Grundlagen: Technische Regeln für Luftfilter in RLT-Geräten (2021)

Luftfilter bestimmen die Raumluftqualität
Luftfilter bestimmen die Raumluftqualität (Abb. © RedlineVector/stock.adobe.com)

Der nachfolgende Grundlagenbeitrag beschreibt auf Basis von derzeit aktuellen technischen Regeln (Stand: März 2021) Vorgaben und Aspekte zum Einsatz und Betrieb von Luftfiltern in zentralen raumlufttechnischen Geräten (RLT-Geräten). Dabei geht es besonders um die einzusetzenden Klassen und Qualitäten von Luftfiltern, um dadurch aus der Außenluft Partikel und gasförmige Schadstoffe abzuscheiden und so eine vorgegeben Zuluftqualität sicherzustellen. Viele weitere Fachaufsätze und Berichte in cci Wissensportal, die diese Themen vertiefen, finden Sie jeweils in den einzelnen Kapiteln.

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Einführung

Luftfilter in RLT-Geräten haben die Aufgabe, aus der angesaugten Außenluft und gegebenenfalls auch aus der Umluft Schadstoffe, Geruchsstoffe und Partikel auszufiltern. Damit einher gehen besonders zwei Forderungen:

Forderung eins besteht darin, durch die Filtration eine hygienische Qualität der Zuluft sicherzustellen, die für die Gesundheit der Personen im Gebäude zuträglich ist. Infolge der Corona-Pandemie ist als weitere Forderung auch das Ausfiltern von Viren und Bakterien hinzugekommen. Diese Anforderung gilt besonders für Lüftungsanlagen, bei denen über die (virenfreie) Außenluft hinaus der Zuluft ein Teil an Umluft (aus Räumen entnommene, möglicherweise belastete Abluft) zugemischt wird. Dieses immer wichtigere Ausfiltern von Viren, wie zum Beispiel Covid-Aerosolen, wird in den aktuellen technischen Regeln aber (noch) nicht oder nur ansatzweise behandelt. Das ist darauf zurückzuführen, dass die meisten technischen Regeln mit Anforderungen an Luftfilter noch vor der Corona-Pandemie entstanden sind und veröffentlicht wurden.

Forderung zwei betrifft das Ausfiltern von Partikeln und Stäuben, um dadurch die Komponenten im RLT-Gerät – zum Beispiel Wärmeübertrager und Wärmerückgewinner – vor Verschmutzungen und somit vor einer möglichen Leistungsverringerung zu schützen. Wenn sich Partikel und Stäube über längere Zeit zum Beispiel zwischen den Lamellen eines Wärmeübertragers oder in einer Wärmerückgewinnung ansammeln und festsetzen, gibt es zwei Effekte:
– die hygienische Qualität der angesaugten Außenluft wird bei der Durchströmung des verschmutzten Bauteils verschlechtert.
– das Volumen, das für die Luft zum Durchströmen des Wärmeübertragers zur Verfügung steht, wird durch Staubablagerungen geringer. Dadurch sinkt die Leistung der Wärmeübertragung. Gleichzeitig steigt der Druckverlust an. Dies führt zu einem höheren Leistungsbedarf der Ventilatoren und zu unnötigen Steigerungen der Betriebskosten. Hierfür gilt folgender Ansatz: Wenn der Druckverlust, zum Beispiel bei einem Luftfilter oder einem Wärmeübertrager, um 10 Pa ansteigt, benötigt der Ventilator (Wirkungsgrad 60 %) dafür pro m³/s Luftförderstrom etwa 17 W mehr Leistung.

Bauarten von Luftfiltern

Bei den verschiedenen Bauarten von Luftfiltern, die wesentlich zur Abscheidung von Stäuben und Partikeln eingesetzt werden, unterscheidet man Kompaktfilter, Taschenfilter und Paneelfilter, die aus Glasfasern oder synthetischen Materialien bestehen.
Wenn es darum geht, auch gasförmige Schadstoffe aus Luftströmen abzuscheiden, können dazu Gasfilter eingesetzt werden. Die darin enthaltene Aktivkohle bindet zum Beispiel Gerüche, Ozon, SO2 und NO2.
Sollen darüber hinaus auch Bakterien und Viren abgeschieden werden, kommen häufig in Ergänzung zu den ISO ePM-Filtern hochwertige HEPA-Filter (H13 oder H14) und/oder Systeme mit einer UV-C-Entkeimung oder Ionisation zum Einsatz. Bei der UV-C-Technologie wird in Speziallampen eine UV-C-Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 um erzeugt, die aus dem vorbeiströmenden Luftstrom Bakterien und Viren mit einer sehr hohen Wirksamkeit abtötet. Eine Kombination aus einem Vorfilter (ISO ePM1) und einem HEPA-Filter hat gegenüber Corona-Aerosolen eine Abscheidewirkung von mehr als 99,9 %. Eine ähnlich gute Wirkung wird mit einer Kombination aus einem ISO ePM1-Filter und einer nachgeschalteten UV-C-Entkeimung oder Ionisation erreicht.

Neue Bezeichnungen für Luftfilter

Im Mai 2018 hat die DIN EN ISO 16890 „Luftfilter für die allgemeine Raumlufttechnik“ die bisherige Luftfilternorm DIN EN 779 abgelöst. In der neuen Norm wurden nicht nur sämtliche Prüfmodalitäten für Luftfilter vollständig neu definiert, sondern es wurden auch die langjährig bekannten Luftfilter-Bezeichnungen „M“ und „F“ abgeschafft. Seitdem werden Luftfilter danach beurteilt, welche Abscheideleistung sie gegenüber Partikeln der Größenklassen PM10, PM2,5 und PM1 aufweisen. Diese neuen Filter werden in Abhängigkeit von ihrer Abscheidequalität gegenüber Partikeln in drei Klassen eingeteilt:
– ISO ePM10 gilt für Partikel 10 μm.
– ISO ePM 2,5 gilt für Partikel 2,5 μm.
– ISO ePM1 gilt für Partikel 1 μm.
Die ISO ePM-Klasse wird ergänzt um Angaben in %. Diese Angaben starten bei 50 % und enden – jeweils nach 5-%-Schritten – bei 95 %. Dazu drei Beispiele:
– Ein Luftfilter der Klasse ISO ePM10 > 50 % muss in der Lage sein, aus dem Luftstrom mindestens 50 % der Partikel mit Größen bis zu 10 μm abzuscheiden. Dieser Filter entspricht etwa dem bisherigen M5-Filter.
– Ein Luftfilter der Klasse ISO ePM1 > 50 % muss in der Lage sein, aus dem Luftstrom mindestens 50 % der Partikel mit Größen bis zu 1 μm abzuscheiden. Dieser Filter entspricht etwa dem bisherigen F7-Filter.
– Ein Luftfilter der Klasse ISO ePM1 > 80 % muss in der Lage sein, aus dem Luftstrom mindestens 80 % der Partikel mit Größen bis zu 1 μm abzuscheiden. Dieser Filter entspricht etwa dem bisherigen F9-Filter.
Um Herstellern, Fachplanern und Betreibern von RLT-Anlagen den Übergang von den bisherigen M- und F-Klassen zu den neuen ISO ePM-Klassen zu erleichtern, haben mehrere Verbände eine „Übersetzungstabelle“ erstellt, in der die alten und die neuen Klassen gegenübergestellt sind, siehe Abbildung 1. Im folgenden Beitrag werden stets die neuen ISO ePM-Filterklassen verwendet.

Tabelle 1: Gegenüberstellung der bisherigen Luftfilterklassen M und F mit den neuen ISO ePM-Klassen.

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