Selbst wenn Sie zwei Filter mit derselben HEPA-Klassifizierung kaufen, können sie sich dennoch unterschiedlich verhalten, sobald sie echte Luft durch einen echten Raum leiten. Die Klassifizierung gibt an, was ein Filter in einem Labortest zurückgehalten hat. Sie sagt jedoch nichts darüber aus, wie der Filter nach drei Monaten Staubbelastung, bei dem Luftstrom, den Ihr Gerät tatsächlich erzeugt, oder bei der Luftfeuchtigkeit Ihres Klimas funktionieren wird. Die Effizienz lässt sich nicht mit einer einzigen Zahl beschreiben. Sie ist das Ergebnis einer Reihe von Konstruktionsentscheidungen, von denen die meisten Käufer jedoch meist nur eine einzige wahrnehmen.
Die Wirksamkeit von HEPA-Filtern geht über die Angaben auf dem Etikett hinaus
Ein Filter erhält seine HEPA-Klassifizierung gemäß EN 1822, wonach für die Klasse H13 unter festgelegten Laborbedingungen mindestens 99,951 TP4T der Partikel bei der „Most Penetrating Particle Size“ (MPP) zurückgehalten werden müssen. Diese Zahl ist real, beschreibt jedoch nur einen Moment in einer kontrollierten Testkammer. Sie sagt nichts darüber aus, was passiert, wenn dasselbe Filtermedium in ein anderes Faltenmuster gefaltet, mit einer anderen Anströmgeschwindigkeit betrieben oder mit einem Spalt entlang der Rahmendichtung eingebaut wird. Zwei Filter können denselben EN-1822-Test bestehen und dennoch spürbar unterschiedliche Ergebnisse liefern, sobald sie im täglichen Betrieb in einem Luftreiniger oder Staubsauger zum Einsatz kommen.
Wir haben bereits erläutert, wie Die Dicke beeinflusst die physikalischen und chemischen Vorgänge bei der Filtration in einem separaten Beitrag behandelt, daher konzentriert sich dieser Artikel auf die anderen Variablen, die neben dieser ebenfalls die Leistung beeinflussen.
Wie der Faserdurchmesser die Leistung von HEPA-Filtern beeinflusst
HEPA-Filtermedien bestehen aus zufällig geschichteten Mikrofasern, in der Regel Glasfasern, und der Durchmesser dieser Fasern spielt eine größere Rolle, als den meisten Käufern bewusst ist. Dünnere Fasern bieten eine größere Oberfläche und mehr zufällige Kreuzungspunkte pro Gramm Material, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass ein kleines Partikel mit einem Faserstrang kollidiert, bevor es hindurchdringen kann. Aus diesem Grund können sich zwei Filter gleicher Dicke in ihrer Abscheidungsrate deutlich unterscheiden: Der eine verwendet möglicherweise Fasern mit einem Durchmesser von durchschnittlich unter einem Mikrometer, während eine günstigere Alternative gröbere Fasern nutzt, die auf demselben Raum weniger Abscheidungsfläche bieten.
Der Nachteil ist der Luftwiderstand. Feineres Fasernetzwerk ist dichter und für die Luft schwerer zu durchströmen, was den statischen Druck erhöht und den Gebläsemotor zu höherer Leistung zwingen kann. Die Hersteller wägen den Faserdurchmesser ständig gegen diesen Widerstand ab, und dies ist ein Grund dafür, dass in den Spezifikationen von OEM-Filtern die Fasergröße selten angegeben wird, obwohl sie den größten Teil des tatsächlichen Leistungsunterschieds zwischen “Budget-HEPA”-Filtern und echte H13/H14-Medien.
Wie sich die Faltenform auf den Luftstrom und die Staubaufnahmekapazität von HEPA-Filtern auswirkt
Flaches, ungefaltetes Filtermedium hat eine feste Oberfläche, die der Größe des Filterrahmens entspricht. Durch das Falten wird dasselbe Filtermedium akkordeonartig gefaltet, wodurch sich die nutzbare Oberfläche um ein Vielfaches vergrößert, ohne dass sich die Außenmaße ändern. Eine größere Oberfläche bedeutet, dass die Luft pro Quadratzoll Filtermedium langsamer durchströmt, was den Widerstand verringert und die Zeit bis zum Verstopfen des Filters verlängert.
Sowohl die Anzahl der Falten als auch die Faltentiefe spielen hier eine Rolle. Zu wenige Falten verschwenden das Potenzial des Filtermediums; zu viele, zu dicht gepackte Falten können ineinanderfallen und den Luftstrom drosseln, noch bevor der Filter überhaupt mit Staub gesättigt ist. Die Prüfprotokolle der ASHRAE-Norm 52.2 erfassen dies, indem sie die Leistung über einen vollständigen Staubbeladungszyklus hinweg messen, anstatt nur einen Momentaufnahme eines sauberen Filters zu betrachten – was dem Verhalten eines Filters in einem tatsächlichen Wohn- oder Büroumfeld über Wochen hinweg näherkommt.
