SCHALLSCHUTZ FÜR HVAC ANLAGEN - News

Auslegung von Schallhauben für Luftgekühlte Groß-Wärmepumpen und Gross-Kälteanlagen.

Sat, 22 Mar 2025 18:06:11 GMT

Die Auslegung von Schallhauben für Groß-Wärmepumpen und Groß-Kälteanlage orientiert sich an den nachstehenden Parametern.

1) Physische Dimension der Anlagen
2) Benötigte Luftvolumen auf Volllast
3) Statische Pressung der Ventilatoren
4) Zu erreichende Schalldämmung
5) Benötigte Service- Zugänge für Service- und Wartungsarbeiten.

Die nachstehenden Physikalischen Parameter sind bei der Planung in das Richtige Verhältnis zu setzen:

Luftvolumen, Freie Flächen, Luftgeschwindigkeit, Druckverlust.

Freie Lufteintritts und Luftaustrittsflächen (Offene Flächen Netto in der die Luft in der Haube Ein- und Austreten kann). Diese Freien Flächen müssen so dimensioniert sein, dass eine Luftgeschwindigkeit von 7 Meter/sec nicht überschritten wird. Dies aufgrund des Druckverlustes der bei 7 Meter/sec 28 Pa. beträgt. Dieser Druckverlust wird teilweise durch die statische Pressung der Ventilatoren kompensiert, die im beim Lufteintritt einen Widerstand auf dem Verdampfer überwinden müssen und auf der Druckseite die Luft über den Ventilatoren Ausstoßen muss.

Bis zu einer Luftgeschwindigkeit von 7 Meter/sec ist das Verhältnis zwischen Wärmeübertragung und Druckverlust in einem Idealen Verhältnis. Bei höherer Luftgeschwindigkeit wird die Wärmeübertragung negativ beeinflusst und der Druckverlust wird zu gross. Zudem führt eine höhere Luftgeschwindigkeit zu Strömungsgeräuschen die zu einem erhöhten Schallpegel führen.

Was bedeutet dies für die Auslegung einer Schallhaube für eine Anlage mit einem Luftvolumen von 170‘000 m3/h.

Um die benötigte freie Fläche bei einem Luftvolumen von 170’000 m³/h und einer Luftgeschwindigkeit von 7 m/s zu berechnen, muss zuerst den Luftvolumenstrom in die passenden Einheiten umrechnen und anschließend die Formel für den Luftvolumenstrom verwenden.

Die freie Fläche bei einem Luftvolumen von 17'000 m³/h bei einer Luftgeschwindigkeit von 7 m/s beträgt rund 6,93 m².

Da der Abluft- und Zuluft- Bereich getrennt ist, um eine Rezirkulation der Luft zu verhindern, muss die freie Fläche von mindestens 6.93 m2 sowohl auf der Ansaugseite sowie bei Luftaustritt sichergestellt werden.

Schallmaskierungseffekte

Sun, 02 Mar 2025 09:32:48 GMT

Wärmepumpen und Kälteanlagen stehen im Spannungsfeld zwischen energieeffizienter Leistungserbringung und akustischer Nachbarschaftsverträglichkeit.

Ein zentrales Phänomen in diesem Kontext sind Schallmaskierungseffekte, die sowohl die technische Auslegung als auch die akustische Wahrnehmung dieser Systeme maßgeblich beeinflussen. Diese Effekte entstehen durch die komplexe Interaktion verschiedener Frequenzbereiche und Betriebszustände, die oft zu unerwarteten Lärmemissionen führen, selbst wenn Einzelkomponenten optimiert wurden.

Schallmaskierungseffekte beschreiben das Phänomen, bei dem die Reduktion bestimmter Frequenzbereiche dazu führt, dass andere Frequenzanteile subjektiv lauter wahrgenommen werden. Dieser Effekt basiert auf psychoakustischen Wechselwirkungen: Das menschliche Gehör kann tiefe Frequenzen schlechter lokalisieren und empfindet sie bei reduzierter Hintergrundgeräuschkulisse als dominanter. Bei Wärmepumpen entstehen solche Effekte typischerweise durch:

1) Frequenzüberlagerungen zwischen Ventilatorgeräuschen (meist mittlere bis hohe Frequenzen) und Kompressorschall (tiefe Frequenzen).

