Aerosolausbreitung in der DO-728-Passagierkabine

Abstract

Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Göttingen wird am Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik mit modernsten numerischen und experimentellen Methoden die Ausbreitung von Aerosolen in Flugzeugkabinen ausgehend von einer ausgewählten Quellposition untersucht. Ziele der vorliegenden Studie sind einerseits die experimentelle Bestimmung des Aerosoltransports, um die Grundlagen für die weitere Analyse möglicher Ansteckungen für Mediziner und Virologen zu legen, und andererseits durch numerische Studien das Potential alternativer Belüftungskonzepte aufzuzeigen. Mithilfe eines Aerosol-ausatmenden thermischen Menschmodells wurde experimentell die Ausbreitung von Aerosolen in dessen naher Umgebung bei klassischer Mischlüftung, d.h. die frische Luft wird im Deckenbereich zugeführt, nachgewiesen. Bereits in einer Entfernung von zwei Reihen beträgt die gemittelte Aerosolkonzentration weniger als 0.1 %. Innerhalb einer Reihe und insbesondere auf einer Gangseite findet dagegen ein erhöhter Aerosoltransport statt, was auch in den numerischen Strömungssimulationen bestätigt wird. Hohe Luftwechselraten und eine gerichtete Strömung verhindern, dass eine Ausbreitung der Aerosole über größere Entfernungen hinweg stattfindet. Wie in [5] dargestellt ist, reicht das derzeitige etablierte wissenschaftliche Verständnis der SARS-CoV-2-Übertragungsdynamik nicht aus, um aus den im Folgenden diskutierten Messungen des Aerosoltransports ein definitives SARS-CoV-2-Übertragungsrisiko zu berechnen. In den numerischen Studien wird nachgewiesen, dass Änderungen in den durch das Belüftungssystem induzierten Luftströmen in der Passagierkabine einen großen Einfluss auf die Aerosolverteilung haben. Es wird gezeigt, dass eine Belüftung nach dem Prinzip der bodenseitigen Verdrängungslüftung sowohl die räumliche Ausbreitung der Aerosole reduziert als auch die Verunreinigungsausfuhreffizienz deutlich steigern kann: nach 90 s sind nur noch 16 % der Partikel in der Kabinenluft.