HLK: Filter + UV-C — welches Setup, wann?

Schnellantwort

In einer HLK-Anlage ist ein Partikelfilter immer erforderlich — UV-C ersetzt ihn nicht. Die beiden Technologien erfüllen unterschiedliche Aufgaben: ein Filter entfernt Partikel mechanisch (Pollen, Sporen, Staub, größere Bioaerosole), während UV-C die Mikroorganismen inaktiviert, die hindurchgehen. „UV-C statt Filter" zu verkaufen ist technisch falsch: keimtötendes UV wird von der ASHRAE als Ergänzung zu Lüftung und Partikelfiltration anerkannt, nicht als Ersatz.

Was UV-C ermöglicht, ist eine Filterklasse niedriger zu wählen, ohne Hygieneleistung einzubüßen. Die ASHRAE hat gezeigt, dass die Kombination eines weniger effizienten Filters mit kanalintegriertem UV-C der Leistung eines allein eingesetzten Filters höherer Klasse nahekommen kann. Weil Filter niedrigerer Klasse einen deutlich geringeren Druckverlust haben, ist dies der eigentliche Hebel für die Gesamtbetriebskosten — weniger Ventilatorenergie und längere Wartungsintervalle — und nicht einfach „mehr Technik".

Die drei Sätze, die ein Kunde nach einer Beratung wiederholen können sollte: Ein Filter wird immer gebraucht; UV-C ersetzt ihn nicht; UV-C erlaubt, die Filterklasse herunterzustufen und dabei die Hygieneleistung zu halten.

Filter-Nomenklatur (EN ISO 16890 vs. EN 779)

Luftfilter für die allgemeine Raumlufttechnik werden nach EN ISO 16890 klassifiziert, die am 1. Juli 2018 die EN 779 abgelöst hat. Die beiden Normen verwenden unterschiedliche Mess- und Klassifizierungsmethoden, daher gibt es keine exakte Umrechnung zwischen ihnen — nur grobe Orientierung. Hocheffizienzfilter (EPA/HEPA/ULPA) werden von keiner der beiden Normen erfasst; sie werden nach EN 1822 klassifiziert.

Gängige Bezeichnung	EN ISO 16890	EN 779 (alt)	Was abgeschieden wird
„F9-Klasse"	ISO ePM1 (grob ePM1 ~80 %)	F9	Ein großer Anteil der 0,3–10-µm-Partikel (Pollen, Sporen, grobe bakterielle Aggregate)
H13	EN 1822 (nicht in 16890/779)	—	≥ 99,95 % bei der am stärksten durchdringenden Partikelgröße — auch viele Viren
H14	EN 1822 (nicht in 16890/779)	—	≥ 99,995 % bei der am stärksten durchdringenden Partikelgröße — Reinraumstandard

Ein Filter qualifiziert sich als ISO ePM1, wenn er für Partikel ≤ 1 µm mindestens 50 % Abscheidegrad erreicht. Ein F9-Filter nach der alten Norm fällt typischerweise in die ePM1-Gruppe der ISO 16890.

Logik: Außenluft vs. Umluft

Die zentrale Auslegungsfrage lautet: Woher kommt die Kontaminationslast?

Überwiegend Außenluft, wenig Umluft. Die dominierende Last sind Pollen, Sporen, Schimmelfragmente und Grobstaub. Innen erzeugte Viren und Bakterien spielen eine untergeordnete Rolle, weil wenig Innenraumluft umgewälzt wird. Ein guter Filter für die allgemeine Raumlufttechnik (ePM1-/F9-Klasse) deckt das meiste davon ab; UV-C bringt vergleichsweise wenig Hygienenutzen für den Aufwand.
Erhebliche Umwälzung von Innenraumluft. Personen geben Atemwegströpfchen und Tröpfchenkerne ab. Laut ASHRAE-Standard 241 sind vom Menschen erzeugte infektiöse Aerosole überwiegend 1 µm und größer — Tröpfchenkerne (getrocknete Atemtröpfchen) liegen am unteren Ende dessen, was ein Filter der allgemeinen Raumlufttechnik gut bewältigt. Hier lohnt es sich, UV-C in Betracht zu ziehen: eine praktische Kombination ist ein ePM1-/F9-Filter für Pollen und Sporen plus kanalintegriertes UV-C für Viren und Bakterien.
Umgebungen mit HEPA-Pflicht (Operationssäle, Pharma, Reinräume, klinische Zuluft). H13/H14 ist aus regulatorischen Gründen nicht verhandelbar (z. B. EN ISO 14644, EU-GMP-Anhang 1, VDI 6022). Die Frage hier ist, ob UV-C als Ergänzung sinnvoll ist. Oft ist es das: UV-C reduziert die mikrobielle Restlast, die die HEPA-Stufe erreicht, und kontrolliert fortlaufend mikrobielles Wachstum auf Wärmeübertragern und anderen benetzten Oberflächen.

(Der genaue Außenluftanteil, bei dem die Empfehlung kippt, ist eine projektspezifische ingenieurtechnische Einschätzung — die zitierten Normen legen keinen einzelnen Schwellenprozentsatz fest.)

