Der Aufbau und die Funktion eines HEPA-Filters.

Der HEPA-Filter ist ein Schwebestofffilter. Er stellt das Maß der Dinge bezogen auf die mechanische Reinigung der Raumluft dar. Deswegen wird er in vielen handelsüblichen Luftreinigern eingesetzt. Die Bezeichnung HEPA steht hierbei für eine Abkürzung: High Efficiency Particulate Air Filter. Übersetzt bedeutet dies Luftfilter mit hoher Effektivität gegen Teilchen.

Wie funktioniert ein HEPA-Filter?

Genau aus diesem Grund werden HEPA-Filter zur Entfernung von Schadstoffen, wie zum Beispiel Bakterien, Viren, Pollen, Stäuben und Aerosolen eingesetzt. Also immer dann, wenn kleinste Partikel aus der Luft entfernt werden müssen. Vor allem im medizinischen Berich, im Kernbereich, in Flugzeugen aber auch in handelsüblichen Luftreinigern werden diese Filter eingesetzt.

1. Wie ist der HEPA-Filter aufgebaut?

Der HEPA Filter wird aus Zellstoff, verschiedenen synthetischen Materialien und Glasfaser gefertigt. Diese Materialien werden zu sehr dünnen Filterschichten zusammengefügt. Anschließend entsteht aus diesen verschiedenen Filterschichten eine wellenförmige Filtermatte. Dadurch kann eine große Filterfläche auf kleinem Raum garantiert werden. Abhängig vom Material können HEPA-Filter gereinigt und wiederverwendet werden.

2. Wie funktioniert der HEPA-Filter?

Der HEPA-Filter basiert auf einem dichten Fasernetz, dass Schadpartikel effizient abfiltert. Dabei ist die Anordnung der Fasern im Filter unregelmäßig, wodurch es zwischen den Fasern verschieden große Abstände gibt.Diese unregelmäßigen Abstände sind jedoch kein Nachteil. Denn der HEPA Filter befreit die Raumluft auch von kleinsten Teilchen.

Das eigentliche Abfiltern erfolgt durch das Vorbeiströhmen der Luft an den einzelnen Fasern. Hierbei nutzt der Filter folgende Wirkungsweisen:

2.1. Der Sperreffekt

Wegen ihrer geringen Masse folgen kleine Partikel dem Luftstrom. Dieser bewegt sich an den Fasern vorbei und um sie herum. Kommen die Partikel dabei den Fasern zu nahe, werden sie durch Adhäsionskräfte an diese Fasern angezogen und bleiben an ihnen haften.

2.2. Der Trägheitseffekt

Partikel mit einer höheren Masse besitzen dagegen eine größere Trägheit. Führt ein Luftstrom um eine Faser herum und ändert daher kurzfrisig seine Richtung, führt die Trägheit dieses Partikels zur Kollision mit der Faser. Dies geschieht durch die höhere Trägheit des schwerern Partikels. Es ist deswegen nicht in der Lage, die Richung in der selben Geschwindigkeit wie der Luftstrohm zu verändern. Durch die Kollision mit der Faser bleibt das Partikel ebenfalls an ihr haften. Dieser Effekt heißt ebenfalls Adhäsionskraft.

2.3. Der Diffusionseffekt

Kleinstpartikel sind winzig. Dadurch wird ihre Bewegung bereits durch den Zusammenstoß von anderen Gasmolekülen beeinflusst Durch dieses ständige Zusammenstoßen und wieder Abprallen folgen diese Partikel nicht dem Luftstrom, sondern werden ständig abgelenkt. Ähnlich wie ein Billard Spiel. Dies wird auch als Brownsche Bewegung bezeichnet. Hierdurch geraten diese kleinsten Partikel mit den Filterfasern in Verbindung und bleiben somit an diesen haften.

4. Die Filternormen

In der europäischen Union sind die Filter genormt und in die Filterklassen 1-17 eingeteilt. Hierbei gibt die Zahl das Filtervermögen für kleinste Teilchen an. Dies bedeutet das eine höhere Zahl auch ein höheres Filtervermögen für kleinste Teilchen angibt. Zur Besseren orientierung: HEPA Filter sind in die Klassen 13 und 14 eingeordnet worden.

Zur besseren Übersicht zeigt diese Aufstellung die notwendigen Filterkennzahlen bezogen auf die Partikelgrößen zwischen 0,1 und 0,3 Mikrometern:

! TABELLE !

Anhand dieser Daten ist zu erkennen, dass HEPA Filter einen großen Teil von Bakterien (0,6 – 1,0 Mikrometer) , Feinstaub (0,1 – 10 Mikrometer) aber auch von Pollen (10 – 100 Mikrometer) aus der Raumluft entfernen können. Mittlerweile gibt es jedoch auch Filtersysteme, die Viren (10-440 nm) aus der Raumluft herausfiltern können.

