Filterwirksamkeit für kompletten Raumluftreiniger nachgewiesen

Kompakt zusammengefasst
■ Das Hygieneinstitut biotec hat den Luftreiniger AirPurifier von Wolf unter verschiedenen Aspekten der Luftreinigung getestet.
■ Hintergrund war u. a., dass die Abscheideleistung eines Luftreinigers nicht abschließend anhand der eingesetzten Filterelemente beurteilt, sondern nur zusammen mit der Gesamtkonstruktion, Stichwort Filterleckagen, bewertet werden kann.
■ Getestet wurde u. a. auf Basis der kontrollierten Verneblung eines Surrogats für SARS-CoV-2-Viren. Dabei wurde direkt an der Luftansaugung eine Virussuspension vernebelt. Am Luftauslass wurden dann Viren über eine Membranfiltration aus der Luft gesammelt und anschließend quantifiziert.
■ Je nach Filterkombination und Luftvolumenstrom wurden mit dem Ersatzvirus sehr hohe Reduktionsraten zwischen 99,998 % und 99,999 % erreicht.
■ Auch bei weiteren Untersuchungen konnte die hohe Wirksamkeit des Luftreinigers nachgewiesen werden. Zudem konnten die erwarteten Vorteile des zur Standardausstattung gehörenden Vorfilters ISO ePM1 65 % mit zusätzlichem Aktivkohlefilter belegt werden.
 

In geschlossenen Räumen trägt die Luftqualität entscheidend zu Gesundheit und Wohlbefinden bei. Die aktuellen Diskussionen um die Notwendigkeit des Lüftens zum Schutz vor Ansteckung hat die breite Öffentlichkeit für das Thema sensibilisiert.

Vor allem Raumluftreiniger (Bild 1) stehen seitdem hoch im Kurs, weil sie insbesondere dort, wo Lüftungsanlagen fehlen und eine adäquate Lüftung über die Fenster nicht möglich ist, schnelle und flexible Hilfe versprechen. Denn neben Viren lassen sich auf diese Weise auch Bakterien, Schimmelsporen und weitere Partikel effektiv entfernen.

Doch wie überall, wo die Nachfrage groß ist, drängen viele Anbieter auf den Markt, von denen erfahrungsgemäß nicht alle ihre Versprechen halten können. Um professionelle Geräte zu erkennen, empfiehlt es sich deshalb, auf die technischen Daten zu achten. Hierbei ist zum einen der Luftdurchsatz entscheidend. Empfohlen wird ein stündlicher Luftdurchsatz, der dem 4- bis 6-fachen des Raumvolumens entspricht.

Darüber hinaus ist das eingesetzte Filtermedium zentral für eine optimale Wirksamkeit. H14-HEPA-Filter sind in der Lage, bis zu 99,995 % der Aerosole aus dem durch sie geleiteten Luftstrom abzuscheiden.

HEPA-Filter

Die Abkürzung HEPA steht für High-Efficiency Particulate Air und lässt sich mit „hocheffizienter Partikelfilter“ übersetzen. Sie können Partikel bis zu einer Größe von 0,1 bis 0,3 µm (Mikrometer, milliardster Teil eines Millimeters) filtern und somit Viren, Bakterien und weitere schädliche Stoffe effektiv aus der Luft entfernen. HEPA-Filter in den Klassen H13 und H14 sind nach EN 1822 und ISO 29 463 genormt und kommen in professionellen Raumluftreinigern zum Einsatz.

Ob allerdings der angegebene Abscheidegrad der Filter von 99,995 % im konkreten Einsatz auch von Raumluftreinigern erreicht wird, war bislang nicht bekannt. Denn nur wenn die Gesamtkonstruktion dafür sorgt, dass die Filter optimal durchströmt werden, können sie ihre volle Wirksamkeit entfalten. Selbst kleinste Mängel am Gerät können zu Leckagen und damit zu einer deutlichen Beeinträchtigung der Filterwirkung führen.

Wolf

Reinigungsleistung genau untersucht

Das Hygieneinstitut biotec hat in einem aktuellen Forschungsprojekt mit dem Titel „Inaktivierungsanalyse luftgetragener Viren“ den Luftreiniger AirPurifier von Wolf unter verschiedenen Aspekten der Luftreinigung umfassend getestet. Neben der Abscheiderate von Viren wurden auch die Abscheideraten von Bakterien, Keimen und weiteren Substanzen untersucht, die über die Luft in entsprechenden Konzentrationen zur Schädigung der Gesundheit führen können.

Beim AirPurifier handelt es sich um ein 2,40 m hohes Standgerät. Der Luftauslass in 2,30 m schützt Personen vor Zugluft und sorgt für eine gute Verteilung der gefilterten Luft im Raum. Der von energiesparenden EC-Ventilatoren geförderte Luftvolumenstrom beträgt bis zu 1200 m³/h.

Neben dem H14-HEPA-Filter verfügt der AirPurifier über einen zusätzlichen Vorfilter. Im Forschungsprojekt wurde die Bestückung mit einem Filter ISO ePM1 65 % und einem Filter ISO ePM1 80 % untersucht. Der Filter ISO ePM1 65 % ist zusätzlich mit einem Aktivkohlefilter versehen und gehört zur Standardausstattung des AirPurifier.

