Richtig messen und rechnen!

Häufig geben die Hersteller von Komponenten wie Wärmepumpen, Klimaanlagen und Ventilatoren nur den theoretischen Schallleistungspegel an. Daher stellt sich die Frage, wie man diesen Wert auf den messbaren Schalldruckpegel umrechnet. Dazu sollten die theoretischen Grundlagen der Akustik bekannt sein.

Schallleistungs- und Schalldruckpegel

Der Schallleistungspegel (LwA) ist eine physikalische Größe, die die abgegebene Schallenergie pro Zeiteinheit von einer Schallquelle in die Umgebung angibt und in Dezibel (dB) berechnet wird.

Der Schalldruckpegel (LpA) ist dagegen die tatsächliche Lautstärke, die an einem bestimmten Ort zu hören ist. Dieser hängt von der Entfernung zur Quelle und den Umgebungsbedingungen ab und ist die messbare Größe des Schalls in dB (A).

Umrechnung von Schallleistungspegel in Schalldruckpegel

Je nach Aufstellungsort lässt sich der angegebene Schallleistungspegel auf den messbaren Schalldruckpegel umrechnen.

Je nachdem, wie der genaue Aufstellort der Schallquelle beschaffen ist (frei im Raum, in einer Fläche, an einer Kante oder in einer Ecke), kann man den angegebenen Schallleistungspegel für die weitere Berechnung auf den entsprechenden Schalldruckpegel reduzieren.

Addition gleicher Schallquellen

Sofern man mehrere Geräuschquellen gleicher Oktavenfrequenz aufstellt, muss man die Addition gleicher Schallquellen für die weitere Berechnung entsprechend berücksichtigen.

Der Aufstellort der Schallquelle bestimmt die Art der Umrechnung auf den Schalldruckpegel.

Schallpegelreduzierung mittels Schalldämpfern

Für die Reduzierung des Schalldruckpegels werden Schalldämpfer, häufig Kulissenschalldämpfer, eingesetzt. Mit ihnen ist es möglich, durch die Optimierung von Kulissenspaltmaß und Kulissendicke eine maximale Dämpfung zu erzielen. Beispielsweise ist der Einsatz von Schalldämmkulissen mit einer Dicke von 100 mm für die Dämpfung von höheren Frequenzen deutlich geeigneter. Hingegen sind für die Dämpfung tieferer Frequenzen Schalldämmkulissen mit einer Dicke von 200 mm zu bevorzugen.

Anhand von vier Beispielen sollen die unterschiedlichen Ergebnisse der Schalldämpferdimensionierung näher betrachtet werden.

Beispiel 1:

• Kulissenschalldämpfer, Glasseidengewebe,
  Typ MSA 100, B = 1000 mm, H = 1000 mm,
  L = 1000 mm, 5 Kulissen
• Luftvolumenstrom 14 000 m³/h,
  Anströmgeschwindigkeit 3,8 m/s,
  Durchtrittsgeschwindigkeit 7,8 m/s

Beispiel 2:

• Kulissenschalldämpfer, Glasseidengewebe, Typ MSA 100, B = 1000 mm, H = 1000 mm,
  L = 2000 mm, 5 Kulissen
• Luftvolumenstrom 14 000 m³/h,
  Anströmgeschwindigkeit 3,8 m/s,
  Durchtrittsgeschwindigkeit 7,8 m/s

Beispiel 3:

• Kulissenschalldämpfer, Glasseidengewebe,
  Typ MSA 200, B = 1000 mm, H = 1000 mm,
  L = 1000 mm, 3 Kulissen
• Luftvolumenstrom 14 000 m³/h,
  Anströmgeschwindigkeit 3,8 m/s,
  Durchtrittsgeschwindigkeit 9,7 m/s

Beispiel 4:

• Kulissenschalldämpfer, Glasseidengewebe,
  Typ MSA 200, B = 1000 mm, H = 1000 mm,
  L = 2000 mm, 3 Kulissen
• Luftvolumenstrom 14 000 m³/h,
  Anströmgeschwindigkeit 3,8 m/s,
  Durchtrittsgeschwindigkeit 9,7 m/s

Im Vergleich zwischen dem Beispiel 2 mit 100 mm Kulissendicke und Beispiel 4 mit 200 mm Kulissendicke zeigt es sich, dass bei gleicher Schalldämpferlänge das Dämpfungsmaß im mittleren Oktavbereich zunimmt. Allerdings ist auch die Durchtrittsgeschwindigkeit im Schalldämpfer höher, was jedoch den Druckverlust von 20 auf 33 Pa erhöht.

Die notwendige Dicke der Schalldämmkulisse hängt von der vorherrschenden Geräuschfrequenz ab

Summenschallpegel

Der Summenschallpegel in dB(A) wird mit folgender Formel berechnet:

Lges = 10*log [(10*(0,1*L1) + 10*(0,1*L2) + 10*(0,1*Ln)]

In der Vergangenheit hat man häufig die Frequenz 250 Hz als den alleinigen Maßstab für die Dimensionierung der Schalldämpfer angesehen. Dies ist jedoch nicht korrekt; stattdessen muss man gemäß VDI 2081 den Summenschallpegel als Bemessungsgrundlage heranziehen.

Dieser wird anhand des Beispiels 2 so berechnet:

Lges = 10*log [10*(0,1*L1) + 10*(0,1*L2) + 10*(0,1*Ln)]

Lges = 10*log [10*(0,1*5) + 10*(0,1*12) + 10*(0,1*22)]

Lges = 22,5 dB Dämpfung über den Summenschallpegel (statt 19 dB bei 250 Hz).

Fazit

Die Betrachtungen sollten zeigen, dass die schalltechnische Berechnung von Wärmepumpen- und Klimaanlagen kein „Buch mit sieben Siegeln“ ist, sondern auch vom Praktiker umgesetzt werden kann. ■

Quellen:

• VDI 2081: „Geräuscherzeugung und Lärmminderung in Raumlufttechnischen Anlagen“
• VDI 3803: „Bauliche und technische Anforderungen an Raumlufttechnische Geräte“
• TA- Lärm: „Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm“
• Trox: Auslegungsprogramm für Kulissenschalldämpfer

Olaf E. Pielke,

Dipl.-Ing., Dipl.-Oec., TGA-Sachverständiger, Geschäftsführer PartG mbH, Rödermark.

Bild: Pielke