Teil 1: Welche Luftströme werden gefiltert?

Kurzbeschreibung: Schlecht geplante bzw. gewartete Filter können die Luftqualität verschlechtern sowie den Gesamtdruckverlust der Anlage deutlich in die Höhe treiben. Das Spezialthema "Filter vor Abluftleitungen" (in Österreich bislang nicht üblich) wird erläutert und die relevante Studie ZUKOLÜ von 2014 erwähnt. Filter in Lüftungsanlagen
Eine Serie in drei Teilen.
Teil 1: Welche Luftströme werden gefiltert?

Vorab: Die wichtigsten externen Dokumente zum Thema Filter in Lüftungsanlagen sind die Komfortlüftungsinfo Nr. 20 "Filter - Einfamilienhaus" sowie "55 Qualitätskriterien für Komfortlüftungen - Einfamilienhaus (EFH)", beide von komfortlüftung.at downloadbar. Wesentliche Information dieses Audiofiles stammt aus diesen beiden Dokumenten. Diese, sowie weitere Dokumente und Links finden Sie auf der Website zu diesem Audiofile.

Filter sind zwar eher unauffällige Komponenten von Lüftungsanlagen, sie haben aber zwei wichtige Schutzaufgaben, sie schützen nämlich vor Luftverunreinigungen:
1. einerseits die Menschen
2. und andererseits die gesamte Lüftungsanlage und hier vor allem das Lüftungsgerät samt den darin befindlichen Ventilatoren.

Was passiert, wenn Filter schlecht geplant oder gewartet sind?
Zunächst kann ihre Schutzfunktion vor Verunreinigungen beeinträchtigt sein. Als Konsequenz aber viele und auch möglichst feine Filter einzubauen, ist auch keine Lösung. Dieser Schuss kann nach hinten losgehen, denn Filter filtern nicht nur sondern bremsen auch den Luftstrom der Anlage. Anders gesagt: Sie erhöhen den Druckverlust der Anlage, damit den Stromverbrauch und dadurch wiederum die Schallbelastung. Es ist erstaunlich, aber Filter können zwischen ca. 10 und 50 % der Gesamtdruckverluste einer Anlage ausmachen!
Hören Sie sich auch die Files zur Stromeffizienz und zum Druckverlust von Lüftungsanlagen an.

Welche Luftströme werden gefiltert?

Zunächst geht es, was den Schutz der Menschen betrifft, nur um die Filterung der Außenluft, denn nur die angesaugte Außenluft kommt mit dem Menschen überhaupt in Berührung. Und wie sieht mit den Zuluftleitungen aus? Kann sich da nicht etwas ansammeln?
Dazu der Lüftungsplaner und Mitinitiator der Plattform komfortlüftung.at, Wolfgang Leitzinger:

Muss eigentlich die Abluft auch gefiltert werden?

Abluft ist mit Staub, Hautabschilferungen, Fasern, Chemikalien belastet. Abluft wird aber per Definition ohnehin aus der Wohneinheit abgesaugt und nach außen abgeblasen; da strömt nichts mehr zurück in die Wohneinheit, also zu uns Menschen - zumindest nicht, solange die Anlage in Betrieb ist, wenn also in den Abluftröhren Unterdruck herrscht.

Vergessen wir aber nicht das Lüftungsgerät: Es muss ebenfalls geschützt werden - und zwar sowohl vor verunreinigter Außenluft als auch vor der verunreinigten Abluft, denn die aus der Wohneinheit abgesaugte Abluft wird nach der Absaugung nicht sofort ins Freie abgeblasen.
Sie wird zuvor dem Lüftungsgerät erneut zugeführt, um dort Wärme am Wärmetauscher abzugeben. Mindestens bzw. spätestens vor dem Lüftungsgerät muss also auch im Abluftsammelstrang ein Filter, der Abluftfilter, sitzen.
Im Idealfall ist gemäß der DIN 1946 Teil 6 nicht nur das Lüftungsgerät, sondern generell das gesamte Abluftrohrsystem geschützt, indem in der Wohneinheit bereits an jedem Abluftventil ein Abluftfilter sitzt. In der DIN ist das generell lediglich als Empfehlung formuliert, aber für die Küche schreibt sie Abluftfilter sogar vor.

