Luftreinigung : AirPurifier mit nachgewiesener Filterwirksamkeit

Die aktuellen Diskussionen um die Notwendigkeit des Lüftens zum Schutz vor einer etwaigen Covid-Ansteckung haben die breite Öffentlichkeit für das Thema sensibilisiert. Seitdem stehen Raumluftreiniger hoch im Kurs, weil sie dort, wo Lüftungsanlagen fehlen und keine adäquate Lüftung über die Fenster möglich ist, schnelle Hilfe versprechen. Denn neben Viren lassen sich auf diese Weise auch Bakterien, Schimmelsporen und weitere Partikel entfernen. Aber wie überall, wo die Nachfrage groß ist, drängen auch Anbieter auf den Markt, die keine wirksamen Lösungen anbieten können. Um professionelle Geräte zu erkennen, sollte daher auf die technischen Daten geachtet werden. Hierbei kommt es zum einen auf den Luftdurchsatz an. Empfohlen wird ein 4- bis 6-facher Luftwechsel des Raumvolumens pro Stunde. Darüber hinaus ist das eingesetzte Filtermedium für eine optimale Wirksamkeit essentiell. HEPA-H14-Filter sind beispielsweise in der Lage bis zu 99,995 Prozent der Aerosole aus der Luft abzuscheiden.

Die Abkürzung HEPA steht für High-Efficiency Particulate Air und lässt sich mit hocheffiziente Partikelfilter übersetzen. Diese können Partikel bis zu einer Größe von 0,1 bis 0,3 Mikrometern filtern und damit Viren, Bakterien und weiter schädliche Stoffe effektiv aus der Luft entfernen. HEPA-Filter in den Klassen H13 und H14 sind nach EN 1822 und ISO 29463 genormt und kommen üblicherweise in professionellen Raumluftreinigern zum Einsatz. Ob der angegebene Abscheidegrad der Filter von 99,995 Prozent im konkreten Einsatz allerdings 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.

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

Beim AirPurifier handelt es sich um ein 2,40 Meter hohes Standgerät. Der Luftauslass in 2,30 Meter Höhe soll Personen vor unangenehmem Zug schützen und zugleich für die Verteilung der gefilterten Luft im Raum sorgen. Der geförderte Luftvolumenstrom beträgt dank modernster EC-Ventilatoren-Technologie bis zu 1.200 Kubikmeter pro Stunde. Neben dem HEPA-H14 Filter verfügt der AirPurifier über einen zusätzlichen Vorfilter. Im Forschungsprojekt wurde sowohl die Bestückung mit einem ISO ePM1 65 % als auch einem ISO ePM1 80 % Filter untersucht. Der ISO ePM1 65 % Filter ist zusätzlich mit einem Aktivkohlefilter versehen und gehört zur Standardausstattung des AirPurifier. Zur Feststellung, welchen konkreten Einfluss dieser auf die Reduktion verschiedener Substanzen hat, wurde ein zweiter Vorfilter der Klasse ISO ePM1 80 % ebenfalls getestet, um aus den Vergleichswerten Rückschlüsse ziehen zu können. Filter der Klasse ISO ePM1 65 % – ISO ePM1 80 % dienen der Feinstaubabscheidung für Partikel der Größenordnung über einem Mikrometer.

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

Die Virussuspension wurde direkt an der Luftansaugung vernebelt und in den Luftstrom eingebracht. Am Luftauslass sind die Viren über eine Membranfiltration der Luft gesammelt und anschließend quantifiziert worden. Um die Wirkung der Luftfiltration in Bezug auf Viren möglichst genau zu erfassen, ist zunächst ermittelt worden, 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.

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 Prozent und 99,999 Prozent erreicht.

Bakterielle Sporen

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 Prozent und bestätigt damit die Effektivität des Geräts.

Mikroorganismen

Da auch weitere Mikroorganismen wie beispielsweise Schimmelpilze in der Raumluft zu gesundheitlichen Belastungen führen können, wurde zudem die Abreicherung der Gesamtkeimzahl über einen Zeitraum von insgesamt 24 Stunden untersucht. Die Menge der Keime in der Luft wurde dafür mittels Membranfiltration erfasst. Um die Reduktion der Gesamtkeimzahl nachzuweisen, sind drei verschiedene Versuchsaufbauten bei jeweils gleichen Volumenstromverhältnissen von 1.000 Kubikmeter pro Stunde miteinander verglichen worden: Einmal für den Betrieb des Luftreinigers ohne Filter über 24 Stunden 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 Stunden wiederholt. Dafür wurden jeweils 250 Liter 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 Kubikmeter reduziert. Bei der Filterung mit ISO ePM1 80% dauerte dies länger, wobei auch hier innerhalb von 24 Stunden die Nachweisgrenze unterschritten wurde.

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. Bei erhöhten Konzentrationen können auch diese 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 1.000 Kubikmeter pro Stunde in Betrieb gesetzt und im Anschluss eine Luftprobe entnommen. Auch dieser Versuch wurde mit beiden Filterkombinationen durchgeführt. Das verhältnismäßig kleine Raumvolumen von 24 Kubikmetern lässt dabei eine sehr genaue Erfassung von Anreicherungen zu. Die Analyse zeigt beim Einsatz des ISO ePM1 65% Filters mit Aktivkohle deutliche Reduktionen in verschiedener Substanzklassen. Die Kombination mit dem ISO ePM1 80% Filter führt dagegen zu keinen signifikanten Veränderungen. Mit Aktivkohlefilterung werden etwa Kohlenwasserstoffe (Alkane/Alkene) auf bis zu 12 Prozent des Ausgangswerts reduziert. Bei den Aromaten wird der Ausgangswert auf 44 Prozent 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 Mikrogramm pro Kubikmeter weist auf eine zusätzliche Verbesserung der Raumluft durch den Betrieb des AirPurifier in der Filterkombination HEPA-14 und ISO ePM1 65% mit Aktivkohle hin.

Der AirPurifier ist wirksam, um Viren, Bakterien, Keime und eine Reihe weiterer Substanzen effektiv aus der Raumluft zu entfernen. Die umfangreichen Tests durch das Hygieneinstitut biotec GmbH haben bestätigt, dass die verwendete Filterkombination aus HEPA-14 und ISO ePM1 65% als Vorfilter zu einem beispielhaften Ergebnis führt.

Bereits in einer früheren Untersuchung durch das Steinbeis-Forschungszentrum Virtual Testing wurde nachgewiesen, dass der AirPurifier auch in der Praxis dazu in der Lage ist, Aerosole effektiv abzuscheiden. Durch die jetzt vorliegende Detailanalyse der Filterleistung in Bezug auf verschiedene potenziell gefährliche Stoffe wird dies nochmals untermauert und durch weitere Daten verifiziert.

„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 Corona-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“, sagt Dr. Thomas Kneip, Vorsitzender der Geschäftsführung bei der Wolf GmbH.