Was ist ein HEPA-Filter?

Vitalhelden Redaktion
Aktualisiert: 19. Mai 2021
Lesedauer: 1 Minute

Der HEPA-Filter ist ein Hochleistungsfilter, der unter anderem in Staubsaugern, Saugrobotern und Luftreinigern zum Einsatz kommt. Er sorgt für klare Luft im Haus und weist einen Reinigungsgrad von nahezu 100 % auf. Alles über die Wirkungsweise und die Geschichte des HEPA-Filters erfahren Sie in diesem Artikel.

HEPA-Luftfilter: Für wen sind sie geeignet?

Allergiker profitieren von seiner Fähigkeit, auch Kleinstpartikeln den Garaus zu machen. Ob Pollen, Bakterien, Autoabgase, Milben, Feinstaub, radonhaltige Aerosole, Zigarettenrauch, Blütenstaub, Keime, Tierhaare, Schimmelsporen oder Viren, der HEPA-Filter befreit von unangenehmen Schwebstoffen und ihren Gerüchen, verringert die Infektionsgefahr nachhaltig und sorgt dafür, dass die Luft im Heim wieder rein wird. 

Raucher profitieren davon, dass der Filter die Wohnung ebenfalls vom Tabakgeruch als eine Sonderform von gasförmigen Luftverunreinigungen befreien kann. Der Schwebstofffilter hievt die Raumgesundheit auf ein neues Level und sorgt dafür, dass in den eigenen vier Wänden wieder mit Wonne durchgeatmet werden kann, denn frische Luft und Lebensfreude sind eng miteinander verbunden.

Corona-Pandemie:

Luftreiniger als Lebensretter - Leistungsfähige Geräte dieser Produktklasse (ab Leistungsklasse H13) könnenzur Eindämmung des Virus beitragen.

Wie funktioniert der HEPA-Filter? 

HEPA-Filter gehören zur Klasse der Schwebstofffilter, die wiederum den höchsten Abscheidegrad mit Blick auf die mechanische Luftfiltration aufweisen. Das Akronym HEPA steht für „high efficiency particulate air“. Bei den Schwebstofffiltern stehen sie zwischen den EPA-Filtern („efficiency particulate air“) und den ULPA-Filtern („ultra low penetration air“). Zahlreiche Innovationen sorgen für eine vielfach bessere Leistung bei der Boden- und Luftreinigung als bei Grobstaub- und Feinstaubfiltern üblich. Diese Optimierungen gehen weit über den ursprünglichen Siebeffekt hinaus.

Zunächst besteht das engmaschige Netz des HEPA-Filters aus unterschiedlich großen Fasern. Die Fasern sind aus Zellulose, Glasfasern oder ähnlichen synthetischen Stoffen zusammengesetzt. Dafür, dass Kleinstpartikel an den Mikrofasern steckenbleiben, bürgt der Adhäsionseffekt. Hier ist es die Anziehungskraft verschiedener Körper, die diesen Effekt auslöst. Es ist derselbe Effekt, der dafür sorgt, dass die Kreide an der Tafel oder die Farbe an der Wand kleben bleibt.

Damit diese Krafteinwirkung greifen kann, werden HEPA-Filter mit einem Ventilator angetrieben, der über dem Filter eine kontinuierliche Luftströmung herbeiführt. Es ist dieses Vorbeiströmen der Luft am Fasernetz, das die Gase und Partikel für längere Zeit über dem Filter schweben lässt. In dieser langen Zeitspanne wirken drei weitere physikalische Effekte auf die Schwebeteilchen ein, um diese mithilfe des Adhäsionseffekts einzusaugen.

Drei physikalische Effekte

Zunächst werden durch den Sperreffekt die kleineren Partikel mithilfe der Luftströmung angezogen und bleiben während ihrer langen Zirkulation an den Fasern im Filter haften. Zwar wirkt die Saugkraft der Luftströmung bei größeren Partikeln aufgrund ihrer größeren Masse durch den Trägheitseffekt weniger.

Dies ist aber gewollt, da diese nun bei kleineren Ablenkungen ihre Richtung ändern, an die Fasern prallen und ebenfalls haften bleiben. Für Kleinstpartikel ist schließlich der Diffusionseffekt gedacht. Während die Mikroorganismen durch den Luftstrom beständig über dem Schwebefilter rotieren, ändern sie durch gegenseitige Beeinflussung ständig ihre Richtung. Es ist somit eine Frage der Zeit, bis auch sie an den Fasern kleben bleiben.

