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[[Datei:HEPA Filter diagram de.svg|mini|hochkant=1.5|Schwebstofffilter im Schnitt mit Abscheideprinzipien]]
'''Schwebstofffilter''' sind [[Filter (Fluidtechnik)|Filter]] zur [[Abscheidung]] von [[Schwebstoffe]]n aus der Luft. Sie zählen zu den [[Tiefenfilter]]n<ref>VDI 3677 Blatt 2:2004-02 ''Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters)''. Beuth Verlag, Berlin, S. 19</ref> und scheiden Partikel mit einem [[Aerodynamischer Durchmesser|aerodynamischen Durchmesser]] kleiner 1 [[Meter #Mikrometer|µm]] ab,<ref>VDI 3677 Blatt 2:2004-02 ''Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters)''. Beuth Verlag, Berlin, S. 9</ref> z. B. [[Bakterien]] und [[Viren]], [[Pollen]], [[Milben]]<nowiki/>eier und -ausscheidungen, [[Staub|Stäube]], [[Aerosol]]e und [[Rauch]]partikel.

Nach zunehmender [[Abscheidegrad|Abscheidewirksamkeit]] werden Schwebstofffilter unterteilt in:

* ''Hochleistungs-Partikelfilter'' (EPA = ''Efficient Particulate Air'').
* ''Schwebstofffilter'' (HEPA = ''High-Efficiency Particulate Air/Arrestance'')
* ''Hochleistungs-Schwebstofffilter'' ([[ULPA]] = ''Ultra-Low Penetration Air'')

== Technik ==
Die verwendeten Filtermatten werden in den meisten Fällen in [[Sperrholz]]- oder Metallrahmen montiert, um sie einfach wechseln zu können. Das Filtermedium besteht wie bei den meisten [[Luftfilter]]n aus [[Glasfaser]]<nowiki/>matten mit einem Faserdurchmesser von etwa 1 bis 10 µm. Da der Faserdurchmesser einer Größenverteilung unterliegt, sind Schwebstofffiltermittel [[inhomogen]].<ref>Tobias Lücke, René Adam: ''Untersuchungen zum Abscheidegradminimum von Faserfiltern für die Schwebstoffiltration.'' In: ''[[Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft|Staub – Reinhalt. Luft]].'' 54, Nr. 12, 1994, {{ISSN|0949-8036}}, S. 443–448</ref> Zur [[Oberflächenvergrößerung|Vergrößerung der Filterfläche]] sind die Matten meist wellen- oder zackenförmig in den Rahmen eingebaut.

Beim Wechseln der Filter muss vermieden werden, dass abgeschiedene [[Schadstoff]]e freigesetzt und eingeatmet oder berührt werden können. Deswegen werden in vielen Fällen Filtergehäuse eingesetzt, die einen berührungslosen Filterwechsel erlauben ''(Schutzsack-Wechselmethode)''.

== Wirkungsweise ==
Der Vorgang der Partikelabscheidung im Schwebstofffilter erfolgt generell auf drei verschiedene Arten (vgl. Abb.):
* [[Sperreffekt]] (Interzeption): Kleinere Partikel, welche dem Luftstrom um die Filterfaser folgen, bleiben haften, wenn sie der Filterfaser zu nahe kommen.
* Trägheitseffekt: Größere Partikel folgen nicht dem Luftstrom um die Faser herum, sondern prallen aufgrund ihrer [[Trägheit]] dagegen und bleiben haften.
* [[Diffusion]]s<nowiki/>effekt: Auch sehr kleine Partikel (< 1 µm) folgen nicht dem Luftstrom, sondern haben durch ihre Zusammenstöße mit den Luftmolekülen eine der [[Brownsche Bewegung|Brownschen Bewegung]] ähnliche Flugbahn und stoßen dadurch mit den Filterfasern zusammen, wobei sie haften bleiben.

