HEPA-Filter der Klasse H14 nach EN 1822: Prüfverfahren, Leckagetest und Einbau im Reinraum

Ein HEPA-Filter der Klasse H14 hält im Integralwert mindestens 99,995 % der Partikel in der am schwersten abscheidbaren Größe zurück. Diese Zahl steht auf jedem Datenblatt. Was sie im Einbaufall wert ist, entscheidet sich an zwei getrennten Stellen: an der Einzelprüfung des Filterelements beim Hersteller und an der Dichtsitzprüfung des eingebauten Systems in der Anlage.

Wer für Reinräume beschafft, sollte deshalb neben der Klasse immer das Einzelprüfprotokoll verlangen. Anbieter wie die HS-Luftfilterbau GmbH aus Kiel fertigen EPA-, HEPA- und ULPA-Schwebstofffilter, darunter HEPA-Filter der Klassen H13 und H14, ab H13 einzelgeprüft mit individuellem Testreport, sowie ULPA-Ausführungen bis U17, auch in Sonderabmessungen.

Die Klassen der EN 1822 im Überblick

Die EN 1822-1 unterscheidet drei Gruppen:

Ab H13 verlangt die Norm zusätzlich zum integralen Wert einen lokalen Mindestwert und damit eine Prüfung jedes einzelnen Filterelements auf Leckagen. Für EPA-Filter sind keine lokalen Mindestwerte definiert, sie werden typischerweise über Baumuster- und Stichprobenprüfung klassifiziert. Deshalb ist für HEPA- und ULPA-Filter die individuelle Prüf- und Dokumentationskette wesentlich strenger als bei EPA-Filtern, was in vielen Reinraumkonzepten den Ausschlag für die höhere Klasse gibt. 

ISO 29463 basiert in wesentlichen Teilen auf derselben MPPS-Methodik, verwendet aber ein feiner abgestuftes Klassensystem mit zusätzlichen Zwischenstufen. Die Kernklassen entsprechen einander so: E11 = ISO 15 E, E12 = ISO 25 E, H13 = ISO 35 H, H14 = ISO 45 H, U15 = ISO 55 U, U16 = ISO 65 U, U17 = ISO 75 U. Dazwischen definiert ISO 29463 weitere Klassen wie ISO 20 E, 30 E, 40 H, 50 U, 60 U und 70 U, die in EN 1822 keine Entsprechung haben.

MPPS: warum bei der ungünstigsten Größe geprüft wird

Die Abscheidung eines Schwebstofffiltermediums beruht auf mehreren Mechanismen gleichzeitig. Große Partikel werden über Trägheit und Sperreffekt abgeschieden, sehr kleine über Diffusion, weil sie sich durch die Brownsche Molekularbewegung quer zur Strömung bewegen und dabei auf Fasern treffen. Zwischen beiden Bereichen liegt ein Minimum, in dem weder Trägheit noch Diffusion stark wirken. Diese Größe heißt Most Penetrating Particle Size und liegt bei den meisten Glasfasermedien zwischen 0,1 und 0,3 µm.

Die EN 1822 bestimmt diese Größe für jedes Medium einzeln und prüft dann bei genau diesem Wert. Für Partikelgrößen außerhalb des MPPS-Bereichs ist der Abscheidegrad eines intakten Filtermediums typischerweise höher: Der angegebene Klassenwert gilt für den ungünstigsten Fall am Medium selbst. Ob ein eingebautes System diesen Wert auch erreicht, hängt zusätzlich von Einbau und Dichtsitz ab, dazu mehr im nächsten Abschnitt.

Scantest und Dichtsitzprüfung sind zwei getrennte Prüfungen

Beim Scantest nach EN 1822-4 wird die abströmseitige Fläche des Filterelements systematisch auf lokal erhöhte Penetration untersucht: Ein Prüfaerosol wird anströmseitig zugeführt, eine Sonde fährt abströmseitig die Filterfläche in definierten Bahnen ab. Überschreitet die lokale Penetration an einer Stelle den Grenzwert, fällt das Element durch, auch bei eingehaltenem Integralwert. Diese Prüfung betrifft das Filterelement beim Hersteller.

Die Prüfung des eingebauten Dichtsitzes zwischen Filterrahmen und Aufnahme erfolgt dagegen erst im eingebauten Zustand, nach ISO 14644-3. Diese Norm beschreibt den In-situ-Lecktest des kompletten Systems: Sie prüft, ob mögliche Leckpfade an Filtermedium, Rahmen, Dichtung oder Einbausituation bestehen, liefert aber keine Filterklassifizierung. Ein H14-Zertifikat des Filterelements ersetzt diesen Test nach dem Einbau nicht. Auch ein werkseitig fehlerfreier H14-Filter kann im eingebauten Zustand die geforderte Systemdichtheit verfehlen, wenn Dichtung, Spannsystem oder Filteraufnahme keinen gleichmäßigen Dichtsitz sicherstellen.

