Filterprüfung ISO 16890

Das Niveau der zukünftig zu erwartenden Luftqualität wird erheblich höher!

Die Filter-Testmethoden zur Ermittlung der IS0 16890 Filterklassen sind besonders kompliziert. Daher empfiehlt RECY TECH FILTER den Betreibern sich lediglich nur mit  der Entscheidung der Filterklassen-Anwendung auseinander zu setzen. Ansonsten verliert man schnell die Übersicht. Entscheidend ist die Anwendung der Filtermedien, welche der ISO 16890 entsprechen.

Dennoch die nachstehenden Erläuterungen.

Neue Prüfbedingungen ISO 16890 im Vergleich

Bei Messungen gemäß EN 779 wird mit Prüfstaub gem. ASHRAE 52.2 der Wirkungsgrad sowie das Staubspeichervermögen bestimmt. Der ASHRAE Prüfstaub besteht aus 72% ISO 12103-1, A2 Fine Test Dust, 23% Carbon Black (Farbruß) und 5% gemahlenen Baumwollfasern. Dieser Prüfstaub ist umstritten, da dessen spezifisches Gewicht trotz genormter Zusammensetzung je nach Bezugsquelle stark schwanken kann. Mithin können die Messergebnisse in Bezug auf die Staubaufnahmekapazität
schwanken oder sogar gezielt beeinflusst werden.

Das eingesetzte Prüfaerosol DEHS ist für Messungen des submikronen Spektrums hervorragend geeignet. Jedoch lassen sich damit nicht hinreichend hohe Partikelkonzentrationen erzeugen, um auch sinnvoll Effizienzen gegenüber Partikeln im Mikrometerbereich messen zu können. Die EN779:2012 sieht eine elektrostatische Entladung zur Bestimmung der rein mechanischen Filterwirkung als Mindestleistungskriterium (Mindesteffizient M.E. gegenüber 0,4 µm) für Filter der Gruppe F vor. Die Entladung wird gem. EN779:2012 jedoch an einem Filtermedienausschnitt mittels Tauchbad in Isopropanol und nach Trocknungsphase anschließend an einer Flachprobe vollzogen. Es wird demzufolge also nicht der Prüfling sondern nur eine Filtermedienprobe auf die Filtereffizienz im entladenden Zustand getestet.

Bei der ISO 16890 ist A2 Fine Prüfstaub (gem. ISO 12103) zur Bestimmung des Wirkungsgrades (gravimetrisch) vorgesehen. Dieser Prüfstaub besteht zu >97% aus
Siliziumoxid (Quarz) mit anderen Oxiden. Das spezifische Gewicht des Staubes ist deutlich höher als dass des problematischen ASHARE Staubes, welcher bei der
neuen Norm keine Verwendung mehr findet.

Die Effizienz gegenüber Partikeln wird bis 1µm mit DEHS Aerosol gemessen. Für die Messbereiche PM2,5 und PM10 wird zudem KCL-Aerosol verwendet. Somit ist sichergestellt, dass in den Messbereichen von Partikeln >1µm jeweils genügend hohe Partikelkonzentrationen für eine vertrauenswürdige Messung vorhanden sind. 

Im Gegensatz zur EN779 wird die elektrostatische Entladung bei der ISO 16890 klar definiert und sieht vor, den vollständigen Prüfling zu entladen. Dies soll nicht mehr mittels eines Tauchbades vollzogen werden, sondern in einer Kammer deren Atmosphäre mit Isopropanol gesättigt ist. Der Prüfling wird für vier Stunden dieser Atmosphäre ausgesetzt, um elektrostatische Ladung im Filtermedium zu vernichten. Somit bezieht sich die vollständige Prüfung, anders als bei der EN779, auf einen entladenen Prüfling und nicht nur auf die Effizienzmessung zur Bestimmung des Mindestabscheidegrades anhand einer Medienprobe.

