Technologie

Vergleich mit HEPA-Systemen

HEPA-Filter oder Elektrofilter? Ein Vergleich

Geht es um Luftfilter in Innenräumen, so werden in den meisten Quellen vorrangig HEPA-Filter genannt. Bei den Elektrofiltersystemen von EFS kommt ein gänzlich anderes Prinzip der Luftreinigung zur Anwendung. Doch was sind die Stärken und Schwächen?

Filterprinzip beim HEPA-Filter

Beim HEPA-Filter strömt Luft durch ein poröses Material, in dem die Porengröße darüber bestimmt, wie viele und welche (Schad-)Stoffe zurückgehalten werden. Eigentlich funktioniert ein solcher Filter wie ein Sieb – nur sind hier sowohl die Löcher kleiner als auch die Materialien ganz andere. HEPA steht für High-Efficiency Particulate Air. Wie der Name schon sagt, sind diese Filter hoch effizient und filtern auch kleinste Partikel aus der Luft (Air). Die Luft wird unter Druck durch den Filter geleitet. Was zu groß für die Poren ist, bleibt hängen, der Rest passiert den Filter.

Filterprinzip beim Elektrofilter – Großtechnische Anwendung

Elektrofilter sind seit vielen Jahrzehnten in der Großindustrie bekannt. Nahezu jeder Schornstein in der Industrie ist mit einem solchen Gerät ausgestattet. Dabei werden die Partikel, die sich in der durchgeleiteten Luft befinden, durch z. B. Elektronen oder andere Ionen negativ aufgeladen. Die Luft wird an einer positiven Elektrode vorbeigeführt und die negativ aufgeladenen Teilchen werden von dieser angezogen und so aus der Luft entfernt. Es fallen also keine Filtermaterialien an, die verstopfen können. In der Großindustrie werden regelmäßig diese Niederschlagselektroden abgeklopft, also mechanisch gereinigt.

Übertragung des industriellen Elektrofilterprinzips auf Innenräume

In den Elektrofiltersystemen von EFS wird dieses Prinzip maßstäblich stark minimiert. Die Luftreiniger werden in Innenräumen mit „normal verschmutzter“ Atemluft aufgestellt und die Luft wird schonend hindurchgesogen. Die elektrischen Feldkräfte sind viel kleiner und auch kleinste Partikel können dadurch auf der positiven Niederschlagselektrode abgeschieden werden, weil die Luft nicht so schnell durchgedrückt wird.

Filterleistung

Die Filterleistung wird bei Filtern in Klassen angegeben. So ist vielfach die Rede von H13 und H14. Hier heißt es, dass 99,95 % bzw. bei letzterem sogar 99,995 % aller Partikel aus der Luft entfernt werden. Höchstens jedes 2000. bzw. 20.000 Teilchen kann also durch den Filter gelangen. Das ist beides nicht viel, aber noch ein deutlicher Unterschied.

Bei Filtern dient diese Größe zur Einschätzung, wie hoch die Reinigungsleistung ist. Allerdings sagt die reine Zahl noch nichts über die Größe und Art der Partikel aus, die durchkommen.

Reinigung der Atemluft in Innenräumen

Wenn durch mobile Luftreiniger für saubere Luft gesorgt werden soll, ist wesentlich, dass die Filter alle für den Menschen schädliche Substanzen herausfiltern können. Viren und Bakterien gehören zu den kleinsten schädlichen Substanzen, die sich in der Luft befinden. Sie sind kleiner als ein Mikrometer (ein millionstel Meter), die Sars-CoV-2-Viren (auch als „Coronaviren“ bekannt) sind sogar kleiner als 100 Nanometer (nm). Das ist noch mal ein Zehntel kleiner.

Technische Details der aktuellen ECO CLEAN-Modelle

 ECO CLEAN E100ECO CLEAN E150ECO CLEAN E600ECO CLEAN E2000
Maximale Reinigungsleistung60-100 m3/h80-150 m3/h600 m3/hbis zu 2000 m3/h
Partikelgröße0,03 µm0,03 µm0,03 µm0,03 µm
Einsatzbereichgeschäftlich & privatgeschäftlichgeschäftlichgeschäftlich
Max. Schalldruck20 dB (A)26,3 / 30 dB (A)26,3 / 30 dB (A)40 / 50 dB (A)
Netzanschluss EU230 V / 50-60 Hz230 V / 50-60 Hz230 V / 50-60 Hz230 V / 50-60 Hz
Gewicht40 kg45 kg92 kg330 kg
Leistungsaufnahme10 W15 W35 W103 W

Alle Geräte sind mobil, haben 24 Monate Garantie und sind für den kontinuierlichen Betrieb ausgelegt.

