Als im Juni der Rauch eines Waldbrandes New York City zu bedecken begann, hatten die Mitarbeiter von Skidmore, Owings & Merrill, einem Architektur- und Designbüro in Lower Manhattan, einen Panoramablick auf die sich ausbreitende Krise. Von ihren Schreibtischen aus, fast 30 Stockwerke über dem Boden, beobachteten sie, wie sich der Himmel von dunstigem Schieferblau am Morgen in schmutziges Spülwassergrau zur Mittagszeit verwandelte. Am Nachmittag blickten sie auf eine jenseitige Skyline.
„Es war apokalyptisches Orange“, sagte Charles Harris, ein Architekt des Büros.
Doch im Inneren des Büros strömte kühle Luft aus den an der Decke verlaufenden Lüftungsschlitzen, und große Bildschirme versicherten den Mitarbeitern: „Die Luftqualität in den Innenräumen ist sehr gut.“
Die Bewertung basierte auf den Messwerten von Sensoren für die Luftqualität in Innenräumen, die den Schadstoffgehalt in Echtzeit erfassten, einschließlich der Feinstaubpartikel, die den Rauch von Waldbränden so gefährlich machen. Die Sensoren waren während der Pandemie installiert worden, aber jetzt haben sie sich inmitten einer neuen Luftqualitätsnotlage bewährt.
„Wir können jedem, der hier arbeitet, definitiv sagen: ‚Sie können sicher ins Büro kommen‘“, sagte Chris Cooper, Designpartner des Unternehmens.
In den Vereinigten Staaten gibt es kaum Regulierungen für die Luftqualität in Innenräumen, und sobald ein Gebäude in Betrieb ist, haben die Bewohner in der Regel kaum Einblick in die Sicherheit der Luft, die sie atmen.
Raumluftqualitätssensoren machen das Unsichtbare sichtbar. Design- und Ingenieurbüros, die selbst zu den ersten Anwendern gehören, sagen, die Pandemie habe das Interesse an der Technologie bei Kunden geweckt, die sie nutzen, um die Luftqualität in Echtzeit zu überwachen, den Energieverbrauch zu optimieren und Covid-vorsichtige Mieter und Mitarbeiter anzuziehen.
„Ich denke, es ist eine neue Vorstellung entstanden, dass die Bewohner möglicherweise Daten über die Luftqualität in Innenräumen wissen möchten“, sagte Gideon D’Arcangelo, Designer bei Arup, einem globalen Design- und Ingenieurbüro. „Und wir sind auch an einem Punkt angelangt, an dem die Technologie diese Informationen verfügbar machen kann.“
Um jedoch den größtmöglichen Nutzen aus der neuen Technologie zu ziehen, müssten jahrhundertealte Hindernisse für die Verbesserung der Luftqualität in Innenräumen beseitigt werden, darunter die veraltete Infrastruktur des Landes und mangelnde Regulierung. Das Interesse könnte nun nachlassen, da die Notstandsphase der Pandemie beendet sei, sagten Experten.
Und ein Sensorsystem ist keine einfache Lösung. „Es ist ein großartiges Werkzeug“, sagte Herr Harris. „Aber wir lernen immer noch, was wir damit machen sollen.“
Vorsichtsmaßnahmen gegen Pandemien
Skidmore, Owings & Merrill, bekannt als SOM, mietet nicht nur Räume im Wolkenkratzer des 7 World Trade Center, sondern entwarf auch das gesamte Gebäude, nachdem das ursprüngliche World Trade Center bei den Anschlägen vom 11. September zerstört wurde. Aufgrund dieser Geschichte legten die Architekten Wert auf Gesundheit und Sicherheit und bauten Merkmale wie besonders breite Treppenhäuser für Notevakuierungen ein.
Dieser Fokus auf das Wohlbefinden erstreckte sich auch auf die Luftqualität in Innenräumen, und das Unternehmen, das 2019 mit der Gestaltung seines eigenen Büros begann, erforschte bereits Sensoren, als Covid-19 ausbrach. „Die Pandemie hat so viele dieser Gespräche beschleunigt“, sagte Herr Cooper, der die Gestaltung des Büros leitete.
Das Unternehmen installierte ein System zur Verfolgung von Feinstaub, flüchtigen organischen Verbindungen und Kohlendioxid, welches war ein besonders wichtiger Indikator während der Pandemie. Da Menschen Kohlendioxid ausatmen, kann es zu einem Anstieg des Gasspiegels kommen, wenn sich Menschen in Innenräumen versammeln. Hohe Kohlendioxidwerte können ein Zeichen dafür sein, dass ein Raum nicht ausreichend belüftet ist – und dass sich bei Anwesenheit einer an Covid-19 erkrankten Person möglicherweise auch Coronavirus-Partikel ansammeln.