Wie groß die Verschmutzung des Abluftsystems in realen Anlagen ist, war jahrelang in Österreich kein Thema und wurde in einer staatlich geförderten Studie mit dem Kurznamen "ZUKOLÜ" untersucht, deren Ergebnisse 2014 veröffentlich wurden.
Es war erstaunlich, dass sich dort einige Abluftrohre bei der Sichtkontrolle als erheblich verschmutzt entpuppten, vor allem Rohre mit Abluft aus Bädern und ganz besonders verschmutzt sah es im Abluftsystem in Raucherwohnungen aus.
Das ist nicht wirklich hygienisch bedenklich, da aus diesen Rohren normalerweise nichts in den Wohnraum gelangt, aber sehr starke Verschmutzungen können sich bei einem allmählichen Zuwachsen eines Rohres auch auf eine Verschiebung der Druckverlustverhältnisse zwischen den einzelnen Strängen und damit in einer anderen Aufteilung der Luftmengen auf die Räume sowie auf den Brandschutz auswirken.
Dazu Wolfgang Leitzinger:

Teil 2: Was kann ein Filter aus der Luft entfernen?, Filterklassen und Filtertypen

Kurzbeschreibung: Üblich sind als Feinfilter Filter der Klassen F7 oder F8. Pollen werden durch diese üblichen Feinfilter aus der Außenluft herausgefiltert, feinerer Hausstaub, vor allem aber Viren, Rauch und Gerüche hingegen kaum bzw. gar nicht.

Folgende Filtertypen werden besprochen:

1. Mattenfilter
2. Taschenfilter
3. Kassettenfilter

Sprecher 2:‘
Filter in Lüftungsanlagen - Teil 2: Was kann ein Filter aus der Luft entfernen?, Filterklassen und Filtertypen

Durch einen Filter werden Teilchen über einer gewissen Korngröße zurückgehalten. Filter sind imperfekte Siebe - was beim Sieb als Siebwirkungsgrad bzw. Siebgüte bezeichnet wird, heißt beim Filter Abscheidegrad, also jener Anteil an einem Korngrößenbereich, der zurückgehalten wird.

Apropos Korngrößen: Wie groß sind die aus der Luft herauszufilternden Stoffe? Übliche Partikelgrößen in der Lüftungstechnik bzw. Luftreinhaltung liegen im Bereich von Mikrometern, also von Tausendstel Millimetern. Ein guter Anknüpfungspunkt für die Betrachtung des Abscheidegrades bei relevanten Korngrößen sind Pollen, denn Pollen sind den meisten Menschen ein Begriff, sie sind vor allem der relativ großen Bevölkerungsgruppe der Allergiker leidlich vertraut: Pollen sind praktisch immer größer als 10 Mikrometer, also größer als ein Hundertstel Millimeter.

Und wieviel Prozent der Pollen scheidet ein Filter aus dem Luftstrom in etwa ab? Bereits ein "M6"-Filter - in der alten EU-Norm EN 779 wurde er "F6 Filter" genannt -, also ein Filter, der schlechter filtert, als es derzeit für Lüftungsanlagen empfohlen wird, scheidet Partikel über 10 Mikrometer zu mehr als 99% ab - also fast alles. Pollen herauszuholen funktioniert in Wohnraumlüftungsanlagen somit sehr gut.

Hygienisch relevant sind aber auch kleinere Teile, vor allem Bakterien, und - noch kleiner: Viren, Rauch und Hausstaub. Viren, Rauch und Hausstaub können Größen von weniger als 0,1 Mikrometer erreichen, also ein Hundertstel der minimalen Pollengröße.

Wie gut schneiden Filter bei diesen feineren Bestandteilen der Luft ab?
Nehmen wir nun einen F9 Filter, also einen Filter, der feiner ist bzw. besser filtert, als es für Lüftungsanlagen empfohlen wird. Er scheidet selbst im sauberen Zustand, also im optimalen Zustand, Partikel einer Größe zwischen 0,1 und 0,3 Mikrometer nur zu 45% bis 60% ab. Tabakrauch und Viren werden also in konventionellen Lüftungsanlagen kaum abgeschieden, ebensowenig Gerüche.
Dazu Andreas Greml, Lüftungsplaner und Mitinitiator der Plattform komfortlüftung.at

Fazit:
In Lüftungsanlagen übliche Filter nehmen das Meiste an Pollen aus der Außenluft heraus. Feinerer Hausstaub, vor allem aber Viren und Rauch werden kaum abgeschieden. Rauchen in der Wohnung ist daher bei Wohnungen mit Lüftungsanlagen ein absolutes No-Go, ansonsten wird das Lüftungsgerät abluftseitig verschmutzt!