Tabellarische Übersicht
Kategorie
EN 779
ISO 16890
Realitätsnähe
Ermittlung Mittlerer Wirkungs-/Abscheidegrad nach Beladung mit synthetischem Prüfstaub in mindestens 5 Einzelschritten
  • Mittelwert aus mehreren Messungen bei 0,4 µm
  • Realitätsfern
  • Messung Fraktionsabscheidegrade im Neuzustand
  • Messung Fraktionsabscheidegrade nach 24h IPA Behandlung
  • Berechnung mittlere Fraktionsabscheidegrade
  • Berechnung Abscheidegrad ePMx
  • Entspricht realem Betriebsverhalten
Bewertung
des Filters
ausschließlich Partikelgröße 0,4 μm
Partikelgrößenspektrum von 0,3 – 10 μm
Filterleistung
Keine Zuordnung von Feinstaubfraktionen zu spezifischen Gegebenheiten der Anwendung
  • Entscheidung für Filter unabhängig von Anwendung
Spezifische Gegebenheiten der Anwendung werden betrachtet (z. B. Allg. Klimatechnik versus Bereich mit Mittlerem Hygienerisiko)
  • Anwendung wird in die Entscheidung für Filter einbezogen
Bezug zur Anwendung
Keine Zuordnung von Feinstaubfraktionen zu spezifischen Gegebenheiten der Anwendung
  • Entscheidung für Filter unabhängig von Anwendung
Spezifische Gegebenheiten der Anwendung werden betrachtet (z. B. Allg. Klimatechnik versus Bereich mit Mittlerem Hygienerisiko)
  • Anwendung wird in die Entscheidung für Filter einbezogen
Filtereigenschaften
Betrachtet werden:
  • Mittl. Gravimetrischer Abscheidegrad
  • Mittl. Wirkungsgrad (gegenüber 0,4 μm Partikelfraktion)
  • Mindestwirkungsgrad (F7 bis F9)
  • Staubspeicherkapazität gegenüber synth. Prüfstaub (ASHRAE)
  • Δp
Betrachtet werden:
  • Abscheidegrad bezogen auf ePM10, ePM2,5 und ePM1
  • Staubspeicherfähigkeit gegenüber synth. Prüfstaub (ISO A2/AC Fein)
  • Gravimetrischer Anfangsabscheidegrad
  • Δp
Klassen-
einteilung
Filterklasse:
G1 bis F9
Vier ISO Gruppen:
  • ISO ePM1 höchste Feinstaub-Filterklasse
  • ISO ePM2,5 mittlere Filterklasse
  • ISO ePM10 untere Filterklasse
  • ISO COARSE Grobstaubfilterklasse bei unter 50% Abscheidegrad

1, 2,5 und 10 sind die jeweiligen abzuscheidenden Partikelgrößen.

Die EN 779 klassifiziert Luftfilter entsprechend Abscheidegrad gegenüber synthetischem Prüfstaub (ASHRAE) für Grobstaubfilter der Klassengruppe G. Bei Feinstaubfiltern der Klassengruppen M und F wird zudem die Effektivitätszunahme bei der Staubbeladung gegenüber der Partikelgröße 0,4 µm (DEHS) gemessen und gemittelt. Darüber hinaus gilt für Filter der Klassengruppe F ein entsprechender Mindestwirkungsgrad. Für die Ermittlung des Mindestwirkungsgrades wird bei einer Medienprobe die potentielle Elektrostatik mittels IPA Bad entladen um den rein mechanischen Wirkungsgrad  im Eingangszustand zu ermitteln. Es wird bei der EN 779 nicht der Prüfling sondern nur eine Medienprobe auf den Mindestabscheidegrad untersucht.

Bei der ISO 16890 ist der Prüfablauf und die Messerhebung bei der Filterprüfung vergleichbar zur EN 779. Jedoch wird die Klassifizierung nicht mittels Effizienzmessung gegenüber einer einzigen Partikelgröße (0,4µm) sondern gegenüber den Feinstaubspektren PMx erhoben. Für die Klassifizierung werden neben der Partikelgrößenverteilung in Roh- und Reingas auch die Fraktionsabscheidegrade (Effizienzwert E) gemäß der ISO 16890 angewendet.

