Mit virtueller Simulation zur Luftdesinfektion mit UV-Licht

Abstand halten, Hygiene beachten, Alltagsmasken tragen – die AHA-Formel ist ein wichtiges Mittel beim Kampf gegen die Corona-Viren in der Öffentlichkeit. Vor allem in geschlossenen Räumen bleiben die Viren aber ein Problem, denn dort können sie sich aufgrund der geringeren Luftzirkulation sehr gut verbreiten. Daher setzen viele öffentliche Institutionen wie Schulen zusätzlich auf das Lüften. Mit mäßigem Erfolg. Wissenschaftler des Hygieneinstituts biotec haben zusammen mit der Geschäftseinheit Heraeus Noblelight eine bessere Lösung gefunden: Spezielle, auf ultraviolettem Licht basierende Luftreiniger können das Corona-Virus in der Luft zu 99,9 Prozent abtöten.

Ultraviolettes (UV) Licht ist Teil des natürlichen Lichtspektrums. Bei einer Wellenlänge von 254 nm (UV-C) wird die Erbsubstanz von Viren sehr zuverlässig zerstört. Mögliche UV-C-Luftreiniger müssen aber so konzipiert sein, dass sich die Strahlung nur gegen die Viren richtet und für den Menschen völlig unbedenklich ist. Eine weitere Herausforderung: Die Luft, die von den Reinigern eingesaugt wird, muss lange genug im Gerät bleiben, damit alle Viren abgetötet werden können. Strömt sie zu früh wieder nach draußen, bleiben Viren am Leben und damit aktiv.

Passgenaue UV-C-Luftreiniger dank Simulation

Heraeus Larisa von Riewel
Larisa von Riewel, Teamleiterin Computer Aided Engineering (CAE)

Um UV-C-Luftreiniger speziell an diese Herausforderungen anzupassen, hat Heraeus Noblelight seine Geräte zunächst in einer virtuellen Simulation getestet. Mittels Raytracing-Analyse, der Strahlenverfolgung, wurde beobachtet, wie sich die UV-Strahlung im Gerät ausbreitet und ob sie in den Raum gelangt. Zudem simulierten die Experten die Luftströmung und wie sich Tröpfchen und Aerosole in einem Raum verteilen. „Es ist deutlich einfacher, ein Produkt zunächst in der virtuellen Welt zu modellieren, als es direkt physikalisch zusammenzubauen. Durch die genaue Simulation haben wir viele Produktionsschritte gespart und wussten gleich, worauf zu achten ist“, erklärt Larisa von Riewel, die zuständige Teamleiterin Computer Aided Engineering (CAE).

Die Simulationen waren Voraussetzung für die Entwicklung der Soluva-Produktreihe von Heraeus: maßgeschneiderte UV-C-Geräte zur Luftentkeimung wie in unterschiedlichsten Bereichen, wie in Gerichtsgebäuden, Kantinen, dem Einzelhandel, Kultureinrichtungen oder Schulen. „Unsere Luftmanagement-Optimierte -Produkte haben einen integrierten UV-C-Strahler. Sie saugen kontaminierte Luft ein und behandeln sie so, dass sie möglichst viel UV-Licht abbekommt. Die Wechselwirkung UV-C und Luft führt dazu, dass die in Aerosolen abtransportierten Viren zerstört werden. Für eine optimale und efiziente Funktionalität spielen Parameter wie Umwälzrate, Luftmenge und Druckverlust bei dem Entkeimungsprozess eine entscheidende Rolle“, so von Riewel.

Luftstromsimulation zeigt die Wege von Aerosolen in Räumen

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Mit modernster Technik können die Experten von Heraeus physikalisch genau simulieren, wie sich Tröpfchen und Aerosole in einem Raum verteilen – hier zum Beispiel in einem Büro. Die Simulation zeigt auch, wie schnell diese Aerosole durch die Desinfektion mit UV-C Licht unschädlich gemacht werden.

Weltweit erste Lösung für Busse

Heraeus UV-C Luftdesinfektion in Bussen

Dank der ausgereiften Simulationstechnologien gelang es Heraeus Noblelight zudem als erstem Unternehmen weltweit, unter der Bezeichnung Soluva Air eine UV-C-Nachrüstung für Busse zu entwickeln. Diese wird bereits im Realbetrieb in Hanauer Bussen getestet . Und das mit Erfolg: Die Luft in den Fahrzeugen lässt sich innerhalb weniger Minuten desinfizieren. Nach Abschluss des Tests sind die Geräte ohne großen Aufwand weltweit in öffentlichen Verkehrsmitteln einsetzbar.

Mit den Simulationstools und entsprechenden Geräten unterstützt Heraeus Noblelight aber nicht nur bei der Eindämmung des Corona-Virus . Auch die Methodik selbst ist bei Kunden von Heraeus weltweit im Einsatz und beschleunigt die Entwicklung innovativer Lösungen für verschiedenste Industrien wie etwa im Bereich 3D-Druck oder Photovoltaik.