Es gilt bei allen Hygienebestrebungen aber auch zu beachten, dass aus umweltmedizinischer Sicht völlig bakterienfreie bzw. -arme Luft scheinbar nicht wirklich gesund ist. Ähnliches könnte auch für Staub und ggf. sogar für Viren gelten.

Filterklassen

Filter der Raumlufttechnik, also jene Filter, die bei Lüftungsanlagen im Wohnbereich eingesetzt werden, werden bezüglich ihrer Abscheideleistung gemäß EN 779 in die drei Filterklassen G, M und F eingeteilt.
G steht für "grob", M für "mittel" und F für "fein". Die Klassifizierung gemäß dieser Norm erfolgt, indem der Abscheidegrad des Filters für Partikel angegeben wird, die 0,4 Mikrometer groß sind.

Nach der überarbeiteten Version der Norm EN 779 versteht man unter einem "Feinstaubfilter" Filter der drei Klassen F7-F9 und unter "Grobstaubfilter" Filter der vier Klassen G1-G4. Neu wird vielen der Begriff "Mediumfilter" sein, der nur zwei Klassen M5 und M6 umfaßt.

Filtertypen

Welche Filterbauarten gibt es?
Das einfachste sind Mattenfilter. Wie der Name sagt, handelt es sich um eine flache Matte, die in eine Haltestruktur gelegt bzw. geklemmt wird. Mattenfilter stellen meistens die billigste Lösung dar, was die reinen Investitionskosten betrifft, aber gleichzeitig auch - in Bezug auf den Druckverlust - die schlechteste Lösung, weil bei einem flachen Filter die Filteroberfläche relativ klein ist.

Besser sind Taschenfilter: Sie sehen aus wie kleine Säcke bzw. Taschen, die in entsprechenden Halterahmen sitzen. Die Luft strömt diese Taschen von ihrer Öffnungsseite her an, also in die Taschen hinein. Wichtig ist, dass die Taschenfilter nicht liegend sondern stehend montiert sind, sodass sie also auch ohne Luftdurchströmung nicht aufgrund der Schwerkraft in sich zusammensacken. So wird der Druckverlust reduziert und außerdem soll damit verhindert werden, dass die Filter in möglichem Kondensat zu liegen kommen.

Noch besser sind Kassettenfilter, die auch Z-Line-Filter genannt werden. Sie sehen aus wie eine Ziehharmonika und haben durch die Faltung eine deutlich größere Oberfläche, wie ein Experte der deutschen Firma Systemair erklärt:



Je öfter ein derartiger Filter gefaltet ist und je tiefer seine Faltungen sind, desto größer fällt seine angeströmte Oberfläche aus. Natürlich ist der Preis eines Kassettenfilters höher als jener eines einfachen Mattenfilters.

Welche Filter sitzen wo in der Außenluftzufuhr?

Die Außenluft muss durch genau einen Feinfilter geführt werden. Unter Feinfilter wird hier ein F7 oder F8-Filter verstanden.
Der Feinfilter sollte an feuchtkalten Tagen nicht durchfeuchtet werden können, da das hygienisch bedenklich wäre. Eine Durchfeuchtung lässt sich verhindern, indem die Temperatur der Außenluft vor dem Filter leicht, also um 1-2 °C angehoben und damit die relative Luftfeuchtigkeit gesenkt wird. Das kann z. B. durch ein kurzes Stück Erdwärmetauscher oder eine elektrische Vorwärmung geschehen.
Zu den möglichen Positionen der Kombination von Fein- und Grobfilter finden Sie ein entsprechendes Video unter www.clipit.at.