Als das neue Büro im Jahr 2021 eröffnet wurde, hatte Amy Garlock, Architektin bei SOM, Angst vor der Rückkehr. Wann immer sie eine Tasse Kaffee trank, überprüfte sie das Luftqualitäts-Armaturenbrett neben der Speisekammer im Büro. „Es war immer gut“, sagte sie. „Das gab mir ein besseres Gefühl für den Ort, an dem ich arbeitete.“ Sie fügte hinzu: „Es ist schön, Beweise für unsichtbare Dinge zu haben.“
Die Sensoren sind mit dem Lüftungssystem verbunden, das automatisch reagiert, wenn sich die Bedingungen ändern. „Wir erhalten immer dann Pings, wenn es eine Party gibt, die sagen: ‚Oh, Ihr CO2-Wert erreicht seinen Höhepunkt‘“, sagte Ojiakor Obinani, ein Architekt bei SOM, der bei der Bewertung und Auswahl der Plattform zur Überwachung der Luftqualität mitgewirkt hat. In diesem Fall schaltet die Belüftungsanlage einen höheren Gang ein.
Ob das System die Virusübertragung während der Pandemie verhinderte, ist schwer zu sagen. SOM hat auch andere Vorsichtsmaßnahmen festgelegt, darunter Impfvorschriften und Protokolle zur sozialen Distanzierung.
„In diesem neuen Büro niese ich viel weniger“, sagte Frau Garlock. Aber sie konnte nicht sicher sein, dass das an der Luftqualität lag. „Vielleicht kommen weniger Menschen mit Erkältungen zur Arbeit“, mutmaßte sie.
Doch das Unternehmen betrachtete das System stets als eine langfristige Investition mit Vorteilen über die Pandemie hinaus. Studien deuten darauf hin, dass eine gute Luftqualität in Innenräumen Asthmasymptome lindern, Fehlzeiten reduzieren und sogar die kognitiven Funktionen verbessern kann.
Es könnte auch Einsparungen geben. Das System ermöglicht es SOM, frische Luft zu liefern, wann und wo sie benötigt wird, anstatt die Belüftung ständig auf Hochtouren laufen zu lassen, sagte Herr Obinani. Obwohl die Anschaffung und Installation des Systems 150.000 US-Dollar kostete und die jährlichen Wartungskosten 8.800 US-Dollar betrugen, geht das Unternehmen davon aus, im Laufe des nächsten Jahrzehnts fast 250.000 US-Dollar an Energiekosten einzusparen, was einer Reduzierung um 25 Prozent entspricht.
Das System würde dem Unternehmen auch dabei helfen, auf mögliche künftige Luftqualitätskrisen zu reagieren, selbst wenn diese nichts mit Infektionskrankheiten zu tun haben.
Welt in Brand
Als am 6. Juni Rauch in die Stadt zog, beobachtete SOM die Sensorwerte genau. Tagsüber leitete das Lüftungssystem die rauchige Luft durch hochwertige Filter, die Schadstoffe einfingen und die Feinstaubwerte in Innenräumen niedrig hielten.
Dennoch herrschte am nächsten Tag im Büro eine spürbare Angst, als sich die Bedingungen draußen verschlechterten, sagte Herr Cooper. Die Mitarbeiter versammelten sich an den Fenstern, beobachteten den sich verdunkelnden Himmel und drängten sich um die Sensorbildschirme, die keinen Alarm wegen der Büroluft auslösten.
„Es fühlte sich drinnen angenehm an“, sagte Mr. Cooper. „Was unangenehm war, war der Blick nach draußen.“
Gegen 15 Uhr kam es zu einem Blitzschlag: Ein Sensor stellte steigende Feinstaubwerte fest. Das Team stellte schnell fest, dass sich der Sensor am Nottreppenhaus befand, wo die Luft deutlich rauchig roch. Offensichtlich drang verschmutzte Außenluft in das Treppenhaus ein, und das Unternehmen warnte die Mitarbeiter davor, die Treppe zu benutzen.
Im Büro des Unternehmens in Washington, D.C. verlief der Tag anders. Als dort die Lüftungsanlage hochgefahren wurde, stieg die Feinstaubbelastung in Innenräumen an. Das deutete darauf hin, dass das Gebäude möglicherweise zu viel Außenluft angesaugt hat oder es an Filtern mangelte, die gut genug waren, um die Partikel einzufangen.
