Filter

 1.1         Aufgaben von Luftfilter

Luftpartikelfilter haben zwei Hauptaufgaben:

–          Verminderung der Partikel in der Frischluft welche in den Raum geführt wird

–          Verminderung der Verschmutzung von Komponenten und Leitungsnetz.

 

1.2         Abscheideeffekt von Partikelfilter

 

Siebeffekt Durch den zu geringen Abstand zwischen den Filterfasern können Partikel nicht durch das Filtermedium gelangen.
Sperreffekt Kleine Partikel folgen den Stromlinien um die Faser herum, haften aber an der Faser an, wenn sie ihr zu nahe kommen. Der Effekt nimmt zu, wenn die Teilchen größer, die Fasern dünner oder Abstand zwischen den Fasern geringerer wird, bzw. eine größere Anzahl an Fasern vorhanden ist.
Trägheitseffekt Größere Partikel besitzen eine zu große Trägheit um dem Luftstrom um die Faser herum zu folgen. Die Partikel ändern nicht ihre Richtung, berühren die Faser und verbleiben dort. Der Trägheitseffekt nimmt mit schnellerer Luftströmung und Zunahme von Größe oder Gewicht der Partikel zu, sodass dieser Filtrationseffekt für Partikel > 1µm der dominante Abscheidemechanismus ist.
Diffusionseffekt Partikel kleiner als 1 µm folgen nicht den Strömungslinien, sie werden von der Brownsche Molekularbewegung beeinflusst, daher, sie werden von den Luftmolekülen in Schwingung versetzt und bleiben bei Berührung mit den Filterfasern an diesen hängen.
Elektrostatischer Effekt Trägt ein Partikel eine Ladung, werden diese von elektrostatisch geladenen Fasern durch die Elektrostatik angezogen. Die Elektrostatik ist bei kleinen Partikeln mit höherer Ladung wirkungsvoll.

 

Einfluss der Abscheide-Mechanismen auf den Gesamtabscheidegrad in einem Gewebefilter:

 

Abbildung (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)

 

 

Partikelgrösse und Anzahl Partikel in der Luft:

Abbildung (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)

 

  

1.3         Faserfilter

 Seit dem Jahr 2018 gilt für Filter die Norm SN EN ISO 16890. Die folgende Tabelle zeigt eine grobe Gegenüberstellung der bisherigen mit der neuen Norm. In der letzten Filterstufe muss mindestens ein Filter ISO ePM1 ≥ 50% eingesetzt werden.

Die bisherigen Filterklassen-Bezeichnungen G, M und F nach EN 779 werden nicht mehr verwendet.

 

Filterklasse nach EN 779 (ALT)	Filterklasse nach ISO 16890 (NEU)	Wirkungsgrad
M 5	ISO ePM10	 50%
F 7	ISO ePM2.5 oder ISO ePM1	 65%  50%
F 9	ISO ePM1	 80%

Klassifizierung der Feinstaubfilter nach SN EN ISO 16890

 

Erklärung Bezeichnung

–          Das klein «e» vor dem PM steht für «efficiency» (Wirkungsgrad)

–          PM steht für Particulate Matter (Feinstaub)

–          Die Zahl nach dem PM z.B. «10» steht für die «Partikelgrösse»

 

EPA			HEPA		ULPA
E10	E11	E12	H13	H14	U15	U16	U17

Schwebstofffilter nach Norm EN 1822

 

EPA Efficient Particulate Air filter

HEPA High Efficiency Particulate Air filter ULPA

Ultra Low Penetration Air filter

 

Bauarten

Bezeichnung	Anwendung Filterklasse
Filtermatte	G1 bis G3
Zellenfilter	G3 bis F7
Taschenfilter	G3 bis F9
Kassettenfilter	F6 bis F9
Schwebstofffilter	E10 bis U17

 

 

 

1.4         Metallfilter

 Fett- und Ölabscheider (auch für Farbnebel wirksam) sind Metallfilter aus Stahlwolle, Metallgestricken, Streckmetall, Lochblechen o.ä. Die Filterwirkung beruht auf einer Zerlegung der Luftströmung mit möglichst vielen Richtungsänderungen, so dass eine Abscheidung durch Sperr- und Trägheitseffekt entsteht.

