Luftfilter

14.04.25

Ein Gastbeitrag von Dr. with Mask

Luftfilter – Der einfachste Weg zu nachhaltig sauberer Luft

Wie erhält man saubere Luft?

In der freien Natur, am Meer oder in den Bergen ist die Luft von sich aus gut. In Innenräumen können wir Luft in ähnlicher Qualität erreichen, indem wir richtig Lüften (reduziert den CO2-Wert) und/oder Luftfilter einsetzen (entfernt Schwebstoffe aus der Luft) [1].

Luftfilter

Funktionsweise/Filterung

Ein Luftfilter ist ein Gerät, dass die Luft ansaugt, filtert und sauber wieder in den Raum zurückführt. Sie gibt es in allen erdenklichen Größen, in rund oder eckig, mobil oder stationär. Je höher die Filterrate des Filters, desto mehr Leistung wird von den Lüftern benötigt. Dies liegt daran, dass bessere Filter Luft schlechter durch lassen, dabei aber mehr Partikel (Viren, Staub, Pollen) herausfiltern. Da die gefilterte Luft sich aber wieder mit ungereinigter Luft mischt, kann es effizienter sein, wenn schlechtere Filterung mit höherem Luftdurchsatz kombiniert wird. Näheres findet sich hierzu bei: https://www.cleanairkits.com/blogs/news/how-can-merv13-filters-outperform-hepa-as-room-particulate-purifiers

Für die richtige Wahl eines Luftfilters ist daher der CADR-Wert relevant. CADR steht für Clean Air Delivery Rate angegeben in m³/h und heißt so viel die Rate an gelieferter sauberer Luft. Das deutsche Wort dafür ist Luftreinigungskapazität.

Die im Link der CleanAirKits erwähnten MERV-Filter (Minimum efficiency reporting value, also Filter mit Mindestwert für den Wirkungsgrad) sind in Europa schwer zu bekommen. Die meisten in Europa verfügbaren Luftfilter benutzen HEPA-Filter. HEPA steht für High Efficiency Particulate Air, was so viel heißt wie hoch-effizienter Partikelfilter. Sie bestehen aus einer gefalteten Vliesstruktur, die die Oberfläche des Filters massiv erhöht. Hierdurch verfangen sich Partikel im Filter, wozu auch Viren zählen.

Es gibt unterschiedliche Effizienz-Grade bei den HEPA-Filtern:

Name	Durchschnittliche Speicherung	Kommentar
HEPA 11	95-99%	Selbstbau-Luftfilter wie Corsi-Rosenthal-Boxen aber auch Geräte von SmartAir setzen auf diese oder HEPA-12 Filter. Durch den geringeren Luftwiederstand können diese Filter effizienter arbeiten. Der CADR ist oft hoch.
HEPA 12	99,5-99,9%
HEPA 13	99,95% – 99,99%	Am meisten in Luftfiltern zu finden
HEPA 14	99,995-99,999%	Vergleichbar mit Intensivstation

Die meisten Hersteller von Luftfilter wie Bosch, Philips, Trotec, etc. setzten auf HEPA-13. Die Hersteller geben in der Regel den CADR-Wert ihres Produktes an, doch es schadet nie dies nachzulesen. Gleiches gilt auch für die angegebenen Raumgrößen, für die der Luftfilter geeignet sein soll. Dazu Näheres und eine Beispielrechnung unter „Welcher Luftfilter für welche Räume?“. Für eine gute Luftreinigung sollte der CADR-Wert für das Raumvolumen so gewählt werden, dass das Raumvolumen 6x innerhalb einer Stunde gefiltert wird.

Ionisierung

Viele Luftfilter werben mit Zusatzfunktionen, wie sogenannten „Ionizern“. Hierbei werden negative Ionen produziert, die sich an die Partikel in der Luft anbinden. Durch elektrische Anziehung sollen dann viele dieser Partikel zu schweren Gebilden werden und zu Boden sinken [2]. Manche Ionizer produzieren Ozon, dass gesundheitsschädlich ist. Die Verbraucherzentrale rät auch von Ionizern bei Luftfiltern ab [3]. Ist der Luftfilter ausreichend leistungsstark für den Raum und besitzt einen HEPA-13 Filter, ist ein Ionizer unnötig oder der Gesundheit nicht zuträglich.