Zusammenfassend können HEPA Filter eine Vielzahl von Teilchen aus der Luft abfiltern. Denn bei einem Filter der Klasse H14 können von 100.000 Teilchen maximal fünf Teilchen nicht abgefiltert werden.

5. Die Haltbarkeit des HEPA-Filters

Der HEPA-Filter ist durch seinen Aufbau und seine Eigenschaften ein Verbrauchsmaterial. Das Abgefilterte Material sammelt sich zwischen den Filterfasern an und setzt diese mit der Zeit zu, sodass der Wirkungsgrad zunehmend abnimmt und eine effiziente Reinigung der durchströmenden nicht mehr möglich ist. Daher ist es zwingend notwendig, den Filter in regelmäßigen Abständen auszutauschen oder zu reinigen. Um eine zuverlässige Reinigungsleistung zu gewährleisten verfügen viele Geräte über einen Sensor. Dieser misst die Strömungsgeschwindigkeit der durchströhmenden Luft, sodass der Verschmutzungsgrad des Filters eingeschätzt werden kann.  Ausserdem ist es so möglich, den Zeitpunkt des Filterwechsels zu bestimmen.

Wie haltbar ist ein HEPA-Filter?

Da die Haltbarkeit eines Filters von vielen verschiedenen Faktoren abhängig ist, ist es nicht immer möglich eine pauschale Aussage zur Haltbarkeit zu treffen. Einige Faktoren, die die Lebensdauer eines HEPA-Filters beeinflussen sind der Aufstellort, die Betriebsdauer und die Verschmutzung der Raumluft. Allgemein wird ein Luftreiniger im Normalbetrieb und in einem durchschnittlich belasteten Raum zwischen 6 und 12 Monaten mit einem HEPA Filter auskommen. Weitere Einzelheiten sind den Herstellerangaben zu entnehmen.

6. Den Filter reinigen

Wer einen Luftreiniger sein Eigen nennt hat neben den Kosten der Anschaffung auch Folgekosten. Neben Strom für den Betrieb zählen dazu vor allem auch die Kosten für den Filterwechsel. Daher liegt es auf der Hand einen Filter zu entwickeln, der ausgewaschen werden kann. Ein Mehrweg-Filter sozusagen.

Und tatsächlich haben einige Hersteller diesen Trend erkannt und bieten selbst HEPA-Filter zu auswaschen an. Aber Achtung! Folgende Aspekte können trotzdem für die Verwendung eines herkömmlichen Einweg-Filters sprechen:

6.1. Sinkende Reinigungsleistung

Auch wenn der Filter regelmäßig ausgewaschen wird, erreicht dieser irgendwann den Punkt, an dem er nicht mehr die gewohnte Reinigungsleistung erbringt. Denn auch bei einer gründlichen Reinigung bleiben trotz allem Rückstände im Filtergewebe zurück. Dieser Schmutz sammelt sich meistens an Ecken und kleinen Winkeln im Filtermaterial. Auch wenn ein wiederverwentbarer HEPA Filter irgendwan verbraucht ist, so hat er doch eine deutlich längere Nutzungsdauer im Vergleich zu einem Einweg-Filter.

6.2. Kostenersparnis? Ein Vergleich

Natürlich haben Mehrweg-Filter keine unendliche Lebensdauer. Denn nicht ohne Grund bieten die Hersteller auch diese Filter als Ersatzteil an. Allerdings ist der Anschaffungspreis eines Mehrweg-Filters im Vergleich zu einem Einweg-Filter deutlich höher. Daher sollte vor dem Kauf eines Mehrweg-Filters und der Beachtung von Einsatzort, Nutzungszeit und Folgekosten gründlich überprüft werden, wann sich ein Mehrweg-Filter finanziell lohnt.

6.3. Fazit

Besteht die Auswahl zwischen Einweg- und Mehrweg-Filtern sollte der Einweg-Filter die erste Wahl sein. Denn meistens ist eine vernünftige Reinigung dieser Mehrweg-Filter nicht ohne Weiteres möglich. Dies benötigt viel Sorgfalt und dauert Zeit – eben schnell auswaschen ist leider nicht zielführend. Ebenfalls sollte bedacht werden, dass ein ausgewaschener Filter zeit zum trocknen benötigt. Diese Zeit wird meistens mit einem zweiten Filter überbrückt. Die hier anfallenden Kosten für den so genannten Wechselbetrieb dürfen dabei nicht vergessen werden. Dies ist ein weiterer Kostenfaktor!

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