Wann sollte man Taschen-, Platten- und HEPA-Filter wechseln?

Warum der Kalender der falsche Maßstab ist

Viele Betriebe wechseln Filter nach festem Plan: Vorfilter alle drei Monate, Taschenfilter jedes Jahr. Ein Plan ist leicht zu organisieren, übersieht aber, was der Filter tatsächlich tut. Derselbe Filter ist an einer stark befahrenen Straße nach sechs Wochen voll und hält in einem sauberen Bürogebäude ein Jahr. Zu früh gewechselt, wird er mit ungenutzter Staubspeicherfähigkeit entsorgt. Zu spät gewechselt, drosselt er den Volumenstrom und verbraucht in jeder Stunde Ventilatorenergie.

Der bessere Maßstab ist der Strömungswiderstand des Filters, der Druckverlust. Er ist leicht zu messen, steigt mit der Staubbeladung stetig an, und sowohl Filternormen als auch Normen für Lüftungsgeräte bauen auf ihm auf.

Wie sich ein Filter belädt

Ein neuer Filter hat einen Anfangsdruckverlust, der von Medium, Falten- oder Taschengeometrie und Volumenstrom abhängt. Wenn sich Partikel auf und im Medium ansammeln, werden die Zwischenräume zwischen den Fasern enger und der Druckverlust steigt. Die Kurve verläuft meist zunächst flach und gegen Ende der Standzeit steiler, weil der Staubkuchen auf der Oberfläche selbst zu filtern beginnt.

Auch der Abscheidegrad ändert sich. Bei mechanisch abscheidenden Glasfaserfiltern bleibt er mit zunehmender Beladung stabil oder steigt leicht. Manche Synthetikmedien beruhen teilweise auf elektrostatischer Ladung; ihr Abscheidegrad kann im Betrieb sinken, wenn die Ladung neutralisiert wird. ISO 16890 berücksichtigt das: Der Filter wird zusätzlich nach einer Konditionierung geprüft, die die Ladung entfernt, die Klasse beruht auf dem Mittelwert der Abscheidegrade vor und nach der Konditionierung, und der konditionierte (minimale) Abscheidegrad wird mit angegeben [2].

Was die Normen zum Enddruckverlust sagen

EN 13053, die europäische Norm für Lüftungsgeräte, gibt eine einfache Regel für den empfohlenen Enddruckverlust von Filtern der allgemeinen Raumlufttechnik: Anfangsdruckverlust plus 100 Pa oder das Dreifache des Anfangsdruckverlusts, je nachdem, was niedriger ist [1]. Filterhersteller nennen dieselbe Regel in ihren Datenblättern. Prüfen Sie auch den Auslegungsdruckverlust der Anlage, denn ein für einen niedrigeren Wert ausgelegter Ventilator hält den Volumenstrom bis zum Endwert des Filters womöglich nicht.

Die Anfangsdruckverluste sind typische veröffentlichte Werte bei Nennvolumenstrom. Verwenden Sie die Werte aus Datenblatt oder Etikett Ihres eigenen Filters.

Was ein überfälliger Filter kostet

Der Ventilator muss die Luft durch jede Filterstufe drücken, also wird der Filterdruckverlust mit Strom bezahlt. Die nötige Leistung ist Volumenstrom mal Druckverlust, geteilt durch den Gesamtwirkungsgrad von Ventilator, Motor und Antrieb [4].

Nehmen wir einen Filter 592 × 592 mm bei 3.400 m³/h, also 0,944 m³/s. Jede zusätzlichen 100 Pa erfordern 0,944 × 100 / 0,6 ≈ 157 W bei 60 % Gesamtwirkungsgrad. Über ein Jahr Dauerbetrieb (8.760 Stunden) sind das rund 1.380 kWh, für einen einzigen Filter. Ein Lüftungsgerät mit zwölf Filtern, das 100 Pa über dem Wechselpunkt weiterläuft, verbraucht rund 16.500 kWh im Jahr mehr als nötig.