UVC-Lampen

Eine andere Zusatzfunktion sind UVC-Lampen in Luftfiltern. UVC-Lampen produzieren hochenergetische Strahlung, die tatsächlich Viren und Bakterien zerstören kann [4]. Da die Luft aber in der Regel nur einmal an der Lampe vorbeigeführt wird, ist der Nutzen sehr eingeschränkt. Ist die Leistung der Lampe dann auch noch gering, dann ist der Nutzen deutlich geringer als gedacht und kann an Unwirksamkeit grenzen. Für ein Wohnzimmer genügt bereits eine Standard-11-Watt-UVC Lampe nicht. Neben dem höheren Stromverbrauch kann UVC aber ähnliche Nebeneffekte haben wie die Ionizer: Sie produzieren Ozon. Es ist daher immer empfehlenswert auf diese Zusatzfunktionen zu verzichten und dafür lieber auf die richtige Leistung des Filters für die Raumgröße zu achten.

Portable Mini-Luftreiniger

Bringen kleine Filter für unterwegs etwas?
Die kurze Antwort ist: Nein.

Aerosole verteilen sich schnell im Raum, Luftfilter sind dagegen relativ langsam. Die gefilterte Luft verlässt den Luftfilter und vermischt sich mit der bisher ungefilterten Luft. Angenommen der Luftfilter schafft es, das Raumvolumen alle 10 Minuten zu filtern, dann ist wegen der ständigen Durchmischung noch 40% Material in der Raumluft. Nach dem zweiten Mal noch 16% nach dem vierten noch 2,5% und damit bereits 40 Minuten vergangen.

Ob nun also ein HEPA12, HEPA13 oder HEPA14 verwendet wurde, macht bei den geringfügig abweichenden Filtereffizienzen von weniger als 0,5% daher keinen Unterschied. Der Vorteil der Klassen H13 und H12 ist, dass die Luftfilter mit gleicher Motorleistung mehr filtern als H14 und leiser laufen können.

Mit einem Laser konnte anschaulich der Dampf, der sich wie Aerosole bewegt, sichtbar gemacht werden. Das Sichtbarmachen der Strömungsdynamik lässt keinen anderen Schluss: Es schaffen sichtbar viele Partikel in den vermeidlich sicheren Bereich vor dem Luftfilter. Wären das virenhaltige Aerosole, würde sich der Nutzer vermutlich trotzdem infizieren. Das Video ist hier zu finden: https://x.com/ghhughes/status/1801435937895027046

Es bringt daher wenig, sich mit einem kleinen Luftfilter vor dem Gesicht in ein Restaurant zu setzten und zu denken, man sei so geschützt. Denkbar ist ein kleiner Luftfilter jedoch bei Kinderwagen mit Haube, da so ein kleiner Raum geschaffen wird, der oft zu den kleinen Luftfiltern passt.

Welcher Luftfilter für welche Räume?

Die meisten Hersteller werben mit der Angabe, dass der Luftfilter für Räume bis z.B. 50,00 qm geeignet ist. Diese Angabe ist in der Regel nur ein grober Daumenwert und bezieht sich definitiv nicht auf eine erfolgreiche Virenfilterung, wenn Menschen als Aerosolquellen im Raum sind oder waren. Für eine erfolgreiche Virenfilterung muss mind. 6x pro Stunde das gesamte Raumvolumen durch den Luftfilter (HEPA-13) gefiltert werden. Dies folgt mathematisch aus der Effizienz eines HEPA-13-Filters. Für die richtige Auslegung des Filters zum vorgesehenen Raum, gilt daher:

Beispiel Raum mit 15 m² Grundfläche:
Deckenhöhe: 2,5 m
Länge: 5 m
Breite: 3 m
=> Raumvolumen: Deckenhöhe x Länge x Breite = (2,5 x 5 x 3) m = 37,5 m³
Bei 6x/h folgt: 6 x 37,5 m³ = 225 m³/h

Dieses Volumen muss der Luftfilter mind. in einer Stunde filtern können.

Beispielsweise filtert der Trotec AirgoClean 250E in Stufe 1 ganze 384 m³/h [5] und wäre daher ideal für den Beispielraum. Da der Filter das Raumvolumen des Bauspielraums grob 10x/h filtert, ist die Virenfilterung gewährleistet, das Ansteckungsrisiko gering und die Lärmbelästigung kaum wahrnehmbar.

