Seit Gründung des Unternehmens im Jahre 1951 lautet die Maxime der TROX GmbH: „Der Mensch ist Maßstab und sein Wohlbefinden das Ziel.“ Und gesunde Luft ist für unser Wohlbefinden eine Grundvoraussetzung. Doch die Belüftung und Klimatisierung von Räumen ist ein komplexes Themenfeld mit vielen Variablen – wie zum Beispiel der Akustik. Denn raumlufttechnische Anlagen erzeugen über den Transport und die Einbringung der Luft Schall und damit Lärm, der störend und sogar belastend sein kann. Wir vermitteln hier einen Einblick in die Akustik, um die Entstehung und Vermeidung von Schall besser zu begreifen und die Planung zu erleichtern. Hier erfahren Sie, wie Geräusche auf ein angenehmes Maß reduziert werden und welche TROX Komponenten für welchen Fall geeignet sind. |
Wenn die Lüftungsanlage zu laut ist, kann dies zu Unbehagen, Stress, verminderter Konzentration und Schlafstörungen führen – beispielsweise in Krankenhäusern, Hotels, Bürogebäuden und Schulen oder anderen sensiblen Umgebungen. Besonders empfindlich reagieren Personen wie Kinder oder Menschen mit bestehenden Gesundheitsproblemen. Selbst ein niedriger kontinuierlicher Schallpegel kann als störend oder unangenehm empfunden werden. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen im Konzertsaal und das perfekte Musikerlebnis wird vom Rauschen der Lüftungsanlage untermalt. Doch gerade hier, wo viele Menschen auf engstem Raum zusammen sind, ist eine maschinelle Lüftung unverzichtbar. Volumenstromregler, Absperrklappen, Ventilatoren und andere bewegliche Teile können Geräusche erzeugen. Selbst der Luftstrom innerhalb der Anlage kann Schallemissionen verursachen, wenn die Luft mit hoher Geschwindigkeit durch Luftleitungen und Luftauslässe strömt. Somit entstehen auch innerhalb von Schalldämpfern Geräusche. Doch diese Geräusche können durch gute Planung und die Installation geeigneter Komponenten vermieden oder soweit reduziert werden, dass sie kaum noch wahrnehmbar sind. |
Die Akustik ist die Lehre vom Schall einschließlich seiner Erzeugung, Ausbreitung und Wirkung. Sie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, die sich mit der Untersuchung aller Wellen in Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern befasst. Wer unerwünschte Schallemissionen vermeiden will, muss verstehen, wie Schall entsteht und sich ausbreitet. Außerdem müssen wir definieren, welche Arten von Schall „unerwünscht“ sind und wann der Schall zu Lärm wird. Hier kommen also neben den Messwerten, die Wahrnehmung sowie die Messung von Schall ins Spiel. Das oben bereits erwähnte Musikkonzert wird in der Regel als angenehm empfunden, obwohl es in der Regel relativ laut ist. Eine im Zimmer fliegende Mücke jedoch ist verhältnismäßig leise, wird aber als unangenehm wahrgenommen. So können auch einzelne Signale – selbst, wenn sie leise sind – als störend empfunden werden. Werfen wir also einen genaueren Blick auf das Thema Wahrnehmung. |
| Haben Sie schon mal Ihren Finger an die Membran eines Lautsprechers gelegt? Was Sie spüren, sind die Schwingungen einer Schallquelle, die – vereinfacht erklärt – in Form von minimalen Druckveränderungen an die Luft abgegeben werden und sich wellenförmig ausbreiten. Die Schallwellen versetzen unser Trommelfell in Schwingungen, was im Gehirn den Vorgang des Hörens auslöst. Je stärker die Druckveränderung, also je größer der Ausschlag (Amplitude) unserer Lautsprechermembran, umso lauter empfindet man das Geräusch. Und je schneller die Membran schwingt, umso höher wird der Ton des Luftschalles (Frequenz). Die Maßeinheit der Frequenz ist das Hertz, kurz Hz, gemessen in Schwingungen pro Sekunde. Die Energie, die mit dem Lautsprecher akustisch freigesetzt wird, ist die Schallleistung. Sie definiert die Quellstärke einer Schallquelle und ist umgebungsunabhängig. Der Schalldruck ist die Wirkung der Quelle, die der Mensch hört, bzw. die mit einem Messgerät erfasst werden kann. |
