Schalldämpfer in lüftungstechnischen Anlagen

Liefert die 250Hz-Methode aussagekräftige Ergebnisse?

Der Ventilator ist die bedeutendste Lärmquelle in lüftungstechnischen Anlagen. Das Geräuschspektrum reicht von tiefsten, gerade noch als Schall wahrnehmbaren Frequenzen bis zu über 10.000Hz. Zur Geräuschreduzierung werden Schalldämpfer eingesetzt. Sowohl das Spektrum des Ventilators als auch die Dämpfung des Schalldämpfers sind von der konstruktiven Gestaltung, den Abmessungen und den Betriebsparametern abhängig, und zwar in Bezug auf die Lage kritischer ebenso wie günstiger Frequenzbereiche.

Dipl.-Ing. Diethard Niehoff
Der Ventilator ist die bedeutendste Lärmquelle in lüftungstechnischen Anlagen. Das Geräuschspektrum reicht von tiefsten, gerade noch als Schall wahrnehmbaren Frequenzen bis zu über 10.000Hz. Zur Geräuschreduzierung werden Schalldämpfer eingesetzt. Sowohl das Spektrum des Ventilators als auch die Dämpfung des Schalldämpfers sind von der konstruktiven Gestaltung, den Abmessungen und den Betriebsparametern abhängig, und zwar in Bezug auf die Lage kritischer ebenso wie günstiger Frequenzbereiche. Hinzu kommen die frequenzabhängigen Einflüsse bei der Schallausbreitung im Kanalnetz. In Anbetracht dieser Zusammenhänge ist absehbar, dass die Auslegung von Schalldämpfern auf lediglich 250Hz zwangsläufig zu Fehlern führen muss.

Das häufig in der Praxis anzutreffende Kurzverfahren nach der 250Hz – Methode sollte durch die Pegelrechnung in Oktaven im Bereich von 63Hz bis 8kHz ersetzt werden.

Der Einfluss des Geräuschspektrums auf die Wirksamkeit von Schalldämpfern

Das Spektrum von Ventilatoren ist breitbandig mit typ und konstruktionsbedingten Besonderheiten. Bei Ventilatoren mit rückwärtsgekrümmten Schaufeln bleibt das Spektrum im Bereich der tiefen Frequenzen nahezu konstant und fällt nach hohen Frequenzen hin stetig ab. Das Spektrum von Axialventilatoren hingegen fällt nach tiefen und hohen Frequenzen ab, besitzt hingegen also im mittleren Frequenzbereich ein Maximum. Die Drehzahl beeinflusst bei allen Ventilatortypen die Lage der Spektren in Bezug auf die Frequenzachse.

Hinzu kommen drehzahlabhängige tonale Komponenten: Drehklang mit Obertönen. Zwischen Ventilator und Schalldämpfer befindliche Bauteile bzw. die Nutzung des Schalldämpfers als Sekundärschalldämpfer beeinflussen das Geräuschspektrum nochmals. Aufgrund des frequenzabhängigen Dämpfungsverhaltens folgt zwangsläufig, dass der Schalldämpfer auf verschiedene Geräuschpegel gleicher Lautstärke mit unterschiedlichen Summenpegeln am Schalldämpferausgang reagiert. So kann ein Absorptionsschalldämpfer das Geräusch eines Axialventilators deutlich besser dämpfen, als das eines gleich lauten Radialventilators. Obwohl Axialventilatoren im gleichen Arbeitspunkt einen bis 10dB höheren Schall-Leistungspegel erzeugen als Radialventilatoren, schneidet der Axialventilator hinsichtlich des Dämpfungsaufwandes erheblich besser ab [1], [2]. Schalldämpfer, insbesondere Kulissenschalldämpfer, können durch konstruktive Maßnahmen auf das Spektrum der Schallquelle abgestimmt werden.

Neben der Nutzung unterschiedlicher Wirkprinzipien, wie Absorptions- und Resonanzmechanismen, ist es möglich, Spaltmaß und Kulissendicke so zu optimieren, dass der Summenpegel [in dB(A)] des gedämpften Geräuschs möglichst niedrig wird. Beispielsweise ist der Einsatz von Kulissen mit einer Dicke von 100 mm für die Dämpfung hoher Frequenzen wesentlich effektiver, während für sehr tiefe Frequenzen mindestens 300 mm dicke Kulissen oder Resonanzkulissen die bessere Wahl darstellen. Um diese Optimierung durchzuführen, muss das gesamte, technisch interessante Frequenzband in die Rechnung einbezogen werden. Das betrifft in den meisten Fällen den Bereich von 63Hz bis 8kHz.

Welche Rolle spielt die A-Bewertung?

Das menschliche Gehör ist im mittleren Frequenzbereich am empfindlichsten. Tiefe Frequenzen werden deutlich leiser wahrgenommen. Diese Tendenz wird im Schallpegelmesser durch die A-Bewertung nachgebildet. Die gehörrichtige Bewertung in dB(A) kann nur auf ein hörbares Schallereignis angewendet werden, nicht aber auf die Dämpfung eines Schalldämpfers an sich.

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