Lautstärke

Wichtig ist, die Lautstärke eines Filters nicht zu unterschätzen. Die verlinkte Tabelle gibt Vergleiche verschiedener Lärmquellen mit dazugehöriger dB Zahl: Einordnung von Schalldruckpegeln.

Die Einheit der Lautstärke ist dB und je größer sie ist, desto lauter ist es. Lautstärke verhält sich physikalisch etwas anders als man intuitiv denkt: Reduziert sich die dB-Zahl um 10, dann halbiert sich die wahrgenommene Lautstärke. Ist ein Luftfilter 50 dB laut und ein anderer nur 40 dB, so nimmt der Mensch eine Halbierung der Lautstärke wahr, obwohl der dB-Wert sich nicht halbiert. Außerdem addieren sich die Lautstärken von Schallquellen nicht einfach. Zwei Luftfilter mit jeweils 50 dB sind zusammen „nur“ 53 dB laut. Geräusche ab 60 dB gehen mit einer gesundheitlichen Beeinträchtigung einher [6].

Für unseren Beispielraum mit dem Trotec Luftfilter heißt das: In Stufe 1 (17 dB) oder 2 (26 dB) liegt der Luftfilter zwischen einem ruhigen Radiostudio und dem eigenen Atemgeräusch. Beides sind Lautstärken, die meist noch als nicht störend empfunden werden.

Da die Lautstärke eines Luftfilters auf Dauer nervig werden kann, sollte immer ein möglichst leiser Filter ausgesucht werden. Im Idealfall ist die leiseste Stufe ausreichend für den Raum nach einer vergleichbaren Rechnung wie für den Beispielraum. Da sich die Wirkweise von Luftfiltern addieren, kann es auch eine gute Idee sein, mehr als einen Luftfilter für große/stark besuchte Räume anzuschaffen. Ist zum Beispiel das Wartezimmer einer Praxis durch offene Türen mit dem Eingangsbereich verbunden, so ist der Raum groß und gewinkelt. Außerdem ist die Personenzahl sehr hoch. In so einer Situation wären mind. zwei Luftfilter notwendig. Für viele Klassenräume bietet sich oft eine Kombination von 4 Luftfilter an, die zwischen den SchülerInnen in den Reihen verteilt werden können, sodass der ganze Raum abgedeckt wird. Dies liegt daran, dass bei ca. 30 SchülerInnen und schlechter Lüftung die Belastung mit Giftstoffen in der Luft schnell ansteigt. Ein einziger Luftfilter in einer Ecke reicht nicht, um die Luft am anderen Ende des Raums effektiv zu filtern. Die Nähe zu den SchülerInnen, die die Quelle für potenziell virenhaltiger ausgeatmeter Luft sind, ist vorteilhaft und effektiver.

Positionierung

Generell ist darauf zu achten, dass der Filter nicht in einer Ecke steht, die im schlimmsten Falle noch die Luft-Ansaugflächen des Filters versperren/verringern. Ideal ist eine zentralere Position im Raum. Trotzdem, selbst eine unvorteilhafte Position hilft, solange die Ansaugflächen frei sind.

Bildquelle: X/Leseerlaubnis

Kosten, Folgekosten und Wartungsaufwand

Stand: 23.11.2024

Kosten und Folgekosten

Die Preise reichen von günstig bis teuer. An dieser Stelle rechnen wir wieder mit unserem Beispielraum von oben und dem Trotec 250E:

Kosten Luftfilter Trotec 250E (Sparangebot mit insgesamt 4x HEPA-Filter): 329,99 €
Kosten Ersatzfilter: 49,99 € pro Stück (zwei werden gebraucht)
Der Tausch der HEPA-Filter ist alle sechs bis 12 Monate nötig. In Gegenden mit vielen Kaminöfen eher alle sechs Monate. Bei Räumen mit wenigen Besuchern eher alle 12 Monate. Man erkennt die Notwendigkeit zum Filterwechsel spätestens an der Farbe der Filterfläche. Ein neuer Filter ist weiß, je nach Belastung wird er mit der Zeit grau bis schwarz.

