Näher an der Realität mit der ISO 16890

Die ISO 16890 ist seit 2018 die international gültige Prüfnorm zur Klassifizierung von Luftfiltern. Sie hat den vorherigen Industriestandard EN 779 vollständig ersetzt. Mit der Einführung der ISO 16890 wurde ein Paradigmenwechsel vollzogen: Filterabscheidegrade werden mit Blick auf die Feinstaubfraktionen PM1, PM2,5 und PM10 bestimmt, die auch von der Weltgesundheitsorganisation WHO und von Umweltbehörden als Bewertungsgrößen einbezogen werden. Im Gegensatz zur EN 779 Norm ist das Prüfverfahren nach ISO 16890 weitaus differenzierter und orientiert sich an der lokalen Luftqualität des jeweiligen Prozessstandorts. Luftfilter werden im Test nach einem breiten Partikelspektrum von 0,3–10 µm bewertet, was sich an den typischen Massenverteilungsdichten urbaner und ländlicher Regionen orientiert. Der Vorteil: Die Filterprüfung berücksichtigt die tatsächlich in der Luft vorherrschenden Partikelgrößen, so dass die ermittelten Kenndaten realitätsnah sind.

Für wen ist die ISO-Norm 16890 relevant?

Die ISO-Norm 16890 ist einerseits für Hersteller und Händler von Luftfiltern relevant, da sie für die  Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit ihrer Produkte verantwortlich sind. Doch auch als Planer, Anlagenbauer und Betreiber von Raumlufttechnischen Anlagen ist die Norm von Bedeutung. Dies gilt besonders für Arbeitgeber, die gegenüber ihrem Personal eine Fürsorgepflicht hinsichtlich des Schutzes vor Feinstaub und Verbesserung der Innenraumluftqualität haben. Das trifft zu auf Lüftungsanlagen in Bürogebäuden, Kultureinrichtungen, Labors und Krankenhäusern aber auch auf die Be- und Entlüftung von Werks- und Produktionshallen. Betrachtet man Branchen, so ist die ISO- Norm 16890 unter anderem für die allgemeine Klimatechnik, die Prozessluftfiltration in der Pharma- und Lebensmittelindustrie, die Zuluft von Gasturbinen und Kompressoren oder die Ab- und Umluftfiltration in der Lackiertechnik  bedeutsam.

Inhalt und Vorteile der ISO 16890

Nach der ISO-Norm werden Filter entsprechend ihrer Filterabscheidegrade in vier Feinstaubgruppen eingeteilt: PM1, PM2,5, PM10 und Grobstaub (ISO coarse). Das sind die gleichen Bewertungsgrößen, die auch die WHO und das Umweltbundesamt für Messungen der Feinstaubbelastung in der Luft heranziehen. Filter erfüllen die Klassifizierung nach ISO 16890, wenn sie bei der jeweiligen Feinstaubgruppe eine Wirksamkeit von mindestens 50 % erzielen.

Indem die tatsächlich in der Luft vorherrschenden Partikelgrößen bei der Filterprüfung berücksichtigt werden, ermöglicht das eine transparente und realitätsnahe Leistungsbewertung. Die Auswahl der bestmöglichen Filter abgestimmt auf individuelle Anforderungen wird somit stark erleichtert. Auf der Website des Deutschen Umweltbundesamtes sowie den europäischen (EEA) und amerikanischen Umweltbehörden (EPA) können Sie die lokale Feinstaubbelastung einsehen. Diese eignet sich in der Regel sehr gut, um die tatsächliche Staubbelastung vor Ort zu charakterisieren. Denn abhängig vom Standort und den klimatischen Bedingungen unterscheidet sich die Umgebungsluft und daraus resultierend auch die effizienteste Filtrationslösung für Ihre Anlagen und Prozesse deutlich.

Rechtliche Bedeutung der ISO-Norm 16890

Bis die EN 779:2012 endgültig zurückgezogen wurde, war die ISO 16890 zunächst ein unverbindlicher Standard. Während einer Übergangszeit von 18 Monaten hatten sowohl die EN 779, als auch die ISO 16890 Gültigkeit. Seit 2018 hat die ISO 16890 die EN 779 abgelöst und ist als aktuelle internationale Norm verbindlich festgeschrieben. Wie rechtsverbindlich ist eine Norm nun? Hier gibt das Deutsche Institut für Normung Antwort: „Die Anwendung von DIN-Normen ist grundsätzlich freiwillig. Erst wenn Normen zum Inhalt von Verträgen werden oder wenn der Gesetzgeber ihre Einhaltung zwingend vorschreibt, werden Normen bindend. Daneben helfen sie im Fall einer möglichen Haftung: Wer DIN-Normen – als anerkannte Regeln der Technik – anwendet, kann ein ordnungsgemäßes Verhalten einfacher nachweisen." (Quelle: © 2021 DIN Deutsches Institut für Normung e. V.)

