Die Ryoki Kogyo Co., Ltd. trägt zur Schaffung optimaler Lebens- und Arbeitsumgebungen bei

Entwicklung von Maßnahmen zur Infektionskontrolle

Die Ryoki Kogyo Co., Ltd. besteht bereits seit 1930. Das Kerngeschäft des Unternehmens, das ursprünglich Kühlgeräte herstellte, umfasst heute die Installation von Klimaanlagen sowie von Wasserversorgungs- und Entwässerungssystemen im Osten Japans. Die Mission des Unternehmens besteht darin, einen Beitrag zur Schaffung optimaler Lebens- und Arbeitsumgebungen und einer nachhaltigeren Gesellschaft zu leisten. Besonderes Augenmerk legt das Unternehmen dabei auf Verbesserungen bei der öffentlichen Gesundheit, Sicherheit und beim Komfort durch eine Steigerung der Atemluftqualität.

ProOptiment ist das von Ryoki Kogyo  patentierte Infektionsrisiko-Managementsystem für Wohnräume. Es ist für öffentliche Einrichtungen, Krankenhäuser, Bildungseinrichtungen und weitere Orte konzipiert, an denen sich viele Menschen aufhalten. Durch die Messung von CO₂-Konzentration, Temperatur und Luftfeuchtigkeit und die Berücksichtigung von regionalen epidemiologischen Daten aus dem Internet kann ProOptiment das Risiko hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit einer Infektion quantifizieren. ProOptiment überwacht das Raumklima in Echtzeit und steuert Klimaanlage/Lüftung, Luftstrom und Feuchte automatisch entsprechend dem Infektionsrisiko. Weitere Details zu ProOptiment finden Sie hier  (Hinweis – Seite ist auf Japanisch). 

ProOptiment wurde speziell für den medizinischen Bereich entwickelt. Das Ziel war, die Arbeitsbelastung von Ärzten durch die Quantifizierung des Risikos von aerogenen Infektionen in Krankenhäusern zu reduzieren. Mit dem Ausbruch von COVID-19 wurde schnell klar, dass nur die zuverlässigsten Maßnahmen zur Infektionsprävention als akzeptabel erachtet werden sollten. 

Heute verfolgt Ryoki Kogyo das Ziel, das Infektionsrisiko nicht nur im medizinischen Bereich zu verringern, sondern in der gesamten Gesellschaft. Hierfür nimmt das Unternehmen öffentliche Bereiche ins Visier, in denen sich große Menschenmengen versammeln. Das Unternehmen geht davon aus, dass die Akzeptanz für ein statistisches Risikomanagement zunehmen wird, während die Welt lernt, mit dem Coronavirus zu leben. In diesem Zusammenhang werden die von uns bereitgestellten Infektionsrisikoindikatoren immer mehr an Bedeutung gewinnen.

Welchen Vorteil hat die Messung der CO₂-Konzentration für das Infektionsrisikomanagement?

Mithilfe automatischer Steuerungssysteme können in überfüllten Gebäuden Ventilatoren aktiviert werden. Hierdurch kann das Infektionsrisiko in überfüllten Räumen verringert werden. Solche Steuerungssysteme sind bereits in ganz Japan weit verbreitet und beruhen auf der Messung der CO₂-Konzentration als Steuerungsvariable. 

Es können jedoch Probleme auftreten, wenn die Messung der CO₂-Konzentration als alleinige Grundlage für die Lüftungssteuerung verwendet wird. Wenn die Gemeinschaftsübertragung relativ gering ist, kann die von der Klimaanlage verbrauchte Energie aufgrund der unnötig hohen Ansaugung von Außenluft verschwendet sein. 

Es ist schlicht und ergreifend zu viel verlangt, wenn man von medizinischen Fachkräften verlangt, die Notwendigkeit der Energieeinsparung gegen das Infektionsrisiko abzuwägen. ProOptiment macht eine manuelle Bedienung überflüssig. Indem der Betrieb von Lüftungsanlagen mit dem Infektionsrisiko verknüpft wird, anstatt sich ausschließlich auf die Messung der CO₂-Konzentration zu verlassen, ermöglicht ProOptiment die Kontrolle des Infektionsrisikos, eine Reduzierung der Arbeitsbelastung und eine Verbesserung der Energieeffizienz.