Teil 3: Druckverlust durch Filter, Filterwartung, Zusammenfassung

Kurzbeschreibung: Filter bremsen den Luftstrom durch die Anlage und erhöhen somit den Druckverlust. Um diesen Effekt so gering wie möglich zu halten, sollten Filter eine möglichst große Anströmfläche aufweisen (-> große Filter, gefaltete Filterflächen). Gemäß ÖNORM H 6038 sind Filter bei auffälliger Verschmutzung, bei Überschreitung der zulässigen Enddruckdifferenz, wenn ein festes zeitliches Intervall zur Auswechslung erreicht wurde, sowie bei Leckagen zu tauschen. Filter in Lüftungsanlagen - Teil 3: Druckverlust durch Filter, Filterwartung, Zusammenfassung

Filter bremsen den Luftstrom, sie erhöhen also den Druckverlust der Anlage.
Um welche Werte geht es beim Druckverlust durch Filter? Laut den "55 Qualitätskriterien für Komfortlüftungen - Einfamilienhaus (EFH)" sollte der Druckverlust eines Ansauggitters mit frischem, also noch unverschmutztem Filter max. 20 Pa betragen. Das Ansauggitter alleine, also ohne Filter, sollte dabei nicht mehr als 3-5 Pa bei max. 1,5 m/s Anströmgeschwindigkeit im Ansaugquerschnitt aufweisen. Mit verschmutztem Filter max. 40 Pa, also doppelt so viel.
Zum Vergleich: Der Gesamtdruckverlust sehr guter Anlagen für einzelne Wohneinheiten liegt zwischen 30 und 40 Pa!

Filter sind also in bezug auf den Druckverlust alles andere als vernachlässigbar!
Grundsätzlich gilt überdies: Je feiner der Filter bzw. die Filterklasse, umso größer sollte seine Fläche sein, denn je feiner der Filter, umso stärker erhöht er den Druckverlust. Für den Grobfilter, der z. B. im Gerät selbst oder im Rohr davor sitzt, ist also die Großflächigkeit nicht so wesentlich wie für den Feinfilter der Anlage.

Eine möglichst große Anströmfläche eines Filters erreicht man vor allem durch zwei Maßnahmen
1. Indem dem Filter baulich eine möglichst große Fläche gegönnt wird, z. B. durch das Vorsehen eines eigenen Filterkastens. Das ledigliche Einbauen eines Filters direkt in den Rohrquerschnitt ist die denkbar schlechteste Maßnahme.
2. sowie durch die Bauweise des Filters an sich. Sehr gut sind vielfach gefaltete Filter, denn durch die Faltung wird die Anströmfläche vergrößert. Dabei können auch in der Weite der Faltung große Unterschiede bestehen können.

Filterwartung (Kontrolle und Tauschen)

Die DIN 1946 Teil 6 fordert, dass Luftfilter über ihre gesamte Einsatzdauer die der Filterklasse entsprechende Abscheideleistung haben müssen. Die Luftqualität darf nicht unzulässig schlechter werden, weil die Filter verschmutzen. Filter müssen daher laut Norm regelmäßig getauscht bzw. gereinigt werden.
Die Reinigung als Ansatz wird zwar erwähnt, aber im Wohnungsbereich ist diese zweite Option, das Reinigen von Filtern, nicht möglich bzw. nicht wirtschaftlich.
Es bleibt also nur das Tauschen. Und wann soll getauscht werden? Die ÖNORM H 6038 gibt dazu keine konkreten Zeitintervalle an. Das wäre auch nicht möglich, denn letztlich geht es darum, wie verschmutzt die bestehenden Filter sind, und das hängt von der Filterbauweise, der Laufzeit der Anlage und Außenluftqualität ab.

Die Norm sagt dazu aber generell, dass Filter gemäß folgenden Kriterien getauscht werden sollen:

1. Bei auffälliger Verschmutzung, wenn man also bereits sieht, dass der Filter verschmutzt ist. Das bedingt, dass jemand regelmäßig die Filter kontrolliert.

