Simulation von Aerosolen im Gebäude sowie der Partikeldeposition im menschlichen Respirationstrakt

verfasst von

Jan Stefan Drzymalla

betreut von

Dirk Bohne

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Simulation von Aerosolen im Gebäude. Eine mögliche Deposition von Aerosolpartikeln im menschlichen Respirationstrakt wird in Abhängigkeit der Gebäude- und Raumluftqualität untersucht. Ziel ist es, einen Beitrag zur Steigerung der Raumluftqualität und zur Bewertung von Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit der Exposition gegenüber luftgetragenen Aerosolpartikeln zu liefern. Hierzu wird ein methodischer Simulationsansatz zur modellbasierten Abschätzung von Aerosolkonzentrationen in der Raumluft sowie der Partikeldeposition im menschlichen Respirationstrakt entwickelt. Im ersten Teil dieser Arbeit wird unter dem Einsatz der kooperativen Arbeitsmethode Building Information Modeling (BIM) der Anwendungsfall „Indoor Aerosol Modeling“ beschrieben. Dieser definiert u. a. die notwendigen Prozessschritte für eine Aerosolsimulation und analysiert die Integrierbarkeit der zu Grunde liegenden Bilanzierungs- und Modellierungsansätze in das offene Datenformat Industry Foundation Classes (IFC). Des Weiteren wird die Methode „BIM4IAM“ vorgestellt, welche die Umsetzung des zuvor definierten Anwendungsfalls in der BIM-Umgebung beschreibt. Die Anwendung erfolgt am Beispiel eines fiktiven Szenarios, bei dem die Lungendeposition von Aerosolpartikeln untersucht wird. Die theoretische Untersuchung zeigt, dass von einer Partikeldeposition im menschlichen Respirationstrakt auszugehen ist, welche überdies zu einer Reduzierung der Aerosolkonzentration in der Raumluft führen kann. Im zweiten Teil der Arbeit erfolgt eine Genauigkeitsuntersuchung des Simulationsmodells in Form einer theoretischen und experimentellen Validierung. Teil davon ist eine Sensitivitätsanalyse, die den Einfluss und die Empfindlichkeit der Modell-Eingabeparameter untersucht. Es ist festzustellen, dass die in den Atemwegen deponierte Aerosoldosis von unterschiedlichen Parametern abhängt, jedoch maßgeblich von der Partikelgröße sowie dem Aktivitätsgrad beeinflusst wird. Bei Männern liegt die maximale Totaldeposition (98,52 %) für Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von 0,001 µm vor, die bei leichter Tätigkeit nasal eingeatmet werden. Darüber hinaus ist dem methodischen Simulationsansatz eine gute Performance zu konstatieren, die durch den Vergleich zwischen Simulations- und Messergebnissen belegt wird.

Organisationseinheit(en)

Nachhaltige Gebäudesysteme

Typ

Dissertation

Anzahl der Seiten

190

Publikationsdatum

19.06.2024

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Ziele für nachhaltige Entwicklung

SDG 3 – Gute Gesundheit und Wohlergehen

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.15488/17540 (Zugang: Offen)