Um das enorm große Dynamikspektrum von Schall abbilden zu können, werden die physikalischen Einheiten Druck [Pa] und Leistung [Watt] als Pegel, bezogen auf unterschiedliche Bezugsgrößen in Dezibel [dB] ausgedrückt. So entstehen der Schalldruckpegel Lp und der Schallleistungspegel Lw, beide in dB bzw. in dB(A) und doch grundsätzlich unterschiedlich. Da die Dezibel-Skala auf das menschliche Ohr ausgelegt ist, erstaunt es wenig, dass die untere Hörschwelle des Menschen bei 0 dB liegt. Signale unterhalb von 0 dB sind dennoch vorhanden und können von manchen Tieren, wie z.B. Hunden oder Katzen, aber auch von Messgeräten wahrgenommen werden. Die Schmerzgrenze liegt bei ca. 120 dB, aber auch Lautstärken ab 80 dB über einen längeren Zeitraum können bleibende Gehörschäden wie Tinnitus verursachen. In der menschlichen Wahrnehmung entsprechen +10 dB in etwa einer empfundenen Verdopplung der Lautstärke. Jedes der Geräusche in der folgenden Darstellung wirkt also etwa doppelt so laut wie das vorherige! |
Von Kalligraf - Eigenes Werk, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=75937938
| Wirken mehrere Schallquellen gleicher Lautstärke nebeneinander, heißt das nicht, dass sich der Schalldruckpegel einfach addiert. Vielmehr erhöht sich der Schalldruckpegel um folgende Werte: |
| Bei der Ermittlung des Gesamtschallpegels von mehreren Schallquellen mit unterschiedlichen Schallpegeln, erhöht sich der Summenpegel in Abhängigkeit von der Differenz der beiden Schallpegel. |
Die meisten Geräusche setzen sich aus Geräuschanteilen verschiedener Frequenzen zusammen. Man kann sich das wie unser bereits zitiertes Musik-Orchester vorstellen, bei dem viele Instrumente gleichzeitig spielen und ein summiertes Geräusch erzeugen. Treten die Schallwellen in einer reinen Sinuskurve auf, wird dies als Ton bezeichnet. Ein Klang ist immer eine Komposition aus verschiedenen harmonischen Tönen. Geräusche, die als Lärm empfunden werden, bestehen aus einer unbegrenzten Anzahl von Einzeltönen. Will man einen bestimmten Geräuschanteil herausfiltern, müsste man in unserem Orchester die Instrumente einzeln spielen lassen. Ähnlich kann man ein aus vielen Frequenzanteilen zusammengesetztes Geräusch, wie es eine RLT-Anlage erzeugt, analysieren und die Frequenzanteile der Einzelkomponenten ermitteln. |
Hier kommt unser Hörspektrum ins Spiel, das den Frequenzbereich von 20 bis 16.000 Hertz (Hz) umfasst (Kinder sogar bis 20.000 Hz). Dieser Bereich wird in 8 Abschnitte und den sogenannten Oktavbändern unterteilt. Die relevanten Oktavbänder werden gemäß VDI 2081 wie folgt definiert: Zur akustischen Berechnung einer Anlage ist die Angabe des Schalleistungspegels im Oktavband unerlässlich. Über unsere Auslegungsprogramme erhalten Sie produktspezifische Angaben zu allen TROX Produkten. |
Das menschliche Ohr ist nicht für alle Frequenzen gleich empfindlich – niedrige Frequenzen werden schlechter wahrgenommen, als hohe Frequenzen. Daher ist es in der technischen Akustik üblich, Bewertungskurven zu verwenden, die die wahrgenommene Lautheit berücksichtigen. Diese Bewertungskurven gibt es für verschiedene Lautstärkepegel und Anwendungen. Am häufigsten wird die A-Bewertung verwendet, die schlussendlich den dB(A)-Wert angibt, der bei TGA-Anwendungen gut bekannt ist. Der relative Pegel (Diagramm unten) wird zum gemessenen Wert des jeweiligen Spektralwertes addiert. Die logarithmische Summe der Frequenzen ist der A-bewertete Summenpegel. Es ist möglich, den Schalldruck und/oder die Schallleistung zu bewerten. |
Der Schall bewegt sich in der Regel kugelförmig von seiner Quelle weg. Und das mit einer Geschwindigkeit von 343,2 m/s (1236 km/h) in trockener Luft bei 20 °C. Sicher kennen Sie die Zähl-Regel zur Schätzung der Entfernung eines Gewitters: 3 Sekunden Abstand zwischen Blitz und Donner entsprechen ca. 1 Kilometer. Rund um den Blitz breitet sich der Schall in alle Richtungen gleichzeitig aus, ähnlich einer Welle im Wasser nach einem Steinwurf. Im Freien gibt es nur den Direktschall, der sich von der Quelle ausbreitet. In der TGA ist das relevant beispielsweise bei Geräuschen an Wetterschutzgittern und Schallpegeln in der Nachbarschaft, die je nach Entfernung, Pegel an der Quelle und auch Anordnung der Quelle (frei im Raum / in einer Wand / an Kante …) verschieden hoch sein können. Schallreduktion im Verhältnis zur Entfernung (dB) im Freifeld: |