== Geschichte ==
Entwickelt wurde diese Art von Filtern in den 1940er-Jahren im Zuge des [[Manhattan-Projekt]]s, um gefährliche [[radioaktiv]]e Partikel aus der [[Raumluft]] zu entfernen.<ref>[https://www.osti.gov/servlets/purl/7040185 U.S. Department of Energy, Office of Scientific and Technical Information (osti.gov)]</ref> Nach dem [[Zweiter Weltkrieg|Zweiten Weltkrieg]] wurden diese Filter für weitere Einsatzzwecke zugänglich gemacht und schrittweise klassifiziert.

== Einsatzbereich ==
Eingesetzt werden sie unter anderem im medizinischen Bereich, also in [[Operationssaal|Operationsräumen]], [[Intensivstation]]en und [[Labor]]atorien, sowie in [[Reinraum|Reinräumen]], der [[Kernenergie|Kerntechnik]], in Flugzeugen und einigen [[Luftwäscher]]n. Für die Auswahl der [[Filterklasse]] ist der jeweilige Einsatzzweck ausschlaggebend. Für die Einstufung von Räumen in verschiedene [[Reinraumklasse]]n verwendet man die [[EN ISO 14644]].

Vor allem für nicht-professionelle Anwendungen (z. B. [[Staubsauger]]) sind eine Vielzahl von Filtern im Angebot, die zwar die Bezeichnung ''HEPA'' im Namen tragen, jedoch ''nicht'' die u. g. [[Spezifikation]]en der [[Europäische Norm|EN-Normen]] garantieren. Auch außerhalb des räumlichen Anwendungsbereiches der EN-Normen ist die Bezeichnung ''HEPA'' in Verwendung. Jedoch werden hier sehr unterschiedliche, teils nicht vergleichbare Prüfbedingungen für die Bezeichnung angewandt.

== Effizienz und Standardisierung ==
=== Europäische Normung ===
Für die Einstufung der verschiedenen Filter-Effektivitäten werden in Europa die [[Partikelfilterklassen]] von 1 bis 17 verwendet: je höher die Zahl, umso höher der garantierte [[Abscheidegrad]]. Die [[Europäische Norm]] für die Klassifizierung der Schwebstofffilter ist die EN 1822-1:2009.<ref>DIN EN 1822 Teil 1:2011-01 ''Schwebstofffilter (EPA, HEPA und ULPA) – Teil 1: Klassifikation, Leistungsprüfung, Kennzeichnung; Deutsche Fassung EN 1822-1:2009''. Beuth Verlag, Berlin</ref>

Gemäß den bekannten Filtereffekten sind Partikel um 0,1 bis 0,3 Mikrometer am schwersten abzuscheiden (MPPS = ''most penetrating particle size''). Größere ''und kleinere'' Partikel werden aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften besser abgeschieden.

In o. g. Norm werden EPA, HEPA und ULPA klassifiziert nach ihrer Effektivität für diese [[Korngröße]]n mittels eines [[Prüfaerosol]]s aus [[Bis(2-ethylhexyl)sebacat|Di-2-ethylhexyl-sebacat]] (DEHS). Unterschieden wird dabei zwischen der Gesamteffizienz des Filters und der schlechtesten lokalen Stelle:
{| class="wikitable"
|+ Schwebstoff-Filterklassen nach EN 1822-1:2009
|-
! || [[Filterklasse]] !! [[Abscheidegrad]] (gesamt) !! Abscheidegrad (lokal)
|-
| rowspan="3" | EPA || E10 || > 85 % || —
|-
| E11 || > 95 % || —
|-
| E12 || > 99,5 % || —
|-
| rowspan="2" | HEPA || H13 || > 99,95 % || > 99,75 %
|-
| H14 || > 99,995 % || > 99,975 %
|-
| rowspan="3" | ULPA || U15 || > 99,9995 % || > 99,9975 %
|-
| U16 || > 99,99995 % || > 99,99975 %
|-
| U17 || > 99,999995 % || > 99,9999 %
|}

=== Vereinigte Staaten ===
Anders als im Geltungsbereich der Europäischen Normen besteht auf dem Gebiet der [[Vereinigte Staaten|Vereinigten Staaten]] nur der Begriff ''HEPA'' mit feststehendem Abscheidegrad. Der Abscheidegrad ist vergleichbar mit dem der Filterklasse H13 nach EN 1822-1:1998. Er beträgt nach [[Energieministerium der Vereinigten Staaten|DOE]]-STD-3020-97 99,97 Prozent für Partikel mit einer Größe von 0,3 µm.

