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Druckluftfiltration und die Norm ISO 12500

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08.11.2013 Bei der Aufbereitung von Druckluft, die in der Chemie-, Pharma- und Nahrungsmittelindustrie zu einem großen Anteil als Prozessluft genutzt wird, spielt die Filtrationstechnik eine entscheidende Rolle. Der Beitrag beschäftigt sich mit den Auswahlkriterien der Filter und Filtermedien vor dem Hintergrund der Normenreihe ISO 12500 und gibt einen Einblick in die neuesten Entwicklungen mit denen eine bessere Energieeffizienz erreicht wird.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Die Entwicklung der neuesten Filtermedien berücksichtigt im besonderen Maße die Wechselwirkung von Filtrationsleistung und Energieeffizienz.
  • Damit ist es für den Anwender ab sofort ganz einfach, in vorhandenen Druckluftstationen den spezifischen Energiebedarf zu senken.
  • Mit der Validierung der Druckluftfilterelemente nach ISO 12500-1 und 12500-3 ist eine umfassende Vergleichbarkeit der Leistungsdaten gegeben.

Die Investitionskosten für eine Druckluftstation inklusive der Druckluftfilter- und Adsorptionstrockner sowie Kältedrucklufttrockner machen über die gesamte Einsatzdauer betrachtet kaum 25 % aus. Über 70 % der Kosten entfallen auf den Energieverbrauch wenn man den Produktlebenszyklus einer Druckluftanlage betrachtet.
Druckluftanwender orientieren sich an der Norm ISO 8573-1:2010, wenn sie die benötigte Druckluftqualität definieren müssen. Diese Einteilung in Druckluftqualitätsklassen, die diese Norm vornimmt, hat sich bewährt und unterstützt die Auswahl der Aufbereitungskomponenten. Die Festlegungen, die die ISO 12500 trifft, adressieren eine andere Ebene: Sie legt die Randbedingungen fest, nach denen die Leistungsmessung und -bewertung von Druckluftfiltern erfolgt. ISO 12500 ist also eine Herstellernorm, während die Normenreihe ISO 8573 eine Anwendernorm ist.

Welche Norm ist die richtige?
Obwohl die Norm ISO 12500-1 schon seit einigen Jahren existiert, gibt es immer noch Filterhersteller, die sich bei den Leistungsangaben ihrer Koaleszenzfilter nicht auf diese Norm beziehen. Sie nehmen nach wie vor Bezug auf ISO 8573, die sich mit dem Zustand der Druckluft beim Anwender befasst. Allerdings kann man daraus keine untereinander vergleichbaren Filterleistungsdaten ableiten, weil die Luftqualitäten in den Netzen und damit die Eingangsbedingungen für die Filter immer unterschiedlich sind.
Vor Inkrafttreten der ISO 12500 im Jahr 2009 hatte der Druckluftanwender keine Möglichkeit, Filterleistungen wie zum Beispiel die Ölabscheiderate unterschiedlicher Filterhersteller exakt zu vergleichen, weil die Hersteller zum Teil unterschiedliche Testbedingungen anwendeten. Wenn man – um ein Beispiel zu nennen – mit unterschiedlicher Eingangskonzentration arbeitet, wird auch das Ausgangsergebnis ein anderes sein. Der Anwender ist folglich gezwungen, Äpfel mit Birnen zu vergleichen und entscheidet sich gegebenenfalls für eine nicht optimale Lösung. Diesen Zustand beendet die ISO-Norm, zumindest bei den Filterherstellern, die die ISO-Norm bereits anwenden.
Die Norm besteht aus vier Teilen. Der erste Teil, ISO 12500-1 legt die Anforderungen für die Messung der Abscheideleistung gegenüber Ölaerosolen fest. Dieser Teil bezieht sich also auf Koaleszenzfilter. ISO 12500-2 beschreibt Messaufbau und -methode für das Bestimmen der Kapazität von Aktivkohlefiltern bzw. -adsorbern gegenüber dampfförmigen Kohlenwasserstoffen. ISO 12500-3 beschreibt die Ermittlung der Abscheideleistung von Druckluftfiltern gegenüber Feststoffpartikeln (Staub), während der Teil 4 der Norm sich schließlich mit der Wasserabscheideleistung befasst.
Die Bedingungen, unter denen normgerecht gemessen wird, sind realistisch. Nach ISO 12500-1 sind die Prüfkonzentrationen entweder 10 mg/m³ oder 40 mg/m³. Untersuchungen in der Praxis haben gezeigt, dass bei modernen Kompressoren auch deutlich unter 10 mg/m³ Öl in die Druckluft eingetragen wird und dass bei älteren Kompressoren noch stärkere Ölkonzentrationen von 100 mg/m³ und mehr erreicht werden. Wichtig ist daher, dass die Prüfung der Filterleistung unter denen in der Norm angegebenen Prüfkonzentrationen durchgeführt wurde und dass diese Konzentrationen in dem Validierungszertifikat explizit genannt werden.