Wie elektrostatische Aufladung die HEPA-Filterleistung verbessert, ohne die Dicke zu erhöhen
Einige HEPA- und Near-HEPA-Filtermedien sind mit einer Elektretladung versehen, einem permanenten elektrostatischen Feld, das den Fasern während der Herstellung aufgebracht wird. Geladene Fasern ziehen feine Partikel an, anstatt sich ausschließlich auf physikalisches Abfangen zu verlassen, wodurch ein Filter mehr Partikel auffangen kann, ohne dass dickere oder dichtere Filtermedien erforderlich sind. Dies ist einer der Gründe, warum elektrostatisch verstärkte Filter bei geringerem Luftwiderstand eine hohe Anfangswirksamkeit erzielen können als rein mechanische Filtermedien gleicher Dicke.
Der Haken daran ist, dass die Elektret-Ladung nachlässt. Feuchtigkeit, Fette und der allgemeine Alterungsprozess neutralisieren das statische Feld nach und nach, sodass ein Filter, der am ersten Tag noch beeindruckende Werte lieferte, im sechsten Monat möglicherweise fast ausschließlich auf seine mechanische Struktur angewiesen ist. Käufer, die Filter für feuchte Klimazonen beschaffen, sollten die Lieferanten direkt fragen, ob sich die angegebenen Wirkungsgrade auf die Anfangsleistung oder auf die Leistung im beladenen, gealterten Zustand beziehen, da der Unterschied zwischen beiden erheblich sein kann.
Warum die Strömungsgeschwindigkeit die Leistung von HEPA-Filtern in der Praxis beeinflusst
Die Anströmgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Luft über die Filteroberfläche strömt; sie wird durch den Ventilator oder Motor des Geräts bestimmt, in dem sich der Filter befindet, und nicht durch den Filter selbst. Wird die Luft schneller durch das Filtermedium gedrückt, als vorgesehen, haben Partikel weniger Zeit, in der Nähe der einzelnen Fasern aufgefangen zu werden, was die Abscheideleistung verringert, obwohl sich der Filter selbst nicht verändert hat. Aus diesem Grund kann ein HEPA-Filter, der für ein bestimmtes Luftreiniger-Modell ausgelegt ist, eine geringere Leistung erbringen, wenn er in einem Gerät mit höherem Luftdurchsatz installiert wird oder in einem Haushalt, in dem mehrere Geräte gleichzeitig in Betrieb sind – darunter auch Haushaltsgeräte wie Induktionskochfelder, die der Raumluft zusätzliche Wärme und Schwebeteilchen zuführen.
Aus diesem Grund legt HIFINE die Spezifikationen für Filtermedien auch anhand der tatsächlichen Luftstromkurve der Geräte der jeweiligen Partnermarken fest und nicht anhand einer einzigen generischen Abscheidungsrate, da ein Filter, der auf eine falsche Anströmgeschwindigkeit abgestimmt ist, das wahre Potenzial des Materials nicht voll ausschöpft.
Wie sich Luftfeuchtigkeit und Alterung auf die langfristige Effizienz von HEPA-Filtern auswirken
Die am ersten Tag gemessene Filterleistung ist ein Ausgangspunkt, keine Garantie. Feuchtigkeit kann Fasern aufquellen lassen und die Porenstruktur im Laufe der Zeit verändern; angesammelter Staub verbessert zunächst die Abscheidung, indem er ein physikalisches Hindernis bildet, schränkt den Luftstrom aber schließlich so stark ein, dass der Motor überlastet wird; und jedes auf Ladung basierende Filtermedium verliert, wie oben beschrieben, seinen elektrostatischen Vorteil. Sowohl die Leitlinien der Weltgesundheitsorganisation zur Luftqualität als auch die EPA-Ressourcen zur Raumluft weisen darauf hin, dass Filtersysteme regelmäßige Austauschintervalle erfordern, gerade weil kein Filtermedium seine Nennleistung auf unbestimmte Zeit beibehält – unabhängig davon, wie es im Neuzustand getestet wurde.
Für B2B-Einkäufer bedeutet dies, dass Effizienzangaben stets mit einer realistischen Empfehlung zur Lebensdauer einhergehen sollten und nicht als dauerhafte Spezifikation betrachtet werden dürfen.
Was dies für Einkäufer bedeutet, die HEPA-Filtermedien beschaffen
Eine HEPA-Einstufung bestätigt, dass unter Testbedingungen ein Mindeststandard erfüllt wurde. Sie gibt jedoch keinen Aufschluss darüber, wie sich ein Filter in Abhängigkeit von verschiedenen Faserdurchmessern, der Faltengeometrie, der elektrostatischen Behandlung, dem Luftstrom des Gastgeräts oder der Luftfeuchtigkeit in der Region, in die er geliefert wird, verhält. Markeninhaber und Einkäufer von Eigenmarken, die Lieferanten von Filtermedien bewerten, sollten Daten zu all diesen Variablen zusammen anfordern und sich nicht allein auf die EN-1822-Nummer verlassen.
