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RadiPac: Geräusch­ent­wick­lung in RLT-Anlagen vermeiden

Geräusch­emis­sionen beein­träch­tigen die Leis­tungs­fä­hig­keit und Gesund­heit von Menschen ganz unmit­telbar. Gerade in Innen­räumen ist das Thema ein entschei­dender Faktor. Die Ursa­chen von Geräu­schen bei raum­luft­tech­ni­sche Anlagen aufzu­spüren und zu besei­tigen kann daher ein echter Game­ch­anger sein. Leise und effi­zi­ente Venti­la­toren, wie beispiels­weise die der RadiPac-Baureihe, tragen eben­falls einen Teil dazu bei.


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.

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

Bild | ebm-papst

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-Baureihe ist nach neuesten Erkennt­nissen strö­mungs­tech­nisch opti­miert. (Bild | ebm-papst)

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.

Wie nehmen wir Geräu­sche von Venti­la­toren wahr?

Das erklärt Ihnen dieses What the Tech?!-Erklärvideo.

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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