Staubspeicherfähigkeit : Was sagt die Kennzahl Staubspeicherfähigkeit aus?

Oftmals wird das Staubspeichervermögen für den Leistungsvergleich zweier Luftfilter herangezogen. Aber was bedeutet diese Kennzahl überhaupt? Wie wird diese erfasst? Und welche Praxisrelevanz hat sie?

Definition Staubspeicherfähigkeit

Die Staubspeicherfähigkeit eines Luftfilters drückt die bis zur Enddruckdifferenz zurückgehaltene Masse des aufgegebenen synthetischen Prüfstaubes aus.

Ursprünglich sollte das Staubspeichervermögen einen Indikator für die Lebensdauer eines Luftfilters darstellen. Werden zwei unterschiedliche Luftfilter nach der gleichen Prüfprozedur getestet, so soll das höhere Staubspeichervermögen eines Luftfilters den Rückschluss zulassen, dass dieser Filter eine längere Standzeit erzielt. Soweit die Theorie!

Bewertung des Staubspeichervermögens unter Prüfbedingungen

Ist es Ihr erklärtes Ziel, Filter nach Staubspeichervermögen zu bewerten und miteinander zu vergleichen, empfehlen wir Ihnen darauf zu achten, dass auch die Prüfbedingungen vergleichbar sind. Die Voraussetzungen für einen direkten Vergleich lauten:

  • Verwendung der gleichen Prüfvorschrift
  • Verwendung des gleichen Prüfstaubes
  • Prüfung bei gleichem Volumenstrom
  • Beendigung des Tests bei der gleichen Enddruckdifferenz

Sollte einer dieser Parameter nicht identisch sein, können Sie die Staubspeicherfähigkeit zweier Filter nicht miteinander vergleichen.

Welche Typen an Prüfstaub gibt es überhaupt?

Prüfnorm EN 779 ISO 16890
Prüfstaub L1 (ASHRAE) Prüfstaub L2 (ISO Fine) Prüfstaub
Enddruckdifferenz 250 Pa für Grobstaubfilter 200 Pa für
ISO Coarse Filter
450 Pa für Medium- und Feinstaubfilter 300 Pa für ISO ePM10, ePM2,5 und ePM1

Haben Sie schon einmal etwas von der DIN EN ISO 15957 aus dem Jahre 2015 gehört? Nein? Macht nichts! In dieser Norm geht es tatsächlich um „Aufgabestäube zum Prüfen von Luftfilteranlagen“. Es wird beschrieben, wie die unterschiedlichen Aufgabestäube zum Prüfen von Luftfiltern beschaffen sein müssen. ISO 15957:2015 definiert 4 verschiedene Prüfstäube, nämlich den Staub L1, L2, L3 und L4.

L1 gemäß ISO 15957:2015 ist auch bekannt als sogenannter ASHRAE Staub, berühmt berüchtigt aus der allseits bekannten Prüfnorm ASHRAE 52.2. Auch die mittlerweile überholte DIN EN 779:2012 hat die Verwendung dieses Staubes vorgeschrieben.

Der Prüfstaub L2 trägt viele Namen. Gemäß ISO 12103-1 wird er auch A2 Feinprüfstaub oder aber „ISO fine“ genannt – alles dasselbe! Man findet ihn unter anderem in Prüfvorschriften wie der ISO 29461-1:2013 und der aktuellen ISO 16890:2016.

Unterschiedliches Staubspeichervermögen bei unterschiedlichen Prüfnormen!

Die alte Filternorm EN 779 unterscheidet sich von der neuen ISO 16890 nicht nur in Punkto des eingesetzten Prüfstaubes, sondern auch bei der Enddruckdifferenz, bis zu welcher ein Luftfilter mit Staub beladen wird. Hierzu ein Beispiel mit unserem Kompaktfilter MPK 48-20 GT.

​Filtertyp MPK 48-20 GT​ MPK 48-20 GT​
Prüfnorm​ EN 779​ ISO 16890​
Staubspeichervermögen​ 470g​ 600g​
Prüfstaub​ ASHRAE​ ISO Fine​
Volumenstrom​ 3400m​3/h 3400m3/h​
​Enddruckdifferenz ​450 Pa ​300 Pa

Die Staubspeicherfähigkeit nach EN 779 oder ISO 16890 kann also nicht miteinander verglichen werden. Wie eingangs erwähnt, empfehlen wir Ihnen darauf zu achten, dass die Prüfbedingungen identisch sind. Sollte ein Parameter nicht identisch sein, können Sie die Staubspeicherfähigkeit zweier Filter nicht miteinander vergleichen!

