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Der Begriff „HEPA-Filter“ kann verwirrend sein. Wofür steht HEPA? Woraus besteht ein HEPA-Filter, und was macht ihn eigentlich zu einem HEPA-Filter?

Was ist ein HEPA-Filter?

„HEPA“ steht für „high-efficiency particulate air“ (Filter). Es klingt kompliziert, aber HEPA-Luftfilter sind nichts Ausgefallenes. Sie wurden in den 1940er Jahren erfunden, als Wissenschaftler die Atombombe entwickelten, und sie sind einfach eine Matte aus zufällig ausgerichteten Fasern, die entweder aus Glas oder synthetischen Materialien bestehen. Das synthetische Material, das im Luftfilter verwendet wird, ähnelt dem, das in schnelltrocknenden T-Shirts verwendet wird.

Auf der anderen Seite werden Glasfaser-Luftfilter aus Glas hergestellt – das bedeutet Dinge wie Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Kalziumoxid, Boroxid, Magnesiumoxid, Natriumoxid.

Was bei HEPA-Luftfiltern wichtig ist, ist, dass sie unglaublich effektiv fast jede Partikelgröße einfangen. Sie können Viren, Bakterien, Pollen, PM2,5, Allergene und mehr einfangen. HEPA-Luftfilter sind die wichtigste Komponente eines jeden Luftreinigers.

Um zu sehen, wie die zufällig angeordnete Matte aus Fasern aussieht, sehen Sie hier eine Nahaufnahme des HEPA-Filters, den Smart Air für den Sqair-Luftreiniger herstellt, und daneben einen Blick auf die Nanoebene mit Hilfe eines Mikroskops.

Was macht einen Filter zu einem HEPA-Filter?

OK, also wenn HEPA-Filter in den 1940er Jahren erfunden wurden und sie nichts Besonderes sind, was macht dann einen beliebigen alten Filter zu einem HEPA-Filter? Es stellt sich heraus, dass die Verwendung des Begriffs „HEPA“ eine Reihe von strengen Anforderungen stellt. In Europa müssen HEPA-Filter 99,95 % (ISO) der Partikel entfernen. In den USA müssen sie 99,97 % der Partikel entfernen.

Standard	Filtrationsrate von MPPS
ISO / European (ISO29463 / EN 1822)	≥ 99.95%
US Standard (MIL-STD-282)	≥ 99.97%

Wenn man den ISO- oder europäischen Regeln folgt, werden Filter, die ≥85% der Partikel, aber weniger als 99,95% abfangen, als „EPA-Filter“ oder „effizienter Partikelluftfilter“ bezeichnet. Diese Luftfilter erfüllen nicht die Filtrationsanforderungen, um als „HEPA-Luftfilter“ zu gelten.

Filter, die die Anforderungen eines „HEPA-Luftfilters“ übertreffen und mehr als 99,999 % der Partikel einfangen, werden dagegen als „ULPA-Filter“ oder „Ultra Low Penetration Air Filter“ bezeichnet.

Bezeichnung	Filtrationsrate
EPA (effizienter Feinstaubfilter)	85% – 99.95%
HEPA (hocheffizienter Schwebstofffilter)	99,95% – 99.999%
ULPA (ultra low penetration air filter)	≥99.999%

OK, aber was bedeutet „Partikel“? Alle Partikel? Eine bestimmte Größe von Partikeln? Es stellt sich heraus, dass HEPAs gegen die „am meisten durchdringende Partikelgröße“ (MPPS) getestet werden – mehr dazu in Kürze.

Wie funktionieren HEPA-Filter?

Die Antwort auf diese Frage ist das Faszinierendste an HEPA-Filtern. Die meisten von uns denken vielleicht zunächst, dass HEPA-Filter wie ein Netz funktionieren, etwa so.

Wenn ein Partikel kleiner ist als die Löcher im Netz, kommt er durch. Das macht Sinn!

HEPA-Filter-Methode 1: Große Teilchen

Diese Intuition gilt für große Teilchen. Mit „groß“ meinen wir typischerweise größer als 1 Mikrometer. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa 50 Mikrometer breit. Also ist 1 Mikrometer eigentlich ziemlich klein.

Aber diese „großen“ Partikel fliegen in einen HEPA-Filter, sie sind zu groß, um durchzukommen, also bleiben sie stecken. Die Wissenschaftler haben dafür einen Namen. Wenn Partikel zwischen zwei Fasern stecken bleiben, nennt man das „Straining“.

HEPA-Filter-Methode 2: Kleinere Partikel

Was passiert mit Partikeln, die kleiner als 1 Mikrometer sind? Schauen wir uns den nächstkleineren Größenbereich an: 0,3 – 1 Mikrometer. Wir sprechen hier von der Größe einer Bakterie.

Partikel dieser Größe können zwischen die Lücken im Filter passen. Aber sie haben ein Problem. Sie werden versuchen, der Luft um eine HEPA-Filterfaser herum zu folgen, aber sie sind ein bisschen schwer. Einige von ihnen bewegen sich also nicht schnell genug und bleiben deshalb stecken. Wissenschaftler nennen dies „Abfangen“.