2) Betriebszustands abhängige Modulation, wie sie typischerweise bei Enteisungszyklen, bei L/W Wärmepumpen, bei denen Drehzahländerungen der Ventilatoren das Frequenzspektrum verschieben.

3) Reflektion an Gebäudestrukturen, die bestimmte Frequenzbänder durch konstruktive Interferenz verstärken.

Luft-Wasser-Wärmepumpen emittieren Schall im Bereich von 30–70 dB(A), wobei die kritischen Frequenzbänder zwischen 63 Hz (tiefes Brummen) und 4 kHz (hohes Surren) liegen.

Maskierungseffekte treten besonders dann auf, wenn durch Schalldämmmaßnahmen hohe Frequenzen gedämpft werden, wodurch tiefe Frequenzanteile relativer hervortreten. Beispielsweise kann die Absenkung eines 2-kHz-Signals um 10 dB(A) dazu führen, dass ein 100-Hz-Brummen um 6–8 dB(A) lauter empfunden wird

Ein Hauptverursacher von Maskierungseffekten sind thermodynamisch bedingte Betriebszustandsänderungen. Bei Lufttemperaturen um 0°C mit hoher Luftfeuchtigkeit bildet sich an den Verdampfer Lamellen Eis, was zu folgenden Effekten führt:

4) Druckverluste im Luftstrom erzwingen höhere Ventilatordrehzahlen (Frequenzanstieg um 15–30%).

5) Kompressor Last Wechsel bei der Umstellung auf Enteisungsmodi erzeugen impulsartige niederfrequente Schwingungen.

6) Materialdehnung an vereisten Bauteilen verursachen zusätzliche Resonanzen im 80–200-Hz-Bereich.

Diese dynamischen Veränderungen überlagern das Grundgeräuschspektrum und führen zu nichtlinearen Maskierungseffekten, die durch stationäre Schallmessungen kaum erfassbar sind.

Die Interaktion dieser Spektren führt zu komplexen Überlagerungen. So kann beispielsweise die 100-Hz-Komponente des Kompressors die Wahrnehmung von 800-Hz-Ventilatortönen unterdrücken, während gleichzeitig Oberwellen bei 1600 Hz durch Resonanzen im Gehäuse verstärkt, werden.

Schallreduktion von Abluft-Deflektorhauben

Thu, 13 Feb 2025 19:47:50 GMT

Deflektorhauben auf Dächern können den Schall in Lüftungsanlagen erheblich beeinflussen. Nachfolgend sind die wichtigsten Aspekte zur Geräuschentwicklung von Abluft-Deflektorhauben aufgeführt.

Moderne Deflektorhauben sind strömungstechnisch optimiert und minimieren dadurch Strömungsgeräusche. Dies ist besonders wichtig bei Standorten mit verdichteter Bauweise, in denen Lärmklagen der Anrainer rasch zu Lärmklagen führen können.

Der Schallleistungspegel einer Deflektorhaube hängt von verschiedenen Faktoren ab:
Größere Hauben haben tendenziell einen höheren Schallleistungspegel.
Mit zunehmendem Volumenstrom steigt der Schallleistungspegel.
Die Form, respektive die Geometrie der Haube beeinflusst die Schallentstehung.

Beispielsweise kann der Schallleistungspegel einer quadratischen Haube mit den Abmessungen 600 x 600 mm bei einem Volumenstrom von 10.000 m³/h ca. 64 dB(A) betragen.

Deflektorhauben leiten die Abluft vertikal nach oben, wodurch der Schall in der unmittelbaren Umgebung reduziert werden kann. Dies ist vorteilhaft, wenn sich in der Nähe Fenster oder Ansaugöffnungen befinden. Sind aber Schallharte Wände in unmittelbarer Nähe kann der Schall in die Umgebung emittiert werden, was rasch zu klagen von Anrainer führen kann.