Zur Feststellung, welchen konkreten Einfluss die Standardausstattung auf die Reduktion verschiedener Substanzen hat, wurde der zweite Vorfilter der Klasse ISO ePM1 80% getestet, um aus den Vergleichswerten Rückschlüsse ableiten zu können. Filter der Klasse ISO ePM1 65 % bis ISO ePM1 80 % dienen der Feinstaubabscheidung für Partikel der Größenordnung über 1 µm.

Um konkret zu ermitteln, wie effektiv der AirPurifier Viren, Bakterien und weitere Kleinstpartikel aus der Raumluft entfernt, hat biotec den Luftreiniger in einem Isolatorzelt mit einem definierten Raumvolumen von 24 m³ installiert. Mittels kontrollierter Verneblung wurden im Anschluss sogenannte MS2-Viren in den isolierten Raum eingebracht. MS2 ist ein RNA-Virus und kann als Surrogat (Ersatzvirus) für SARS-CoV-2-Viren verwendet werden.

Die Größe der Partikel beträgt ca. 26 nm (Nanometer, millionster Teil eines Millimeters) im Durchmesser. Für den Versuch wurde ein Virenlysat hergestellt und dieses über einen Verneblungskopf direkt in die Luftansaugung des AirPurifiers eingebracht (Bild 2). Die auf diese Weise entstandenen Aerosole wurden über einen Zweikanal-Laser-Partikelzähler in den Größenordnungen 0,5 und 5 µm quantifiziert. Die Partikel entsprechen damit der Größe der Aerosole, die beim Ausatmen entstehen und bei infizierten Personen zu einer Kontamination der Raumluft führen.

Wolf

Die Virussuspension wurde direkt an der Luftansaugung vernebelt und in den Luftstrom eingebracht. Am Luftauslass wurden die Viren über eine Membranfiltration der Luft gesammelt (Bild 3) und anschließend quantifiziert. Um die Wirkung der Luftfiltration in Bezug auf Viren möglichst genau zu erfassen, wurde zunächst ermittelt, wie viele Erreger das System ohne eingesetzten Filter passieren. Im zweiten Schritt wurde der Versuch mit eingesetzten Filtermedien wiederholt. Aus dem Vergleich beider Werte lässt sich die konkrete Reduktionsrate des AirPurifier rechnerisch ermitteln.

Reduktion unter die Nachweisgrenze

Im Ergebnis zeigt sich, dass die Viren durch den AirPurifier bei drei verschiedenen Luftvolumenströmen bis unterhalb der Nachweisgrenze reduziert werden konnten. Je nach Filterkombination und Luftvolumenstrom wurden Reduktionsraten zwischen 99,998 % und 99,999 % erreicht. Damit ist der Nachweis erbracht, dass das Leistungspotenzial der HEPA-Filter durch die Konstruktion des Luftreinigers optimal zum Einsatz gebracht wird.

In einer weiteren Testreihe wurde die Reduktion bakterieller Sporen untersucht. Hierbei handelt es sich um Dauerformen von Bakterien, die es diesen ermöglichen, auch unter ungünstigen Bedingungen zu überleben. Analog zu den Viren wurden hierfür unterschiedliche Filterkombinationen getestet und der Versuchsaufbau für die Reduktion von Sporenmaterial einmal ohne und einmal mit Filter wiederholt. Auch die eingeleiteten Sporen wurden durch den AirPurifier bis unter die experimentelle Nachweisgrenze reduziert. Die Reduktionsrate erreichte einen Wert von 99,987 % und bestätigt damit die Effektivität des Geräts.

Da auch weitere Mikroorganismen, beispielsweise Schimmelpilze, in der Raumluft zu gesundheitlichen Belastungen führen können, wurde zudem die Abreicherung der Gesamtkeimzahl über einen Zeitraum von insgesamt 24 h untersucht. Die Menge der Keime in der Luft wurde dafür mittels Membranfiltration erfasst. Um die Reduktion der Gesamtkeimzahl nachzuweisen, wurden drei verschiedene Versuchsaufbauten bei jeweils gleichen Volumenstromverhältnissen von 1000 m³/h miteinander verglichen:

Einmal für den Betrieb des Luftreinigers ohne Filter über 24 h sowie für den Betrieb des Luftreinigers mit zwei verschiedenen Filterkombinationen. Die Probennahme fand dabei nicht wie zuvor am Luftauslass, sondern mittig im Prüfzelt statt. Die Messung erfolgte zum Startzeitpunkt des Tests sowie nach einer halben Stunde und wurde nach vier Stunden sowie nach 24 h wiederholt. Dafür wurden jeweils 250 l Luft entnommen und analysiert.

In diesem Fall zeigen sich erstmals auch deutlichere Unterschiede durch die Filterbestückung, die nahelegen, dass der Aktivkohlefilter ISO ePM1 65 % besonders wirksam ist. Bereits nach einer Stunde wurde die Gesamtkeimzahl unter die Nachweisgrenze von 4 KBE (Kolonie bildende Einheiten) pro m³ reduziert. Bei der Filterung mit ISO ePM1 80 % dauerte dies länger, wobei auch hier innerhalb von 24 h die Nachweisgrenze unterschritten wurde.

