Ein Langzeittest an der Purdue University zeigt, dass sich HVAC-Filter unter realer Außenluft deutlich unterschiedlich verhalten. Ein V-förmig gefalteter Kompaktfilter hielt seine Filterleistung demnach fast 90 Wochen lang stabil, während andere Filtertypen schneller alterten.
Die Forscher Chunxu Huang und Brandon Boor bauten dafür am Ray W. Herrick Laboratories eine Anlage mit drei unabhängig betriebenen Lüftungskanälen auf. Jeder Kanal zog kontinuierlich Außenluft mit 2.000 cubic feet per minute an, das entspricht rund 3.400 Kubikmetern pro Stunde.
Über insgesamt 112 Wochen beobachtete das Team, wie sich die Filter unter Dauerbelastung entwickelten. Der Kompaktfilter blieb in dieser Zeit zunächst weitgehend konstant und entfernte mehr als 55 Prozent der Partikel zwischen 100 und 500 Nanometern sowie mehr als 70 Prozent der Partikel zwischen 10 und 50 Nanometern.
Nach dieser Stabilitätsphase nahm die Leistung ab. Die Forscher führen das auf mechanische Schäden am Filtermedium zurück und nicht auf eine schrittweise Staubbeladung.
Anders entwickelte sich ein elektrostatisch geladener Beutelfilter: Nach rund sechseinhalb Monaten hatte er seinen Ladungseffekt verloren und entsprach nur noch Klasse 10 statt der angegebenen Klasse 13. Einfache Faltenvorfilter verbesserten sich nach einem Jahr von Klasse 8 auf Klasse 14, ein einfacher Falten-Endfilter auf Klasse 11.
Auch der Strömungswiderstand änderte sich im Test deutlich. Bei den Vorfiltern stieg der Druckverlust ungefähr exponentiell an und lag nach rund einem Jahr um etwa 250 bis 500 Pascal über dem der nachgeschalteten Endfilter. Diese Entwicklung ist für den Energieverbrauch relevant, weil Lüfter bei höherem Widerstand mehr Strom benötigen.
Die Ergebnisse wurden in Building and Environment veröffentlicht; das Projekt wurde von ASHRAE gefördert. Die Autoren betonen zugleich die Begrenzung der Datenbasis: Die Messreihe stammt von einem Standort und jeweils einem Filter pro Design.
Im weiteren technischen Umfeld verweist der Bericht darauf, dass HVAC-Filter im Alltag oft monatelang oder länger laufen, in Prüfständen aber meist im Neuzustand getestet werden. In Europa berücksichtigt die Norm ISO 16890 zudem eine Entladung elektrostatisch wirksamer Filter mit Isopropanol-Dampf, was die Einstufung beeinflusst.
Eine in Huangss Dissertation erwähnte Modellrechnung kam außerdem zu dem Ergebnis, dass hochwirksame Filter das Krebsrisiko senken und die gesundheitlichen Vorteile die zusätzlichen Energiekosten überwiegen. Als wirtschaftlich ausgewogenste Lösung nannte das Modell einen MERV-13-Endfilter. Es handelt sich dabei jedoch um eine modellbasierte Schlussfolgerung mit Annahmen zu Kosten und Belastungen, nicht um einen allgemein belegten Optimalwert.
Long-term in-situ aging of HVAC filters under continuous outdoor aerosol exposure: Temporal evolution in size-resolved filtration efficiency, mass loading, pressure drop, and fan energy consumption
Integration of a thermal aerosol generator into a full-scale HVAC filter test rig for aging filters with representative urban aerosol size distributions (RP-1734)
