Einführung der Filter-Norm ISO 16890

Paradigmenwechsel in der Filterprüfung

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07.10.2016 Für Prüfung, Klassifizierung, Installation, Abnahme und Betrieb von Luftfiltern in der chemischen, pharmazeutischen und in der Lebensmittelindustrie spielt eine ganze Reihe von Normen und Richtlinien eine bedeutende Rolle.

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Entscheider-Facts für Betreiber und Einkäufer

  • Die Luftfilter-Norm ISO 16890 ersetzt die derzeit gültige EU-Norm EN 779 zum Jahresende 2016. Die Bewertung nach der neuen Norm unterscheidet sich deutlich von der bisherigen.
  • Das neue Bewertungsverfahren minimiert Unterschiede zwischen Labortest und Alltagsbetrieb. Entscheidend ist die  Abscheideleistung von Luftfiltern bei den Partikelgrößenfraktionen PM1, PM2,5 und PM10.
  • Die früheren Filterklassen entfallen, stattdessen gibt die Bewertung eines Filters direkt Aufschluss über dessen Leistung. Somit sind Bezeichnungen transparenter und ermöglichen einfache Auswahl geeigneter Filter.
Paradigmenwechsel in der Filterprüfung

Nach Wirkungsgrad gefiltert: Mit der ISO 16890
ändern sich die Klassifizierungen von Luftfiltern.

In Europa ist die europäische Norm EN 779 bisher die wichtigste Grundlage für die Prüfung und Klassifizierung von Grob- und Feinstaubfiltern. Die Internationale Normungsorganisation ISO hat nun eine neue Norm für die Prüfung und Bewertung von Grob- und Feinstaubfiltern erarbeitet.

Diese ISO 16890 wird in Europa die EN 779 voraussichtlich zum Jahresende 2016 mit einer Übergangsfrist von 18 Monaten ersetzen. Die damit eingeführte neue Bewertungsmethode stellt einen Paradigmenwechsel in der Industrie dar. Entscheidend für die Abscheideleistung von Luftfiltern sind nun die Partikelgrößenfraktionen PM1, PM2,5 und PM10, die auch die Weltgesundheitsorganisation WHO und die Umweltbehörden als Maß für die Feinstaub-Belastung heranziehen (PM = engl. Particulate Matter = Feinstaub). Dies wird es Anwendern künftig ermöglichen, Filter den individuellen Anforderungen entsprechend und sehr viel zielgerichteter auszuwählen.

Paradigmenwechsel in der Filterprüfung

2: Deutlicher Unterschied: Wirkungsgrad gegenüber der Partikelgröße 0,4 µm als Funktion der Staubbeladung eines F7 Kassettenfilters (Volumenstrom 3.400 m³/h über 2.000 h) mit Außenluft (hellblaue Kurve) und Ashrae-Staub nach EN 779 (dunkelblaue Kurve).

Grenzen der bisherigen Filternorm

Nach der bisher in Europa angewandten EN 779 dient das Prüfaerosol DEHS (Di-Ethyl-Hexyl-Sebacat) zum Bestimmen des Wirkungsgrades eines Filters. Fein vernebelt kommt diese ölige Flüssigkeit jedoch nur und ausschließlich für die Partikelgröße 0,4 µm zum Einsatz. In der Realität gibt es aber ein wesentlich breiteres Spektrum an Partikelgrößen. Die Veränderung eines Filters durch die Staubeinlagerung soll in der EN 779 durch die Beladung mit einem synthetischen Laborstaub, dem sogenannten Ashrae-Staub, simuliert werden. Dazu wird der Filter in mehreren Stufen beladen und dazwischen immer wieder der Wirkungsgrad gegenüber Partikeln der Größe 0,4 µm gemessen. Der Mittelwert aller so gemessenen Wirkungsgrade eines Filters bestimmt dann dessen Klassifizierung. Allerdings verhalten sich Filter gegenüber dem Ashrae-Staub ganz anders als gegenüber realen, atmosphärischen Stäuben. Deshalb lassen sich diese Labordaten nur sehr eingeschränkt – eigentlich gar nicht – auf das praktische Betriebsverhalten eines Luftfilters übertragen.