Um die Geräuschentwicklung zu minimieren, sollten folgende Punkte beachtet werden:

Eine Anströmgeschwindigkeit von 6-8 m/sec kann zu einer optimalen Schallreduzierung beitragen.
Die Verwendung von schallabsorbierenden Materialien kann den Gesamtschallpegel reduzieren. Meist sind aber Deflektorhauben komplett unisoliert.
Die richtige Dimensionierung der Abzugshaube ist entscheidend für die Lärmminderung.

Durch die Berücksichtigung dieser Faktoren kann der Schall von Abluft-Deflektorhauben effektiv kontrolliert und minimiert werden reicht dies nicht lassen sich Deflektorhauben zusätzlich mit unseren modularen Schallhauben ummanteln und der Luftaustritt zusätzlich verlängern.

Die Schallhauben Innenseite ist mit einer 40 mm Isolation «StatocellWhisper FR» mit einer Dicke von 40 mm ausgekleidet. Gerade bei Deflektor Ablufthauben von Groß Küchen bietet diese Isolation den Vorteil das Sie mit einem Hochdruckreiniger abgespritzt werden kann und damit periodisch von Fettablagerungen durch die Küchenluft gereinigt werden kann.

Die Verlängerung des Abluftkanal der Deflektorhaube bietet zudem den Vorteil einer Optimalen Schallabsorption auch bei hohen Luftgeschwindigkeit da sich die Schallwellen auf dem Weg zum Luftaustritt an der Schallisolation reiben.

Einsatz von KI bei der Auslegung von Schallhauben

Sat, 01 Feb 2025 21:09:17 GMT

Der Einsatz von KI-Tools spart uns bereits heute viel Zeit bei der Planung, Auslegung und Produktion unserer Schallhauben für Wärmepumpen und Kälteanlagen.

Berechnung von Ventilator-Kennzahlen, Luftvolumen, Druckverlusten und zum Beispiel der Optimalen Luftgeschwindigkeiten, können durch den KI-Einsatz stark beschleunigt werden. Weiterhin vereinfacht der gezielte Einsatz von KI-Tool die Prognose zu Schallemissionen und Schallimmissionen unter Berücksichtigung verschiedener Atmosphärischer- und Topografischen- Bedingungen.

Der Einsatz von KI in der Produktion dient der Vierschnittoptimierung des Rohmaterials wie Isolation, Alubleche und Rahmenprofilen und verkürzt damit die Produktionsplanung.

Der KI Einsatz löst hier keine Fragestellung die sich nicht auch ohne KI beantworten lassen, beschleunigt aber den Prozess zur Antwortfindung enorm.

Der Ankündigung von Perplexity "DeepSeek R1"in seine KI-Plattform zu integrieren bietet die Möglichkeit Innerhalb des Perplexity Frameworks auf auf die logischen Fähigkeiten von DeepSeek zuzugreifen verspricht nochmals eine Optimierung der Leistung von KI Tools bei Mathematischen und Physikalischen Fragestellung zum Nutzen bei der Planung Technischer Gebäudetechnik.

Hamburg Workshop

Sat, 01 Feb 2025 13:03:00 GMT

Die letzten 2 Tage des Monates Januar haben wir uns in Hamburg intensiv über die zukünftigen Projekte, Veränderungen und Optimierungen in unseren Unternehmen ausgetauscht.

Besonders im Fokus standen aktuelle und bevorstehende Projekte. Wir haben konkrete Optimierungsmaßnahmen besprochen, um unsere Prozesse noch nachhaltiger und effizienter zu gestalten, der Einsatz von KI war dabei ein Schwerpunkt. Die digitale Einbindung der Produktion und Installateuren war dabei besonders wertvoll, um die bestmöglichen Lösungen für unsere Kunden zu entwickeln.