Deshalb bewertet Eurovent Filter auch nach Energieeffizienzklassen. Die Eurovent-Richtlinie 4/21 berechnet den Jahresenergieverbrauch eines Filters aus seinem Druckverlust über eine Standard-Staubbeladung, und der Eurovent-Bewertungsstandard RS 4/C/001 ordnet das Ergebnis Klassen von A+ bis E zu [3]. Ein Filter mit niedrigem Anfangsdruckverlust und langsamem Anstieg spart über seine ganze Standzeit Energie, nicht nur am ersten Tag.

So überwachen Sie

• Über jeder Filterstufe ein Differenzdruckmessgerät einbauen. Den Wert am Tag des Filtereinbaus notieren; das ist Ihr Anfangswert.
• Den Endwert auf der Skala markieren, damit jeder im Vorbeigehen sieht, wann ein Wechsel fällig ist.
• Die Messgeräte nach festem Plan ablesen: wöchentlich bei kritischen Anlagen, monatlich bei allgemeiner RLT. Gebäudeleittechnik kann automatisch aufzeichnen und alarmieren.
• Den Wechsel planen, wenn sich der Wert dem Endwert nähert, damit Filter und Personal bereitstehen, bevor der Volumenstrom sinkt.
• Ein plötzlicher Abfall des Druckverlusts ist so wichtig wie ein Anstieg: Meist bedeutet er eine gerissene Tasche, einen Filter außerhalb seines Rahmens oder eine offene Revisionstür.

Typische Auslöser je Filterstufe

Für HEPA-Filter gelten andere Regeln

HEPA-Filter in Reinräumen werden selten allein nach Druckverlust gewechselt. Sie sitzen hinter zwei oder drei Vorfilterstufen, beladen sich langsam und bleiben oft jahrelang im Einsatz. Entscheidend ist, ob der Raum seine Reinheitsklasse noch erfüllt und ob der eingebaute Filter dicht ist.

ISO 14644-2 legt fest, wie ein Reinraum überwacht wird, um nachzuweisen, dass er seine Klasse hält, einschließlich Partikelzählung und Prüfung von Volumenstrom oder Druckdifferenz [5]. ISO 14644-3 beschreibt den Lecktest eingebauter Filter, bei dem Abströmfläche und Dichtung jedes Filters mit Partikelzähler oder Photometer abgescannt werden [6]. In unserer eigenen Wartungspraxis gilt ein HEPA-Filter als fällig, wenn die Partikelzahlen im Raum deutlich über dem Auslegungswert liegen oder wenn sein Volumenstrom unter etwa 70 % des Anfangswerts fällt und der Ventilator ihn nicht wiederherstellen kann. Ein beim Scan gefundenes Leck lässt sich oft abdichten; wenn nicht, wird der Filter ersetzt.

Checkliste für den Wechsel

• Gerät abschalten oder absperren und Handschuhe und Maske tragen; gebrauchte Filter enthalten alles, was sie aufgefangen haben.
• Gebrauchte Filter am Gehäuse in Beutel verpacken, bevor sie durch Reinbereiche getragen werden.
• Beim Wechsel von Vor- und Taschenfiltern das Geräteinnere reinigen, einschließlich Paneelen, Ventilator, Register und Luftverteilblechen, bevor neue Filter eingesetzt werden.
• Rahmen, Dichtungen und Spannelemente prüfen. Ein neuer Filter in einem undichten Rahmen ist nicht besser als der alte.
• Den HEPA-Rahmensitz mit einem sauberen, feuchten Tuch abwischen. HEPA-Filter vor Ort auspacken, Medium, Dichtmasse und Rahmen prüfen und sofort einbauen.
• Jeden neuen HEPA-Filter samt Dichtung nach dem Einbau scannen und jedes Leck abdichten oder den Filter ersetzen.
• Bei jedem Wechsel Datum, alte und neue Druckwerte, Prüfergebnisse und Filterdaten dokumentieren.