Angenommen der Filter läuft 10 Stunden am Tag, 365 Tage im Jahr:

Stromverbrauch Durchschnitt für Stufe 1 & 2: 11 Watt = 0,011 kW
Strom: 365 Tage x 10 h x 0,30 €/kWh x 0,011 kW = 12,045 € pro Jahr
Die Gesamtkosten aller Jahre nach x-Jahren kann über folgende Formel berechnet werden, wobei die Filterwechsel im ersten Jahr in den Anschaffungskosten integriert:

Anschaffungskosten + x-Jahre * Stromkosten pro Jahr + Filterkosten * (x-Jahre-1)

Für unser Beispiel:
Kosten nach x-Jahren = 330,00 € + x*12,045 € + 100,00 €*(x-1)

Nach 5 Jahren betragen die gesamten Kosten des Luftfilters unter Annahme konstanter Strom- und Ersatzfilterpreisen:
K(x=5) = 330,00 € + 5*12,045 € + 100,00 €*(5-1) = 790,225 €
=> Jahreskosten nach 5 Jahren: 158,045 €
=> Monatliche Kosten: 13,17 €

Gibt es zu Hause Solarstrom, so sind die Stromkosten noch niedriger und die Selbstnutzung des produzierten Stroms steigt.

Saubere Luft zusammen mit allen gesundheitlichen Vorteilen gibt es also bereits für deutlich unter 20,00 €/Monat. Je mehr Menschen davon profitieren, desto geringer sind die Kosten pro Kopf. Das bedeutet weniger krank und niedrigere Gefahr für Langzeitfolgen durch Pollen, Feinstaub, Viren, Bakterien und Pilzen für den Preis eines Gerichts im Restaurant oder die Kinokarte.

Wartungsaufwand

Der Wartungsaufwand ist gering. Der HEPA-Filterwechsel 1-2x im Jahr dauert in der Regel 5-10 Minuten. Die Entsorgung erfolgt in der Restmülltonne. Es ist davon auszugehen, dass wie bei Solarzellen ab einer bestimmten Skalierung auch Recyclingprozesse wirtschaftlich werden. Einige Luftfilter haben noch sogenannte „Vorfilter/Prefilter“. Das ist meist ein einfacher Kunststoffrahmen, der mit Netzgewebe bezogen ist. Dieser dient der Filterung von grobem Staub wie „Wollmäusen“. Dieser muss nur bei Beschädigung entfernt werden und kann sonst einfach gereinigt und wiederverwendet werden. Die Reinigung des Vorfilters erfolgt unter klarem Wasser und einer Trocknungszeit. Dies ist wichtig, damit der HEPA-Filter nicht durch Nässe beschädigt wird. Hier sollte die Anleitung gelesen werden. Ein weiches, sauberes und trockenes Staubtuch ist ebenso ausreichend, Staubsauger dagegen können das Netzgewebe beschädigen. Die Reinigung des Vorfilters dauert ebenfalls in der Regel nicht mehr als 5 Minuten. Dies sollte aber alle 1-4 Wochen gemacht werden, je nach Benutzung des Filters und der Staubbelastung.

Wichtig ist, dass die Anzeige der Luftfilter mit Vorsicht betrachtet wird. Die Anzeige gibt in der Regel eine Art Lebensdauer des HEPA-Filters an. Oft gibt es noch eine Anzeige für den Vorfilter, die anzeigt, wann der Luftfilter denkt, dass der Vorfilter gereinigt werden soll. Beide Hinweise, also für HEPA- und Vorfilter, basieren meist auf den gemessenen Feinstaubwerten und/oder der Betriebsdauer. Es wird also nicht gemessen, wie verdreckt die Filter sind, sondern es sind Abschätzungen, die oft nicht korrekt sind.

Die Empfehlung ist daher, die Vorfilter in einer Routine früher als die Anzeige angibt zu reinigen. Vorsichtiges Absaugen des HEPA-Filters ohne ihn zu beschädige kann vorteilhaft sein. Je nach Benutzung und vermuteter Belastung der Luft mit Staub und Viren, ist ein Austausch nach 6 bis 20 Monaten empfohlen.

Sollten die Feinstaubwerte unrealistisch werden, kann es helfen den Feinstaubsensor zu reinigen. Eine Anleitung für den Trotec 250e findet sich hier:

Twitter: https://x.com/sonas893/status/1860726139020361882

Ein 🧵zur Reinigung des Feinstaubsensors vom Trotec AirgoClean 250e Luftfilter: Mein Problem waren latent zu hohe und unrealistische Feinstaubwerte auf dem Display. Anders als beim 150e gibt es keine Klappe, die ohne Werkzeug entfernt werden kann, daher hier einige Einblicke:
— Dr. with Mask😷💉6x (@sonas893.bsky.social) 2024-11-24T18:07:31.775Z