Zum Abschluss haben wir noch ein Objekt besucht, wo in den nächsten Wochen unsere Schallhaube für zwei große Wärmepumpen installiert wird – eine Maßnahme, die sowohl die Lärmemissionen reduziert als auch die Energieeffizienz optimiert.

Mit vielen neuen Impulsen und einer klaren Vision gehen wir motiviert die nächsten Schritte an.

Thermoakustische-Wärmepumpen und Kältemaschinen

Thu, 23 Jan 2025 08:07:47 GMT

Eine Gruppe von Ingenieuren der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat sich nun auch für die Entwicklung von Thermoakustischen Wärmepumpen und Kälteanlagen aufgemacht. Dies nachdem entsprechende Forschungsprojekte der EU bereits im Jahr 2016 injiziert wurden. Mit dem FHDTAR/HDTAHP-System für Wärmepumpen wurde ein Projekt ausgelegt das auf hohe Heiztemperaturen ausgelegt ist.

Das neue System wird als “vielversprechende Technologie für kohlenstoffarmes, hocheffizientes und zuverlässiges Kühlen und Heizen” bezeichnet.

Das HDTAR/HDTAHP-System nutzt den umgekehrten thermoakustischen Effekt, um Kälte oder Wärme zu erzeugen. Als Arbeitsmedium wird Helium oder Stickstoff verwendet. Eine eingebettete thermoakustische Maschine (TAE) nutzt die Resonanz einer stehenden Welle im Arbeitsmedium, um Wärme in akustische Energie umzuwandeln.

Kombination mit PV-Energie
Das System kann leicht mit PV-Energie kombiniert werden. Beispielsweise kann bei der photovoltaischen Stromerzeugung eine beträchtliche Menge an Abwärme erzeugt werden, die als Kältequelle in unserem thermoakustischen Wärmepumpensystem genutzt werden kann und deren Temperatur angehoben werden kann, um verschiedene Heizanforderungen zu erfüllen”, sagt Ercang Luo, der korrespondierende Autor der Studie.

Technik
Das Gerät ist mit einem Stufenkolben ausgestattet, der dazu dient, die Ausgangsschallleistung der direkt gekoppelten Einheit zu trennen. Außerdem soll er einen Teil der Schallleistung in den Regenerator der TAE-Untereinheit und den Rest in die TAR/TAHP-Untereinheit leiten, um eine akustische Leistungsanpassung zu ermöglichen.

„Sowohl die Ausgangsschallleistung der TAE-Untereinheit als auch die umgeleitete Schallleistung gelangen in die TAR/TAHP-Untereinheit. In der TAR/TAHP-Untereinheit wird die akustische Leistung verbraucht und die Wärme kontinuierlich aus dem kälteseitigen Wärmetauscher gepumpt“, so die Forscher, „die aus der TAR/TAHP austretende akustische Leistung wird über einen Resonator zum Eingang der Direktkopplungseinheit zurückgeführt. Insofern schließt das System hier einen vollständigen Kreislauf“.
Mit Hilfe der Berechnungssoftware Sage simulierten die Wissenschaftler die Leistung des SP-basierten Systems im Vergleich zu einem Referenzgerät mit konventionellem mechanischem Kolben. Die Ergebnisse zeigten, dass das System mit dem SP einen COP von 1,694 erreichte, während das Referenzgerät nur auf einen Wert von 0,6825 kam.

Den Forschern zufolge ist der große Unterschied auf die Heiztemperatur des Referenzsystems zurückzuführen, die „stark“ durch die Umgebungs- und Kaltseitentemperaturen begrenzt ist. „Eine Änderung der Heiztemperatur führt zu einem Missverhältnis zwischen der Schallleistungserzeugung in der TAE-Untereinheit und dem Schallleistungsverbrauch in der TAR/TAHP-Untereinheit und schließlich zu einer Verschlechterung der Gesamtkühlleistung.“

Bei einer Heiztemperatur von etwa 500 °C sollte das System eine dreimal höhere Effizienz erreichen können, so die Wissenschaftler. Verantwortlich für die verbesserte Kühlleistung bei höheren Heiztemperaturen sei die verbesserte Wärme-zu-Schall-Umwandlungseffizienz in der TAE-Untereinheit. „Die neue Konfiguration weist aufgrund der Bypasskomponente unterschiedliche Schallfeldverteilungen auf und kann die Energieverluste im Motorregenerator deutlich reduzieren.“

„Wir haben die Kosten nicht abgeschätzt und mit dem herkömmlichen Absorptionskühlsystem verglichen, aber es wird erwartet, dass dieses Kälte-Wärmepumpensystem in Zukunft kostengünstig sein wird“, sagte Luo zu den Kosten.

