Was ein Luftfilter tatsächlich kostet: ein TCO-Rechenbeispiel mit allen Annahmen

Ein Filter für 45 € kann im Betrieb weniger kosten als ein Filter für 30 €. Der Kaufpreis fällt einmal pro Wechsel an; Stromkosten entstehen immer dann, wenn die Anlage läuft.

Berechnen Sie für einen sauberen Vergleich zunächst den Energiebedarf, der mit dem mittleren Druckverlust jedes Filters verbunden ist. Addieren Sie dann Anschaffungs-, Wartungs- und Entsorgungskosten über denselben Zeitraum. Behalten Sie während des gesamten Vergleichs die erforderliche Filtrationsleistung und den tatsächlich gelieferten Volumenstrom im Blick. Ein günstigeres Ergebnis, das durch weniger zugeführte saubere Luft entsteht, beschreibt eine andere Betriebsaufgabe.

Das folgende Beispiel zeigt den Rechenweg einschließlich eines Fehlers beim Druckverlust, der das Ergebnis erheblich verändern kann.

Legen Sie zuerst fest, was die Rechnung umfasst

Für einen Betriebsvergleich über ein Jahr gilt:

Jährliche filterbezogene Kosten = Filteranschaffung + Ventilatorstrom zur Überwindung des Filterwiderstands + Arbeitskosten für den Wechsel + Entsorgung und weitere relevante Kosten.

Dies ist eine vereinfachte jährliche Berechnung der Gesamtkosten über den betrachteten Nutzungszeitraum, also der Total Cost of Ownership. Eine vollständige mehrjährige Lebenszykluskostenanalyse kann außerdem Installation, Finanzierungsannahmen, Preisänderungen und Zahlungszeitpunkte zukünftiger Kosten berücksichtigen. Die Eurovent-Leitlinie zu Lebenszykluskosten unterscheidet Investition, Energie, Instandhaltung und Entsorgung. Ihre Veröffentlichung von 2005 ist für diese Kostenstruktur hilfreich; ihre alten Filterklassenverweise sollten jedoch nicht als aktuelle Auswahlspezifikation verwendet werden. Eurovent 4/10, Calculating Life Cycle Cost for Air Filters.

Ein passiver Filter nimmt selbst keine elektrische Leistung auf. Der Ventilator erzeugt den Druck, der benötigt wird, um Luft durch den Filter zu fördern. Diese Unterscheidung findet sich auch im Eurovent-Leitfaden von 2026 zu Umweltproduktdeklarationen für Luftfilter. Eurovent, EPD Guide for Air Filters, Abschnitt 2.3.

Die Energieformel und der benötigte Druckwert

Bei konstantem Volumenstrom und konstant angenommenem Gesamtwirkungsgrad gilt:

E = q × Δp̄ × t ÷ (1.000 × η)

Eurovent 4/24–2023, Update 1, stellt ein Verfahren zur Abschätzung des filterbezogenen Energiebedarfs unter Betriebsbedingungen bereit. Es verwendet den mittleren Druckverlust. Standardisierte Energievergleiche von Filtern behandelt Eurovent 4/21 gesondert. Die vorliegende Rechnung ist ein nachvollziehbares technisches Beispiel, kein Eurovent-Zertifizierungsergebnis. Eurovent 4/24, Abschnitte 1–2.

Achten Sie auf die Einheiten. Teilen Sie m³/h durch 3.600, bevor Sie den Volumenstrom in die Gleichung einsetzen. Geben Sie die Betriebszeit in Stunden und den Wirkungsgrad als Dezimalwert an. Der Faktor 1.000 wandelt Wattstunden in Kilowattstunden um; er rechnet keine Stunden in Sekunden um.

Ändern sich Volumenstrom, Druck und Wirkungsgrad so stark, dass dies das Ergebnis beeinflusst, teilen Sie die Aufzeichnung in Zeitabschnitte auf und berechnen Sie deren Energiebedarf einzeln. Werden getrennte Jahresmittelwerte miteinander multipliziert, kann verborgen bleiben, wie sich die Größen gemeinsam verändert haben.

Endwert minus Anfangswert ist nicht der mittlere Druckverlust

Angenommen, ein Filter beginnt bei 100 Pa und endet bei 200 Pa.

• Die Zunahme seines Widerstands beträgt 200 − 100 = 100 Pa.
• Steigt der Widerstand linear mit der Betriebszeit, beträgt sein Mittelwert (100 + 200) ÷ 2 = 150 Pa.

