Filterschule: Modul Drei

Testverfahren und Standards für Luftfilter: Luftfilter nutzen feine Fasern ihrer Medien und komplexe Filterungsmechanismen, die für das bloße Auge nicht zu erkennen sind, so wie die Partikel und Gase, die sie sammeln.

Wie kann man feststellen, ob ein Filter, gemäß der technischen Spezifikation, effizient arbeitet? Wie definiert man einen “guten“ oder einen „schlechten“ Filter?

Wir wissen, dass die wichtigste Eigenschaft eines Luftfilters dessen Effizienz ist, als Maß seiner Leistungsfähigkeit bei der Beseitigung von Luftschadstoffen, wie Staub, Partikel und Gase. Weitere grundlegende Eigenschaften sind die Entwicklung des Druckabfalls und seine Staubspeicherfähigkeit.

Um diese Eigenschaften zu messen, sind Standards für die Luftfilterindustrie erforderlich, die sicherstellen, dass Filtertests in einheitlicher und verlässlicher Art und Weise ausgeführt werden. Standards, die auf dokumentiertem Wissen basieren, erlauben die Klassifizierung und den Vergleich von Filtern verschiedener Hersteller.

Filterklassifizierungen und Labortests

InEuropawerdenFeinstaubfilterfürallgemeineLüftungsanwendungengemäßdesStandardsEN779:2012fürTestsklassifiziert.IndenUSAwirdASHRAE52.2verwendet.DieWahldesStandards bestimmtdieArtdesPrüfstands,dasTestverfahren,dieKlassifizierungdesFiltersundwiedieTestergebnisseberichtetwerden.

Die Tests basieren auf EN 779:2012

Bei diesem Standard wird ein Filter mit einem Standard-Teststaub beladen, um seine Staubspeicherfähigkeit zu messen und wird mit einem Test-Schwebstoff konfrontiert, um die Filterungseffizienz zu bestimmen. Die Staubspeicherfähigkeit ist ein Maß der Teststaubmenge (in Gramm), die vom Filter aufgefangen und gehalten wird, bis der abschließende Druckabfall des Tests erreicht ist (siehe Tabelle 1 unten). Messungen der Effizienz werden über regelmäßige Dosen von Teststaub durchgeführt, bis der festgelegte abschließende Druckabfall erreicht ist.

Die Testergebnisse werden für die Klassifizierung des Filters verwendet. Die Filterklasse für Mediumfilter und Feinfilter wird nach ihrer durchschnittlichen Effizienz bei Partikeln mit 0,4 Mikrometern (μm) Größe bestimmt, was aus der Filterungsperspektive interessant ist, weil die meisten anthropogenen Partikel – solche, die durch menschliche Aktivitäten entstehen – bei ungefähr

0,4 μm Größe liegen. Um sich für die Filterklasse F7 zu qualifizieren, muss die durchschnittliche Effizienz des Filters während des gesamten Testzyklus im Bereich von 80-90% (≥80 <90%) liegen. Im echten Einsatz wird sich die Effizienz des Filters jedoch nicht erhöhen.

Einige Filter nutzen elektrostatisch geladene (synthetische) Polymerfasern. Ihre Effizienz hängt von der Ladungsstärke ab, die sich mit der Zeit abschwächt, oft innerhalb einiger Monate, wenn der Filter eingesetzt wird. Das Messen und Berichten der Mindesteffizienz (ME) dieser Filter, nach einer potenziell abgeschwächten oder verlorenen Ladung, gehört daher zu den Test- und Messverfahren des EN 779:2012 Standards. Um die elektrostatische Ladung zu entfernen, wird der Filter mit Isoporopanol behandelt. Der ME-Wert für einen F7-Filter liegt bei 35% (siehe Tabelle 1).

Test gemäß ASHRAE

ASHRAE 52.2:2007 ist der amerikanische Standardfür den Test und die Klassifizierung von Filtern. Salzpartikel (Kaliumchlorid-Salz) werden eingesetzt, um die Effizienz eines Filters bei Partikelgrößen in drei verschiedenen Größenbereichen, 0,3-1 μm, 1-3 μm und 3-10 μm, und bei inkrementellen Staubbelastungsschritten zu messen.