Die Geschichte des HEPA-Filters

Die HEPA-Filter gehören wie die Konserve, die Mikrowelle und das Internet zu den vielen Erfindungen, die in Kriegen geboren wurden. Entwickelt wurde der HEPA-Filter im Rahmen des Manhattan-Projekts der USA während des Zweiten Weltkriegs. Mit dem Manhattan-Projekt wollten die USA den Deutschen zuvorkommen und selbst Atomraketen konstruieren. Ständig befand sich in den Forschungslaboren radioaktives Material in der Luft, das die Gesundheit von Wissenschaftlern und Hilfskräften gefährdete.

Der HEPA Filter war die Lösung zur Reinigung kontaminierter Abluft und legte um alle Beteiligten einen Rettungsschirm. Seine Wirkung war derart enorm, dass er schnell seinen Beinamen „Absolute Filter“ verpasst bekam. Noch heute findet sich der Name Absolutfilter in den ULPA-Filtern. In den 1950er Jahren fand der Luftreiniger den Weg ins zivile Leben, wurde beständig weiterentwickelt und als eigene Marke vermarktet. Noch heute ist er die Krönung unter den Filtern, denn kein Filtersystem auf der Welt reicht auch nur annähernd an das hohe Niveau der Luftreinigung des HEPA-Filters heran.

Die einzelnen Klasse der HEPA-Filter

Die Schwebstofffilter werden mit Blick auf ihre Leistungsfähigkeit in unterschiedliche Klassen aufgeteilt. Die Klassen reichen von E10 bis U17. Für Allergiker sind Filter ab der Klasse E12 interessant, weil nur sie die winzigen allergenen Stoffe umfassend abtöten können. Klassische HEPA-Filter finden sich in den Kategorien H13 und H14. Von da an führen die Leistungsklassen den Ordnungsbuchstaben U für „ultra low penetration air“. Alternative Bezeichnungen sind Ultra-HEPA-Filter oder kurz Ulpas.

Diese Hochleistungsfilter werden in Krankenhäusern, Forschungslaboren, der chemischen Industrie, Kernenergie, Biosicherheit, Nahrungsmittelindustrie sowie bei der Begleitung von Präzisionstechnologien eingesetzt. Die Klassen im Einzelnen mit prozentualem Anteil, wie viel Feinstaub sie an sich binden können, genormt nach EN 1822:

  • E10: min. 85 %
  • E11: min. 95 %
  • E12: min. 99,5 %
  • H13: min. 99,95 %
  • H14: min. 99,995 %
  • U15: min. 99,9995 %
  • U16: min. 99,99995 %
  • U17: min. 99,999995 %

Wie werden HEPA-Filter getestet?

Die einzelnen Standarts

Um solche beeindruckenden Leistungen zu erzielen, müssen die Testverfahren entsprechend rigide und ausgefeilt sein. Dies sind sie in der Tat. Die oben aufgeführten Klassifikationen wurden auf Basis des EN 1822 hergestellt, den seit 1998 gültigen Standard für Schwebstofffilter innerhalb der EU. In den USA sind wiederum andere Standards gültig, an erster Stelle der MIL-STD-282 (seit 1956) und dahinter IEST-RP-CC007 sowie IEST-RP-CC001. Im Jahre 2011 kam es zur Harmonisierung des europäischen und US-Standards in Form des ISO 29463. In Europa gilt er neben dem traditionellen Bewertungsmaßstab EN 1822; die Testverfahren sind ähnlich.

Geprüft wird in den Testungen besonders der Abscheidegrad des Filters gegenüber Gasen und Partikeln, seine Leckfreiheit sowie die Partikelgröße mit der höchsten Durchlassrate. Typische Instrumente dafür sind das Scanverfahren, der Ölfadentest und die Abscheidegrad-Leckageprüfung.

Prüfung auf Durchlassgrad

Bei dem Verfahren nach EN 1822 wird der Durchlassgrad dadurch ermittelt, dass das Filtersystem mit einem vielschichtigen Gemisch aus Schwebeteilchen bestrichen wird. Filigrane Zähler wie der Kondensationskernzähler oder der Partikelzähler ermitteln nun während des Testlaufs die Korngröße mit der höchsten Durchlassrate.

