NEWS rund um Schallschutz für HVAC- und Industrieanlagen-Anlagen

Bei einem Besuch zu einer Installation von 3 VRF-Anlagen habe ich festgestellt das die Schallemission bei einer der Anlagen deutlich höher war als bei den anderen. Ein typisches Wummern (Ab- und Zunehmender Ton) waren die Ursache. Mein Verdacht war da hier ein Lagerschaden eines Ventilators vorliegt. Der Anlagebetrieber hat mir dann bestätigt das sich in der Kälteperiode Eis am Gerät aufgebaut hat, das mit dem Ventilatoren streifte.

Unwucht und Lagerschäden gehören zu den typischen Ursachen für erhöhte Schallemissionen an Ventilatoren von Wärmepumpen, Kälte- und Klimageräten, sie verstärken sowohl Luft- als auch Körperschall deutlich.

Unwucht
Unwucht bedeutet, dass die Massenträgheit des Laufrads bzw. Rotors nicht mehr symmetrisch zur Drehachse verteilt ist (z.B. durch Schmutz, Eisansatz, verbogene Schaufel, fehlendes Ausgleichsgewicht).
Im Betrieb erzeugt die Unwucht eine sinusförmige Erregerkraft mit 1× Drehfrequenz, die Lagerböcke, Rahmen und Verrohrung in Schwingung versetzt und als tieffrequentes Brummen bzw. Dröhnen hörbar wird.

Typische Symptome
Zunehmendes Brummen/Vibrieren proportional zur Drehzahl, oft ohne stark ausgeprägte Hochfrequenzanteile.

Lagerschäden
Akustisch äußert sich das als raues Surren, Schleifen oder mahlendes Geräusch, das mit Drehzahl und Last zunimmt.

Wechselwirkung Unwucht und Lager
Dauerhafte Unwucht erhöht die dynamische Lagerbelastung und beschleunigt so den Lagerverschleiß.

Auswirkungen auf Schallemission
Unwucht/Lagerschäden können den Schallleistungspegel zusätzlich um mehrere dB(A) erhöhen. Die Schallpegel-Zunahme liegt hier meist im Bereich von 3–8 dB(A). Neben dem reinen Lüftergeräusch kann sich auch die Körperschallübertragung erhöhen.

Bei Inverter geregelten Geräten tritt das Problem besonders kritisch in Teillast-Drehzahlbereichen nahe Eigenfrequenzen von Rahmen, Konsole oder Leitungen auf (Resonanzüberhöhung) hier kann die Schallpegel-Zunahmen deutlich > 10 bis 20 dB(A) liegen.

Auf Betriebsstunden achten
Für Großventilatoren in Wärmepumpen- und Klima-, Kälte-Anwendungen liegen die typische Auslegung der Lagerlebensdauern grob bei etwa 40 000–60 000 Betriebsstunden, je nach Lager- und Motortyp, Betriebsbedingungen und Hersteller.

Motorlager werden oft mit bis zu ca. 50 000 h Lagerlebensdauer angegeben; Wartungsunterlagen nennen Inspektion z.B. alle 5 000 h und eine Grundrevision, wenn die L10-Lebensdauer nach 5–7 Jahren Dauerbetrieb überschritten ist (≈ 25 000–40 000 h/Jahr → 125 000–280 000 h kumulativ). L10 ist das nach DIN/ISO 281 definierte „nominelle“ oder „Basic Rating Life“ von Wälzlagern.

Die meisten Anlagen werden wesentlich länger betrieben was wiederum bedeutet das bei den meisten Unwucht und Lagerschäden während der Betriebsdauer über die Jahre auftreten können.

Wartungsempfehlungen sehen deshalb regelmäßige Kontrolle auf „freien Lauf“ und Prüfung auf Unwucht/Lagerschäden im Intervall von etwa 6–12 Monaten vor.​ Ein weiterer Grund um die Anlagen regelmäßig zu Warten..

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