Belastungen durch VOC in der Luft

Je nach Funktionsweise und Aufbau von Luftreinigern können diese Ausgasungen aus dem System in die Raumluft entlassen. Deshalb wurde der AirPurifier auch dahingehend untersucht, ob während des Betriebs ein Anstieg flüchtiger organischer Verbindungen (VOC, Volatile Organic Compounds) zu verzeichnen war, beziehungsweise ob der Luftreiniger in der Lage ist, bereits vorhandene Substanzen dieser Art aus der Raumluft zu entfernen.

Flüchtige organische Verbindungen (z. B. Teile von Lösemitteln, Flüssigbrennstoffen oder auch Schweißgeruch) sind teilweise natürlichen Ursprungs, gehen aber auch von verschiedenen Gebrauchsgegenständen des täglichen Bedarfs aus. Auch Pflanzen emittieren eine Vielzahl von VOCs in Abhängigkeit ihres Entwicklungszustands und als Reaktion auf abiotische und biotische Reize.

Wolf

Bei erhöhten Konzentrationen können VOCs die Gesundheit beeinträchtigen. Durch Vergleichsanalysen mit der vor dem Betrieb entnommenen Referenzluft lässt sich die Anreicherung sowie auch die Abscheidung chemischer Verbindungen feststellen.

Der AirPurifier wurde zunächst für eine Stunde mit einem Luftvolumenstrom von 1000 m³/h in Betrieb gesetzt und im Anschluss eine Luftprobe entnommen. Auch dieser Versuch wurde mit beiden Filterkombinationen durchgeführt. Das verhältnismäßig kleine Raumvolumen von 24 m³ lässt dabei eine sehr genaue Erfassung von Anreicherungen zu.

Die Analyse zeigt beim Einsatz des Filters ISO ePM1 65 % mit Aktivkohle deutliche Reduktionen in verschiedener Substanzklassen. Die Kombination mit dem Filter ISO ePM1 80 % führt dagegen zu keinen signifikanten Veränderungen. Mit Aktivkohlefilterung werden etwa Kohlenwasserstoffe (Alkane/Alkene) auf bis zu 12 % des Ausgangswerts reduziert. Bei den Aromaten wird der Ausgangswert auf 44 % gesenkt.

Weitere Rückschlüsse ergeben sich aus der Betrachtung des TVOC-Wertes (Total Volatile Organic Compounds). Darin werden verschiedene flüchtige organische Verbindungen zusammengefasst und gemeinsam betrachtet. Der Wert dient zur hygienischen Betrachtung der Innenraumluft. Die bei der Analyse festgestellte Senkung von 590 auf 200 µg/m³ weist auf eine zusätzliche Verbesserung der Raumluft durch den Betrieb des AirPurifier in der Filterkombination H14-HEPA und ISO ePM1 65 % mit Aktivkohle hin.

Beurteilung: Sehr gut

Im Gesamtergebnis ist der AirPurifier hochwirksam, um Viren, Bakterien, Keime und eine Reihe weiterer Substanzen effektiv aus der Raumluft zu entfernen und damit für eine gesündere Umgebung zu sorgen. Die umfangreichen Tests durch das Hygieneinstitut biotec haben insbesondere bestätigt, dass die verwendete Filterkombination aus H14-HEPA und ISO ePM1 65 % als Vorfilter zu einem beispielhaften Ergebnis führt und diese im Gerät optimal zum Einsatz gebracht werden.

Bereits in einer früheren Untersuchung durch das Steinbeis-Forschungszentrum Virtual Testing (Bild 4) wurde nachgewiesen, dass der AirPurifier auch in der Praxis dazu in der Lage ist, Aerosole effektiv abzuscheiden (Bild 5). Durch die jetzt vorliegende Detailanalyse der Filterleistung in Bezug auf verschiedene potenziell gefährliche Stoffe wird dies nochmals untermauert und durch weitere Daten verifiziert (siehe auch: www.wolf.eu/luftreiniger-studien).

Wolf

Dr. Thomas Kneip, Vorsitzender der Geschäftsführung der Wolf GmbH: „Der AirPurifier ist der vermutlich am umfangreichsten getestete Luftreiniger am Markt. Er ist das einzige Gerät, das bislang den Nachweis erbracht hat, dass ein Hochleistungsfilter die Effektivität und Effizienz auch einlöst, welche versprochen wird. Professionelle Luftreiniger können in der Coronavirus-Pandemie und darüber hinaus einen wichtigen Beitrag leisten, um die Belastung der Luft mit Viren, Bakterien oder auch Schimmelsporen deutlich zu reduzieren. In Kombination mit der Fensterlüftung stellen unsere Geräte eine wichtige Komponente für den Ansteckungs- und Gesundheitsschutz dar.“

Kontakt zum Anbieter
Wolf
84048 Mainburg
Telefon (0 87 51) 7 40
info@wolf.eu
www.wolf.eu/airpurifier

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