Was beim Einbau schiefgeht

• Transportschäden. Schwebstofffilter sind druckempfindlich. Ein Filter darf weder an der Medienfläche angefasst noch darauf abgesetzt werden.
• Falsche Anströmrichtung. Die vom Hersteller vorgegebene Anströmrichtung ist einzuhalten. Je nach Filterkonstruktion sind Medienpaket, Stützelemente und Dichtung für eine definierte Druckrichtung ausgelegt.
• Fehlende Vorfilterstufe. Ohne geeignete Vorfiltration steigt die Staubbeladung der HEPA-Stufe deutlich, und ihre nutzbare Standzeit kann erheblich sinken.
• Überdehnte Wechselintervalle. Der Wechselzeitpunkt richtet sich nach den zulässigen Betriebsgrenzen des Filterelements sowie den Prozess- und Qualifizierungsanforderungen der Anlage. Eine definierte maximale Enddruckdifferenz darf nicht überschritten werden, sie ist produktspezifisch: Andere Hersteller nennen für vergleichbare H13/H14-Produkte je nach Ausführung beispielsweise 600 bis 1.000 Pa als Grenzwert.

Sonderabmessungen und Fertigung nach Zeichnung

Reinraumanlagen sind selten Katalogware. Filterdecken, Laminarflow-Module und Prozessabluftgehäuse führen regelmäßig zu Abmessungen außerhalb der Standardraster. HS-Luftfilterbau fertigt seit 1974 industrielle Filtertechnik, produziert mit rund 180 Mitarbeitern in Kiel und an einem Standort in Bangkok und ist zertifiziert nach DIN EN ISO 9001 und DIN EN ISO 14001. Die technische Klassifizierung und Prüfung orientiert sich an den offenen Normen EN 1822 und ISO 29463 sowie weiteren einschlägigen ISO-, EN- und DIN-Normen.

Fazit: H14-Filterleistung beginnt beim Element und endet beim Einbau

Ein HEPA-Filter der Klasse H14 erfüllt seine hohe Abscheideleistung nur dann zuverlässig, wenn sowohl das einzelne Filterelement als auch der Einbau korrekt geprüft werden. Die EN 1822 bewertet das Filterelement am MPPS und berücksichtigt dabei neben dem integralen Abscheidegrad auch lokale Leckagen. Die Dichtsitzprüfung nach ISO 14644-3 betrachtet dagegen das fertig eingebaute System. Für die Planung und Beschaffung von Reinraumfiltern sind deshalb ein individuelles Prüfprotokoll, ein fachgerechter Einbau und eine dokumentierte In-situ-Prüfung wichtige Bestandteile der Qualitätssicherung.

FAQ: Die wichtigsten Fragen zu H14-Filtern und ihrer Prüfung

Was bedeutet H14 bei einem HEPA-Filter?

H14 ist eine HEPA-Filterklasse nach EN 1822. Der Filter muss bei der Prüfung am MPPS einen integralen Abscheidegrad von mindestens 99,995 % erreichen. Zusätzlich gelten Anforderungen an die lokale Leckage.

Was ist der MPPS bei einem HEPA-Filter?

MPPS steht für „Most Penetrating Particle Size“ und bezeichnet den Partikelgrößenbereich, bei dem ein Filtermedium die geringste Abscheideleistung aufweist. Bei vielen Glasfasermedien liegt dieser Bereich ungefähr zwischen 0,1 und 0,3 µm. Die Prüfung am MPPS stellt damit den ungünstigsten Fall für das Filtermedium dar.

Was wird beim Scantest nach EN 1822 geprüft?

Beim Scantest wird die Abströmseite des einzelnen Filterelements systematisch mit einer Sonde abgesucht. Dabei wird geprüft, ob an bestimmten Stellen eine unzulässig hohe Penetration auftritt. Der Test dient dazu, lokale Leckagen des Filterelements zu erkennen.

Reicht ein H14-Prüfprotokoll für einen eingebauten Reinraumfilter aus?

Nein. Das Prüfprotokoll dokumentiert die Prüfung des einzelnen Filterelements. Nach dem Einbau muss zusätzlich die Dichtheit des Gesamtsystems geprüft werden. Dabei können beispielsweise Dichtung, Filterrahmen, Spannsystem oder Filteraufnahme eine Rolle spielen.

Was wird bei der Dichtsitzprüfung nach ISO 14644-3 kontrolliert?

Die In-situ-Prüfung kontrolliert das eingebaute Filtersystem auf mögliche Leckpfade. Dabei geht es nicht nur um das Filtermedium, sondern auch um die Verbindung zwischen Filter und Aufnahme sowie um Dichtungen und andere Bestandteile der Einbausituation.