Saubere Luft in Zügen: So schützen Klimasysteme von Knorr-Bremse beim Bahnfahren.
Eine Frage bewegt Menschen weltweit beim Zugfahren während der Pandemie: Ist die Luft im Abteil sauber und sicher? Zwar sorgt eine Vielzahl an Maßnahmen für Sicherheit an Bord, die Klimasysteme von Knorr-Bremse leisten durch ihre hochinnovative clean[air]-Technologie jedoch einen ganz entscheidenden Beitrag. Wie diese funktioniert und warum der Konzern bei der Entwicklung nicht von vorne anfangen musste.
Um den Effekt von Schutzmaßnahmen gegen die Corona-Pandemie prägnant zu beschreiben, bedienen sich Virologen gerne am Beispiel eines löchrigen Schweizer Käses: Werden drei Scheiben Käse übereinander gelegt, haben womöglich die ersten beiden an gleicher Stelle ein Loch. In der dritten Scheibe liegen die Löcher aber woanders – und man kann nicht mehr hindurchsehen. Übertragen auf die Bekämpfung von Viren heißt das, dass eine Maßnahme allein meist keinen vollständigen Schutz bietet. In Kombination mit anderen Maßnahmen und – um am Bild des Schweizer Käses zu bleiben – geschickt übereinandergelegt, sodass die nächste Käsescheibe das Loch aus der darunterliegenden Schicht abdeckt – entsteht jedoch eine sehr effektive Schutzbarriere.
Ein Bild, dass sich auch bei den Klimasystemen der Knorr-Bremse Tochtergesellschaft Merak zeichnen lässt, wenn es darum geht, ihren Effekt auf saubere und sichere Luft in Zügen zu beschreiben. Mit dem clean[air]-Konzept hat Merak seine Technologien optimal miteinander kombiniert und ein integriertes Konzept aus drei Schichten entwickelt, welches Partikel unter 30 Mikrometern mit einer Wirksamkeit von über 99 Prozent abscheidet – also auch Aerosole, die SARS-CoV-2-Viren transportieren können. Ein spezielles Feature on top: Bei entsprechend implementierter Funktionalität können Fahrgäste die Luftqualität via Smartphone-App in Echtzeit einsehen.
Bahnfahren in Corona-Zeiten: clean[air]-Konzept für saubere und sichere Luft in Zügen
Als erste Schicht fungiert dabei eine intelligente vertikale Luftzirkulation mit maximiertem Frischluftanteil. Sie lässt sich über eine geschickte Steuerung der Klimasysteme umsetzen. Als zweite dienen Luftfilter zur Keim- und Partikelabscheidung. Die dritte Schicht bilden Luftreiniger auf Basis von UV-C und elektronischen Nahfeldern. Vieles davon gibt es bereits im Merak-Portfolio, ist markterprobt und vergleichsweise einfach in Schienenfahrzeugen und -flotten nachrüstbar.
Dass Knorr-Bremse und seine Tochter Merak als ein führender Anbieter für Schienenfahrzeug-Klimasysteme ganz vorne mit dabei sind, ist kein Zufall: Die wegweisenden und prägenden technologischen Entwicklungen hat das Unternehmen lange vor der Pandemie begonnen voranzutreiben. „Vor allem aus China, einigen Staaten des Nahen Ostens und Ländern der ehemaligen Sowjetunion haben wir früh eine größere Nachfrage nach Systemen für eine saubere und sichere Luft in ihren Schienenfahrzeugen erfahren“, erzählt Dr. Peter Radina, in der Geschäftsführung von Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH für das globale Klimasystemgeschäft verantwortlich.
Kulturelle Aspekte spielten dabei ebenso eine Rolle wie die teils bedenkliche Luftverschmutzung in boomenden Industriezonen oder der gesundheitsschädigende Staub in Wüstenregionen. Viele der Technologien, die in dieser Zeit für einen breiten Einsatz entwickelt wurden, spielen ihren Mehrwert heute auch gegen SARS-CoV-2 und vergleichbare Pathogene aus.
Die erste Schicht: optimierte Luftverteilung
Bereits seit einiger Zeit ist mit dem Konzept „Free-Cooling“ eine optimierte Mischung von zirkulierender Luft und (kälterer) Frischluft im Einsatz. Ursprünglich zielte das Konzept darauf ab, den Energieverbrauch der Klimasysteme zu senken. Die dahinterstehende Logik lässt sich jedoch auch ohne Weiteres nachrüstbar nutzen, um die Luftqualität in den Zugwagen und -abteilen deutlich anzuheben.
Der Einbau läuft vergleichsweise einfach und schnell: Zum „Chinese New Year“ 2020 rüsteten Merak-Techniker das intelligente Ventilierungskonzept an 5.452 Klimasystemen in 590 chinesischen Hochgeschwindigkeitszügen nach – innerhalb nur eines Monats.
