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HEPA- und ULPA-Filtration

1940
HEPA- und ULPA-Filtersystem in einem Reinraum für umwelttechnische Anwendungen.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Hocheffiziente Partikelluftfilter (HEPA) und Ultra-Low Particulate Air (ULPA)-Filter sind von entscheidender Bedeutung. Reinraum components. A HEPA filter muss remove at least 99.97% of airborne particles 0.3 micrometers (µm) in diameter. An ULPA filter is even more efficient, removing 99.999% of particles 0.12 µm or larger. They work via a combination of interception, impaction, and diffusion.

Die Effektivität von HEPA- und ULPA-Filtern wird durch ihre Leistung bei der Partikelgröße mit der höchsten Durchdringungsfähigkeit (Most Penetrating Particle Size, MPPS) definiert. Bei HEPA-Filtern liegt diese typischerweise bei 0,3 µm. Partikel, die größer als die MPPS sind, werden hauptsächlich durch Trägheitsabscheidung (Kollision mit den Fasern aufgrund ihrer Trägheit) und Interzeption (Anhaften an den Fasern im Luftstrom) zurückgehalten. Sehr kleine Partikel (typischerweise < 0,1 µm) werden hingegen durch Diffusion zurückgehalten, wobei ihre zufällige, unregelmäßige Brownsche Molekularbewegung zu Kollisionen mit den Filterfasern führt. Die Partikelgröße von 0,3 µm stellt ein Minimum in der Effizienz dar, bei dem keiner dieser drei Mechanismen dominant ist, was sie zur am schwierigsten abzuscheidenden Partikelgröße macht. Daher basiert die Bewertung eines Filters auf seiner Leistung im ungünstigsten Fall bei dieser MPPS.

ULPA-Filter sind eine Erweiterung dieser Technologie und wurden für eine noch strengere Kontaminationskontrolle entwickelt. Sie zielen auf einen MPPS von etwa 0,1–0,12 µm ab und erreichen Wirkungsgrade von 99,999 % oder mehr. Diese Filter bestehen aus einer dichten Matte zufällig angeordneter Borosilikatglasfasern. Luftgeschwindigkeit, Faserdurchmesser und Packungsdichte werden während der Herstellung präzise gesteuert, um die gewünschte Leistung zu erzielen. In einem Reinraum werden diese Filter in Terminalgehäusen oder als Teil einer Lüfter-Filter-Einheit (FFU) installiert, und ihre Dichtungen sind von entscheidender Bedeutung. Regelmäßige Tests, wie z. B. DOP-Tests (Dispersed Oil Particulate), werden durchgeführt, um die Integrität des Filtermediums und der Dichtung zu überprüfen und sicherzustellen, dass keine kontaminierte Luft den Filter umgeht.

UNESCO Nomenclature: 3307
- Umwelttechnik

Typ

Physikalisches Gerät

Störung

Grundlegendes

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Forschung zu Gasmasken im Ersten Weltkrieg
  • Das Manhattan-Projekt benötigte eine Filterung radioaktiver Partikel.
  • Fortschritte in der Glasfaserherstellung
  • Verständnis der Aerosolphysik und der Brownschen Bewegung

Anwendungen

  • Reinräume für Produktion und Forschung
  • biologische Sicherheitswerkbänke
  • Operationssäle und Isolierstationen in Krankenhäusern
  • Nuklearanlagen
  • High-End-Staubsauger und Luftreiniger

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • selbstheilende Filtermedien, die kleinere Löcher reparieren können
  • Filter mit integrierten Sensoren zur Überwachung der Partikelbelastung und Ausfallvorhersage
  • Filtermembranen auf Graphenbasis für geringeren Druckabfall und höhere Effizienz
  • wiederaufladbare elektrostatische Filter, die die mechanische Filterung ergänzen
  • biologisch abbaubare Filtermaterialien zur Reduzierung der Umweltbelastung
  • catalytic filters that not only trap but also neutralize volatile organic compounds (VOCs)
  • Nanofaserfilter mit einstellbarer Porengröße für spezifische Anwendungen
  • smart filter systems that communicate with the building’s HVAC to optimize energy use
Verwandte Themen: HEPA, ULPA, Filtration, Luftfilter, Partikelabscheidung, Kontaminationskontrolle, MPPS, Reinraumtechnik.

Historischer Kontext

HEPA- und ULPA-Filtration

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(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

10. Jahr Jubiläum

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