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Die TROX Forschungs- und Entwicklungsabteilung in Neukirchen-Vluyn verfügt über Hallräume und einen Schalldämpfer-Prüfkanal. Hier werden die für jede Geräteserie relevanten Messungen hinsichtlich ihrer Schallemissionen bzw. Schallreduktion durchgeführt und in umfangreichen Tests so lange verbessert, bis die gewünschten Eigenschaften erzielt wurden. Zur objektiven Beurteilung der Schallleistung von Geräten oder der Einfügungsdämpfung von Schalldämpfern gelten Normen die eine Vergleichbarkeit ermöglichen. Sie beschreiben Messanordnung, Messtechnik und die Beschaffenheit des Hallraums. Folgende Normen werden bei TROX im Akustiklabor verwendet: DIN EN ISO 5135:2020-12 Akustik - Bestimmung des Schallleistungspegels von Geräuschen von Luftdurchlässen, Volumendurchflussreglern, Drossel- und Absperrelementen durch Messungen im Hallraum (ISO 5135:2020); Deutsche Fassung EN ISO 5135:2020 DIN EN ISO 3741:2011-01 Akustik - Bestimmung der Schallleistungs- und Schallenergiepegel von Geräuschquellen aus Schalldruckmessungen - Hallraumverfahren der Genauigkeitsklasse 1 (ISO 3741:2010); Deutsche Fassung EN ISO 3741:2010 DIN EN ISO 7235:2010-01 Akustik - Labormessungen an Schalldämpfern in Kanälen - Einfügungsdämpfung, Strömungsgeräusch und Gesamtdruckverlust (ISO 7235:2003); Deutsche Fassung EN ISO 7235:2009 VDI 2081 Blatt 1:2022-04 Raumlufttechnik - Geräuscherzeugung und Lärmminderung Bei komplexeren Geräten oder Gerätekomponenten können mehrere Messungen erforderlich sein, um spezifische Frequenzbereiche oder charakteristische Geräusche zu bewerten. |
Die Bauakustik ist eine separate Disziplin in der Akustik, die sich mit der Auswirkung der baulichen Gegebenheiten auf die Schallausbreitung zwischen den Räumen eines Gebäudes bzw. zwischen dem Rauminneren und der Außenwelt beschäftigt. Bauteile wie Wände, Türen, Fenster und auch Überströmelemente werden hinsichtlich ihrer Schalldämmung beschrieben und definiert um gewisse Anforderungen zu erfüllen. |
In einem Projekt können mit den Angaben der Schalldämmung der einzelnen Komponenten die resultierende Schalldämmung des gesamten Systems aus Wand, Tür, Fenster und ggf. dem Luftweg berechnet werden. Dafür wird meist das bewertete Schalldämmmaß Rw verwendet. Dieses beschreibt die Fähigkeit den Schall zwischen zwei Räumen zu dämmen. Neben dem Rw-Wert der Komponenten spielen bei der Berechnung des gesamten Systems Flächenverhältnisse eine große Rolle. Dabei ist leicht vorstellbar, dass z.B. ein großes Fenster einen größeren Einfluss hat, als ein kleines Fenster. Wenn die Flächendefinition bei Fenster und Türen recht simpel ist, ist das bei Überströmelementen nicht der Fall. Hier kann der Hersteller frei wählen, ob z.B. nur die offene Fläche zum Raum verwendet werden soll, oder die gesamte Gerätefläche. Abhängig von der verwendeten Fläche variiert der dazugehörende Rw-Wert. Das führt dazu, dass der Rw-Wert selten 1:1 vergleichbar ist, da oftmals unterschiedliche Bezugsflächen verwendet werden. Verrechnet in dem resultierenden Wert des Gesamtsystems haben die variierenden Bezugsflächen keinen Einfluss, da diese mit verrechnet wird. |
| Je nach Bezugsfläche (dunkelblau) ergeben sich unterschiedliche Dämmwerte für das Lüftungselement – Typ TROX CFE . | Trotzdem bleibt der Dämmwert der zusammengesetzten Wand identisch. |
Neben dem bewerteten Schalldämmmaß Rw gibt es alternativ auch die Angabe der bewertete Normschallpegeldifferenz Dn,e,w. Die bewertete Normschallpegeldifferenz beschreibt das Vermögen eines Bauteils den Schall zu dämmen bzw. zu dämpfen – in unserem Beispiel ein CFE-Überströmelement. Daher wird die Norm-Schallpegeldifferenz vornehmlich bei kleinen Bauteilen (Fläche < 1 m²) angewendet, wobei die tatsächliche Fläche „S“ des Bauteils durch eine Bezugsfläche A0 = 10 m² ersetzt wird. Im Gegensatz zum bewerteten Schalldämmmaß können die Werte der bewerteten Normschallpegeldifferenz unmittelbar miteinander vergleichen werden. Wie man gut erkennen kann, führen die Bezugsflächen S1 (gesamte Gerätefläche R=22,7 dB) oder S2 (nur Geräteöffnung R=13,5 dB) beim Einsetzen in die Formel zu unterschiedlichen Ergebnissen für den Schalldämmwert des Überströmelements CFE. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Verwendung einer einheitlichen Bezugsgröße A0 vergleichbare Werte.