Größenabhängigkeit in HEPA-Filter und Elektrofilter

Bei HEPA-Filtern durchströmt die zu reinigende Luft ein Filtermaterial. Von dessen Porosität hängt ab, wie kleine Teilchen aus der Luft herausgefiltert werden können. Mit zunehmender Beladung des Filters ist mehr Energie aufzubringen, um Luft hindurchströmen zu lassen. Das Gerät wird lauter. In regelmäßigen Intervallen ist der Filter auszutauschen. Bei Elektrofiltern strömt die Luft durch Elektrodenplatten und der Luftstrom ist dabei immer gleich. Alle möglicherweise schädlichen Substanzen tragen eine negative Ladung, unabhängig von ihrer Größe und werden an der positiven Niederschlagselektrode abgeschieden. Je kleiner die Teilchen sind, desto größer ist das Ladungs- zu Teilchen-Verhältnis und die Entfernung aus der Luft wird wirkungsvoller.

Elektrofilter haben damit zwei Vorteile:

  • Ihr Abscheideprinzip der elektrostatischen Aufladung ist unabhängig von der Partikelgröße. Damit werden auch kleinste Erreger aus der Luft herausgefiltert. Ohne dass sie durch einen „Materialfilter“ hindurchgedrückt werden müssen.
  • Indem der Luftstrom an der Elektrodenplatte entlanggeleitet wird, kann nichts verstopfen oder sich zusetzen. Die Reinigungsleistung bleibt über die ganze Zeit gleich hoch.

Reinigung der Filter

Filtermaterialien, wie sie beim HEPA-Filter verwendet werden, müssen von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden, weil der Filter mit zunehmender Belegung verstopft. Damit vermindert sich natürlich auch die Reinigungsleistung des Materials. Für einen Austausch wird daher Schutzkleidung empfohlen.

Beim Elektrofilter lagern sich die Schadstoffe auf der Niederschlagselektrode ab. Die Oberfläche wird mit der Zeit zwar ebenfalls belegt, aber sie lässt sich dann einfach reinigen und ist wieder wie neu. Es gibt also keine Verschleißmaterialien, die zu ersetzen sind. Daher ist eine Reinigung auch ohne komplizierte Einweisung oder Schutzausrüstung problemlos möglich.

Was passiert mit den abgelagerten Schadstoffen?

Wenn die Teilchen (Partikel) auf dem HEPA-Filter oder einer „normalen“ Elektrode haften, passiert zunächst einmal nichts. Mit der Zeit werden sie dann abgebaut. Da es sich bei den Mikroorganismen um „lebendige Stoffe“ handelt, sind die Abbauprodukte mitunter nicht geruchsneutral: Der Filter könnte müffeln.

Wird dann der Filter ausgetauscht, können allerdings noch nicht abgebaute Substanzen freigesetzt werden und wieder in die Atemluft gelangen. Hier spricht man von Rekontaminierung.

Was wird im Elektrofilter dagegen unternommen?

Bei den Luftreinigern von EFS werden die Mikroorganismen durch zwei Mechanismen direkt abgebaut. Diese Technik ist patentiert worden: Mit Ozonmolekülen werden viele Schadstoffe bereits beim Weg hin zur Niederschlagselektrode durch Oxidation (Reaktion mit Sauerstoff) unschädlich gemacht. Dort setzt noch ein weiterer Zersetzungsmechanismus ein: Die metallenen Oberflächen setzen Kupfer frei, das eine oligodynamisch wirkende denaturierende Wirkung hat. Sämtliche schädlichen Mikroorganismen werden also unmittelbar im Gerät abgebaut und unschädlich gemacht.

Strömt aus dem Gerät nur saubere Luft heraus?

Idealerweise kommt nur saubere Luft heraus. Wenn im HEPA-Filter keine weiteren Behandlungs- und Reinigungsmethoden vorgesehen sind, verlassen nur all die Substanzen, die den eigentlichen HEPA-Filter passieren, die Auslassöffnung des Geräts. Dies kann dann problematisch werden, wenn der Filter verstopft ist oder durch Überbelegung doch Partikel mit der Luftströmung fortgerissen werden oder durch die Poren hindurchgelangen, weil sie zu klein sind.

In den Geräten von EFS ist nach der Abscheideelektrode insbesondere zur Entfernung überschüssig eingesetzter Ozonmoleküle noch ein Aktivkohlefilter platziert, der mit seit Jahrhunderten bewährter Filterleistung die ungewünschten Moleküle aus der Luft auf der Oberfläche haften lässt. Die Ozonkonzentration hinter dem Auslass ist zwar messbar, aber minimal über der natürlichen Hintergrundkonzentration und mit 11 ppb (11 Teilchen auf eine Milliarde Teilchen) deutlichst unter dem Grenzwert von 50 ppb, den die Norm UL 387-67 vorsieht.