CO2 Freie Dampferzeugung für Industrielle Prozesse

Thu, 23 Jan 2025 07:48:20 GMT

Das Projekt AHEAD (Advanced Heat Pump Demonstrator) ist ein innovatives Forschungsprojekt zur Entwicklung und Erprobung einer neuartigen dampferzeugenden Wärmepumpe für industrielle Anwendungen (Industrielle Prozesswärme <200°C)

Kernpunkte des AHEAD-Projekts
Entwicklung einer CO2-freien Dampferzeugung für industrielle Prozesse, insbesondere in der pharmazeutischen Industrie.

Technologie
Dampf erzeugende Wärmepumpe kombiniert mit Dampfkompressor.
Nutzung der Abwärme aus Kälteprozessen (65-70°C) als "Vorwärme"

Erwärmung und Verdampfung des Wassers auf ca. 130°C durch die Wärmepumpe.

Verdichtung des Dampfes auf 11 bar und Aufheizung auf über 184°C
Kältemittel: ausschließlich natürliche Kältemittel (z.B. Butan)

Bedeutung
CO2-Einsparung: Bis zu 90% CO2-Reduktion, entspricht ca. 1600-1900 Tonnen CO2 pro Jahr1

Bedeutung für die Industrie
Das AHEAD-Projekt hat großes Potenzial für die Dekarbonisierung verschiedener Industriesektoren wie zum Beispiel:
Pharmazeutische Industrie / Papierindustrie / Chemische Industrie / Nahrungsmittelindustrie

Damit können rund 37% des Prozesswärmebedarfs der europäischen Industrie im Temperaturbereich unter 200°C abgedeckt werden.

Projektpartner
Takeda (Pharmaunternehmen) / AIT Österreichisches Institut für Technologie/ SPH Sustainable Process Heat GmbH (Hersteller von Wärmepumpen) / Bundesministerium für Klima, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie / Klima- und Energiefonds.

https://www.konstruktion-entwicklung.de/bis-zu-200degc-prozesswaerme-aus-abwaerme-generieren

Ejektoren zur Steigerung der Effizienz von Wärmepumpen und Kälteanlagen

Tue, 24 Dec 2024 13:04:44 GMT

Ejektoren bei Wärmepumpen

Ejektoren sind innovative Komponenten, die in Wärmepumpen eingesetzt werden, um deren Effizienz signifikant zu steigern. Sie ermöglichen eine signifikative Wirkungsgradsteigerung indem sie die im Verdichter benötigte Kompressionsarbeit optimieren und teilweise zurückgewinnen.

Funktionsweise von Ejektoren
Ejektoren arbeiten nach dem Venturi-Prinzip. Dabei wird ein Hochdruckstrom durch eine Düse beschleunigt, was zu einem Druckabfall führt. Dieser Druckabfall erzeugt einen Unterdruck, der es ermöglicht, einen Niederdruckstrom (Saugstrom) anzuziehen der sich mit dem Hochdruckstrom vermischt. Im Anschluss wird die kinetische Energie im Diffusor wieder in Druckenergie umgewandelt, was zu einer Druckerhöhung des Gesamtmassenstroms führt.

Vorteile
Durch die Rückgewinnung von Drosselverlusten kann ein Teil der Kompressionsarbeit eingespart werden, was die Gesamtenergieeffizienz der Wärmepumpe erhöht

Ejektoren können die erforderliche Leistung des Kompressors signifikant verringern oder sogar eine Kompressor-Stufe bei mehrstufigen Systemen ersetzen.