Prüfung auf Leckfreiheit

Bei der Prüfung auf Leckfreiheit geht es wiederum darum, wie gut der Filter mit mechanischen Belastungen zurechtkommt ohne dass es zu Leckagen (undichten Stellen) kommt, welche die Filtereffizienz beeinträchtigen. Erneut kommt die Prüfaerosol genannte Tinktur aus Schwebeteilchen zum Einsatz, die eine genauere Bestimmung der einzelnen Leckagen nach dem Prüfungsdurchlauf zulässt. Da jedes Leck während des Scantests ein Protokoll nach sich zieht, erlaubt diese Testung den Betreibern eine dem Fall angemessene Nachjustierung. Mit dem Ölfadentest wird ebenfalls die Leckfreiheit des Filters ermittelt. Dafür wird ein Nebel aus Weißöl oder Parrafinen durch den Filter geleitet und gemessen, wie gut dieser mit den Schwaden fertig wird.

Prüfung auf Durchlassgrad

Für die Durchlassrate des Produkts findet nun eine Auswertung sämtlicher Testergebnisse statt. Besonders relevant sind die Ergebnisse des Scantests, die integral eruiert werden. Lässt die Form eine solche Bestimmung nicht zu, dann kommt eine Einzelpunktmessung mit Sonden zum Einsatz, die ebenfalls exakte Ergebnisse zum Durchlassgrad ermöglicht.

Weitere Gründe für den HEPA-Luftfilter

Wie bereits aufgeführt, lässt sich die Leistung des HEPA-Filters sehr gut anhand seiner Klassifikation nach EN 1822 ableiten. Weitere Kriterien, die für den Kauf zu berücksichtigen sind, sind die Energieeffizienz und die Lautstärkeentwicklung. HEPA Luftfilter weisen im Allgemeinen einen hohen Energieverbrauch auf. Die Angabe der Energieeffizienz ist nach EU-Recht vorgeschrieben und wird pro Gerät in den Buchstaben A+++ bis G ausgedrückt, die wiederum eine Einstufung innerhalb der Energieeffizienzklasse darstellen. Produkte unter dem Wert von A gelten heute als veraltet.

Die Lautstärke wird wiederum in Dezibel angegeben. Zu beachten ist, dass eine Differenz bereits von 10 Dezibel die doppelte Lautstärke bedeutet, sodass kleinere Abweichungen entsprechend ins Gewicht fallen. Üblich sind in der Branche Lautstärken von 30 bis 60 Dezibel. Die Leistungen pro Modell gehen entsprechend weit auseinander. Viele Geräte besitzen einen Nachtmodus, sodass sie während der Schlafenszeit besonders leise arbeiten.

Nützlich ist zudem, wenn der HEPA Luftreiniger über Sensoren verfügt, mit denen die Luftqualität im Raum angezeigt wird. Ampelfarben sind hierbei die typischen Signale zur Bestimmung des Handlungsbedarfs. Andere Filter messen die Reinigungsleistung. Außerdem werden HEPA-Filter danach unterschieden, ob sie waschbar sind. Grundsätzlich gestaltet sich der Waschvorgang aufgrund der Beschaffenheit der Fasern problematisch, die eigentlich nicht für einen Waschgang geeignet sind.

Manche Experten raten deshalb konsequent von waschbaren HEPA-Filtern ab. Trotzdem kann es sich lohnen, darauf zu achten, ob die Hersteller für dieses Problem eine Lösung entwickeln konnten. Als Faustregel gilt, dass HEPA-Filter, die mit der Zeit immer schwächer werden, nach sechs bis zwölf Monaten ausgetauscht werden sollten.

HEPA-Filter mit Zusatzfunktionen

Zuweilen finden sich auf dem Markt Kombigeräte, bei denen der Schwebstofffilter von anderen Luft- und Bodenreinigungsmethoden unterstützt wird. Beliebt ist zum Beispiel ein an den HEPA-Filter gekoppelte Aktivkohlefilter, der auf die Bindung und Beseitigung von Gerüchen spezialisiert ist und die Luft von Gasen wie Stickstoffdioxid, Benzol und Formaldehyd befreit.

Während der Aktivkohlefilter dazu fähig ist, die Gase zu katalysieren und zu zersetzen, ist er außerdem gut darin, organische Moleküle aus der Umgebungsluft zu ziehen. Kommt eine UV-Strahlung zusätzlich zum Einsatz, dann dient dies der noch besseren Vernichtung von Keimen, während ein Ionisator Kleinstpartikel entfernt.

Schließlich kann ein photokalytischer Filter mit seiner Beschichtung aus Titandioxid Bakterien und Gase aufspalten und abfangen. Außerdem verfügt er über die Fähigkeit der Selbstreinigung.

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