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30. Juli 2021   142/21    Studium und Lehre

Lüftungskonzepte einfach überprüfen: Studierende entwickeln CO2-Messung mit mehreren Sensoren

Oldenburg. Das richtige Lüften ist während der Pandemie zu einem zentralen Thema an Schulen, Hochschulen und in Büros geworden. Eine Gruppe von Informatik-Studenten der Universität Oldenburg hat im vergangenen Semester in einer Lehrveranstaltung ein voll funktionsfähiges System entwickelt, mit dem sich die Kohlendioxid-Verteilung in einem Raum flächendeckend überwachen lässt. Mehrere Sensoren messen dabei die CO2-Konzentration in kurzen zeitlichen Abständen und melden die Werte an eine Datensenke. Diese von den Studierenden programmierte Software speichert die Messwerte in einer Datenbank ab und stellt sie grafisch als farbige Punkte nach einem Ampelprinzip in einer Raumkarte dar. Die präzisen Messwerte können zudem aus der Datenbank exportiert und zum Beispiel in Form von Kurven dargestellt und analysiert werden. Das System sei geeignet, Lüftungskonzepte in größeren Räumen unter realen Bedingungen zu überprüfen, so das Team unter Leitung des Informatikers Prof. Dr. Oliver Theel.

Bislang werden meist einzelne CO2-Sensoren verwendet, um die Qualität der Atemluft in einem Raum zu überwachen. Oft zeigen die Messfühler anhand eines Ampelsystems an, ob gelüftet werden sollte. „Das Neue an dem System der Studierenden ist, dass sich die CO2-Verteilung an vielen Stellen zum gleichen Zeitpunkt verfolgen lässt und man die Entwicklung anschließend noch einmal im Zeitraffer abspielen kann“, so Theel, der an der Universität die Abteilung Systemsoftware und verteilte Systeme leitet. So könne man sehr präzise analysieren, ob ein Lüftungskonzept funktioniert – oder durch welche konkreten Maßnahmen es sich verbessern lässt.

Um die CO2-Konzentration zu messen, verwendeten die sieben Studenten kommerziell erhältliche Sensoren, die Kohlendioxid-Werte mit Hilfe von Infrarot-Licht mit hoher Genauigkeit messen. Diese Messfühler verbanden sie mit kleinen Ein-Chip-Computern, so genannten Mikrocontrollern, einer eigenen Stromversorgung, LED-Lämpchen und weiteren Bauelementen zu sogenannten Sensorknoten. Die kleinen Kästen lassen sich frei im Raum positionieren. Jeder Sensorknoten zeigt über das LED-Ampelsystem die aktuelle CO2-Konzentration an seiner Position an und sendet die genauen Messdaten zudem per W-Lan zu einem Laptop im gleichen Raum. Dort lassen sich die grafisch aufbereiteten Werte in Echtzeit anzeigen.

Das Team hat bereits das Lüftungskonzept eines Labor-Raums an der Universität mit Hilfe des Systems überprüft. Mit Erfolg: Die Messungen ergaben, dass die CO2-Werte in dem Raum, in dem sich bis zu fünf Personen aufhielten, während eines mehrstündigen Zeitraums auch bei zeitweise gekippten Fenstern nie in den kritischen Bereich kamen. Geplant ist, Kits mit mehreren Sensorknoten nach den Sommerferien auch in Schulen einzusetzen, um gemeinsam mit den Schulträgern Lüftungskonzepte evaluieren und gegebenenfalls optimieren zu können.

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Bilder

  

Die von den sieben Studenten entwickelten Sensorknoten zeigen anhand von LED an, ob der CO2-Wert hygienisch unbedenklich ist oder ob gelüftet werden sollte. Die Geräte senden außerdem Messdaten an eine selbst programmierte Software. Foto: Universität Oldenburg/SVS

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Kontakt

Prof. Dr. Oliver Theel, Tel.: 0441/798-2364, E-Mail:

(Stand: 09.06.2021)