Um die Staubspeicherfähigkeit zu messen, wird der Filter mit Standard-ASHRAE-Teststaub belastet. MERV – der Minimum Efficiency Reporting Value (Mindesteffizienz-Berichtswert) – ist die Grundlage für die Klassifizierung von Luftfiltern gemäß ASHRAE 52.2. Der MERV ist die geringste gemessene Anfangseffizienz oder die niedrigste Effizienzbewertung während der Staubzufuhr.

In ASHRAE 52:2, Anhang J, wird die elektrostatische Ladung durch einen Überschuss an Kaliumchlorid-Testschwebstoffen beseitigt.

Neue Standards für Filtertests

ISO 16890 ist ein neuer globaler Filterstandard, der entwickelt wurde, um EN 779 und ASHRAE 52.2

zu ersetzen. Die Filterungseffizienz ist die Grundlage für den Standard und wird auf unterschiedliche Weise, je nach Filtertyp, gemessen. Für Grobfilter wird die gravimetrische Effizienz bei Teststaub betrachtet. Für Mediumfilter wird die Effizienz bei PM2.5 und PM10 Partikeln getestet. Die Effizienz bei PM1-Partikeln wird für Feinfilter betrachtet.

Kontrolle der Filterqualität

Die schwedische P-Kennzeichnung ist derzeit die höchste Bewertung bei der Qualitätssicherung für Filter. Kein anderes Qualitätssystem hat höhere Anforderungen oder basiert auf Realbedingungen. Filter werden im Labor gemäß EN 779:2012 getestet. Um die Leistung unter tatsächlichen Betriebsbedingungen zu gewährleisten, werden die Filter auch sechs Monate lang im Einsatz getestet.

Eurovent-Zertifizierung

Um zu zertifizieren, dass Filter gemäß der technischen Angaben des Herstellers funktionieren, kann eine unabhängige Stelle, die Eurovent Zertifizierungsstelle, eingesetzt werden, um Taschenfilter, Kompaktfilter und Plattenfilter in den Feinfilterklassen M5 bis F9 zu testen und zu zertifizieren. Hier setzt Eurovent ein EN 779-zugelassenes Labor ein.

Zugelassene Hersteller erhalten ein Eurovent-Zertfikat und eine Genehmigung, das Eurovent-Logo im Marketing zu verwenden. Tests müssen jährlich wiederholt werden, um das Zertifikat behalten zu dürfen.

Teststandards für Molekularfilter

Molekularfilter werden schon seit mehr als 50 Jahren genutzt, aber ein einheitlicher internationaler Standard dafür wurde erst vor kurzer Zeit eingeführt. Darüber hinaus gibt es kein Klassifizierungssystem für Molekularfilter, wie EN 779. Die Molekular-Standards von heute können in Testverfahren für Rohstoffe und für komplette Filteranordnungen unterteilt werden.

GPACM

Gas Phase Air Cleaning Media (Gasphasen-Luftreinigungsmedium - GPACM) ist die Bezeichnung für Filtermedien, die für die Beseitigung von Gasen aus der Luft eingesetzt werden. Medien für schüttfähiges Material, z.B. Pellets oder Granulat, werden gemäß US-Standard ANSI/ ASHRAE 145.1 getestet, indem sie mit einer verschmutzten Luftströmung in einer zwei Zoll breiten Teströhre konfrontiert werden, in der der Luftstrom, die Temperatur und Feuchtigkeit konstant sind. Es wird die Zeit gemessen, bis ein Durchbruch von 50 % der anfänglichen Provokationskonzentration erreicht ist.

Neben Medien für schüttfähiges Material testet der internationale Standard ISO 10121-1 auch Flachfolien-Medien und Strukturen, wie Wabenkonstruktionen. Beide Standards werden eingesetzt, um Medien zu bewerten; sie werden nicht für die Tests der Endprodukte verwendet.