Bei nachgeschalteter WRG ist unbedingt ein zusätzliches Filter vorzusehen, da der Abscheidegrad nicht sehr hoch ist und immer etwas Fett oder Öl durchgelassen wird.

 

 

 

1.5         Aktivkohlefilter / Gasadsorptions-Filter

 Gasadsorptions-Filter dienen zur Abscheidung gasförmiger, organischer oder anorganischer Luftverunreinigungen, die schon in geringen Konzentrationen geruchsbelästigend oder für Menschen, Tiere und Pflanzen schädigend sein können. Unter Adsorption versteht man die Bindung eines Stoffes an die Oberfläche eines geeigneten festen Körpers, an dem eine starke Anreicherung der adsorbierten Moleküle entsteht. Bei dieser Art von Bindung von Stoffmolekülen an eine Festoberfläche wird Adsorptionswärme frei (durch die Herabsetzung der Beweglichkeit der Moleküle). Bei der Regeneration (Desorption der gebundenen Stoffe) muss wieder Wärme aufgebracht werden.

In der Raumlufttechnik wird vor allem Aktivkohle verwendet. Die poröse Struktur dieser Kohle hat eine spezifische Oberfläche von ca. 900 – 1500m2/g.

 

 

 

Die Aktivkohle wird mit einer Imprägnierung versehen, die auf den adsorbierenden Stoff abgestimmt sein muss. Imprägnierte Aktivkohlen enthalten Substanzen, welche mit dem abzusorbierenden Stoff reagieren; diesen Vorgang nennt man „Chemisorption“. So werden imprägnierte Aktivkohlen zur Ausscheidung von Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxyd, Clor Ammonikak, Kampfstoffen usw. eingesetzt.

Achtung:

–          Je tiefer die Lufttemperatur, desto besser die Absorptionsfähigkeit (kleinere Molekularbewegung).

–          Max. Lufttemperatur 35 – 40°C (bei höhreren Temperaturen kann Desorption aufreten).

–          Bei erhöhter Luftfeuchtigkeit (ϕ > 70% r.F.) wird die Absorptionsfähigkeit schlechter.

–          Bei Nebel ist Wasserausscheidung möglich (agressive Sauce).

 

Abbildung (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)

 

Abbildung (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)

 

Die Kohle wird zur Verwendung in Patronen oder Zellen abgefüllt. Sie muss beim Einbau in

die Anlage durch ein gutes Vorfilter vor Staub geschützt werden. Nach dem Erreichen der

Standzeit muss die Aktivkohle erneuert werden.

 

1.6         Elektrofilter

Die mit Staubteilchen beladene Luft durchströmt einen Ionisierungsteil mit positiv geladenen

Wolframdrähten, in welchem sich die Teilchen durch Anlagerung von Ionen elektrisch

aufladen. Im Staubabscheidungsteil, in Form eines Plattenkondensators aus Aluminium mit

abwechselnd positiv gepolten oder auf Erdpotential liegenden Platten werden die vorwiegend

positiv geladenen Partikel beim Durchgang durch das elektrische Feld der Abscheidezone

angezogen und abgeschieden.

In Elektrofiltern werden hohe Spannungen angewendet. In der Regel 12000V, um das

Ionisationsfeld zu erzeugen und 6000V für die Abscheidezone. Diese hohen Spannungen

erfordern in der Regel besondere Sicherheitsvorkehren, wie Verriegelung der Anlage mit den

Türen zum Filterraum. Das Elektrofilter muss vom Luftstrom gleichmässig angeströmt

werden, denn der Abscheidegrad ist entscheidend von der Luftgeschwindigkeit abhängig. Das

Elektrofilter ist vor Fasern, Insekten, Laub etc. durch feinmaschige Gitter oder/und Vorfilter

zu schützen (überspringen von Funken -> knattern) Die Abscheideplatten werden oft mit

wasserlöslichem, mineralölfreiem Staubbindemittel (Abwasserproblem) benetzt, um zu

vermeiden, dass abgeschiedene Partikel vom Luftstrom wieder mitgenommen werden.