Diese Werte beantworten unterschiedliche Fragen. Wird die Zunahme von 100 Pa anstelle des Mittelwerts von 150 Pa eingesetzt, fehlt ein Teil des Widerstands, den der Ventilator während des gesamten Zeitraums überwinden musste.

Auch der Mittelwert aus Anfang und Ende beruht auf einer Annahme. Er passt zu diesem Beispiel, weil ein zeitlich gleichmäßiger Widerstandsanstieg unterstellt wird. Er ersetzt keine gemessene Beladungskurve. Eine Kurve über der im Labor aufgegebenen Staubmasse ist außerdem nicht automatisch dieselbe Kurve wie über den Betriebsstunden.

Ein durchgerechneter Vergleich: 45 € gegenüber 30 €

Die folgenden Ausgangswerte stammen aus dem Beispiel auf Seite 68 des veröffentlichten technischen Katalogs von Ulpatek. Es sind historische Beispieleingaben, keine aktuellen Preise und keine gemessene Prognose für eine Kundenanlage. Wir berechnen den Energiebedarf neu und nehmen ausdrücklich an, dass der Widerstand jedes Filters über dieselben 6.000 Betriebsstunden linear ansteigt. Ulpatek, technischer Produktkatalog, Seite 68.

Beide Kandidaten müssen die Filtrationsanforderungen der Anwendung erfüllen. Das Quellenbeispiel nennt ePM1 85% beziehungsweise ePM1 80%; diese dürfen nicht als identische Einstufungen nach ISO 16890 beschrieben werden. Verlangt das Projekt 85%, erfüllt der Kandidat mit 80% diese Vorgabe unabhängig von seinen Kosten nicht.

Umrechnung des Volumenstroms:

3.400 ÷ 3.600 = 0,944444 m³/s

Für Filter A:

Eₐ = 0,944444 × 150 × 6.000 ÷ (1.000 × 0,70) = 1.214,29 kWh/Jahr

Für Filter B:

Eᵦ = 0,944444 × 220 × 6.000 ÷ (1.000 × 0,70) = 1.780,95 kWh/Jahr

Mit ungerundeten Werten bis zum letzten Rechenschritt ergibt sich:

Unter diesen Annahmen kostet Filter A 145,37 € weniger pro Jahr. Das entspricht einer Verringerung der in diesem Beispiel berücksichtigten Kosten um 26,9%. Sein Kaufpreis liegt 15 € höher, seine berechneten Stromkosten dagegen 160,37 € niedriger.

Das sind berechnete Ergebnisse aus offengelegten Eingaben. Sie belegen keine allgemeingültige Einsparung für Filter A. Ebenso wenig enthalten sie einen nicht aufgeführten Produktionsstillstand, eine separate Entsorgungsgebühr oder einen zweiten Wechsel im selben Jahr. Ergänzen Sie solche Kosten, wenn sie anfallen.

Wie wenig Widerstandsunterschied genügt, um einen höheren Kaufpreis auszugleichen?

Dieselben Eingaben ermöglichen eine nützliche Beschaffungsprüfung. Bei 3.400 m³/h, 6.000 Stunden und 70% Gesamtwirkungsgrad spart jede Verringerung des mittleren Druckverlusts um 10 Pa ungefähr 80,95 kWh/Jahr. Beim angenommenen Tarif sind das 22,91 €/Jahr.

Besteht der einzige jährliche Mehraufwand aus 15 € höherem Kaufpreis, ist folgender Vorteil beim mittleren Druckverlust nötig, um diesen Mehrpreis auszugleichen:

15 € × 1.000 × 0,70 ÷ (0,944444 × 6.000 × 0,283 €) = 6,55 Pa

Deshalb sollte ein geringer Preisunterschied die Bestellung nicht entscheiden, bevor die Widerstandsdaten geprüft wurden. Deshalb sind auch Betriebsstunden und Stromtarif relevant. Bei kürzerer Laufzeit, niedrigerem Tarif oder zusätzlichen Wechselkosten verändert sich die Wirtschaftlichkeitsgrenze.

Vier Wege, einen Kostenvergleich besser aussehen zu lassen, als er ist

Den Widerstand des sauberen Filters für das ganze Jahr verwenden. Der Anfangswert beschreibt einen einzelnen Punkt. Er zeigt nicht, wie sich der Filter belädt. Fragen Sie nach der Grundlage des Mittelwerts und unterscheiden Sie Messaufzeichnung, Laborergebnis und Modellannahme.