„Unsere Hauptziele waren die Entlastung der Benutzer*innen, die Visualisierung des Infektionsrisikos, das Ergreifen vorbeugender Maßnahmen auf der Basis eindeutiger Daten sowie eine an diese Maßnahmen gekoppelte Lüftungssteuerung“, sagt Masahiro Renda, Manager der Solutions Development Division bei Ryoki Kogyo Co., Ltd.

ProOptiment nutzt CO₂-Messwertgeber der Serie GMD20 von Vaisala, Messwertgeber zur Messung von CO₂, Feuchte und Temperatur der Serie GMW80 (GMW83DRP, HMS82) und die CO₂-Sonde GMP252. 

„Die in ProOptiment verwendeten Messinstrumente sind modularisiert, damit sie einfach installiert und ausgetauscht werden können. Dadurch können wir den Benutzer*innen Vorteile wie eine stabile Versorgung und einen flexiblen Kundendienst bieten. Außerdem können wir Nutzungsänderungen im laufenden Betrieb vornehmen“, sagt  Masahiro Renda. „Bei der Auswahl von CO₂-Sensoren sollte man nicht nur auf die Preisspanne achten, sondern auch auf ihre Funktion und Form“, fährt er fort. „Sicherheit und Komfort etwa müssen auch an Orten mit großen Menschenansammlungen gewährleistet werden, weswegen sich auch Displays und Farbvarianten zu wichtigen Auswahlkriterien entwickelt haben.“

Die Bedeutung der Messung der CO₂-Konzentration für die Berechnung des Infektionsrisikos

„Entscheidend bei der Berechnung des Infektionsrisikos ist die CO₂-Konzentration in Innenräumen. Aber auch die exakte Ermittlung des Anstiegs der CO₂-Konzentration im Vergleich zur CO₂-Konzentration im Außenbereich ist sehr wichtig. Beide Faktoren wirken sich direkt auf die Berechnung aus und sind wesentliche Elemente für das System selbst. Aus diesem Grund haben wir uns nach CO₂-Sensoren mit der höchstmöglichen Präzision umgesehen“, sagt Masahiro Renda.

Die folgende Testberechnung zeigt, wie wichtig die Genauigkeit der von CO₂-Sensoren gelieferten Daten ist.
Die Wahrscheinlichkeit einer Infektion bei einer Änderung der CO₂-Konzentration in Innenräumen von 1190 ppm auf 1290 ppm erhöht sich um 2 %, wenn 500 infizierte Personen anwesend sind. Bei 3000 Infizierten steigt die Infektionswahrscheinlichkeit um 10 %. Bei einer Influenza beispielsweise wird das Infektionsrisiko von 0,19 % standardmäßig mit der Alarmstufe von 100 % umgerechnet, wo Alarme ausgelöst bzw. Kontrollen durchgeführt werden. 

Image

(1) Luftreiniger (mehrere Geräte installiert)            (2) UVC-Ausrüstung (mehrere Geräte installiert) 

Das Infektionsrisiko wird anhand von zwei Werten berechnet, wobei es sich beim ersten Wert um den Unterschied zwischen der CO2-Konzentration in der Außenluft und in der Raumluft handelt und beim zweiten um die Anzahl der infizierten Personen. Ein Anstieg der Zahl der infizierten Personen verändert auch das Ausmaß, in dem die Werte der CO2-Messabweichung beeinflusst werden, sodass eine pauschale Aussage über die Auswirkung nicht möglich ist.

„Es gibt zahlreiche Hersteller von CO₂-Sensoren und außerdem gibt es Geräte, die als CO₂-Sensoren verkauft werden und zusätzlich andere Gase messen. Wir mussten bereits frühzeitig eine bittere Erfahrung mit dem CO₂-Sensor eines anderen Unternehmens machen, der unzuverlässig arbeitete und falsche Werte lieferte. Wir haben händeringend nach einem CO₂-Sensor gesucht, der mithilfe der nichtdispersiven Infrarotspektroskopie (NDIR) genaue Messungen liefern kann, und sind schließlich beim CO₂-Sensor von Vaisala gelandet, der eine überaus hohe Präzision bietet. Ich erinnere mich noch gut daran, wie verblüfft ich war, als ich erfuhr, dass es sogar eine automatische Korrekturfunktion gibt. Außerdem verfügt der Sensor über eine fünfjährige Garantie, sodass wir sehr lange Freude an hochpräzisen Messungen haben werden.“ – Masahiro Renda

„Des Weiteren ist es äußerst praktisch, bei einem Modultausch nur den Sensor tauschen zu können, und die Benutzer*innen erhalten den großen Vorteil der Wartungsfreiheit“, fügt Masahiro Renda abschließend hinzu. Vergleichstests sollten uns bei der Auswahl eines passenden CO₂-Sensors zur Verwendung mit ProOptiment helfen. Ein Vergleich der gemessenen CO₂-Konzentrationen zeigt deutlich etwaige Unterschiede bei der Messgenauigkeit auf. Dies ermöglicht die Auswahl des passenden Sensors für eine genauere Ermittlung des Infektionsrisikos, um öffentliche Räume für alle sicherer zu machen.

