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Luftverschmutzung ist eine nachgewiesene Ursache für Krankheiten und vorzeitige Todesfälle. Die grösste Gefahr geht von übermässigen Belastungen mit Feinstaub und Ozon aus. Weil die meisten Menschen fast den ganzen Tag in geschlossenen Räumen verbringen, ist vor allem die Qualität der Raumluft massgebend. Neben Verbrennungsschadstoffen und Pneuabrieb im Feinstaub setzen auch die in der Aussenluft vorhandenen Keime wie Schimmelpilzsporen und andere mikrobiologische Partikel der Gesundheit der Raumnutzer zu. Für die Gesundheitsschädigung massgebend ist der Leitschadstoff PM10: Feinstaub-Partikel kleiner 10 Mikrometer (µm). Besonders beobachtet wird heute auch der Feinstaub PM2.5, weil Partikel < 2.5 µm bis in die Lungenbläschen eindringen können und sich dort ablagern.
Technologie der Elektrofilter
Es gibt verschieden Elektrofilter-Typen. Bei allen werden die Partikel elektrisch geladen und danach durch elektrostatische Kräfte angezogen und festgehalten. Die kompakteste und zuverlässigste Bauart ist der Platten-Elektrofilter (vgl. Bild). Das Funktionsprinzip: Als Vorabscheider (1) dient ein feinmaschiges Gitter oder ein Grobfilter. Hier werden Flusen, Insekten etc. zurückgehalten. Im Ionisator (2) wird ein starkes elektrostatisches Feld erzeugt durch sehr feine Wolframdrähte (+) mit anliegender Hochspannung (ca. 8000 V), die zwischen geerdeten Platten (-) gespannt sind. Durchquert ein Partikel diese Zone, so werden den Atomen auf der Partikeloberfläche Elektronen entrissen und der Partikel wird positiv ionisiert (+). Der Kollektor (3) besteht aus einer Abfolge von Platten mit Hochspannung (+) und geerdeten Metallplatten (-), welche die Partikel anziehen und festhalten. Das elektrostatische Feld drängt die ionisierten Partikel zu den geerdeten Platten hin.
Technische Details
Für die Abscheidung feiner Partikel ist der Elektrofilter sehr gut geeignet. Bei der Ionisierung der Partikel entsteht Ozon. Dieses kann Gerüche neutralisieren, darf aber nicht im Übermass entstehen. Dies bedingt eine gute Steuerung der Betriebsspannung. Es gibt weitere Herausforderungen für die Steuerung: sich verändernde Parameter wie variabler Volumenstrom, Feuchte (Regen, Schnee, Kondensat) oder das Verhindern von elektrischem Überschlag zwischen den Elektroden. Die Komponenten müssen optimal ausgelegt und angeordnet sein: Grobfilter für grobe Partikel, Elektrofilter mit guter Regelung der Betriebsspannung, Aktivkohlefilter zur Ozon-Reduktion. Die abgeschiedene Staubfracht muss in gewissen Intervallen abgesaugt oder ausgewaschen werden. Bei kleineren Abmessungen kann der Filter in der Abwaschmaschine gereinigt werden.
Potenzial für Lüftungsanlagen
Das Potenzial ist erkannt: Der Elektrofilter kann Feinstaub sehr gut abscheiden. Er wirkt mindestens so gut wie ein 2-stufiger herkömmlicher Luftfilter. Er kann auch in bestehenden Lüftungsanlagen mit 1-stufigem Filter an dessen Stelle eingebaut werden. Die Feinstaub-Abscheidung wird dadurch markant verbessert. Der Elektrofilter erzeugt einen geringeren Druckverlust. Das ermöglicht leisere Anlagen mit tieferen Energiekosten. Weil kein Filtermaterial ersetzt werden muss, entsteht weniger Abfall.