Praxisfalle: Filtermedien dürfen kein direktes UV-C erhalten

Polymer-Filtermedien degradieren unter direkter UV-C-Bestrahlung. Das ASHRAE-Forschungsprojekt 1509-RP fand, dass Polyestermedien einer Photodegradation mit konstanter Massenverlustrate unterliegen, bis sie durch strukturelle Schädigung zerfallen — anders als manche anderen Medien, deren Degradation sich nach einer Anfangsphase verlangsamt. Eine Übersichtsstudie (Scoping Review) zur UV-C-Materialdegradation bestätigt eine klare Dosis-Wirkungs-Beziehung: HLK-Komponenten, die einer höheren Bestrahlungsstärke ausgesetzt sind (in der Größenordnung von > 1.000 µW/cm²), zeigen einen beschleunigten Massenverlust, und eine Degradation der Filterfasern, die Partikel durchspülen lässt, wurde bei UV-Dosen ab etwa 2.000 mJ/cm² aufwärts beobachtet. Wie schnell ein bestimmter Filter versagt, hängt daher von der Bestrahlungsstärke ab, die er erhält, und von der Geometrie — es ist keine feste Zeitskala.

Wenn das Medium verspröndet, brechen Fasern, und Fragmente können in die Zuluft getragen werden — ein ernstes Problem in klinischen Installationen.

Drei Abhilfemaßnahmen:

Getrennte Kammern — der Filter sitzt in einem eigenen Abschnitt vor der UV-Zone. Standardpraxis im Lüftungsgerätebau: mehr Komponenten und mehr Platz, aber unkritisch.
Lichtfalle / UV-Abschirmung — ein Leitblech oder eine Zickzack-Geometrie zwischen Filter und UV-Zone. Luft strömt hindurch, während UV-Strahlung reflektiert und aufgebrochen wird, sodass sie den Filter nicht mehr direkt erreicht. Kompakter als vollständig getrennte Kammern.
Glasfaser-Filtermedien — UV-tolerantes Material. Vergleichsweise teuer, daher meist Spezialanwendungen vorbehalten (Pharma, Reinräume).

Warum HEPA + UV-C nicht redundant ist

Ein häufiges Missverständnis lautet: „Wenn HEPA bereits 99,995 % abscheidet, bringt UV-C nichts." Das ist irreführend, aus zwei Gründen.

Die HEPA-Leistung ist last- und wartungsabhängig. Die wirksame Filtration ist mit einem sauberen Filter am höchsten; im realen Betrieb, unter Beladung und dem Zeitdruck der Wartungsplanung, verlässt sich die Anlage darauf, dass der Filter in gutem Zustand ist. Eine UV-C-Stufe bietet eine zweite, unabhängige Inaktivierungslinie unabhängig vom Filterzustand.
HEPA hält Partikel mechanisch zurück; UV-C inaktiviert Mikroorganismen. Die Inaktivierung geschieht in der UV-Zone und ist eine Funktion der abgegebenen Dosis. Kanalintegrierte UV-C-Systeme werden auf eine Zieldosis für den Auslegungserreger dimensioniert — die ASHRAE-Leitlinie verortet typische kanalintegrierte Dosen in der Größenordnung von 1.000–10.000 µW·s/cm². Für die Bestrahlung von Wärmeübertragern und Oberflächen empfiehlt die ASHRAE eine Bestrahlungsstärke von etwa 50–100 µW/cm².

Wirtschaftlich erlaubt die Kombination von Filtration mit UV-C, die UV-Stufe auf die Restlast zu dimensionieren, die der Filter übrig lässt, statt auf die volle Kontaminationslast. Der Punkt ist die richtige Dimensionierung, nicht einfach mehr Investition.

Querverweise

AG-LUV-Richtlinie 100 und DIN/TS 67506 — Branchenstandards für die UV-C-Luftdesinfektion im DACH-Markt. Fest installierte HLK-Anlagen werden von der DIN/TS 67506 (die für mobile Sekundärluftgeräte gilt) nicht direkt erfasst, aber die Richtlinie liefert nützliche Referenzwerte für die Dosisauslegung und die photobiologische Sicherheit.

Quellen

ASHRAE Handbook — HVAC Applications, Kapitel über Ultraviolet Air and Surface Treatment (auch ASHRAE Handbook Kapitel 17, Ultraviolet Lamp Systems) — kanalintegrierte Dosis (1.000–10.000 µW·s/cm²) und Wärmeübertrager-Bestrahlungsstärke (50–100 µW/cm²).
ASHRAE-Standard 241-2023, Control of Infectious Aerosols — Umluftbehandlung, Tröpfchenkern-Größe und der Befund, dass ein Filter niedrigerer Klasse kombiniert mit UV-C der Leistung eines allein eingesetzten Filters höherer Klasse nahekommen kann.
ASHRAE-Forschungsprojekt 1509-RP, Study of the Degradation of Typical HVAC Materials, Filters and Components Irradiated by UVC Energy, Part III: Polymers — Photodegradationsverhalten von Polyester-Filtermedien.
Impact of UV-C on material degradation: a scoping literature review (PMC) — Dosis-Wirkungs-Beziehung der UV-C-Materialdegradation.
EN ISO 16890 vs. EN 779 Filterklassifizierung (Camfil / Branchen-Filter- Campus-Referenzen) — ePM1-Klassifizierung und die Beziehung zur alten F9-Klasse.