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Schwebstofffilter

Schwebstofffilter dienen der mechanischen Reinigung der Luft. Je nach Filterklasse werden sie als HEPA-Filter (High Efficiency Particulate Airfilter), ULPA-Filter (Ultra Low Penetration Air) oder SULPA-Filter (Super ULPA) bezeichnet. Sie dienen zur Ausfilterung von Viren, lungengängigen Stäuben, Milbeneiern und -ausscheidungen, Pollen, Rauchpartikeln, Asbest, Bakterien, diversen toxischen Stäuben und Aerosolen aus der Luft.

Einsatzbereiche

Die Schwebstofffilter werden unter anderem im medizinischen Bereich, das heißt in Operationsräumen, Intensivstationen und Laboratorien sowie in Reinräumen, in der Kerntechnik und in Luftreinigern eingesetzt. Der jeweilige Einsatzzweck ist für die Auswahl der Filterklasse ausschlaggebend.

Aufbau

HEPA-Filter bestehen aus Zellulose, Glasfasern oder anderen synthetischen Materialien und weisen einen Faserdurchmesser von etwa 1 bis 10 Mikrometer auf. Damit die zu reinigende Luft eine möglichst große Fläche durchströmt, werden mehrere Lagen der dünnen Filterschichten wellen- oder zackenförmig in einen Sperrholz- oder Metallrahmen gespannt. Für einen berührungslosen Filterwechsel kommen spezielle Gehäuse zum Einsatz. Sie sollen vermeiden, dass die sorgsam gefilterten Schadstoffe bei einem Filterwechsel berührt oder eingeatmet werden. Je nach verwendeten Material kann ein HEPA-Filter ausgewaschen und wiederverwendet werden.

Funktionsweise der Schwebstofffilter

Schwebstofffilter sind engmaschige Fasernetze mit einer unregelmäßigen Anordnung der Fasern. Im Gegensatz zur Wirkweise eines Siebs befreien HEPA-Filter die Luft von Teilchen, die deutlich kleiner sind als die Zwischenräume zwischen den Fasern. Die Filterung erfolgt beim Vorbeiströmen der Luft am Fasernetz. Für die Partikelabscheidung im Filter werden folgende Wirkweisen genutzt:

Trägheitseffekt
Größere Partikel haben eine höhere Masse und damit eine höhere Trägheit. Aufgrund ihrer Trägheit folgen die Partikel bei einem plötzlichen Richtungswechsel nicht dem Luftstrom um eine Filterfaser herum, sondern prallen gegen die Faser und bleiben an ihr haften.

Sperreffekt
Kleine Partikel mit geringer Masse folgen dem Luftstrom, der sich um die Fasern herumbewegt. Kommen die Partikel einer Filterfaser zu nahe, werden sie durch Adhäsionskräfte angezogen und bleiben an ihr haften.

Diffusionseffekt
Die Bewegung von Partikeln, die kleiner als 1 Mikrometer sind, wird durch das Zusammenstoßen mit anderen Gasmolekülen beeinflusst. Dadurch folgen sie nicht dem Luftstrom, sondern haben durch ihre Zusammenstöße mit den Luftmolekülen eine Flugbahn, die der Brownschen Bewegung ähnlich ist. So stoßen sie früher oder später mit den Filterfasern zusammen und bleiben an ihnen haften.

Partikelfilterklassen

Die Europäische Norm für die Klassifizierung von Schwebstofffiltern ist die EN 1822-1:1998. Sie unterscheidet 17 verschiedene Partikelfilterklassen, wobei die Partikelfilterklasse 17 den höchsten garantierten Abscheidegrad aufweist. HEPA-Filter sind in die Filterklassen von H10 bis H14 eingeordnet, ULPA-Filter in die Klassen U15 bis U17. Da Partikel mit einer Größe zwischen 0,1 und 0,3 Mikrometer am schwersten abzuscheiden sind, werden HEPA- und ULPA-Filter anhand ihrer Effektivität gegenüber dem Ausfiltern dieser Korngrößen klassifiziert. Größere und kleinere Partikel werden aufgrund der physikalischen Eigenschaften besser abgeschieden. Unterschieden wird dabei zwischen der Gesamteffizienz des Filters (Abscheidegrad gesamt) und der schlechtesten lokalen Stelle (Abscheidegrad lokal).

HEPA-Filter

Filterklasse H10 H11 H12 H13 H14
Abscheidegrad gesamt > 85 % > 95 % > 99,5 % > 99,95 % > 99,995 %
Abscheidegrad lokal > 99,75 % > 99,975 %

ULPA-Filter

Filterklasse U15 U16 U17
Abscheidegrad (gesamt) > 99,9995 % > 99,99995 % > 99,999995 %
Abscheidegrad (lokal) > 99,9975 % > 99,99975 % > 99,9999 %

Die Tabelle verdeutlicht, wie effektiv HEPA-Filter zur Reduzierung von Luftschadstoffen eingesetzt werden können: Bereits ein H12-Filter weist einen Durchlassgrad von nur 0,5 Prozent auf: Von 1000 Teilchen lässt der Filter nur 5 Teilchen durch.