ISO 16890 hat EN 779 ersetzt

Lange wurde die EN 779 als die am häufigsten angewandte Methode zur Klassifizierung von Luftfiltern eingesetzt, um so die Filterauswahl zu vereinfachen. Zuletzt wurde die EN 779 im Jahr 2012 überarbeitet. Das dahinterstehende Prüfverfahren wurde vor rund 40 Jahren konzipiert. Dabei wird der Abscheidegrad von Luftfiltern auf Basis einer einheitlichen Partikelgröße von 0,4 µm mit ASHRAE-Staub geprüft. Seit Einführung der Norm EN 779 hat sich die Luftqualität in Deutschland und anderen Industrienationen verbessert. Grobe Produktionsstäube und industrielle Abgase sind aufgrund der Einhaltung von Emissionsgrenzwerten stark zurückgegangen. Stickstoffdioxid und Feinstaub in der Atmosphäre übersteigen dennoch die vorgegebenen EU-Grenzwerte. Da Kleinstpartikel in der Luft die menschliche Gesundheit beeinträchtigen können, wurden neue Zielwerte zur Luftreinhaltung definiert. Daher sollten Filtersysteme in raumlufttechnischen Anlagen (HVAC) eine effektive Abscheidung von Feinstäuben sicherstellen. Die Ablösung des bisherigen Industriestandards EN 779 durch die ISO 16890 hat zu einem radikalen Wandel in der Bewertung von Luftfiltern geführt.

Weshalb ist die EN 779 nicht mehr zeitgemäß?

Die zunehmenden Erkenntnisse zum Thema Luftqualität ließen die Schwachstellen der EN 779 erkennen. Die Norm bewertete den Wirkungsgrad von Luftfiltern anhand eines synthetischen Labor-Prüfstaubs (ASHRAE-Staub) nur für die Partikelgröße von 0,4 µm. Somit hielt die Norm realen Bedingungen nicht stand, denn das Partikelspektrum in der Außenluft ist deutlich breiter. In der Luft befinden sich unzählige Partikeltypen aller Formen und Größen aus verschiedenen Quellen. Der Großteil gefährlicher Feinstaubpartikel wird von der Norm nicht berücksichtigt. Außerdem steigt der Wirkungsgrad bei zunehmender Staubbeladung bei der EN 779 Prüfung im Labor an. In der Realität bleibt der Abscheidegrad eines Filters gegenüber atmosphärischem Staub jedoch konstant oder sinkt sogar leicht ab. Die EN 779 ist nicht mehr zeitgemäß, da ihre gemessene Leistung das reale Filterhalten nicht widerspiegelt. Außerdem hat die Prüfnorm keine Aussagekraft darüber, welches Partikelspektrum wie stark abgeschieden wird.

ISO 16890 ersetzt EN 779

Lassen sich die EN 779 Filterklassen in ISO-Filtergruppen übertragen?

Da sich die Prüf- und Bewertungsverfahren der EN 779 und der ISO-Norm 16890 stark unterscheiden, ist eine Übertragung nicht unmittelbar möglich. Existierende Übersetzungstabellen dienen lediglich zur groben Orientierung, wie Filter der alten Klassen in das neue System übernommen werden könnten. Für die Auswahl der geeigneten Luftfilter ist vor allem der für die Anwendung kritische Partikelgrößenbereich entscheidend

Die von der EUROVENT Association veröffentlichte Tabelle dient als Orientierungshilfe für den Vergleich von Filterklassifizierungen (Eurovent Guideline 4/23-2022). Ein 1:1 Vergleich zwischen Filterklasse nach EN 779 und Filterklasse nach ISO 16890 ist nicht möglich.

EN 779:2012

EN ISO 16890 –
Bereich von aktuell gemessenen mittleren Abscheidegraden

FILTERKLASSE

ePM1

ePM2,5

ePM10

M 55 – 35 %10 – 45 %40 – 70 %
M 610 – 40 %20 – 50 %60 – 80 %
F 740 – 65 %65 – 75 %80 – 90 %
F 865 – 90 %75 – 95 %90 – 100 %
F 980 – 90 %85 – 95 %90 – 100 %

Abscheidevermögen und Filterklassifizierung von ISO 16890

Die neue ISO-Norm teilt Filter nicht mehr in Klassen, sondern in vier Gruppen ein. Bewertungsgrundlage für die Leistung eines Filters ist der Abscheidegrad gegenüber einem Partikelgrößenspektrum von 0,3 - 10 Mikrometern. Voraussetzung für die jeweilige Gruppe ist, dass ein Filter mindestens 50 % des entsprechenden Partikelgrößenbereiches abscheidet. Wenn ein Filter zum Beispiel mehr als 50 % PM1 Feinstaub abscheidet, wird er als ISO ePM1 Filter kategorisiert. Hierfür wird der jeweilige Abscheidegrad berichtet, abgerundet in 5-Prozent-Schritten. Die neue ISO Norm bewertet nicht nur Feinstaub-, sondern auch Grobstaubfilter.