GPACD

Gas Phase Air Cleaning Devices (Gasphasen-Luftreinigungsgeräte - GPACD) ist die Bezeichnung für Produkte, die Gase aus der Luft beseitigen. Anfangseffizienz, Effizienz während des Ladetests, Kapazität, Rückhaltevermögen und Druckabfall können heute gemäß US-Standard ANSI/ASHRAE 145.2 oder dem internationalen Standard ISO 10121-2 getestet werden. Beide nutzen unterschiedliche Ansätze, um ähnliche Produkte zu vergleichen.

ANSI/ASHRAE 145.2 testet nur GPACDs, die Adsorbermedien einsetzen, und Nutzer können zwischen 30 verschiedenen Testgasen in festen Konzentrationen wählen. Die Kapazität wird als Menge des Gases berichtet, die bei 99 % Penetration oder nach maximal vier Stunden beseitigt ist. ISO 10121-2 enthält einen offenen Teil, bei dem das anwendungsspezifische Gas, die Konzentration, Strömung, Temperatur und Feuchtigkeit verwendet werden können. Ein vereinfachter Teil basiert auf vordefinierten Parametern. Der ISO-Standard verlangt eine Mindesteffizienzreduzierung, um zu Qualitätsdaten zu gelangen, und akzeptiert alle Filtertypen und Luftreinigungsteechniken.

EN 13779 für die Bestimmung der Filterklassen

EN13779istderEuropäischeStandardfürdie allgemeineBelüftung vonjederArtvonGebäude,ausgenommen Wohngebäude. Der Standard spezifiziert die für technische Lösungen erforderliche Funktionsebene, ist aber nicht obligatorisch. EN 13779 hilft bei der Schaffung eines gesunden und komfortablen Innenraumklimas mit vertretbaren Installations- und Betriebskosten.

Die Filterklasse wird durch den Standard bestimmt, der die Filterungsphasen spezifiziert, die erforderlich sind, um die gewünschte Innenluftqualität (IAQ) zu erreichen, während der Grad der Außenluftverschmutzung berücksichtigt wird. Gasfilter für die Molekularfilterung zur Beseitigung von Gasen und Dämpfen müssen die strengsten Anforderungen erfüllen (siehe Tabelle 2).

Hocheffiziente Luftfilter

In Europa wird der EN 1822 Standard verwendet, der die Tests von hocheffizienten EPA-, HEPA- und ULPA-Luftfiltern in fünf Teile untergliedert.

Hocheffiziente Luftfilter werden anhand der MPPS (Most Penetrating Particle Size)-Partikelgröße bewertet – das Partikel, das den Filter am leichtesten durchdringen kann. Obligatorische Tests auf Undichtigkeiten sind für Filter der Klasse H13 und höher notwendig.

“ISO 29463 – Hocheffiziente Schwebstofffilter und Filtermedien für die Abscheidung von Partikeln aus der Luft”– ist ein ISO-Standard, der auf EN 1822 basiert. Er ist ebenfalls in fünf Teile mit denselben Titeln untergliedert wie in EN 1822, obwohl er auch “gleiche” Klassen zwischen den EN 1822 Klassen einführt, z.B. 99,90%, für ISO 30E.

Die IEST, eine internationale technische Ingenieursgesellschaft mit Sitz in den USA, hat eine Reihe von Prüfverfahren eingeführt. IEST-RP-CC001, 007, 021 und 034 gelten für hocheffiziente Luftfilter. Die verschiedenen Teile dieses Standards decken die Leistungsanforderungen, die Klassifizierung, das Design, die Designanforderungen und Filtermedien-Tests ab.

Standards für Reinräume

ISO 14644 und ISO 14698 sind derzeit die am häufigsten eingesetzten Standards für Reinraumanlagen. ISO 14644 hat die nationalen Standards, wie den U.S. Federal Standard 209 und British Standard 5295, ersetzt.

ISO 14644 besteht aus zehn Teilen und es werden eventuell noch weitere hinzugefügt. ISO 14644 berücksichtigt keine Mikroorganismen. ISO 14698 und GMP (Good Manufacturing Practices – Gute Fertigungspraktiken) werden von der nahrungsmittelverarbeitenden und der pharmazeutischen Industrie verwendet. Diese Standards schließen mikrobiologische Schadstoffe ein.

*GF = Gasfilter (Aktivkohlefilter und/oder chemischer Filter)