Einem Filter mehr Betriebsstunden zugestehen als dem anderen. Benötigt ein Kandidat im Vergleichszeitraum zwei Wechsel, berücksichtigen Sie zwei Filterkäufe und die zugehörigen Arbeits-, Entsorgungs- und gegebenenfalls Prüfkosten. Ein niedrigerer Enddruckverlust als Wechselziel kann Energie sparen und zugleich die Wechselanzahl erhöhen.

Weniger Volumenstrom als Energieverbesserung werten. Vergleichen Sie beim tatsächlich benötigten gelieferten Volumenstrom. Bei einem System mit fester Drehzahl kann ein veränderter Widerstand den Betriebspunkt des Ventilators verschieben. Der widerstandsärmere Filter garantiert nicht die Stromeinsparung, die ein Modell mit konstantem Volumenstrom vorhersagt. Bewerten Sie Ventilator, Regelung und Anlage gemeinsam. DOE, Improving Fan System Performance.

Eine Annahme als zertifiziertes Ergebnis bezeichnen. Ein Eurovent-Energielabel wird unter den festgelegten Bedingungen des Zertifizierungsprogramms vergeben. Eine Standortrechnung beantwortet mit standortspezifischen Eingaben eine andere Frage. Prüfen Sie zertifiziertes Produkt, Abmessungen, Betriebspunkt und veröffentlichte Eigenschaften, statt einer Tabellenrechnung eine Zertifizierung zuzuschreiben. Eurovent Certita Certification, Überblick zum Programm Air Filters.

Welche Angaben gehören zur Angebotsanfrage?

Für einen ersten Vergleich ist eine klar gekennzeichnete Schätzung nützlich. Ersetzen Sie Annahmen bei größeren Beschaffungen nach Möglichkeit durch Betriebsaufzeichnungen oder einen sauber spezifizierten Praxisversuch. Halten Sie Volumenstrom und Filtrationsanforderungen konstant und dokumentieren Sie jede Änderung.

Die Beschaffungsfrage wird damit konkret: Gleicht der niedrigere mittlere Widerstand die zusätzlichen Filter- und Wartungskosten in unserer Anlage aus? Das lässt sich mit Zahlen beantworten. Ein niedrigerer Stückpreis allein beantwortet es nicht.

Fragen zur Berechnung

Sind das die gesamten Energiekosten des RLT-Geräts?

Nein. Die Gleichung schätzt unter den angegebenen Annahmen die elektrische Energie zur Überwindung des Widerstands des ausgewählten Filters. Register, Luftkanäle, Klappen, weitere Filterstufen, Heizung, Kühlung und andere Verbraucher liegen außerhalb dieser Rechnung.

Kann ich den Mittelwert aus Anfangs- und Enddruckverlust verwenden?

Sie können ihn als ausdrücklich gekennzeichnete Näherung verwenden, wenn ein linearer Widerstandsanstieg mit der Betriebszeit angenommen wird. Für höhere Genauigkeit nutzen Sie Daten einzelner Zeitabschnitte oder ein nachvollziehbar begründetes Modell. Enddruck minus Anfangsdruck ergibt die Zunahme, nicht den Mittelwert.

Verbraucht eine höhere Filterklasse immer mehr Energie?

Die Klasse allein liefert keinen Energiewert. Tatsächlicher Volumenstrom, Konstruktion, Medienfläche, Druckverlust während der Standzeit und Anlagenbetrieb bestimmen das Ergebnis. Legen Sie zuerst die erforderliche Filtrationsleistung fest und vergleichen Sie anschließend geeignete Produkte.

Ist eine Einjahresrechnung dasselbe wie eine vollständige Lebenszykluskostenanalyse?

Nein. Ein Jahresvergleich kann eine Beschaffungsentscheidung unterstützen. Eine vollständige Lebenszyklusanalyse kann darüber hinaus Anfangsinvestition, wiederholte Wechsel, Entsorgung, Abzinsung und Preisänderungen über mehrere Jahre berücksichtigen. Nennen Sie die Systemgrenze, damit erkennbar ist, was die Gesamtsumme enthält.

Quellen

• Ulpatek, technischer Produktkatalog, Juli 2024, Seite 68: historische Eingaben; Energie hier mit ausdrücklichen Annahmen neu berechnet.
• Eurovent 4/24–2023, erste Ausgabe, Update 1: Energiebewertung unter Betriebsbedingungen.
• Eurovent 4/10, 2005: Bestandteile der Lebenszykluskosten.
• Eurovent, EPD Guide for Air Filters, 2026.
• US-Energieministerium, Improving Fan System Performance.
• Eurovent Certita Certification, Überblick zum Programm Air Filters.