Außerdem sind am Markt immer wieder Angaben zur Staubspeicherfähigkeit von EPA oder HEPA Filtern nach EN 1822 oder aber ISO 29463 vorzufinden. Aber weder die aktuelle EN 1822 noch die derzeitige ISO 29463 sehen eine Staubaufgabeprozedur für diese Filterklassen vor! Es würde insofern auch keinen Sinn machen, da den besagten EPA und HEPA Filtern in aller Regel eine Vorfilterstufe vorgeschaltet ist, sodass diese hocheffizienten Filter ohnehin nicht der Staubbelastung der Außenluft ausgesetzt sind, wie immer diese sich auch zusammensetzen mag.

Welche Relevanz hat das Staubspeichervermögen für die Praxis?

EMW hat das Staubspeichervermögen seiner Luftfilter einem Praxistest unterzogen. Bei einem Projekt im Herzen Europas wurden Taschenfilter der Filtergruppe ISO ePM10 55% (ehemals M5), gefolgt von Kompaktfiltern ISO ePM1 85% (ehemals F8) installiert. Ein Teil der Kompaktfilter wurden vor der Installation getestet und ausgewogen. Nach zwei Jahren Einsatzzeit am Projektstandort bzw. einer Maschinenlaufzeit von ca. 16.000 Betriebsstunden wurden die vorab getesteten Kompaktfilter erneut geprüft und ausgewogen, die eine Hälfte nach einem Jahr Standzeit bzw. ca. 8.000 Betriebsstunden, die andere Hälfte nach zwei Jahren Standzeit bzw. ca. 16.000 Betriebsstunden. Das Ergebnis: Das Gewicht des Kompaktfilters hat im Realeinsatz um rund 255g pro Filter nach einem Jahr Standzeit und um rund 486g pro Filter nach zwei Jahren Standzeit zugenommen.

Na ja, denken Sie jetzt, das ist nicht wirklich überraschend - eine Gewichtszunahme von 486g über zwei Jahre Laufzeit, mit einem vorgeschalteten Taschenfilter. Stimmt! Das überraschende an dieser Prüfung war weniger die Gewichtszunahme, sondern der Anstieg des Druckverlustes der Filter. In diesen zwei Jahren Einsatzzeit ist der Druckverlust des Filters nur um 23 Pa angestiegen.

Die folgenden Grafiken zeigen Ihnen einen Vergleich der Leistungsdaten des Kompaktfilters auf dem Prüfstand und im realen Einsatz. Der rote Trend zeigt das erzielte Staubspeichervermögen auf dem Prüfstand für den gemäß ISO 16890 geprüften Kompaktfilter. Der blaue Trend zeigt im Vergleich die Staubspeicherzunahme während des realen Einsatzes des Kompaktfilters bei einer Standzeit von 1 Jahr bzw. 2 Jahren bei ca. 8.000 Betriebsstunden pro Jahr.

Praxistest zum Staubspeichervermögen
Praxistest zum Staubspeichervermögen

Nach einem Jahr zeigte der Kompaktfilter im realen Einsatz eine Gewichtszunahme von 255g bei einer Druckdifferenz von 138 Pa gegenüber 122 Pa im Neuzustand und nach 2 Jahren eine Gewichtszunahme von 486g bei einer Druckdifferenz von 145 Pa. Es zeigt sich, dass der Labortest nichts mit den realen Bedingungen gemein hat. Auf dem Prüfstand hatte der Kompaktfilter nämlich bei einem Staubspeichervermögen von 255g mit dem Prüfstaub L2 (ISO-Fine) eine Druckdifferenz von 180 Pa und bei 486g eine von 280 Pa (Abb. 1.). Umgekehrt weist der Luftfilter auf dem Prüfstand bei der Beladung mit dem Prüfstaub im Labor bei 138 Pa lediglich ein Staubspeichervermögen von 95g und bei 145 Pa eines von 127g auf (Abb. 2.). Quod erat demonstrandum!

