Die effektive Filterfläche stellt eine wesentliche Eigenschaft eines Luftfilters dar. Aber wie wird die effektive Filterfläche ermittelt? Und ist eine höhere Filterfläche für die Filtereffizienz wirklich förderlich?
Kurzes Erklärvideo zur effektiven Filterfläche eines Luftfilters und dessen Einfluss auf die Filtereffizienz.
Gemäß ISO 29464, in welcher Begriffe aus dem Bereich der Luftfiltration definiert sind, wird zwischen Brutto-Filterfläche und Netto-Filterfläche eines Luftfilters unterschieden. Die Brutto-Filterfläche beziffert die verbaute Fläche an Filtermedium in einem Luftfilter. Die Netto- bzw. effektive Filterfläche erfasst dagegen nur den für die Luft passierbaren Bereich des Mediums, welcher effektiv zur Filtration von Partikeln zur Verfügung steht. Durch Kleber verdeckte Bereiche sind von der Brutto-Filterfläche abzuziehen.[1]
ISO 29461-1:2021 Anhang A folgt einer ähnlichen Definition. Gemäß der Norm für die Prüfung von Zuluftfiltern für Rotationsmaschinen bildet die effektive Filterfläche den Bereich des Filtermediums ab, welcher für die Partikelabscheidung verfügbar ist.[2]
[1] Vgl. ISO 29464 (2011), S. 2.
[2] Vgl. ISO 29461 (2021) Annex A, S. 3.
EMW®’s Kompaktfilter, Typ MPK 4X-20 GT verfügt über eine verbaute Bruttofilterfläche von 20m². Der Korpus des Luftfilters besteht aus vier V-förmigen Bauteilen. In jedem dieser Bauteile sind je zwei Pakete an Minipleat-Faltenpaketen integriert. Um selbst bei hohen Belastungen einen stabilen, leckagefreien Halt des Filtermediums im Kunststoffrahmen zu erzielen, wird Vergussmasse zwischen Rahmenteilen und dem Filtermedium eingebracht. Die Bereiche des Filtermediums, welche durch die Vergussmasse bedeckt sind, werden normkonform abgezogen.
Die effektive Filterfläche gemäß ISO 29461 beträgt somit ca. 18,3m² für das Modell MPK 4X-20 GT.
EMW® zieht zusätzlich noch den Klebeauftrag an Heißkleber ab, welcher die Faltenstruktur des Mediums zusammenhält bzw. stabilisiert. Gemäß eigener Berechnung lautet die effektive Filterfläche des Modells MPK 4X-20 GT ca. 17,6m².
Die effektive Filterfläche wird gerne als eine wesentliche Eigenschaft benannt, um den passenden Luftfilter auszuwählen. „Je größer die effektive Filterfläche, desto besser ist die Filtereffizienz.“, lautet oft das Motto.
Allerdings sollte diese Maxime in Bezug auf das jeweilige Reinigungsziel und die geplante Standzeit genauer betrachtet werden.
Denn je nach Partikelgröße führen die wirkenden Filtrationsmechanismen in Abhängigkeit von der effektiven Filterfläche und der daraus resultierenden Durchströmungsgeschwindigkeit des Filtermediums zu unterschiedlichen Effekten.
Wie am folgenden Diagramm ersichtlich ist, verändert sich die Effizienz in Abhängigkeit von der effektiven Filterfläche kaum im Partikelspektrum ≥0,3 Mikrometer.
Dieses zeigen die Fraktionsabscheidegrade für die Filtertypen MPK 48-20 GT (effektive Filterfläche 17,6 m²) und MPK 48-31 GT (effektive Filterfläche 25,3 m²). Im Partikelspektrum 0,3-10 Mikrometer, welches für die Klassifizierung nach ISO 16890 relevant ist, sind die Fraktionsabscheidegradkurven für die beiden Filtertypen fast deckungsgleich.
Daraus ergibt sich, dass für das relevante Partikelspektrum von >0,3 die reine Erhöhung der Filterfläche zumindest auf die Filtrationsleistung nur marginalen Einfluss hat.
Zielt die Filtration dagegen auf kleinere Partikelgrößen im Durchmesserbereich <0,3 µm ab, sinkt die Filtereffizienz mit Abnahme der effektiven Filterflächen.
Das folgende Diagramm zeigt die zwei Kompaktfiltertypen MPK 412-31 GT (effektive Filterfläche 25,3 m²) und MPK 412-38 GT (effektive Filterfläche 30,5 m²) der Filterklasse E12 / EN 1822-1 auf. Wählt man hier einen Filter mit größerer Filterfläche, lässt sich eine höhere Abscheidung erzielen.
Allerdings trägt eine höhere Filterfläche zu einer Reduzierung der Anfangsdruckdifferenz bei. Zudem erhöht sich das Staubspeichervermögen des Luftfilters.
Außerdem steigt bei Minipleat-Luftfiltern mit zunehmender Faltenanzahl das Risiko, dass Staubpartikel die Falten allmählich zusetzen beziehungsweise verblocken und somit die zur Verfügung stehende effektive Filterfläche reduzieren. Die Öffnungen des Mediums verblocken. Daraus können geringere Standzeiten resultieren, welche den Betriebsablauf gefährden.
Was versteht man gemäß ISO 29461 unter der Nettofilterfläche?
Für ein ausgewogenes Filtersystem sind der jeweilige Standort und die Prozessbedingungen zu analysieren.
Je höher die Filterklasse eines Luftfilters ist, desto höher beeinflusst die effektive Filterfläche den Gesamtdruckverlust eines Filters.
In Bezug auf das Partikelspektrum <0,3µm steigt die Filtereffizienz mit Anstieg der effektiven Filterfläche, während die Effizienz für das darüber liegende Partikelspektrum ≥0,3 µm kaum durch Erhöhung der effektiven Filterfläche beeinflusst wird.
Diese Aspekte sind aber auf technische Anforderungen und ökonomische Faktoren abzustimmen.
Wenn Sie Filterflächen verschiedener Filtertypen miteinander vergleichen wollen, fragen Sie den Hersteller nach der Bruttofläche sowie der effektiven Filterfläche.
Fragen Sie bei der effektiven Filterfläche explizit nach, wie diese ermittelt wurde.