Die Partikelspektren beinhalten jeweils alle gemessenen Partikel deren Größe kleiner oder gleich 1, 2,5, oder 10 µm ist. Die kleinste gemessene Fraktionsgröße ist hierbei 0,3µm.

Klasseneinteilung gem. ISO 16890
Gruppe
Anforderungsmerkmal
Klassifizierungswert
ISO
Coarse
--
--
--
--
< 50%
ges. Wirkungsgrad
ISO 
ePM10
--
--
--
--
< / = 50%
E(ePM10)
ISO 
ePM2,5
--
--
> / = 50%
> / = 50%
--
E(ePM2,5)
ISO Coarse
ePM1
> / = 50%
> / = 50%
--
--
--
E(ePM1)

Die Klassifizierungen gemäß ePMx ergeben sich aus den gemittelten Wirkungsgraden. Diese ergeben sich aus den Einzelwerten (elektrostatisch entladen und geladen).

Für die Bestimmung von Emin(ePM1) und E(ePM1) werden alle Größenklassen von 0,3µm bis einschließlich 1µm herangezogen. Dementsprechend sind die Spektren für PM2,5 und PM10 je 0,3 - 2,5 µm bzw. 0,3 - 10 µm. Für alle Messwerte des Protokolls werden nur die Leistungsdaten des unbestaubten Filtermediums betrachtet. Somit gibt das Klassifizierungmodell der ISO 16890 um Unterschied zur EN 779 nur Anfangswerte an und bewertet diese. Bei der EN 779 wird die Effizienz des Filters bei den Klassengruppen M und F als Mittelwert über die Staubbeladung bis zum Filterwiderstand 450 Pa bei Nennvolumenstrom angegeben. Die ISO 16890 bietet damit keine Informationen zum Verhalten der Effizienz bei Staubbeladung.

Für die Filterprüfprotokolle gem. ISO 16890 sind alle in der Tabelle Klasseneinteilung gem. ISO 16890 aufgeführten Wirkungsgrade mit den Messwerten-E(ePMx) angegeben. Diese sind in Pentaden gerastert. Die Messwerte werden hierfür abgerundet und die Filterklasse ergibt sich aus der entsprechenden Einordnung.

Beispiel für Klassifizierungen G4, F7 sowie F9 Filter
Emin(ePM1)
E(ePM1)
Emin(PM2,5)
E(PM2,5)
E (PM10)
A (Coarse)
Filtereffizienzen
ISO Coarse 90%
ISO 48% PM10
ISO 35% PM2,5
ISO 0% PM1
ISO 95% PM10
ISO 85% PM2,5
ISO 50% PM1
ISO 95% PM10
ISO 95% PM2,5
ISO 94% PM1
Klassifizierung gem. ISO 16890

Die eindeutige Klassifizierung der Filter im Geltungsbereich der Norm ist über die Metrik des Prüfprotokolls eindeutig. Es werden die Mittelwerte vom Wirkungsgrad des Prüflings im Lieferzustand sowie im elektrostatisch entladenen Zustand ermittelt und auf die nächstliegende Pentade abgerundet.

Der EN 779 F7 Filter im Beispiel erfüllt die Minimalanforderungen der Klasse ISO ePM1 und kann mit 50% klassifiziert werden. Der Hersteller kann sich entscheiden, den höheren Wert für die ISO ePM2,5 als führendes Leistungskriterium zu wählen. Der F9 Filter hingegen weist eine Effizienz gegenüber PM1 von >50% auf und wird deshalb gem ISO ePM1 klassifiziert. Der G4 Filter mit einem ePM10 Wert von 48% fällt somit in die ISO Coarse Klasse.