2. Bei Überschreitung der zulässigen Enddruckdifferenz am Filter, wenn also der verschmutzte Filter die Luft bereits zu stark bremst. Die Erhöhung des Druckverlustes in Abhängigkeit der Filterverschmutzung kann gut für ein automatisches Monitoring genutzt werden. Nach dem Prinzip der Messung des Druckverlustes funktionieren einige Anlagen, die automatisch die Notwendigkeit eines Filterwechsels anzeigen. Grundsätzlich fordert die österreichische Norm, dass jede Anlage eine derartige automatische Filteranzeige haben soll!
Mit der Forderung nach einer automatischen Anzeige soll verhindert werden, dass eine Anlage mit stark verschmutztem Filter mit reduzierter Abscheideleistung bei gleichzeitig erhöhtem Stromverbrauch lange Zeit vor sich läuft, ohne dass den NutzerInnen etwas auffiele.

3. Eine weiterer Anlass, den Filter zu wechseln ist, wenn ein festes zeitliches Intervall zur Auswechslung erreicht wurde, also z. B. alle 6 Monate

4. bei Leckagen.

Filter in Lüftungsanlagen - das Wichtigste zusammengefasst

Filter in Lüftungsanlagen haben zwei wichtige Schutzaufgaben, sie schützen einerseits die Bewohner und andererseits die gesamte Lüftungsanlage und hier vor allem das Lüftungsgerät samt den darin befindlichen Ventilatoren vor Luftverunreinigungen:

In Lüftungsanlagen übliche Filter nehmen das Meiste an Pollen aus der Außenluft heraus. Feinerer Hausstaub, vor allem aber Viren, Rauch und Gerüche werden kaum abgeschieden.
Besonders problematisch ist Rauchen in Wohnungen mit Lüftungsanlagen: Hier wird das Lüftungsgerät abluftseitig stark verschmutzt.

Filter der Raumlufttechnik werden gemäß EN 779 in die drei Filterklassen G, M und F eingeteilt.
G steht für "grob", M für "mittel" und F für fein.
Nach der überarbeiteten Version der Norm EN 779 versteht man unter einem "Feinstaubfilter" Filter der drei Klassen F7-F9 und unter "Grobstaubfilter" Filter der vier Klassen G1-G4.
Die Außenluft muss durch genau einen Feinfilter (F7 oder F8) geführt werden.

Hinsichtlich der Bauarten werden Mattenfilter, Taschenfilter und Kassettenfilter oder Z-Line-Filter unterschieden.
Taschenfilter und Kassettenfilter haben größere Oberflächen als Mattenfilter und weisen daher einen geringeren Druckverlust auf.

Der durch Filter verursachte Druckverlust kann einen erheblichen Anteil am gesamten Druckverlust einer Lüftungsanlage ausmachen. Ein rechtzeitiger Filtertausch ist neben hygienischen Gründen daher auch zur Minimierung des Druckverlusts essentiell.

Hilfreiche Quellen

1. KomfortlueftungsinfoNr20Filter“IeC –“textendash ˝Einfamilienhaus:KomfortlueftungAt
2. Andreas Greml, Roland Kapferer und Wolfgang Leitzinger. 55 Qualitätskriterien für Komfortlüftungen – Einfamilienhaus (EFH). 1. Feb. 2014. url: http://www.xn--komfortlftung-3ob.at/fileadmin/komfortlueftung/EFH/55_QK_Komfortlueftung_EFH_V7.1_Februar_2014.pdf
3. B. Unterberger, E. Mairinger, J. Rammerstorfer, M. Krempl, W. Hüttler, F. Twrdik, P. Tappler und W. Leitzinger. Zukunftstaugliche KomfortLüftungssysteme in großvolumigen Wohngebäuden im Spannungsfeld von Hygiene und Kosten. Österreichisches Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, Apr. 2014
4. Deutsches Normungsinstitut. DIN 1946-6: Raumlufttechnik – Teil 6: Lüftung von Wohnungen – Allgemeine Anforderungen, Anforderungen zur Bemessung, Ausführung und Kennzeichnung, Übergabe/Übernahme (Abnahme) und Instandhaltung. Mai 2009
5. Österreichisches Normungsinstitut. ÖNORM EN 779 - Partikel-Luftfilter für die allgemeine Raumlufttechnik - Bestimmung der Filterleistung. 1. Apr. 2003
6. Filter in Lüftungsanlagen https://vimeo.com/clipit/filterinlueeftungsanlagen Länge: 25.47 Min.