„Außerdem lässt sich durch vertikale Luftführung „schlechte Luft“ zwischen den Sitzreihen abtransportieren und minimiert dadurch die Ansteckungsrisiken nah beieinandersitzender oder stehender Passagiere“, erklärt Fernando Hazeu, Geschäftsführer bei Merak.
Die zweite Schicht: Luftfilter
Markterprobte mehrstufige Luftfilter scheiden Partikel mit einer Größe unter 30 Mikrometern (µm) mit einer Wirksamkeit von über 99 Prozent ab. Dazu gehören auch Aerosole, die SARS-CoV-2-Viren transportieren können. „Dieses Niveau ist vergleichbar mit jenem von Hocheffizienzfiltern“, ordnet Hazeu ein. Gerade im aktuellen Kontext sei es wichtig zu wissen: Die Merak-Filteranlagen lassen sich meist sehr einfach in bestehende Klimasysteme integrieren – und dies herstellerunabhängig, da sie im Gegensatz zu konventionellen Hocheffizienzfiltern einen viel geringeren Druckabfall erzeugen und damit „plug & play“ kompatibel bleiben.
Dieses Niveau ist vergleichbar mit jenem von Hocheffizienzfiltern, aber mit einen viel geringeren Druckabfall, womit sie „plug & play“ kompatibel bleiben.
Fernando Hazeu – Geschäftsführer Merak
Die dritte Schicht: Luftreiniger
Schließlich steht in Form von Luftreinigern eine schlagkräftige Technologie zur Verfügung, Erreger nicht nur abzuscheiden, sondern auch abzutöten. Bereits im Jahr 2009 verbaute Merak erstmals Klimasysteme mit UV-C-Lampen in russischen Hochgeschwindigkeitszügen, später auch in Nahverkehrszügen. UV-C-Strahlung und elektrische Nahfelder gelten in ihrer Wirkung gegen über die Luft verbreitete Erreger am effizientesten. Labortests zeigen seit Jahren eine hocheffektive Wirksamkeit dieser Technologien gegen bislang bekannte Erreger. Dieser Effekt ist ableitbar auf ähnliche Pathogene wie auch SARS-CoV-2-Viren.
Geringe Kosten, große Schutzwirkung
So unterschiedlich die Einsatzszenarien von Schienenfahrzeugen sind, so individuell gestalten sich auch ihre Bedarfe hinsichtlich sauberer Luft. Im Fernverkehr etwa lässt sich die Luftzirkulation zu weiten Teilen aus einem klar kalkulierbaren Systemansatz heraus designen, weil Passagiere in der Regel die meiste Zeit auf ihrem Platz verbringen. Im Nahverkehr ist das Passagierverhalten dagegen weniger vorhersehbar. Da für eine Virusübertragung Konzentration und Kontaktdauer ausschlaggebend sind, rückt im Nahverkehr zusätzlich auch der viel häufiger stattfindende Ein- und Ausstieg an den Bahnsteigen in den Fokus: Breitere Türen mit kurzen Schließzeiten sowie kontaktlosen Drucktastern – und dies kombiniert mit lüftungsoptimierten Betriebsmodi der Klimasysteme.
Maßgeschneiderte, intelligente clean[air]-Lösungen sind für Nah- und Fernverkehrsanwendungen gleichermaßen verfügbar. Wenngleich jede der drei Schichten des Konzepts bereits für sich genommen einen hohen Nutzwert entfaltet: Am saubersten ist die Luft im Zug (wie beim Schweizer-Käse-Modell) bei einer kombinierten Umsetzung dieser Ansätze – ergänzt durch weitere essenzielle Schutzmaßnahmen wie Maskentragen, Abstandhalten und Hygiene, wie sie Bahnbetreiber weltweit ab Beginn der Pandemie umgesetzt haben.
Unsere Klimasysteme könnten im Schienenverkehr auch über die Pandemie hinaus – zum Beispiel in den alljährlichen Grippewellen – einen großen Beitrag zum öffentlichen Gesundheitsschutz leisten.
Dr. Peter Radina – Mitglied der Geschäftsführung der Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH, verantwortlich für das globale Klimasystemgeschäft
In Summe hat die Pandemie ein neues Bewusstsein dafür geschaffen, wie wichtig Luftqualität in öffentlichen Bereichen ist. „Gemessen am sozialen, gesellschaftlichen und ökonomischen Nutzen sind die Kosten der Klimasysteme verschwindend gering. Sie könnten im Schienenverkehr auch über die Pandemie hinaus – zum Beispiel in den alljährlichen Grippewellen – einen großen Beitrag zum öffentlichen Gesundheitsschutz leisten“, so Dr. Peter Radina.