Eine Vergleichbarkeit bietet jedoch die „Normschallpegeldifferenz" (Dn,e,w). Hier wird eine feste Größe von A0 = 10 m2 als Bezugsfläche definiert, die dann ins Verhältnis mit der gesamten Absorptionsfläche des Raums gestellt wird. Je größer der Wert, desto besser ist das Dämpfungsverhalten des Bauteils. Die Normschallpegeldifferenz Dn,e beschreibt das Vermögen eines Bauteils mit einer Fläche von weniger als 1 m2 – in unserem Beispiel ein CFE-Überströmelement – den Schall zu dämmen bzw. zu dämpfen. Entsprechend kommt die Normschallpegeldifferenz vornehmlich bei kleinen Bauteilen zur Anwendung. Hierbei wird die tatsächliche Fläche des Bauteils S durch eine Bezugsfläche von A0 = 10 m2 ersetzt. |
Sie suchen etwas ganz Bestimmtes? Hier finden Sie eine Übersicht aller TROX Produkte mit Schalldämpfungseigenschaften.
Je nach Anwendungsbereich und Art der Schallquelle gibt es unterschiedliche Produkte, die den Schallleistungspegel wirkungsvoll reduzieren. So gibt es beispielsweise Schalldämpferkulissen, die insbesondere zur Dämpfung tiefer Frequenzen eingesetzt werden oder solche, die besonders gut hohe Frequenzen reduzieren können. Dazu werden unterschiedliche Techniken angewendet. Beim Absorptionsschalldämpfer wird ein Teil der Schallenergie in Wärmeenergie umwandelt. Zur Absorption eignen sich poröse Materialien wie beispielsweise Mineralwolle. Der Effekt der Schallabsorption wird durch Mehrfachreflexion innerhalb des Materials verstärkt. Ein Absorptionsschalldämpfer dämpft hauptsächlich mittlere und hohe Frequenzen. Ein Resonanzschalldämpfer hingegen wandelt Schallenergie in Bewegungsenergie um. Dabei werden Resonanzplatten, die keine feste Verbindung mit dem Rahmen haben, durch die Schalleinwirkung zum Schwingen gebracht. Die Energie für die Schwingung wird der Schallleistung entnommen. Zusätzlich wirkt Absorptionsmaterial hinter der Resonanzplatte wie ein Dämpfungselement . Ein Resonanzschalldämpfer dämpft hauptsächlich niedrige Frequenzen. |
Werden mehrere Dämpfungselemente nebeneinander direkt in den Kanal integriert, spricht man von Kulissenschalldämpfern. Sie finden häufig Anwendung in zentralen RLT-Anlagen wie dem TROX X-CUBE und dämpfen den Schall quasi direkt an der Quelle. Dabei wird die Luft möglichst effizient zwischen den Kulissen hindurchgeführt. Das darin enthaltene Absorptionsmaterial und/oder die Resonanzplatten entziehen dem Schall seine Energie. Rohrschalldämpfer werden in runden Luftleitungen eingesetzt. Sie gibt es auch in gebogener Form für Luftführungen um oder in Ecken, wenn aufgrund beengter Platzverhältnisse andere Möglichkeiten entfallen. Zusatz-Schalldämpfer dienen vor allem der Reduktion von Strömungsgeräuschen bei Regelgeräten. Sie werden meistens direkt hinter dem Regelgerät in der Luftleitung montiert. Überströmelemente, wie der TROX CFE, verfügen über integrierte Schalldämpfer auf Absorptionsbasis. Sie dienen der akustischen Trennung von zwei Räumen. Dabei wird die Luft entweder Z-förmig oder T-förmig im Gerät von einem Raum in den anderen geführt. |
