HEPA-Filter

Was ist ein HEPA-Filter?

HEPA ist eine englische Abkürzung für „High Efficiency Particulate Air“. In der deutschen Übersetzung bedeutet der Begriff „HEPA-Filter“ so viel wie „Sehr wirksamer Schwebstofffilter“.

Die ersten dieser Filter wurden in den 40er Jahren des vorigen Jahrhunderts entwickelt und hatten einen militärischen Ursprung. Zur Zeit der Atombombenversuche in den USA wollte man damit die radioaktiven Teilchen aus der Luft entfernen. Wie so oft fand die Militärtechnologie später Verwendung in zivilen Anwendungen.

Welche Teilchen sollen also im Haushalt aus der Luft entfernt werden? Wir sind ständig von einer Vielzahl von verschiedenen Schwebeteilchen umgeben. Zu ihnen gehören neben Tierhaaren, Hautschuppen und Pollen auch Hausstaubmilben und deren Hinterlassenschaften sowie Schimmelsporen.

Viele dieser Partikel sind für Allergien verantwortlich. Deswegen ist es naheliegend, sie möglichst effizient auszufiltern.

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Wo werden HEPA-Filter verwendet?

HEPA-Filter finden überall dort Anwendung, wo möglichst saubere Luft notwendig ist. Das sind vor allem Krankenhäuser und Arztpraxen, Forschungseinrichtungen und Labore sowie Büros und die Industrie.

Im privaten Bereich sind HEPA-Filter u. a. in Luftreinigern und Staubsaugern verbaut.

Welche HEPA-Filter gibt es?

Der Wirkungsgrad eines Schwebstofffilters wird in einer Europäischen Norm in 17 Partikelfilterklassen angegeben. Diese Norm gliedert die Filter nach ihrer Wirksamkeit für die Korngrößen zwischen 0,1 und 0,3 Mikrometer*. Diese Größen sind am schwierigsten abzuscheiden. Infolge ihrer physikalischen Eigenschaften werden größere und kleinere Partikel einfacher abgesondert.

Die Bezeichnung HEPA ist im europäischen Raum nur für Filter der Klassen H13 und H14 zulässig. Der Abscheidegrad bezogen auf die Gesamteffizienz liegt für:

  • H13 über 99,95 %
  • H14 über 99,995 %

EPA-Filter

Darunter liegen die mit EPA bezeichneten Klassen. EPA steht für „Efficient Particulate Air“. Ein EPA-Filter muss laut Definition mindestens 85 % der Partikel zwischen 0,1 und 0,3 Mikrometer* abscheiden. Die höchste EPA-Klasse, E12, hat einen Abscheidegrad von über 99,5 %.

ULPA-Filter

Eine noch bessere Leistung als ein HEPA-Filter hat ein ULPA-Filter. ULPA heißt „Ultra Low Penetration Air“. Er filtert die Teilchen in der kritischen Korngröße zu über 99,9995 % aus der Umgebungsluft. Diese Filter werden dort eingesetzt, wo absolute Sauberkeit gefragt ist. Das ist etwa in der Mikroelektronik und in pharmazeutischen Betrieben sowie in der Lebensmittelverarbeitung der Fall.

Diese Filter sind dichter als ein HEPA-Filter und reduzieren den Luftdurchsatz um 20 % bis zu 50 %. Zusätzlich sind sie auch um einiges teurer in der Herstellung. Aus diesen Gründen sind sie in Geräten für den Privatgebrauch auch selten vertreten.

*1 Mikrometer = 1/1000 Millimeter

Was bedeutet das für mich?

Wenn du einen Luftreiniger kaufen willst, solltest du darauf achten, ob auch wirklich ein HEPA-Filter verbaut ist. Ein Gerät, das sich mit der Bezeichnung HEPA schmückt, muss mindestens einen Filter der Klasse H13 enthalten.

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Bei vielen HEPA Luftreinigern ist die Partikelfilterklasse auch explizit angegeben. Ein Gerät mit H14 Filter erkennst du leicht am Preis. Es kostet normalerweise ein Vielfaches. Allerdings ist praktisch für jeden Einsatz im Haushalt ein HEPA-Filter H13 völlig ausreichend.

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Wie ist ein HEPA-Filter aufgebaut?

Gefertigt wird ein HEPA-Filter normalerweise aus Zellulose, Glasfaser oder anderen Kunststoffen. Die einzelnen Fasern haben einen Durchmesser zwischen 1 und 10 Mikrometer und sind völlig chaotisch angeordnet. Die Schichten werden in mehreren Lagen übereinander gelegt. Eine zacken- oder wellenförmige Struktur sorgt zusätzlich für die Vergrößerung der Oberfläche. Diese Matten werden auf Filterrahmen gespannt, damit sie von der Luft optimal durchströmt werden.

Wie funktioniert ein HEPA-Filter?

Die sogenannte Partikelfiltration oder Partikelabscheidung besteht aus vier unterschiedlichen Vorgängen:

  1. Siebeffekt
  2. Trägheitseffekt
  3. Sperreffekt
  4. Diffusionseffekt

Siebeffekt

Der Siebeffekt kommt bei Partikeln zum Tragen, deren Durchmesser größer ist als der Abstand zwischen den Fasern. Sie sind schlicht zu groß und bleiben hängen.

Trägheitseffekt

Trägheit bedeutet, dass ein Teilchen aufgrund seiner Masse nicht dem Luftstrom um die Filterfaser herum folgen kann. Es behält seine Richtung bei, berührt folglich die Faser und ist gefangen.

Sperreffekt

Beim Sperreffekt kommen die Adhäsionskräfte ins Spiel. Der Begriff Adhäsion bezeichnet sehr vereinfacht gesagt den auf molekularen Wechselwirkungen beruhenden mechanischen Zusammenhalt zweier Stoffe.

Kleine Teilchen verfügen nur über eine sehr geringe Trägheit. Deswegen können sie im HEPA-Filter dem Luftstrom um die einzelnen Fasern herum auch folgen. Allerdings bleiben sie aufgrund der Adhäsion an einer Faser haften, wenn sie ihr zu nahe kommen.

Diffusionseffekt

Für Partikel mit einer Größe von unter 1 Mikrometer ist die sogenannte Brownsche Bewegung relevant. Diese winzigen Teilchen werden schon beim Zusammenprall mit Gasmolekülen aus ihrer Bahn geworfen. Sie ändern ständig ihre Richtung, bis sie schließlich auf eine Faser des Filters prallen. Dort bleiben sie aufgrund der schon bekannten Adhäsionskräfte hängen.

Wie lange hält ein HEPA-Filter?

Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten, da zu viele Faktoren mitspielen. Etwa wie oft und wie lange der Luftreiniger läuft und wie stark und mit welchen Partikeln die Luft verunreinigt ist.

Bei einer normalen Nutzung kannst du von einer Lebensdauer von durchschnittlich einem Jahr ausgehen. Ob und wie weit du die Nutzungsdauer deines HEPA-Filters durch eine Reinigung verlängern kannst, ist von Modell zu Modell verschieden. Hier solltest du die Bedienungsanleitung deines Luftreinigers zurate ziehen.

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