Luftfilteranlagen spielen eine zentrale Rolle in der technischen Gebäudeausrüstung (TGA), insbesondere in der Raumlufttechnik (RLT). Sie sorgen für die Entfernung von Partikeln, Schadstoffen und Mikroorganismen aus der Luft und tragen maßgeblich zur Luftqualität in Gebäuden bei. Dieser Artikel gibt einen Überblick über drei verschiedene Luftfilteranlagen, kategorisiert nach ihrer Bauart, und behandelt deren Funktionsweise, Berechnungsmethoden sowie normative Anforderungen.
Luftfilteranlagen lassen sich nach verschiedenen Kriterien klassifizieren, wobei die Bauart ein wesentlicher Faktor ist. Drei verbreitete Bauarten sind:
- Mechanische Filteranlagen – Nutzen physikalische Filtermedien zur Abscheidung von Partikeln.
- Elektrostatische Filteranlagen – Arbeiten mit elektrischen Ladungen, um Partikel anzuziehen und zu binden.
- Adsorptive Filteranlagen – Setzen auf chemische Bindung von Schadstoffen, oft mit Aktivkohle.
Jede dieser Bauarten hat spezifische Einsatzbereiche, Vor- und Nachteile sowie Anforderungen hinsichtlich Wartung und Effizienz.
Berechnungen und Nachweisführung
Die Dimensionierung von Luftfilteranlagen erfolgt unter Berücksichtigung verschiedener Parameter, darunter der Luftvolumenstrom ( V ), der Druckverlust ( \Delta p ) und der Abscheideeffizienz ( \eta ). Eine grundlegende Berechnung für den Druckverlust eines mechanischen Filters lautet:
![\[\Delta p = \frac{\mu \cdot L \cdot v}{d}\]](https://www.tga-wissen.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-fdfd0790607a828f88256087496dbdc7_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
mit
- ( \mu ) = dynamische Viskosität der Luft [Pa·s],
- ( L ) = Filterschichtdicke [m],
- ( v ) = Luftgeschwindigkeit [m/s],
- ( d ) = Porendurchmesser des Filtermediums [m].
Für elektrostatische Filter ergibt sich die Abscheideeffizienz nach der Gleichung:
![\[\eta = 1 - e^{-\frac{q \cdot E}{\mu}}\]](https://www.tga-wissen.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0b61644e898791fc922f6e9ceedc7821_l3.svg "Rendered by QuickLaTeX.com")
wobei
- ( q ) = Ladung des Partikels [C],
- ( E ) = elektrische Feldstärke [V/m].
Anwendungsbeispiele
- Mechanische Filteranlagen werden häufig in Krankenhäusern und Reinräumen eingesetzt (z. B. HEPA-Filter).
- Elektrostatische Filter sind in industriellen Anwendungen zu finden, z. B. zur Reduktion von Ölnebeln.
- Adsorptive Filteranlagen kommen in Laboren und chemischen Betrieben zum Einsatz, um Gase und Gerüche zu eliminieren.
Die Entwicklung von Luftfiltertechnologien begann in Deutschland im frühen 20. Jahrhundert mit mechanischen Filtersystemen. Ab den 1950er-Jahren fanden elektrostatische Filter vermehrt Anwendung in der Industrie. Später wurden adsorptive Filtertechnologien weiterentwickelt, insbesondere zur Verbesserung der Luftqualität in urbanen Gebieten.
Vor- und Nachteile
| Bauart | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Mechanisch | Hohe Abscheideleistung, keine externe Energie erforderlich | Regelmäßiger Filterwechsel, hoher Druckverlust |
| Elektrostatisch | Geringer Druckverlust, lange Lebensdauer | Hoher Energiebedarf, regelmäßige Reinigung |
| Adsorptiv | Effizient gegen gasförmige Schadstoffe | Begrenzte Kapazität, kostenintensiv |
Gesetzliche Rahmenbedingungen
Luftfilteranlagen müssen verschiedene Normen und Richtlinien erfüllen, darunter:
- DIN EN 779 (frühere Klassifizierung mechanischer Filter, ersetzt durch DIN EN ISO 16890)
- VDI 6022 (Hygienerichtlinien für Raumlufttechnik)
- DIN EN 1822 (Hochleistungsfilter, z. B. HEPA-Filter)
Die Auswahl der richtigen Luftfilteranlage hängt von den spezifischen Anforderungen des Einsatzortes ab. Mechanische Filter sind effizient bei Partikeln, elektrostatische Filter benötigen weniger Wartung, und adsorptive Filter eignen sich für gasförmige Verunreinigungen. Planer und Ingenieure sollten die Vor- und Nachteile jeder Bauart sorgfältig abwägen, um eine optimale Lösung für ihre Anwendung zu finden.