== Prüfverfahren ==
Zur Prüfung des Filter''mediums'' werden Proben daraus mit einem Prüfaerosol beaufschlagt und die [[Partikelanzahlkonzentration]]en für verschiedene Partikelgrößen im An- und Abstrom gemessen.<ref>DIN EN 1822 Teil 3:2011-01 ''Schwebstofffilter (EPA, HEPA und ULPA) – Teil 3: Prüfung des planen Filtermediums; Deutsche Fassung EN 1822-3:2009''. Beuth Verlag, Berlin</ref>

Für die Prüfung des Filter''elements'' wird dieses ebenfalls mit einem Prüfaerosol beaufschlagt; auf der Abströmseite des Elements erfolgt die Aufnahme eines Partikelstromprofils, das aufgrund von produktionsbedingten Unregelmäßigkeiten und [[Leck]]s variieren kann.<ref>DIN EN 1822 Teil 4:2011-01 ''Schwebstofffilter (EPA, HEPA und ULPA) – Teil 4: Prüfung des Filterelementes (Scan-Verfahren); Deutsche Fassung EN 1822-4:2009''. Beuth Verlag, Berlin</ref>

Die Prüfungen erfolgen jeweils im Neuzustand, der als ungünstigster Zustand angesehen wird.<ref>VDI 3677 Blatt 2:2004-02 ''Filternde Abscheider; Tiefenfilter aus Fasern (Filtering separators; Depth fiber filters)''. Beuth Verlag, Berlin, S. 25</ref>

Für jeden Filter gibt es eine Kennzeichnungspflicht, die folgende Angaben umfasst:<ref> DIN EN 1822 Teil 1:2011-01 Schwebstofffilter (EPA, HEPA und ULPA) – Teil 1: Klassifikation, Leistungsprüfung, Kennzeichnung; Deutsche Fassung EN 1822-1:2009. Beuth Verlag, Berlin</ref>

* Name des Herstellers, Typ und fortlaufende Seriennummer des Filters
* Hinweis auf die Prüfnorm DIN EN 1822
* Filterklasse
* Nennvolumenstrom

Jeder Filter erhält ein individuelles Prüfzertifikat/Prüfprotokoll zum Nachweis der Abscheideleistung, der normkonformen Prüfung inklusive Filtermedium und Prüfparameter. Jeder einzelne Filter wird dem Prüfverfahren nach DIN EN 1822 unterzogen. In der Einzelprüfung wird

* die Partikelgröße im Abscheidegradminimum des Filters ermittelt,
* die Leckfreiheit bei Nennvolumenstrom nachgewiesen (Referenz-Scanverfahren oder Ölfadentest)
* und mithilfe des Prüfaerosols (= Schwebstoffe in MPPS – Most Penetrating Particle Size) der Abscheidegrad/die Wirksamkeit des Filters von > 99,95 % oder 99,995 % festgestellt.<ref> DIN EN 1822 Teil 1:2011-01 Schwebstofffilter (EPA, HEPA und ULPA) – Teil 1: Klassifikation, Leistungsprüfung, Kennzeichnung; Deutsche Fassung EN 1822-1:2009. Beuth Verlag, Berlin</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Entstaubendes Gasreinigungsverfahren]]
[[Kategorie:Filter (Fluidtechnik)]]
[[Kategorie:Umwelttechnik]]

Schwebstofffilter - Versionsgeschichte

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