Was bei Verkehr und in der Werkshalle bereits seit Jahren diskutiert wird, rückt in anderen Bereichen erst nach und nach ins Bewusstsein: Geräusch, das bei der Klimatisierung oder Kühlung von Räumen entsteht. Für Angestellte im Büro, Nachbarn eines Supermarkts, Hotelbesucher oder Bewohner eines Gebäudes mit Wohnraumlüftung oder Wärmepumpe wirkt sich andauernde Geräuschbelastung negativ auf Leistungsfähigkeit und Lebensqualität aus.
Und dabei sind Geräuschemissionen bei Raumluft- und Klimatechnischen Anlagen nicht immer „offenhörlich“: Nehmen wir Lautstärke ab einem bestimmten Dezibelmaß sofort als unangenehm wahr, sind beispielsweise niederfrequente Geräusche nicht immer so leicht wahrnehmbar, haben aber genauso große Auswirkungen.
Geräusche, deren Ursachen und Wirkungen zu verstehen, ist daher enorm wichtig, um lufttechnische Anlagen in Sachen Akustik zu verbessern. ebm-papst setzt daher auf ein Instrumentarium aus Messlaboren, Psychoakustik und aerodynamischer Entwicklung, um kontinuierlich leisere und verträglichere Lösungen zu schaffen. Die Ventilatoren sind aerodynamisch – und dadurch oft auch aeroakustisch – optimiert, angetrieben von leisen EC-Motoren und verfügen über Vorleitgitter, die den Luftstrom auch vor und nach dem Flügelrad positiv beeinflussen.
Laut ist nicht gleich laut!
Wir nehmen Sie mit auf eine Reise in die Welt der Geräusche. Begleiten Sie uns ins Akustiklabor, erfahren Sie mehr über die Auswirkungen von Geräuschen auf den Menschen und was das mit leisen EC-Ventilatoren zu tun hat.
Das Geräuschspektrum eines Ventilators
Das Geräuschspektrum eines Ventilators enthält in der Regel tonale und breitbandige Komponenten. Ihre Entstehungsmechanismen sind völlig unterschiedlich: Ursache für die meisten tonalen Komponenten ist die Interaktion des rotierenden Laufrades mit Störungen in der angrenzenden Luftströmung. Die werden durch Streben, Leitschaufeln, asymmetrischen Einlauf und weitere bauseitige Komponenten verursacht.
Ein Blick ins Messlabor für Akustik

Schallquellen bei Ventilatoren auf die Spur zu kommen ist nicht einfach, denn die Simulation von Aeroakustik ist heute noch Gegenstand der Forschung.
Als experimentelles Verfahren zur Ortung von Schallquellen am rotierenden Ventilator nutzt ebm-papst beispielsweise das sogenannte Beamforming-Verfahren.
Herzstück ist ein kreisförmiges Mikrofonarray, bei dem 80 Mikrofone auf zwei Ebenen angeordnet sind. Das Mikrofonarray ist im Ventilatorenprüfstand auf der Saugseite eingesetzt.
Dort misst es die Laufzeitunterschiede der Schallwellen zu den einzelnen Mikrofonen. Ausgeklügelte Algorithmen werten dann die über 30 Sekunden bei bekannter Ventilatordrehzahl gewonnenen Daten aus.
Sie sind damit abhängig von der Einbausituation des Ventilatorlaufrades. Oft lassen sie sich durch verbesserte Anordnung des Laufrads reduzieren oder sogar vermeiden. Die meisten breitbandigen Geräuschkomponenten dagegen werden durch die unvermeidbare Turbulenz der Zuströmung und die prinzipbedingte Strömung um die Schaufeln verursacht. Die breitbandigen Anteile bestimmen das Grundniveau des Geräuschspektrums eines Ventilators.
Zu den von ebm-papst erarbeiteten Lösungen gegen die Geräuschentwicklung gehören z. B. strömungstechnisch optimierte Lüfterräder, Winglets, Diffusoren und Vorleitgitter, mit denen Schallleistung und Schallpegel der Ventilatoren deutlich sinken. Die aeroakustischen Untersuchungen haben damit bewiesen, dass sie erheblich zur Ventilatoren-Optimierung beitragen.

Die RadiPac-Reihe für RLT-Anlagen
Ein Beispiel dafür ist der speziell für den Einsatz in Klima- und Raumluftgeräten konzipierte Radialventilator der RadiPac Baureihe. Die Radialventilatoren der neuen Generation arbeiten mit höheren Wirkungsgraden, außerdem ist die Geräuschentwicklung weiter gesunken. Abhängig vom Betriebspunkt liegt die Schallpegelreduzierung zwischen 3 bis 7 dB(A) im Vergleich zur Vorgängerbaureihe.
Für diese Optimierung spielt das nach neuesten strömungstechnischen Erkenntnissen entwickelte Laufrad mit seinen fünf geometrisch anspruchsvoll gestalteten Laufradschaufeln eine wichtige Rolle. Als Werkstoff wurde ein hochfester, glasfaserverstärkter Verbundwerkstoff verwendet, wobei die komplexe Formgebung durch das verwendete Spritzgussverfahren ermöglicht wird. Diese Schaufelgeometrie reduziert die Strömungsverluste drastisch.
ebm-papst hat aber nicht nur Geometrie und Material optimiert, sondern auch die reale Einbausituation in RLT-Geräten mit einbezogen. Das breite Wirkungsgradoptimum bei Radialventilatoren führt dazu, dass die Ventilatoren in praktisch jedem Betriebspunkt mit möglichst geringer Leistungsaufnahme arbeiten und es auch in puncto Lautstärke keine unliebsamen Überraschungen gibt.
Vorleitgitter FlowGrid reduziert zusätzlich Geräusche

Das FlowGrid fungiert als eine Art Gleichrichter, der geräuscherzeugende Verwirbelungen in der Zuströmung reduziert, ohne die Luft- und Aufnahmeleistung zu verändern.
Die Ventilatoren arbeiten dann noch leiser, was nicht nur bei raumlufttechnischen Anwendungen ein Vorteil ist. Gerade in lärmsensiblen Anwendungen wie Wärmepumpen, Wohnungslüftungsgeräten und Luftreinigern für Klassenzimmer können hier gute Ergebnisse erzielt werden.
Geräuschentwicklung vermeiden: Hersteller miteinbeziehen
Geräuschentwicklung in Raumlufttechnischen Anlagen wirkt sich auf vielfältige Weise auf die betroffenen Menschen aus. Allerdings lässt sich dieses Problem durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Faktoren deutlich abschwächen. Ausschlaggebend ist, bereits in der Planung und Entwicklung einer Anlage die Komponentenhersteller mit einzubeziehen. Das gilt in besonderem Maße für den Ventilator, der als meist einzig rotierendes Teil der Anlage eine zentrale Geräuschquelle sein kann.
ebm-papst berücksichtigt zum einen bereits in der Entwicklung seiner Ventilatoren die vielfältigen Einflussfaktoren auf die Geräuschentwicklung und bedient sich komplexer Messtechnik sowie den Erkenntnissen der Psychoakustik, um jede Generation seiner Produkte noch geräuschärmer zu machen – und durch diese aerodynamischen Weiterentwicklungen auch stets wesentlich effizienter.
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