Patentierte Technologie für hochpräzise CO₂-Messungen

Vaisala verwendet zur Messung der CO₂-Konzentration eine nichtdispersive Infrarottechnologie (NDIR) mit einer einzelnen Lichtquelle und zwei Wellenlängen. In allen Vaisala CO₂-Sensoren wird die patentierte CARBOCAP® Technologie genutzt. Der Vaisala CO₂-Sensor ist außerdem mit einem innovativen, feingefrästen, elektrisch abstimmbaren Fabry-Perot-Interferometer- (FPI-) Filter ausgestattet. Dieser Filter ermöglicht die Auswahl der zu messenden Wellenlänge. Mit den von CO₂ absorbierten Wellenlängen lässt sich die CO₂-Konzentration messen und mit den Wellenlängen, die nicht von CO₂ absorbiert werden, können Standardmessungen vorgenommen werden. Mit diesem Filter werden jegliche Messabweichungen bei der Messung der CO₂-Konzentration korrigiert, die durch eine Verschlechterung der Lichtquelle oder eine Verschmutzung des Lichtwegs verursacht wird. Dadurch können die Ursachen für allgemeine Messwertverschiebungen, die bei NDIR-Sensoren anderer Hersteller auftreten, eliminiert werden.

„Wenn sowohl im Innen- als auch im Außenbereich CO₂-Sensoren vorhanden sind, erhält man genauere Berechnungen. Einige Benutzer*innen haben Probleme damit, CO₂-Sensoren im Freien zu installieren. Es können jedoch Messabweichungen auftreten, wenn die Messung nur in Innenräumen erfolgt. Wir empfehlen daher, sowohl im Innen- als auch im Außenbereich zu messen“, sagt Masahiro Renda, Manager der Solutions Development Division bei Ryoki Kogyo Co., Ltd.

Über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr wurden in mehreren medizinischen Einrichtungen Feldversuche zur Messung der CO₂-Konzentration durchgeführt. Nach der Anwendung traten weder regelmäßige oder plötzliche Probleme noch Messwertverschiebungen auf. Durch die Verwendung eines Lüftungssystems mit Wärmetauscher konnte in einer medizinischen Einrichtung das Infektionsrisiko um 30 % verringert werden,  ohne die Leistung von Klimaanlage und Heizung dabei negativ zu beeinflussen. Gleichzeitig konnten durch die stärkere Belüftung Energieeinsparungen in Höhe von 87 % erzielt werden.

Image

Verwendung von Feuchtemesstechnik als Ergänzung zur menschlichen Intuition

ProOptiment verfügt außerdem über eine integrierte Funktion, die zusätzlich zur Messung der CO₂-Konzentration über die Temperatur- und Feuchtewerte die „erwartete durchschnittliche Empfindung“ (Predicted Mean Vote, PMV) misst. Die PMV ist in der Klimatisierungstechnik ein wichtiger Indikator, da er im Wesentlichen den Wärmekomfort anzeigt. Normalerweise gilt der Mensch als weniger empfindlich gegenüber Feuchte als gegenüber Hitze, sodass viele Menschen ihre Beschwerden und unterschwelligen Gesundheitsprobleme nicht mit Änderungen der Feuchte in Verbindung bringen können, obwohl tatsächlich ein Zusammenhang zwischen ihnen besteht. Aus diesem Grund kann die menschliche Intuition durch den Einsatz von Feuchtemesstechnik ergänzt werden.

„Bestimmt gibt es auch Fälle, in denen eine automatische Steuerung Menschen helfen kann, die ihr Unbehagen nicht zum Ausdruckbingen können, wie zum Beispiel Patienten in medizinischen Einrichtungen. Da sich die Berechnungsmethoden für sich bewegende und für stillstehende Personen unterscheiden, können Parameter auch innerhalb derselben Einrichtung zu unterschiedlichen Zwecken angepasst werden, beispielsweise in Warteräumen, in denen zahlreiche Menschen sitzen, und in Freizeiteinrichtungen, in denen sich die Menschen verstärkt bewegen“, sagt Yasuo Takano, Leiter der Solutions Development Division bei Ryoki Kogyo Co., Ltd.