HEPA-Filter-Methode 1: Wirklich kleine Partikel

OK, kommen also die Partikel unterhalb dieser Größe durch? Für die wirklich kleinen Partikel (weniger als 0,3 Mikrometer) wird die Wissenschaft noch seltsamer. Diese kleinen Partikel haben so wenig Masse, dass sie tatsächlich wie ein Flipper herumgeschleudert werden, wenn sie auf Gasmoleküle treffen (das nennt man Brownsche Bewegung). Also bewegen sie sich in zufälligen Zickzack-Mustern.

Diese Partikel sind so klein, dass sie leicht durch HEPA-Filter passen könnten. Aber traurigerweise (für ihre Freiheit) und glücklicherweise (für unsere Lungen) fliegen sie nicht in geraden Linien. Weil sie in Zickzack-Mustern fliegen, treffen sie am Ende auf die Fasern und bleiben dort hängen. Wissenschaftler nennen das Diffusion.

Hier ist, wie alle drei Einfangmechanismen funktionieren:

Und hier ist, wie die drei verschiedenen Mechanismen für verschiedene Partikelgrößen funktionieren. Dehnung und Aufprall fangen große Partikel ein; Abfangen fängt mittlere Partikel ein; und Diffusion fängt die kleinsten Partikel ein.

Welches ist die durchdringendste Partikelgröße für einen HEPA-Luftfilter?

So, je größer der Partikel, desto besser filtert ein HEPA-Filter den Partikel heraus? Nicht so schnell! Haben Sie den Einbruch in der letzten Grafik bemerkt? Das liegt daran, dass die Diffusion unterhalb von etwa 0,3 Mikrometern sehr gut funktioniert. Straining und andere Mechanismen, die intuitiver sind, funktionieren sehr gut oberhalb von 0,3 Mikrometern.

Wo sich diese beiden Mechanismen überschneiden, ist die schwierigste Partikelgröße zu erfassen. Das liegt daran, dass sie nicht ganz so klein ist, damit die Diffusion ihre volle Kraft entfalten kann, und sie ist nicht ganz so groß, damit die Dehnung ihre volle Kraft entfalten kann. Nennen Sie es die „Schwachstelle“ der HEPA-Filter. Diese Einbuchtung in der Grafik wird als die am stärksten durchdringende Partikelgröße bezeichnet.

Die Einbuchtung in der Grafik tritt am häufigsten um die 0,3-Mikrometer-Marke herum auf, weshalb die Leute ständig von 0.

HEPA-Filter können Nanopartikel einfangen

Sehen Sie, wie die Linie links vom Einbruch in der Grafik nach oben geht.

Das ist Brownsche Bewegung und Diffusion in Aktion. Diffusion ist unglaublich effektiv beim Einfangen von Nanopartikeln. Das bedeutet, dass HEPA-Filter auch unglaublich effektiv beim Auffangen von Nanopartikeln sind.

Weiter lesen: Können HEPA-Filter das Coronavirus einfangen?

Können HEPA-Filter auch Gase und VOCs einfangen?

Da HEPA-Filter so großartig beim Einfangen von Nanopartikeln sind, liegt die Vermutung nahe, dass sie auch VOCs und Gase einfangen könnten. Leider ist dies nicht der Fall. Da Gase keine Partikel sind, bewegen und verhalten sie sich in der Luft anders. Um VOCs und Gase einzufangen, brauchen Sie einen Kohlefilter.

Lesen Sie mehr: Welche Kombination von Luftfiltern brauche ich, um mich vor allen Schadstoffen zu schützen? „

Kann ich einen HEPA-Filter reinigen?

Es wird nicht empfohlen, HEPA-Filter mit Wasser zu reinigen oder sie abzusaugen, da dies die Fasern der HEPA-Filter beschädigen kann. Smart Air hat das Waschen von HEPA-Filtern im Smart Air Lab getestet. Erfahren Sie hier mehr über die Gefahren der Reinigung Ihres HEPA-Filters.

Grundlegendes zu HEPA-Filtern

HEPA-Filter sind hocheffiziente Filter, die typischerweise über 99,5 % der gesamten Partikelverschmutzung auffangen. Sie werden entweder aus Kunststoff (PP+PET) oder Glasfaser hergestellt und können Dinge wie Pollen, Viren, Bakterien, Schimmel und PM2,5 abfangen. Durch die Diffusion sind sie auch hocheffektiv bei der Erfassung von Nanopartikeln.

Smart Air ist eine zertifizierte B Corp., die sich dem Kampf gegen die Mythen verschrieben hat, die große Unternehmen benutzen

um den Preis für saubere Luft in die Höhe zu treiben.

Smart Air bietet empirisch gestützte, unaufgeregte Luftreiniger und Masken, die die gleichen Partikel wie die großen Unternehmen für einen Bruchteil der Kosten entfernen. Nur Konzerne profitieren davon, wenn saubere Luft ein Luxus ist.

Wie ich mich schütze

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