MineralwolleTROX verwendet nicht brennbare Mineralwolle mit RAL-Gütezeichen, die durch hohe Biolöslichkeit nach TRGS 905 und EU-Richtlinie 97/69/EG gesundheitlich unbedenklich sind. Der bei der Produktion von Schalldämpferkulissen entstehende Verschnitt wird vollständig gesammelt und über den Zulieferer dem Produktionsprozess wieder zugeführt (Rockcycle®). Diese Aufbereitung und Wiederverwertung trägt nachhaltig zur Entlastung der Umwelt bei. GlasseidengewebeDamit kein Abrieb der Mineralwolle in den Luftstrom gelangt, wird das Absorptionsmaterial durch ein hochfeines Glasseidengewebe abgedeckt, das bis max. 20 m/s Luftgeschwindigkeit wirkungsvollen Schutz bietet. Die Oberflächen können (bei Zugänglichkeit) feucht abgewischt und gereinigt werden. Die entsprechenden Produkte und Komponenten sind VDI6022 konform gekennzeichnet (siehe Produkte) EnergieeffizienzEbenfalls wichtig in punkto Nachhaltigkeit ist die Energieeffizienz der Schalldämpfer. So wird bei der Entwicklung nicht nur auf minimierte Strömungsverluste durch profilierte Rahmen geachtet, sondern auch auf eine besonders hohe Gehäusedichtigkeit. Denn durch die Anhebung der Leckageklasse kann zusätzliche Primärluft eingespart werden. |
ATEXAuch in explosionsgefährdeten Bereichen können Schalldämpfer eingesetzt werden. So findet man zum Beispiel in ATEX zertifizierten Zentralgeräten der X-CUBE Serie entsprechend geeignete Schalldämpferkulissen. Für alle geeigneten Produkte sind die ATEX Herstellererklärungen auf der Internetseite hinterlegt. ATEX zertifizierte Schalldämpfer dürfen in Ex-Bereichen der Zone 1, 2 und Zone 21, 22 (außerhalb) gemäß Richtlinie 1999/92/EG eingesetzt werden. "Außerhalb" bedeutet, dass der Schalldämpfer in den genannten Bereichen zwar eingesetzt werden kann, jedoch keine explosionsfähige Atmosphäre durch den Schalldämpfer (innerhalb) geführt werden darf. |
KüchenabluftInsbesondere bei Küchenabluft müssen hohe Hygienestandards eingehalten werden. Die abgeführte Luft muss über Aerosolabscheider gereinigt werden, so dass sich geeignete Fortluftbedingungen einstellen. Für die Planung sowie den Einbau und die Wartung während des Betriebs empfiehlt sich die Beachtung der VDI 2052. Zur Schalldämpfung besonders geeignet sind Kulissenschalldämpfer in der Standardausführung ohne Lochblech oder Streckmetall. Denn die Glasseiden kaschierten Oberflächen sind fett- und säurebeständig und lassen sich sehr gut und einfach reinigen. Bei der Materialwahl des Schalldämpfers sollte man sich am besten am Kanalsystem orientieren. |
ReinraumAuch in Reinraum-Umgebungen kommen häufig Schalldämpfer zum Einsatz. Denn in der Pharmazie oder bei der Produktion von sensiblen elektronischen Komponenten ist höchste Konzentration gefragt. Reinraumtechnik gemäß VDI2083 ist mit TROX-Standard-Schalldämpfern problemlos realisierbar. Folgende Punkte sollten dabei beachtet werden:
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ProduktionshallenGroße und offene Hallen haben oftmals schlechte akustische Eigenschaften, da die Decken- und Wandflächen Schall über weite Strecken reflektieren, was zu unangenehmen Nachhalleffekten führt. Das erschwert nicht nur die Verständigung sondern wirkt sich auch negativ auf die Arbeitsatmosphäre aus. Abgehängte Schalldämpferkulissen unter Decken oder an Wänden tragen erheblich zur Reduzierung der Nachhallzeiten bei und können einfach montiert werden. Zur Erzielung eines optimalen Ergebnisses empfiehlt sich, projektspezifische Berechnungen durch einen Bauakustiker vornehmen zu lassen. |
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