Als SOM feststellte, dass sich die Luftqualität in die falsche Richtung entwickelte, benachrichtigte es den Gebäudemanager, der die Systemeinstellungen änderte, um die Menge der von außen angesaugten verschmutzten Luft zu reduzieren und stattdessen mehr Innenluft umzuwälzen. „Wir könnten darauf aufmerksam machen und etwas ändern“, sagte Herr Cooper. Die Feinstaubwerte sanken.
Spüren von Kämpfen
Die Pandemie veranlasste andere Unternehmen, den Einsatz von Sensoren zu erforschen. Das Wirtschaftsprüfungsunternehmen Deloitte setzte bei internationalen Treffen in den Jahren 2021 und 2022 Luftqualitätsmonitore ein, in der Hoffnung, die Teilnehmer zu beruhigen, die Angst vor dem Risiko einer Ansteckung mit Covid haben.
Sterling Bay, ein Immobilienunternehmen in Chicago, hat die Überwachung der Raumluftqualität auf alle seine Immobilien ausgeweitet und mit der Verwendung von Wärmesensoren zur Überwachung der Gebäudebelegung experimentiert. Gebäude ohne diese Systeme haben im Wesentlichen „Scheuklappen“, sagte Patrick Biesty, der geschäftsführende Technikdirektor des Unternehmens.
Der Ansatz hat Grenzen. Kohlendioxidsensoren, die den Gehalt luftgetragener Krankheitserreger nicht direkt messen, liefern lediglich einen groben Indikator für das Infektionsrisiko. „Es gibt viele Situationen, in denen das Übertragungsrisiko hoch sein kann, selbst wenn der CO2-Gehalt niedrig ist“, sagte Angela Eykelbosh, Umweltgesundheitswissenschaftlerin am National Collaborating Centre for Environmental Health in Kanada. Beispielsweise könnte eine extrem hohe Belüftungsrate den Kohlendioxidgehalt in einer Firmenkantine niedrig halten, aber ein Büroangestellter, der mit einem infizierten Kollegen speist, könnte trotzdem krank werden.
Und es könnte eine Herausforderung sein, Sensoren in mehr Gebäuden zu installieren, insbesondere weil die Interessen von Arbeitgebern, Arbeitnehmern und Gebäudeeigentümern nicht immer übereinstimmen.
„Die Leute, die die Stromrechnung bezahlen, die Leute, die die Gehälter bezahlen, die Leute, die für den Bau des Gebäudes bezahlen usw., sind oft nicht die gleichen Institutionen“, sagte Andrew Persily, Experte für Raumluftqualität beim National Institut für Standards und Technologie. „Wenn ich ein Gebäudeeigentümer bin, wird von mir verlangt, all dieses Geld hineinzustecken. Wenn die Mitarbeiter produktiver sind, arbeiten sie nicht für mich, ich werde davon nicht profitieren. Kann ich die Miete erhöhen? Nun, das ist eine interessante Verhandlung.“
Eine umfassendere Einführung würde höchstwahrscheinlich neue Standards, Richtlinien und Anreize erfordern, wie beispielsweise obligatorische Luftqualitätsinspektionen oder Steuergutschriften für Gebäudeeigentümer, die die Luftqualität in Innenräumen verbessern, sagten Experten.
Darüber hinaus fügten sie hinzu, dass in vielen Gebäuden die zugrunde liegende Lüftungsinfrastruktur – Ventilatoren und Filter, Klappen und Rohrleitungen – schlecht gewartet sei und eine Verbesserung der Luftqualität in Innenräumen Investitionen in diese grundlegenden Technologien erfordern würde. Sensoren seien ein „Screening-Instrument“, um zu erkennen, ob ein Problem mit der Raumluft vorliegen könnte, sagte Dr. Eykelbosh. „Und dann tut man noch etwas anderes, um den Raum zu verbessern.“
Bei SOM standen Mr. Cooper und Mr. Harris am Tag, nachdem sich der Himmel orange verfärbte, vor einem der Luftqualitätsbildschirme und besprachen die Daten. Sie rätselten darüber, wie über Nacht Rauch ins Büro gelangt war und warum die Luftqualität im Treppenhaus besonders schlecht war. Als Architekten betrachteten sie das Büro nicht nur als ihren eigenen Arbeitsplatz, sondern auch als Labor.
„Wir versuchen herauszufinden, was wir daraus lernen können, um uns jetzt zu schützen“, sagte Herr Harris, „aber auch für die Zukunft und um bessere Entscheidungen bei der Planung von Gebäuden zu treffen.“