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ISO 29461-1:2021 : ISO 29461 - Ansaugfiltersysteme von Rotationsmaschinen

Hinsichtlich der Prüfung von statischen Filterelementen unterschiedlicher Bauformen (Taschenfilter, Panelfilter, Kompaktfilter und Patronenfilter) im Einsatzbereich der Zuluftfiltration von Gasturbinen existiert die ISO 29461, welche mit der Version ISO 29461-1:2021 erst kürzlich ein Update erhalten hat. Dieser Standard ersetzt die erste Version der ISO 29461-1:2013. Der aktualisierte Standard der ISO 29461 spezifiziert eine Klassifizierung für Luftfilter im Einsatzgebiet von Rotationsmaschinen wie stationären Gasturbinen, Kompressoren und anderen stationären Verbrennungsmaschinen zu bestimmen. Die wesentlichen Änderungen des aktualisierten Prüfstandards umfassen eine neue Testmethode, welche auf den Teststandards ISO 16890 und ISO 29461 basieren, sowie die Einführung der Filterklassen ISO T1 bis ISO T13 für Luftfilter.

Prüfablauf und Filterklassen gemäß ISO 29461

Im Betrieb von Rotationsmaschinen spielen Luftfiltersysteme eine wichtige Rolle. Abrasion, Fouling und Korrosion gelten als Hauptprobleme, wenn Salz oder andere Partikel in die Maschine gelangen, denn Kontaminationen können die Betriebseffizienz einer Turbine signifikant schmälern.

Mit der ISO 29461 wurde bereits im Jahre 2013 ein Prüfstandard für die Prüfung von Luftfiltern für Rotationsmaschinen ins Leben gerufen. Während sich die vormalige First Edition ISO 29461-1:2013, die keine Klassifizierung der Filter vorsah, nie so recht bei den Filterherstellern und deren Kunden im Gasturbinen-Marktsegment etabliert hat, behebt die aktualisierte Version diesen Makel. Die neue Second Edition ISO 29461-1:2021 (deutsche Ausgabe DIN EN ISO 29461-1:2021 - Entwurf) vollzieht eine eigenständige Klassifizierung der Luftfilter für den Gasturbinenbereich, die sich sinnvollerweise auf Prüfergebnissen gemäß ISO 16890 und ISO 29463 stützt.

Die Klassifizierung umfasst die Filterklassen ISO T1 bis ISO T13, wobei sich die Filterklassen ISO T1 bis ISO T9 am Prüfverfahren gemäß ISO 16890 orientieren und die Filterklassen ISO T10 bis ISO T13 Bezug auf das Prüfverfahren gemäß ISO 29463 nehmen. Die Prüfergebnisse basieren somit auf den gültigen Prüfstandards für Filter aus dem Bereich der allgemeinen Raumlufttechnik (Normenreihe ISO 16890) sowie für Schwebstofffilter (Norm EN 1822 Teil 1, bzw. Normenreihe ISO 29463).

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die neuen Filterklassen gemäß ISO 29461 und verdeutlicht den Bezug zu den anderen beiden Normen.

Filterklassen gemäß ISO 29461 Filtergruppen Prüfergebnisse gemäß ISO 29463 Prüfergebnisse gemäß ISO 16890

Wirkungsgrad im MPPS ePM1,min ePM2,5,min ePM10 Gravimetrischer Anfangsabscheidegrad A100
ISO T1


Coarse
20 % < A100 < 50 %
ISO T2 ≥ 50 %
ISO T3 ≥ 70 %
ISO T4 ≥ 85 %
ISO T5 ePM10 ≥ 50 %
ISO T6 ePM2,5 ≥ 50 %
ISO T7

e
PM1
≥ 50 %
ISO T8 ≥ 70 %
ISO T9 ≥ 85 %
ISO T10

EPA
≥ 85 %
ISO T11 ≥ 95 %
ISO T12 ≥ 99,5 %
ISO T13 HEPA ≥ 99,95 %


Klassifizierung gemäß ISO 29461
Klassifizierung gemäß ISO 29461

Ablauf der Prüfung gemäß ISO 29461

Der Prüfablauf stellt sich in Abhängigkeit zur Filterklasse wie folgt dar:

  • Prüfung der Anfangsdruckdifferenz
  • Ermittlung des gravimetrischen Anfangsabscheidegrads im Vergleich zur aufgenommenen Masse an Prüfstaub für die Filterklassen ISO T1, ISO T2, ISO T3 und ISO T4
  • Ermittlung des Fraktionsabscheidegrads für die Filterklassen ISO T5 und ISO T6
  • Konditionierung für die Ermittlung des Fraktionsabscheidegradminimums für die Filterklassen ISO T7, ISO T8 und T9
  • Gegebenenfalls Ermittlung des Abscheidegrads im MPPS für hocheffiziente Luftfilter der Filterklassen ISO T10, ISO T11, ISO T12 uns ISO T13
  • Erfassung des Staubspeichervermögens

Zur Erfassung der Filtereffizienz nimmt die Prüfung von Luftfiltern gemäß ISO 29461 Bezug auf die Prüfverfahren gemäß ISO 16890 und ISO 29463. Allerdings existieren Unterschiede beim Ablauf der Prüfung, welche im Folgenden für die Filterklassen T1 bis T4, T5 bis T9 und T10 bis T13 genauer erläutert werden.


