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Zustandsüberwachung für Außenluftfilter

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

02/2015 - 06/2017

Dr.-Ing. Sabine Döge

+49-351-4081-671

in Bearbeitung

Risikobewertung Schimmelwachstum in AUL-Filtern

Zielstellung

Ziel des FuE-Vorhabens ist ein Produkt, welches die Zustandsüberwachung von Außenluftfiltern in klimatechnischen Anlagen, insbesondere hinsichtlich des Risikos von potentiellem Schimmelwachstum ermöglicht. Das Prinzip basiert auf der Bestimmung der Feuchte des Filters mittels einer speziellen Elektrodenbestückung, der Ermittlung der Druckdifferenz am Filter und der klimatischen Parameter, denen der Filter ausgesetzt ist sowie der Erfassung des zeitlichen Verhaltens dieser Messgrößen. Der Einsatz dieses Produktes verspricht folgende Vorteile:

  • Erhöhung der Sicherheit in hygienisch sensiblen Klimaanlagen wie Krankenhäusern
  • Reduktion der Betriebskosten durch angepassten Filterwechsel
  • Erhöhung der Nutzerzufriedenheit und -sicherheit
  • Nachweisbarkeit einer „gesunden“ Luftaufbereitung von Anlagen durch den Betreiber gegenüber seinen Nutzern und Versicherungen
  • Erweiterung der Angebotspalette von Filterherstellern
  • Mehrwert von Klimaanlagen ohne deutliche Mehrkosten
  • Einfache Anpassbarkeit an viele Einsatzbereiche wie Krankenhäuser, Büros, Kraftfahrzeuge
  • Schnelle Online-Erfassung ohne den direkten Nachweis von Keimen

Diese Zustandsüberwachung ermöglicht, die Hygienekontrollen nach VDI 6022 gezielt zu unterstützen und die Wartungszyklen optimal anzupassen.

Lösungsansatz

Bisherige Filterzustandsüberwachungen nutzen die optische Begutachtung und/oder den Druckverlust zur Kontrolle. Aufbauend auf den Erkenntnissen zu den erforderlichen Voraussetzungen für Schimmelwachstum soll die neu zu entwickelnde Überwachungseinrichtung die Parameter Feuchte der Filterfläche, Temperatur und Feuchte der Filterumgebung sowie den Druckverlust umfassen. Außerdem ist das Betriebsverhalten, d. h. die Bedingungen über längere Einsatzzeiten von Bedeutung und soll für die Bewertung berücksichtigt werden. Als Voraussetzung zur Risikobewertung soll ein Messsystem entwickelt werden, mit dem der Feuchtegehalt der Filterfläche auf der Basis der Messung elektrischer Größen wie z. B. Leitfähigkeit, Kapazität und /oder Impedanz bestimmt werden kann. Dazu werden die Filtermatten mit Elektroden ausgestattet, die bei Zunahme der Feuchte ein entsprechend verändertes Signal abgeben. Das Entwicklungspotential liegt hierbei in der Auswahl und Gestaltung optimaler Elektroden hinsichtlich ihres Materials, ihrer Größe, Form und Anordnung. Ein weiterer Bearbeitungsschwerpunkt beinhaltet die Entwicklung einer intelligenten Erfassungs- und Auswerteeinheit zur Erfassung aller Signale, die für die Risikobewertung berücksichtigt werden sollen und die in effektiver Weise in die Filterstufe integriert werden kann. Die Signale werden online ermittelt, so dass das zeitliche Verhalten der Messgrößen erfasst wird.

Prinzipiell können die Zusammenhänge in folgender Formel beschrieben werden:

     R=f(ζ,ϕ,ϑ,φ,t)

mit den Größen

     R   Risiko für mikrobiologisches Wachstum auf dem Filter
     ζ    Druckverlustbeiwert des Filters
     Φ   Feuchte des Filters
     ϑ    Temperatur der Umgebungsluft am Filter
     φ   Feuchte der Umgebungsluft am Filter
      t    Zeitlicher Verlauf

Die Formel beschreibt die komplexe Abhängigkeit der Messgrößen voneinander. Eine qualitative Darstellung der möglichen Zusammenhänge zeigt die folgende Grafik.

Die Zeit spielt bei der Risikobeurteilung eine maßgebende Rolle, da auch instationäre Klima-verhältnisse zu Schimmelwachstum führen können. Es sind also Möglichkeiten zu finden, wie z. B. mehrere nacheinander auftretende wachstumsbegünstigende Intervalle erfasst und bewertet werden können, da in einem solchen Fall die Gefahr besteht, dass geringes Wachstum immer wieder abgebremst und neu angefacht werden kann.  


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