„Außerdem ist es möglich, vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen, indem die Installation mit strengeren Standards als die automatischen Kontrollen konfiguriert wird. Dies ist beispielsweise für immungeschwächte Patienten sinnvoll, die einem hohen Risiko durch Infektionskrankheiten ausgesetzt sind. Visuelle Alarme können auch unverändert beibehalten werden, wobei lediglich die Steuerelemente im Voraus konfiguriert werden. Steuerungssysteme können für jeden Krankheitserreger geändert und für jede Einrichtung angepasst werden.“
–    Yasuo Takano, Leiter der Solutions Development Division bei Ryoki Kogyo Co., Ltd.

Dank seiner flexiblen Konfigurationsmöglichkeiten ist ProOptiment sehr nutzungsfreundlich. Das Angebot von Vaisala umfasst eine breite Palette von Produkten zur Messung von CO₂-Konzentration, Temperatur und Feuchte. Ebenfalls erhältlich sind installierbare Sensoren für die Raumluftqualität (IAQ), die eine Messung aller drei Größen mit einem einzigen Gerät ermöglichen, sowie hochpräzise modulare CO₂-Sensoren, die überall installiert werden können.

Ein neues Konzept für automatische Steuerungssysteme

„Da HLK der Schwerpunkt unserer Geschäftstätigkeit ist, hatten wir bereits unser eigenes Konzept für IoT mit Sensoren. In den letzten Jahren haben sich erheblich mehr Gelegenheiten zur Nutzung von Sensordaten ergeben. Mit Blick auf die Zukunft gehe ich davon aus, dass es noch viel mehr Situationen geben wird, in denen Sensordaten in allen Bereichen der Gesellschaft zum Einsatz kommen werden“, sagt Masahiro Renda. „Wir gehen von einer Zukunft aus, in der sich die Fernüberwachung [unter Verwendung von Sensordaten] zu einer wesentlichen Technologie für die Lösung sozialer Probleme, wie beispielsweise Klimaneutralität, Energieeinsparung, Arbeitskräftemangel und vorausschauende Wartung, entwickeln wird“, fährt Yasuo Takano fort.

Für ein effizientes und intelligentes Management mit einem solchen System ist für die Auswahl der CO₂-Sensoren ein grundlegendes Verständnis der CO₂-Sensortypen und ihrer Eigenschaften erforderlich. Man sollte zum Beispiel wissen, wie die Daten in den Anlagen erfasst werden, wo die verschiedenen CO₂-Sensortypen am besten installiert werden und wie die Installation zu verkabeln ist. Vaisala verfügt über ein umfangreiches Sortiment an hochpräzisen Sensoren zur Messung der CO₂-Konzentration, die einfach zu installieren sind und als Systemmodule verwendet werden können.

Ein hochmodernes intelligentes Managementsystem sollte unter anderem in der Lage sein, Daten zum Anlagen- und Betriebsstatus zu sammeln und die Steuerung aus der Ferne zu implementieren. Die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten, einschließlich der Fernbedienung unbemannter Anlagen und dem Erteilen von Steuerbefehlen für Beleuchtungs- und Klimaanlagen in Fabriken, werden Initiativen für noch effizientere Energieeinsparungen nach sich ziehen und eine Verbesserung der Arbeitsumgebungen bewirken. Des Weiteren wird die Lösung von Problemen wie öffentliche Gesundheit, Arbeitskräftemangel, Umweltmaßnahmen und Sicherheit unser soziales Leben erheblich bereichern.  Vaisalas Ziel ist es, weiterhin ein zuverlässiger Partner für in der Systementwicklung tätige Unternehmen zu bleiben und gemeinsam einen Mehrwert für die Zukunft zu schaffen.  Mit dem Infektionsrisiko-Managementsystem ProOptiment von Ryoki Kogyo kann dieses Ziel erreicht werden, indem es die CO₂-Konzentration in Verbindung mit dem Infektionsrisiko misst, um öffentliche Räume für alle sicherer zu machen.

Möchten Sie mehr über die HLK-Lösungen von Vaisala erfahren? Lesen Sie als nächstes, wie Infosys mit HLK-Sensoren von Vaisala die Raumluftqualität überwacht oder durchstöbern Sie unsere Seite zur HLK-Messung, um weitere interessante Themen zu entdecken.