Filterklassen ISO T1 - ISO T4 gemäß ISO 29461

Während nach aktuellem Stand der ISO 16890 Luftfilter der Gruppe ISO Coarse basierend auf einem gravimetrischen Anfangsabscheidegrad bei einer zudosierten Staubmasse von 30g ISO Fine-Staub (auch bekannt als L2-Staub gemäß ISO 15957 bzw. A2 gemäß ISO 12103-1) klassifiziert werden, ist bei der ISO 29461-1 stattdessen eine Staubmasse von 100 g vorgesehen. Die Filter der Coarse-Gruppe werden sodann, ebenfalls anders als bei der Klassifizierung nach ISO 16890 nicht als ISO Coarse sondern in die vier Filterklassen ISO T1, ISO T2, ISO T3 oder ISO T4 eingeteilt.

Filterklassen ISO T5 - ISO T9 gemäß ISO 29461

Sämtliche Filter der ISO ePM10–Gruppe nach ISO 16890 erhalten nach der neuen ISO 29461-1 die Klassifizierung ISO T5, die der ISO ePM2,5–Gruppe die Klassifizierung ISO T6. Lediglich innerhalb der ISO ePM1–Gruppe nach ISO 16890 unterscheidet auch die neue ISO 29461-1 etwas feiner und definiert die Filterklassen ISO T7, ISO T8 und ISO T9. Hierbei ist noch anzumerken, dass die feinere Unterscheidung bei der ISO 16890 innerhalb aller drei ISO ePMx–Gruppen in vollen 5er-Schritten abgerundeten PMx–Abscheideeffizienzen beruht, die auf einer Mittelwertbildung der am unbehandelten und am mit Isopropanoldampf konditionierten Filter ermittelten Fraktionsabscheidegrade basieren. Die Prüfung des konditionierten Luftfilters zielt auf einen etwaigen Abscheidebeitrag durch elektrostatische Ladungen auf den Fasern des Filtermediums ab.

Denn je nach Medientyp kann eine elektrostatische Ladung eine hohe Abscheideleistung auf dem Prüfstand hervorrufen, während sich in der realen Anwendung eine weitaus geringere Abscheideleistung einstellt.

Die Abstufung der ISO 29461-1 innerhalb der ePM1–Gruppe in die drei zugehörigen Klassen ISO T7 bis ISO T9 hingegen beruht auf einer Unterscheidung der ePM1,min–Werte und somit lediglich auf den am konditionierten Luftfilter ermittelten Fraktionsabscheidegraden, um die Filterwirkung ausschließlich ohne eine mögliche elektrostatische Aufladung zu bewerten.

Filterklassen ISO T10 - ISO T13 gemäß ISO 29461

Die nach ISO 29463 zu testenden EPA- und HEPA-Schwebstofffilter der Klassen ISO T10 bis ISO T13 nach ISO 29461-1 korrespondieren mit den Filterklassen E10 bis H13 nach EN 1822-1.

Bei der Klassifizierung nach ISO 29463-1 gibt es keine korrespondierende Klasse zu ISO T10 bzw. E10. Die Klassen ISO T11, ISO T12 und ISO T13 entsprechen den Filterklassen ISO 15E, ISO 25E und ISO 35H gemäß ISO 29463-1.

Weitere Unterschiede zwischen den ISO-Standards
Weitere Unterschiede zwischen den ISO-Standards

Staubspeichervermögen

Hinsichtlich der Staubbeladung sieht die ISO 29461-1 für Filter der Coarse–Gruppe einen Enddruckverlust von 375 Pa, für Filter der ePMx–Gruppen und für die EPA- und HEPA-Filter einen Enddruckverlust von 625 Pa vor.

Die ISO 16890-3 hingegen sieht für Filter der Coarse–Gruppe einen Enddruckverlust von 200 Pa, für Filter der ePMx–Gruppen einen Enddruckverlust von 300 Pa vor, wobei die Staubbeladung für Filter der ISO ePMx–Gruppen optional ist. In der ISO 29463 für Schwebstofffilter ist keine Staubbeladung vorgesehen.


