffe gelangen täglich in die Atmosphäre und verschmutzen unsere Atemluft. Feinstaub gilt dabei als eines der gefährlichsten Luftschadstoffe für die Gesundheit, da sich kleinste Staubpartikel im menschlichen Respirationstrakt ablagern und dort schädliche Wirkungen entfalten. Angesichts der Tatsache, dass Menschen üblicherweise mehr als 90 % ihres Lebens in Innenräumen verbringen, spielt die Luftqualität und somit auch die Feinstaubkonzentration in Gebäuden eine wesentliche Rolle für das Wohlbefinden und den Komfort. Die Bilanzierung von Feinstaub ist jedoch aufgrund seiner variierenden Partikelgrößenverteilung, chemischen Zusammensetzung sowie teils lückenhaften Datengrundlage sehr komplex und findet deshalb bei der Gebäudeplanung kaum Anwendung.

Dieser Problematik kann durch die ganzheitliche und kooperative Arbeitsmethode „Building Information Modeling“ (BIM) Abhilfe geschaffen werden, welche zudem großes Potenzial für einen konsistenten nicht-proprietären Informations- und Datenaustausch mit Hilfe von digitalen Gebäudemodellen bietet. Im Gegensatz zur bisherigen Feinstaub-Bilanzierung liegen die notwendigen Informationen unter Anwendung der BIM-Methode somit früher, strukturierter und einheitlicher vor und können direkt mit dem Gebäude verknüpft werden.

Im Fokus dieser Arbeit steht die theoretische und experimentelle Untersuchung der örtlichen Feinstaubverteilung im Gebäude zur Ermittlung von Partikelaufnahmen über den menschlichen Respirationstrakt. Konkret werden hierfür die Integrierbarkeit eines Feinstaub-Bilanzierungsmodells sowie des ICRP-Lungendepositionsmodells in das offene BIM-Datenformat „Industry Foundation Classes“ (IFC) analysiert und dazugehörige BIM-Anwendungsfälle entwickelt. Ziel ist es, eine automatisierte BIM-integrierte Bilanzierung zu ermöglichen, mit der Feinstaubkonzentrationen im Gebäude simuliert werden können, um auf Basis dessen Partikelablagerungswahrscheinlichkeiten im menschlichen Respirationstrakt zu berechnen. Parallel dazu werden Feinstaubkonzentrationen innerhalb und außerhalb des Gebäudes sowie im menschlichen Respirationstrakt experimentell untersucht, um die getätigten Simulationen zu validieren.