FiltergruppeAbscheidegrad
ISO coarse< 50 % der PM10-Partikelfraktion
ISO ePM10≥ 50 % der PM10-Partikelfraktion
ISO ePM2,5≥ 50 % der PM2,5-Partikelfraktion
ISO ePM1≥ 50 % der PM1-Partikelfraktion

Was ist Feinstaub?

Als Feinstaub bzw. Schwebstaub (engl.: Particulate Matter, kurz PM) werden kleine bis kleinste Partikel in der Luft bezeichnet, die für einige Zeit in der Atmosphäre schweben, also nicht sofort absinken. Die Definition geht zurück auf die „National Ambient Air Quality Standards for Particulate Matter“ der US-Umweltbehörde EPA (Environmental Protection Agency). Als Maßeinheit für Feinstaub werden üblicherweise die Massenkonzentrationen PM1, PM2,5 und PM10 verwendet. Staubteilchen mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner-gleich 10 Mikrometer (1 µm = eintausendstel mm) gehören zur Fraktion PM10. PM2,5 steht für Partikeln mit einem Durchmesser von maximal 2,5 Mikrometern. Ultrafeine Partikeln mit einem Durchmesser kleiner-gleich 1 Mikrometer werden der Kategorie PM1 zugeordnet. Für diese ultrakleinen, für den menschlichen Lungentrakt gefährlichen Feinstaubpartikeln der Kategorie PM₁ gibt es bislang keine standardisierten Messverfahren und keine gesetzlichen Grenzwerte. Hingegen haben Organisationen wie die WHO (World Health Organization) oder das Deutsche Umweltbundesamt Grenzwerte und Jahresmittelwerte für PM10 und PM 2,5 Staubkonzentrationen festgelegt. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar verfügt durchschnittlich über einen Durchmesser zwischen 60 und 80 Mikrometern.

Viren Größenvergleich

Zu den natürlichen Feinstaubquellen zählen zum Beispiel Pollen, Pilzsporen und Staub aus Erosionsprozessen. Diese lassen sich aufgrund ihres großen Partikeldurchmessers von circa 10 µm zumeist mit dem bloßen Auge erkennen. Weitaus gefährlicher sind die kleinen Feinstaubpartikel um 0,3 µm – sie entstehen durch Kraftfahrzeugverkehr, industrielle Emissionen, Gebäudeheizungen und durch Landwirtschaft. Feinstaub kommt nicht nur in der Außenluft, sondern auch in Innenräumen vor.

Feinstaub und seine gesundheitlichen Gefahren

Luftverschmutzung durch Feinstaub kann unsere Gesundheit beeinträchtigen und ist ein weltweites Problem. Natürliche Schutzmechanismen des menschlichen Körpers halten Feinstaub mit einer Größe von mehr als 10 μm fern. Doch die kleinsten Feinstaubpartikel können über die Atmung in den Organismus gelangen. Zu hohe Feinstaubkonzentrationen in der Luft erhöhen das Risiko für Schlaganfälle, Herzleiden, Diabetes, Asthma und Lungenkrebs. Insbesondere bei einer Immunschwäche, Atemwegserkrankungen oder Herz-Kreislaufproblemen kann Feinstaub gefährlich werden. Auch Kleinkinder und Senioren gehören zur Risikogruppe. Forscher gehen sogar davon aus, dass Menschen in Gebieten mit hoher Luftschadstoffbelastung empfindlicher auf eine Infektion mit SARS-CoV-2 Viren reagieren. Die Infektion bei solchen Patientinnen und Patienten - das betrifft insbesondere Menschen mit einem vorgeschädigten Atemwegs- und Herz-Kreislaufsystem - zeigt dann häufiger einen schweren Verlauf. Mit einer effizienten Filterlösung auf Basis der Filterprüfung nach ISO 16890, die sich an der lokalen Luftqualität des jeweiligen Prozessstandorts ausrichtet, tragen wir maßgeblich dazu bei, die Risiken von gefährlichem Feinstaub zu minimieren und die Gesundheit der Menschen zu schützen.

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