Kraftvoll, gründlich, leise: Wie funktionieren Luftreiniger?

Filter und Ventilator eines Luftreinigers entscheiden darüber, welche und wie viele Schadstoffe er aus der Raumluft entfernen kann. Daneben geben weitere Merkmale wie die Schallemissionen Aufschluss darüber, für welche Einsatzorte sich ein Luftfiltergerät eignet.

Luftreinigung in verschiedenen Stufen

Neben Tröpfchen und Aerosolen, mit denen sich das Coronavirus und andere Krankheiten verbreiten, können Feinstaub, Schimmelsporen, Pollen und andere Gesundheitsgefahren die Raumluft belasten. Luftfiltergeräte mit entsprechender Filterausstattung entfernen diese Verschmutzungen: Sie saugen die Luft mit einem Ventilator an, pressen sie durch verschieden feine Filter und leiten sie zurück in den Raum. Damit ein Filtergerät den Anforderungen an Filterleistung, Luftdurchsatz und Geräuschemissionen gerecht wird, muss es allerdings durchdacht und ausgewogen konstruiert sein.

Luftfilter bestehen üblicherweise aus Cellulose, feinmaschigen Polyester- oder Glasfasermedien. Anhand ihres Abscheidegrads und der Größe der kleinsten Partikel, die sie aus der Luft filtern, werden sie in Filterklassen eingeteilt. Grobstaubfilter dienen in Luftreinigern als Vorfilter. Sie fangen größere Verunreinigungen wie Staub oder Haare ab, die die nachgelagerten, feineren Filter ansonsten schnell zusetzen würden. Anschließend werden Feinstaub und andere kleine Teilchen durch Feinfilter abgeschieden. Partikel mit einer Größe von weniger als 1 µm wie Aerosole und Viren verfangen sich erst in HEPA-Filtern, auf die wir in einem gesonderten Fachartikel eingehen. HEPA-Filter der Klasse H 14 verfügen über einen Abscheidegrad von mindestens 99,995 %.

Mit Hilfe von Aktivkohlefiltern lassen sich zudem gasförmige Verschmutzungen aus der Luft entfernen. Aktivkohle ist sehr porös und verfügt dadurch über eine große innere Oberfläche: Bei 4 g Aktivkohle entspricht sie in etwa der Fläche eines Fußballfeldes. Über diese innere Oberfläche adsorbiert Aktivkohle Schadstoffmoleküle wie Radon oder chemische Ausdünstungen. Gleichzeitig fungiert sie als Katalysator und beschleunigt den Abbau von Gasen wie Ozon.

Schallisolierung ist teuer aber notwendig

Der Ventilator muss auf den hohen Gerätegegendruck ausgelegt sein, den die in Reihe durchströmten Filter, besonders die feinen H 14-Filter, erzeugen. Da der Gegendruck mit zunehmender Verschmutzung der Filter steigt, sollte er zudem über einige Leistungsreserven verfügen. Um die Virenlast im Raum ausreichend zu reduzieren, muss der Ventilator die Raumluft, laut Prof. Kähler von der Universität der Bundeswehr München, sechsmal pro Stunde umzuwälzen. Auf der anderen Seite dürfen HEPA-Filter nicht mit einem zu hohen Luftvolumenstrom beaufschlagt werden, da sie ansonsten einen Teil ihrer Leistung einbüßen.

Der Ventilator sowie die Luftströmung innerhalb des Luftreinigers führen zu einer hohen Geräuschentwicklung. Schalldämmende Elemente wie lärmschluckende Matten, akustisch entkoppelte Ventilatoren und Schalldämpfer an Luftein- und Auslass senken die Betriebslautstärke, sind aber teuer und benötigen viel Platz im Gerät. Je nachdem, wo das Luftfiltergerät aufgestellt wird, ist eine wirksame Schalldämmung jedoch unverzichtbar. Während ein lauter Luftreiniger in einem Foyer noch toleriert werden kann, stört er in einem Besprechungsraum empfindlich. Große Ventilatorblätter senken Schallemissionen, da sie bei niedrigen Drehzahlen mehr Luft verdrängen.

Bei UVC-Lampen und Ionisatoren kommt es auf die Ausführung an

Werden in einem Luftreiniger zusätzlich zu Filtern UVC-Lampen eingesetzt, die Schimmel, Bakterien und Viren abtöten sollen, muss einiges bedacht werden. Die UVC-Bestrahlung muss leistungsstark sein, um überhaupt einen desinfizierenden Effekt zu erzielen. Gegen UV-resistente Bakterien ist allerdings auch die stärkste UVC-Strahlung wirkungslos. Damit das energiereiche Licht nicht aus dem Gerät strahlt und die Netzhaut beschädigt, müssen die speziellen Lampen zudem vollständig gekapselt sein. Des Weiteren sollten die UVC-Strahlen nicht auf Kunststoffteile treffen, da diese ansonsten Weichmacher ausdünsten können. 

Daneben sind einige Modelle mit Ionisatoren ausgestattet. Sie produzieren elektrisch geladene Moleküle, die sich an Schadstoffe wie Hausstaub oder Pollen haften und diese untereinander verbinden. Dadurch werden die Partikel schwerer und fallen zu Boden. Allerdings entsteht bei der Erzeugung von Ionen Ozon: Ein farbloses Gas, das Kopfschmerzen, Husten und Atembeschwerden auslösen und für Asthma-Patienten gefährlich werden kann. Ionisatoren sollten das Ozon deshalb im Gerät sammeln, anstatt es an die Raumluft abzugeben.

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