Reinigung der Platten durch Abspritzen mit Wasser von 30 bis 40°C.

 

 

 

Der Hauptnachteil sind die hohen Investitionskosten, da sie gegenwärtig wesentlich teuerer

sind als mechanische Filter. Sie können trotz der hohen Investitionskosten wirtschaftlich sein,

wenn grosse Luftströme mit hohem Staubgehalt zu reinigen sind oder rund um die Uhr

aufbereitet werden müssen. Vorteilhaft sind die geringen Betriebskosten (Leistungsaufnahme

ca. 30 … 80W) und der geringe Strömungswiderstand (10 … 100Pa).

Abbildung (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)

 

1.7         Ionisation

Geräte zur Ionisierung der Raumluft gibt es in unterschiedlichen Grössen und mit unterschiedlicher Leistung. Häufig sind Ionisatoren eine Teilkomponente von Luftreinigern, die über den Ionisator hinaus über weitere Ansätze (z. B. Filter und UV-Licht) zur Reinigung der Luft verfügen. Die Wirkung des Ionisators als Luftreiniger ist vor allem auf die staubbindende Wirkung zurückzuführen, die darauf beruht, dass geladene Ionen sich an Staubpartikeln in der Luft anlagern und durch ihre elektrostatische Wechselwirkung einen Zusammenschluss mit weiteren Partikeln zu einem grösseren Cluster fördern. Diese Cluster können von einem Luftreiniger besser gefiltert werden als Einzelpartikel. Demnach können der Abscheidegrad und die Reinigungsleistung des Luftreinigers durch die Ergänzung eines Ionisators erhöht werden. Neben der staubbindenden Wirkung kann das bei der Raumluft-Ionisation entstehende Ozon einen Teil zur Luftreinigung beitragen. Das hochreaktive Molekül bewirkt eine Spaltung vieler geruchsbildender

Moleküle. Der Vorteil des Ozons liegt darin, dass es auch in bereits durch Geruch belastete Stoffe eindringt und den Abbau der Geruchsmoleküle auch dort bewirkt. Die darüber hinausgehende Wirkung der Kleingeräte für den Hausgebrauch, u. a. Steigerung des Wohlbefindens und frischere Raumluft, die auf der Erzeugung von Anionen beruhen sollen, sind wissenschaftlich nicht nachgewiesen und werden kontrovers diskutiert. Allerdings bergen die Abbauprodukte von Nikotin und Zigarettenrauch, neben dem Ozon selbst, hohe gesundheitliche Risiken, so dass z. B. die Deutsche Lungenstiftung davor warnt, den schlechten Geruch verrauchter Räume mit Ozon generierenden Luftreinigern zu beseitigen.  Ionisator Kollektor

Beim Ionisieren entsteht auch bei heutigen Geräten Ozon. Dieses reaktive Gas wirkt als Desinfektionsmittel keimtötend und reizt bereits in sehr geringen Konzentrationen die Atemwege. Das Gesundheitsamt der Stadt Zürich warnt zudem vor gesundheitsschädlichen Folgeprodukten in der Raumluft, welche durch Ozon verursacht werden.

Zitat (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)

 

 1.8         Abluftfilter

Durch Emissionen können bei Industriebetrieben zu hohe Geruchskonzentrationen in der

Umgebung auftreten. Das Ziel ist eine Fassung der beladenen Raumluft mit anschliessender

Behandlung der Abluft. Zur Abluftreinigung stehen verschiedene Varianten zur Auswahl.

Abbildung (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)

 

 

Abbildung (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)

Zitate (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)

Tabellen (Quelle: https://mt-tech.ch/quelle/)