Der Luftdurchsatz

Tendenziell ist bei HEPA-Filtern meist eine größere Luftumwälzrate gegeben. Diese ist nötig, um die Luft durch den Filter zu „pressen“, und wird durch höhere Luft-Ansaugleistung und Lautstärke erkauft.

Die belastete Luft darf bei Filtern mit elektrostatischem Prinzip nicht zu schnell an den Elektroden vorbeigeführt werden, da dann die hohen Effektivitäten nicht mehr gegeben wären. Somit sind Elektrofilter vom Luftdurchsatz her eher etwas niedriger als HEPA-Filter, aber durch die höhere Entfernungsleistung wird dies kompensiert. Es verlässt nur saubere Luft den Filter.

Lautstärke solcher Luftreiniger

Im HEPA-Filter wird die Luft durch Ventilatoren angesaugt und quasi durch den Filter „gepresst“. Dass Filter Widerstand gegen Luftdurchlass haben, wissen wir alle spätestens, seitdem Corona-Pandemie uns FFP2-Masken beschert hat. Entsprechend viel Energie muss aufgewendet werden und die Lüfter werden daher laut. Vielfach wurde das in Studien, beispielsweise vom Umweltbundesamt, moniert.

Im Elektrofilter strömt die Luft an der plattenförmigen Elektrode vorbei. Da kein physisches Hindernis im Wege ist, kann das auf sanfte Art erfolgen: Die Filtergeräte von EFS liegen mit nicht einmal 30 Dezibel Schalldruck im Bereich leisen Blätterrauschens und deutlich unterhalb der Schwelle für solche Geräte. Ab 40 dB (A) spricht man von der Konzentrationsstörungsschwelle. Damit können diese Geräte auch problemlos dort aufgestellt werden, wo Menschen konzentriert arbeiten müssen.

Energieverbrauch

Seriöse Anbieter geben die Leistungsaufnahme an, die Luftreinigungsgeräte im Dauerbetrieb verbrauchen. Einen Großteil des Stroms wird dabei für die Ventilatoren aufgewendet, die für den nötigen Luftstrom durchs Gerät sorgen.

Elektrofiltersysteme gehören mit unter 20 W für die meisten Geräte zu den stromsparendsten in der Leistungsklasse.

Betriebskosten

Neben dem Energieverbrauch spielen auch die Austauschmaterialien eine Rolle für die Folgekosten einer Luftreiniger-Anschaffung. Teure Austauschfilter wie bei HEPA-Filtern sind im Elektrofilter nicht notwendig, da der eigentlich e Sammlungspunkt für die Ablagerung mechanisch gereinigt werden kann. Lediglich der Ozon-Aktivkohlefilter muss beizeiten ausgewechselt werden. Dazu braucht es aber weder Fachpersonal noch Schutzkleidung.

Der Filter kann einfach in den Hausmüll. Aktivkohle ist mit seiner hochporösen Kohlen-Oberfläche ein altes Hausmittel und kein Sondermüll.

Eine regelmäßige Wartung ist bei den EFS-Filtergeräten aufgrund der robusten und qualitativ hochwertigen Materialien ohne Verschleißteile nicht notwendig. Auch das senkt die Kosten.

Herstellungsorte

Der Liefermarkt der Filter ist ein globaler. Die meisten der HEPA-Filter kommen aus Asien, wo die Produktion preiswerter erfolgen kann.

Die Luftreiniger von EFS setzen auf deutsches Know-how mit kurzen Lieferwegen. Zulieferer sind Champions ihrer Zunft. So sind diese Geräte unabhängig vom Weltmarkt mit allen Gefahren politischer, logistischer oder geografischer Einflüsse.

Besonderheiten der Luftreiniger von EFS

Unsere Elektrofiltersysteme entfernen auch kleinste Partikel wie Viren hocheffektiv aus der belasteten Luft. Das liegt daran, dass Ladungsübertragung von der Größe unabhängig ist. Damit sind die EFS-Reiniger auch für deutlich kleinere Teilchen wirksam, die viele HEPA-Filter nicht aus der Luft entfernen können.

Die gesunde Luft (negative Ionenwanderung) wird ohne jegliche Lärmbelästigung durch den erzeugten Ionenwind produziert.

Die Sammlerelektroden besitzen eine oligodynamisch (abtötende) wirksame Oberfläche, dadurch wird eine Rekontamination (Wiederbelebung der organischen Substanzen) der Luft vermieden

Das bei der Ionenerzeugung entstehende Ozon zersetzt bereits in dieser ersten Stufe alle bekannten Mikroorganismen wie Viren, Bakterien, Keime, Schimmelpilze und Gerüche

Das überschüssige Ozon wird im letzten Schritt in der dafür optimierten Filterstufe hochwirksam und vollständig wieder aus der Luft entfernt

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