Schallreduktion von Gross-Wärmepumpen und Gross-Kälteanlagen.

Uns erreichen immer mehr Anfragen für die Schallreduktion von Luftgekühlten Gross-Wärme und Gross-Kälteanlagen mit einer Anlage Einzelleistung > 200 kW die eine Reduktion der Schallemissionen von 25 dB(A) und mehr benötigen, um die gesetzlichen Schallgrenzwerte einzuhalten. Vielfach werden zu dem Mehrfachanlagen in diesem Leistungsbereich auf kleiner Fläche geplant.

Oft entsteht das Dilemma der Aufstellung bereits bei der Planung. Immobilien Investoren wollen möglichst keinen Raum für die Anlagen freimachen der sich vermieten lässt. Damit sind Planer oft gezwungen die Anlagen nahe an der Grundstückgrenze auf Dächern usw. zu planen und stoßen dann rasch auf die Ruhebedürfnisse der angrenzenden Anwohner.

Da die Schallemissionen von Luft gekühlten Anlagen ein Emissionsspektrum von 32 bis 8K Hz umfassen, stoßen diese Schallreduktionswünsche rasch auf die Grenzen der Physik, respektive auf die Schallisolations- und Schallabsorptionsgrenzen der heute verfügbaren Materialien. Weiter auf Verfügbaren Flächen, um Schallhauben mit der für die Schallreduktion nötigen Hüllfläche aufbauen zu können.

Eine Schwierigkeit sind die hohen Luftvolumen, die diese Anlagen auf voller Leistung benötigen die in der Regel meist > 150000 m3/h liegen, um die volle Anlageleistung abzurufen. Hinzukommen meist Mehrfachkompressoren, die je nach Leistungsstufe zugeschaltet werden. Einzelne Scroll Verdichter im Bereich 400–600 kW liegen typischerweise bei rund 80–86 dB(A) Lw in „Low noise“-Ausführung, Super‑Low‑Noise‑Varianten schaffen nochmals ca. 3–5 dB(A) Reduktion. Geräusch der Hydraulik und Ansauggeräusche durch Druckverluste auf der Verdampfer Seite kommen natürlich noch dazu. In der Praxis kann der Abstand zwischen 1/4‑ und 4/4‑Stufe größer sein, weil bei Volllast meist höhere Ventilatordrehzahlen gefahren werden, dies gilt vor allem bei Kälteanlagen. Im Wärmepumpen Betrieb werden die Ventilatordrehzahlen auch im Teillast-Betrieb nicht signifikant reduziert.  

Das Dilemma ist nun bei der Planung von Schallhauben für Grosswärmepumpen genügend freie Flächen für die Luftzirkulation zu schaffen und die Luftgeschwindigkeit und Druckverluste durch die Schalleinhausung möglichst tief zu halten. In der Praxis heisst dies, bei einem Luftvolumen von 150000 m3/h benötigen wir 6,9 m2 freie Fläche um die Luftgeschwindigkeit auf 6 Meter/sec. und den Druckverlust auf 24 Pa. zu begrenzen und Luftströmungsgeräusche zu verhindern.

Auf begrenzten Flächen, was bei den meisten Projekten gegeben ist heisst dies die Luftführung so zu gestalten das Schallkritische Bereiche in der Nachbarschaft nicht direkt im austretenden Schall der Anlage liegt. Das heisst die freien Lufteintrittsflächen müssen nun auf einem reduzierten Perimeter untergebracht werden ohne direkte Luftwirbel zu erzeugen.
Da über die Ventilatoren auch Tieffrequenz-Schall im Bereich von 32 bis 250 Hz. Ausgetragen wird besteht weiter das Problem diesen Schall an der Quelle zu reduzieren. Gerade in diesem Bereich haben die meisten heute am Markt verfügbaren Materialien meist eine sehr geringe Wirkung.

Hoffnungsvoll habe ich mich deshalb in den letzten Monaten intensiv mit Akustischen Metamaterialen beschäftigt und die Erkenntnis gewonnen das die meisten Hersteller vor allem das Frequenzspektrum von 250 bis 500 Hz adressieren und zum grossen Teil noch in der Entwicklungsphase stecken und kaum verfügbare Produkte haben.

Im Frequenzbereich von 32 bis 250 Hz Luftschall funktionieren vor allem resonante, akustische Metamaterialien (Membran- und Helmholtz‑Typ), die gezielt auf diesen Bereich abgestimmt werden können. Hier braucht es aber noch einiges an Entwicklung, um effektive Produkte für die breite Masse zu entwickeln. Ich bin aber überzeugt das Metamaterialien den „Designraum“ innerhalb der bestehenden Physik erweitern, sie schaffen aber keine Perpetuum-mobile-Effekte, keine echte Überlichtkommunikation und keine Verletzung von Erhaltungs- oder Kausalitätsprinzipien.

Sicher können mit gezielt abgestimmten Resonatoren und/oder Metamaterial-Panels im Bereich von 32 bis 250 Hz zusätzlich einige dB reduziert werden das Ganze bleibt aber physikalisch eine Herausforderung (Wellenlängen, viel Leckage potenzial durch die freien Lüftungsöffnungen). Ventilator-Reserven, Abtauverhalten und Rückkühltemperaturen müssen zusätzlich mit der Hauben Geometrie und Kulissen- Resonator Anordnung abgestimmt werden.

In der Zwischenzeit ist die Wahl des Installationsort möglichst weit weg von Schallkritischen Lagen immer noch der Königsweg und hilft auch bei der Planung von Schallmassnahmen unter Berücksichtigung deren Leistungsfähigkeit und der deren Möglichkeit durch gezielte Luftführung kritische Bereiche vor Schallemissionen zu schützen.

Romolo Vicari 07.03.2026