Theorie und Praxis haben in Sachen Staubspeichervermögen nichts miteinander zu tun! Warum machen wir uns die Mühe, Ihnen all dies darzulegen? Ein Rückschluss von der Staubspeicherfähigkeit auf die Lebenszeit des Filters ist äußerst schwierig bis unmöglich. Der Prüfstaub im Labor weicht stark von den realen Außenluftbedingungen ab. Dies ist übrigens auch der Grund, warum diverse neuere Normen, etwa die ISO 16890, den folgenden Zusatz enthalten: „Die Leistungsergebnisse (aus der Prüfung) allein können nicht quantitativ verwendet werden, um die Filterleistung während des Betriebes in der Praxis vorauszubestimmen.“ Darüber hinaus ist gemäß ISO 16890 die Staubaufgabe für ISO ePM1, ePM2,5 und ePM10 Filter nicht verpflichtend vorgeschrieben, sondern kann wahlweise durchgeführt werden. Dies halten wir für richtig. Wenn Sie also wirklich Indikatoren zur Bestimmung der Lebensdauer des Filters suchen, dann betrachten Sie das Verhältnis der Filterfläche zur Anfangsdruckdifferenz und dem Wirkungsgrad.

Die Krux mit dem Prüfzeugnis!

Als ob die ganze Sache nicht schon kompliziert genug wäre, müssen wir Ihnen leider mitteilen, dass Sie als geneigter Leser eines Prüfzeugnisses nach neuer ISO 16890 sich leider nicht auf gleiche Prüfbedingungen verlassen können.

In ISO 16890-2:2016 heißt es nämlich, dass die Prüfprozedur offen ist für Volumenströme von 900 bis 5400 m³/h. Der Filterhersteller kann vorgeben, bei welchem Volumenstrom das Prüfinstitut den Filter zu testen hat. Nur wenn der Hersteller keine Vorgabe macht, wird die Prüfung bei 3400 m³/h Volumenstrom durchgeführt.

Gleiches gilt für die Verwendung des Prüfstaubes. Gemäß ISO 16890-3:2016 heißt es nämlich, dass die Norm die Verwendung aller Prüfstäube nach ISO 15957, also L1, L2, L3 und L4 erlaubt. Ein Prüfbericht nach ISO 16890:2016 darf allerdings nur mit dem Prüfstaub L2 (ISO Fine) ausgefertigt werden. Ist ein anderer Prüfstaub verwendet worden, so kann das Staubspeichervermögen nur in Bezug auf die Prüfnorm ISO 16890:2016 ausgewiesen werden. Üblicherweise findet man hier die Formulierung „in Anlehnung an“. Wenn Sie das lesen, sollten bei Ihnen alle Alarmglocken angehen. In keinem Fall darf eine Klassifizierung des Filters als „ISO Coarse“ mit einem anderen Prüfstaub als L2 (ISO Fine) durchgeführt werden.

Auch die vorgegebene Enddruckdifferenz der Prüfung wird durch ISO 16890-3:2016 aufgeweicht. Zwar definiert die ISO 16890-3:2016 die vorgegebene Enddruckdifferenz für ISO Coarse Filter auf 200 Pa, für ISO ePM1, ePM2,5 und ePM10 Filter auf 300 Pa und das Staubspeichervermögen bei diesen Enddruckdifferenzen ist auch im Prüfzeugnis anzugeben. In einer Anmerkung heißt es allerdings, dass die Beladung auch über diese Enddruckdifferenzen hinaus weitergeführt werden kann.

Hin und wieder stolpert man über Angaben von Staubspeichervermögen anderer Anbieter, die technische Daten in ihren Werbebroschüren mit "Getestet bis zu einer Endrduckdifferenz von 600Pa oder 800Pa" versehen. Als Experte in Punkto Staubspeichervermögen wissen Sie jetzt: Hier ist Obacht geboten!

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Wissenstest

Ein Feinstaubfilter (F7-F9) wurde nach der Norm EN 779 geprüft und hat ein Staubspeichervermögen von 480g. Bis zu welcher Enddruckdifferenz wurde er getestet?




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