Volumenstrom

Bezüglich der vorgesehenen Enddruckverluste ist noch anzumerken, dass in der ISO 16890 eigentlich ein Volumenstrombereich von 900 m³/h bis 5400 m³/h festgelegt ist. Wobei der Test in der Regel bei 3400 m³/h durchgeführt wird, wenn vom Filterhersteller kein anderer Nominalvolumenstrom angegeben wird.

Die ISO 29463 macht dagegen keine Vorgaben hinsichtlich des Volumenstrombereiches, der Test soll beim Nominalvolumenstrom erfolgen. Die neue ISO 29461-1 für statische Zuluftfilter im Gasturbinenbereich gibt hingegen einen Volumenstrombereich von 850 m³/h bis 8500 m³/h an. Wenn die Filter somit gegebenenfalls bei einem höheren Volumenstrom getestet werden, als das bei den Normen üblicherweise der Fall ist, auf die die ISO 29461-1 sich bezieht, ist es folglich logisch, dass auch höhere Enddruckverluste vorgegeben werden. Allerdings ist die Obergrenze des Volumenstroms von 8500 m³/h in der ISO 29461-1 ein sehr hoch angesetzter Wert, der für die meisten Anwendungen auch im Bereich der Filtration der Gasturbinenzuluft unrealistisch ist. Lediglich bei Gasturbinen zur Energieerzeugung auf Offshore-Öl- oder Gasförderplattformen mag es vereinzelt derart hohe auf das einzelne Filterelement entfallende Volumenströme geben.

Fazit zur neuen ISO 29461

Die ISO 29461-1:2013 hat sich bei den Filterherstellern und deren Kunden im Gasturbinen-Marktsegment nie so recht etabliert. Das mag daran liegen, dass keine Klassifizierung der Luftfilter vorgesehen war und somit eine Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Luftfiltern schwer gefallen ist.

Mit der aktualisierten Version ISO 29461-1:2021 erfolgt nunmehr eine Klassifizierung. Die Filterklasse ISO T1 bis ISO T4 lassen sich in den Bereich ISO-Coarse zuordnen, welche ebenso als Grobstaubfilter bekannt sind. Die Filterklassen ISO T5 bis T9 erfassen die PM-Gruppen ePM10, ePM2,5 und ePM1. Die ISO T10 bis ISO T13-Filterklassen ergeben sich aus dem Wirkungsgrad im MPPS und umfassen somit die bekannten EPA-Filterklassen und HEPA-Filterklassen.

Das Update der ISO 29461 und die Auslegung der Prüfnorm auf das spezielle Anwendungsgebiet von Ansaugfiltersystemen von Rotationsmaschinen dürfte die Anwender von stationären Gasturbinen, Kompressoren und anderen stationären Verbrennungsmaschinen erfreuen. Insbesondere die Erweiterung der Norm um eindeutige Klassifizierungsmerkmale vereinfacht die Handhabung, um Luftfilter anhand deren erzielten Filterklassen deutlicher einfacher zu vergleichen.

Allerdings birgt die Erfassung des Staubspeichervermögens die Gefahr, das Bewertungskalkül bei der Filterauswahl auf einen Parameter zu legen, welche nur geringe Praxisrelevanz aufweist. Insbesondere im Bereich der Filterklassen T10 bis T13, welche die bekannten EPA- und HEPA-Luftfilter betreffen, dürften die Ergebnisse vom Prüfstand schwer mit den erzielbaren Ergebnissen im Realeinsatz vergleichbar sein. Diese hocheffizienten Luftfilter operieren nämlich stets mit einer passenden Vorfilterkonfiguration. So fokussiert sich die Abscheidung durch die hocheffizienten Endfilter auf submikrone Partikel kleiner 0,4 µm. Dieses Partikelspektrum umfasst zwar mengenmäßig ca. über 99% der Partikel unserer Atmosphäre, fällt aber nur geringfügig ins Gewicht, da die "gewichtigen" Partikel im Bereich über 1 µm aufzufinden sind und insofern vorrangig durch die Vorfilterstufen abgeschieden werden. Insofern fällt die Aufnahme von größeren, massebehafteteren Staubpartikeln in der Praxis für die hohen Filterklassen kaum ins GEWICHT! Es lohnt sich also auch bei diesem Thema der Filterbranche, die Ergebnisse auf die eigene Anwendung und individuellen Betriebsziele zu bewerten. Wir beraten Sie gerne individuell und halten Sie stets via unserem EMW-Kanal auf LinkedIn und Youtube oder unserem Newsletter über die ISO 29461 sowie andere relevante Filtrationsthemen auf dem Laufenden.


Und jetzt sind Sie gefragt! Testen Sie Ihr Wissen rundum die ISO 29461!

Welche Filterklassen umfasst die Klassifizierung gemäß ISO 29461-1:2021?




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