Beispielsweise kann nach der EN 779 ein Filter mit einem niedrigen Anfangswirkungsgrad selbst dann einen hohen mittleren Wirkungsgrad und damit eine hohe Klassifizierung erreichen, wenn er viel synthetischen Prüfstaub aufnimmt und dabei der Wirkungsgrad stark ansteigt. In der Realität verhält sich ein Luftfilter jedoch ganz anders. Ein Vergleich des Verhaltens gegenüber Ashrae-Staub und atmosphärischem Staub an einem F7-Kassettenfilter im Langzeitbetrieb verdeutlicht dies. Bei gefilterter Außenluft sinkt der Wirkungsgrad zunächst leicht und steigt dann mit zunehmender Staubbeladung sehr langsam wieder an. Unter Prüfbedingungen dagegen steigt der Wirkungsgrad gleich zu Anfang stark an. Dieses typische Verhalten von Luftfiltern zeigt sich unabhängig davon, ob es sich um Taschen- oder Kassettenfilter handelt oder ob Filtermedien aus organisch-synthetischen Fasern oder Glasfasern bestehen.

Prüfverfahren der ISO 16890

Paradigmenwechsel in der Filterprüfung

3: Von der einen Norm zur anderen: Abscheidegradbereiche nach ISO 16890 für heute als F7 bzw. F9 klassifizierte Filter (ungefähre Angabe).

Aufgrund dieser Erkenntnisse wird die Abscheideleistung eines Luftfilters nach der neuen ISO 16890 ohne Staubbeladung ermittelt. Nach ISO 16890 wird zunächst die Trenngradkurve eines Luftfilters im Partikelgrößenbereich von 0,3 bis 10 µm gemessen. Danach wird der Filter einer Behandlung mit einer gesättigten Isopropanol-Dampfatmosphäre unterzogen. So lässt sich bewerten, in welchem Maße die Abscheideleistung auf elektrostatischen Mechanismen beruht. Darauf folgt ein erneutes Messen einer Trenngradkurve.

Der Mittelwert beider Trenngradkurven liefert die Effizienzwerte ePM1 für den Partikelgrößenbereich bis 1 µm, ePM2,5 für den Partikelgrößenbereich bis 2,5 µm und ePM10 für den Partikelgrößenbereich bis 10 µm. Darüber hinaus werden die minimalen Effizienzwerte ePM1,min und ePM2,5,min aus der Trenngradkurve berechnet, die nach der Behandlung mit Isopropanol-Dampf gemessen wurden.

Diese Effizienzwerte sind die Grundlage für die Einteilung in vier Filtergruppen. Voraussetzung für die jeweilige Gruppe ist, dass ein Filter mindestens 50 % des entsprechenden Partikelgrößenbereiches abscheidet. Scheidet ein Filter beispielsweise mehr als 50 % PM1 Feinstaub ab, gehört er zur Gruppe ISO ePM1. Zu dieser Angabe kommt jeweilige Abscheidegrad, abgerundet in 5 %-Schritten. So ist in Zukunft beispielsweise von einem ISO ePM1 55 % Filter die Rede. Klassen im Sinne der EN 779 wird es insofern nicht mehr geben. Neben den Feinstaubfiltern bewertet die neue ISO-Norm auch Grobstaubfilter als ISO coarse, also solche Filter, die weniger als 50 % PM10 abscheiden. Zur Angabe „ISO coarse“ kommt bei dieser Filtergruppe der gravimetrische Anfangsabscheidegrad gegenüber dem Laborprüfstaub AC Fein hinzu.

Heftausgabe: Oktober 2016
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