Werte prüfen und hinterfragen
Für den Anwender heißt das: Er sollte immer das „Kleingedruckte“ lesen, wenn er die Filterleistungswerte prüft, und konkret nachfragen, worauf sich die Angaben beziehen. Und wenn ihm keine Werte vorliegen, sollte er darauf bestehen, sie einzusehen. Das gilt auch für den Filterelementeaustausch in bestehenden Druckluftanlagen. Hier ist unter Umständen auch ein Beratungsgespräch mit Aufbereitungs-Fachleuten hilfreich, die auf der Grundlage ihrer Erfahrungen die von den Kompressoren eingebrachten Verunreinigungen abschätzen und prüfen können. Dies bietet eine deutlich bessere Grundlage, um zu ermitteln, welche Leistung der Filter erreichen sollte.
Zu beachten ist dabei, dass es bei der Auswahl der Druckluftfilter nicht nur um die reinen Leistungswerte wie Rückhalteraten geht, sondern dass die Leistung bzw. die Aufnahmefähigkeit des Filters auch sehr große Auswirkungen auf den Energieverbrauch der Kompressorstation hat. Umso sorgfältiger sollte man sich die Filterkennwerte und die jeweiligen Bezugsgrößen anschauen.
Die Entwicklung der neuesten Filtermedien berücksichtigt im besonderen Maße die Wechselwirkung von Filtrationsleistung und Energieeffizienz. Beispielhaft dafür ist die Filtrationstechnologie Ultrapleat. Sie nutzt eine neue Struktur beschichteter Hightech-Fasern, die zu einem plissierten Filtermedium mit hoher Abscheideleistung von Flüssigpartikeln und großer Aufnahmekapazität für Feststoffpartikel verarbeitet werden. Der mehrschichtige Aufbau des neuen Filtermediums wurde so gestaltet, dass sich strömungstechnisch optimale Verhältnisse ergeben und gleichzeitig eine über 400 % größere Filterfläche im Vergleich zu gewickelten Filtermedien zur Verfügung steht. Für die Abscheidung von Öl­aerosolen wird eine Effizienz von ? 99,9 % gemäß ISO12500-1 erzielt. Die Filterleistungsdaten nach ISO12500-1 und ISO12500-3 sind zudem von einem unabhängigen Institut für Energie- und Umwelttechnik validiert worden. Diese hohe Filtrationsleistung bei gleichzeitiger Senkung des Differenzdrucks um 50 % im Vergleich zur vorherigen Baureihe, unterstreicht die erfolgreiche Entwicklung zur Steigerung der Energieeffizienz und der Ressourcenschonung.

Energiekosten runter!
Wie groß der Einfluss ist, den Druckluftfilter mit geringem Durchflusswiderstand auf den Energieverbrauch der Industrie haben, wird deutlich, wenn man berücksichtigt, dass für die Aufbereitung der Druckluft, die von einem Kompressor erzeugt wird, durchschnittlich zwei Filter eingesetzt werden. In der europäischen Industrie verbrauchen rund 320.000 Kompressoren bei der Erzeugung von Druckluft rund 80 Mrd. kWh/a. Das entspricht etwa 10 % des industriellen Strombedarfs  und kostet die Industrie bei einem Strompreis von 8 Cent/kWh rund 6,4 Mrd. Euro. Auf der Basis des EVU-Kraftwerkmixes wird die Umwelt dadurch mit 47,2 Mio. t CO2 belastet.
Für die Druckluftanwender lohnt sich daher der Einsatz der neuen Technologie, wie ein Beispiel, bezogen auf den Druckluftfilter des Typs Ultra-Filter DF-S1100 Ultrapleat, zeigt. Wird er 8.000 Betriebsstunden mit einem Volumenstrom von 1.000 m³/h bei einem Betriebsüberdruck von 7 bar betrieben, ergibt sich eine Reduzierung des Differenzdrucks von 370 auf 180 mbar, gemessen im ölbenetzten Zustand. Das entspricht  einer Einsparung an Energiekosten von ca. 1.460 Euro/a bei einem Strompreis von 8 Cent/kWh.
Mit der gesamten Filterelementebaureihe zielt Donaldson auch auf die Verbesserung der Energieeffizienz vorhandener Druckluftaufbereitungssysteme ab. Die Filterelemente stehen in einer Vielzahl von Ausführungen zur Verfügung und passen in die Gehäuse führender Filterhersteller. Damit ist es für den Anwender ab sofort ganz einfach, in vorhandenen Druckluftstationen den spezifischen Energiebedarf zu senken.
Fazit: Sicherheit ist der wichtigste Aspekt und das Ziel der Normung. Dies gilt in besonderem Maße für Produkte, die für die Sicherheit von Menschen, Maschinen, Produktion und Umwelt von Bedeutung sind. Druckluftfilter gehören zu dieser Gruppe, auf deren Leistungsdaten sich Anwender verlassen müssen. Mit der Validierung der Druckluftfilterelemente nach ISO 12500-1 und 12500-3 ist eine umfassende Vergleichbarkeit der Leistungsdaten gegeben. Für den Anwender bedeutet dies: Entscheidungsfindung auf Grundlage objektiver Fakten.

Den Schlüssel zur Auswahl des geeigneten Filterelements für die jeweilige Installationfinden Sie hier

Heftausgabe: November 2013
Abdel Rbayti, Development Manager Geschäftsbereich CAP, Donaldson Filtration

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Abdel Rbayti, Development Manager Geschäftsbereich CAP, Donaldson Filtration
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