Ejektoren ermöglichen die Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen und können in unterschiedlichen Konfigurationen eingesetzt werden, um die Leistung zu optimieren.

Herausforderungen
Trotz ihrer Vorteile sind Ejektoren in der Praxis noch nicht weit verbreitet. Ejektoren müssen genau auf ihre Betriebsbedingungen abgestimmt werden, was hohe Anforderungen an das Design stellt weiter ist die Unsicherheit über die Kosten-Nutzen-Verhältnisse ein Grund, dass viele Hersteller, diese Technologie nicht implementieren.

Insgesamt bieten Ejektoren vielversprechende Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung in Wärmepumpensystemen, erfordern jedoch weiterhin Forschung und Entwicklung, um ihre Anwendung in der Industrie zu optimieren und wirtschaftlich attraktiv zu gestalten.

Schallhauben und Leistungsverluste

Mon, 09 Dec 2024 18:58:33 GMT

Wir werden oft gefragt wie gross den der Leistungsverlust einer Wärmepumpe-, Klima- oder Kälteanlage ist, wenn diese mit einer Schalldämmhaube versehen wird.

Um darauf eine Antwort zugeben, müssen wir erstmal feststellen, welche Ventilator Kennzahlen die Anlage aufweist, respektive wie gross die statische Pressung der Ventilatoren in Pascal ist. Vielfach werden bei diesen Anlagen Axial Ventilatoren mit einer maximalen statischen Pressung von 20 Pascal eingesetzt. Sind die Anlagen zusätzlich für die Wärmerückgewinnung ausgelegt liegt die statische Pressung meist wesentlich höher da die Luft über entsprechende Kanäle abgeführt werden muss.

Axial Ventilatoren eigenen sich für grosse Luftvolumen die über geringen Strecken transportiert werden müssen, also typisch bei dem Einsatz von Wärmepumpen, Klima- und Kälteanlagen mit direktem Luftauslass in Horizontaler oder Vertikaler Richtung. Radialventilatoren erzeugen in der Regel konstruktionsbedingt einen wesentlich höheren Druck als Axialventilatoren und eignen sich daher zum Absaugen von Luft über grössere Distanzen bei denen Abzweigungen oder Bögen einen erheblichen Druckverlust verursachen.

Was bedeutet dies bei der Auslegung von Schallhauben?
Für die Anlagen, die in der Mehrheit mit Axialventilatoren ausgelegt sind, ist es wichtig das Schallhauben Volumen so zu dimensionieren das die von der Anlage benötigte Luftmenge durch den beschränkten Atmosphärischen Raum der Schallhaube transportiert werden kann. Entscheidend
sind im Weiteren die freien Flächen die eine ungehinderte Zirkulation der
Zuluft und Abluft ermöglichen müssen. Das heisst die Luftöffnungen der
Schallhauben müssen auf die benötigte Luftmenge der Anlagen unter Volllast und die angestrebte Luftgeschwindigkeit ausgelegt werden.

Die Grafik zeigt eine Anlage mit einem Luftvolumen von 50'000 m3/h. Das heisst die Schallhaube benötigt auf dem Lufteintritt und Luftaustritt eine freie Fläche von mindestens 3.1 m2 um eine Luftgeschwindigkeit von 4.6 Meter/sec nicht zu überschreiten.

Doch selbst wenn die freien Luftflächen richtig dimensioniert sind, kann eine fehlende Trennung der Luftkammern zwischen Lufteintritt und Luftaustritt zu einer massiv verschlechterten Leistung der Anlage führen da es in diesem Fall zu einem Luftkurzschluss zwischen Lufteintritt und Luftaustritt kommt. Das bedeutet, dass zum Beispiel bei einer Wärmepumpe die kalte Luft nicht komplett abgeführt werden kann und sich mit der eintretenden Luft vermischt, was zu einer massiven Auskühlung der eintretenden Luft führen kann. Man halte sich vor Augen, dass der Luftaustritt bei einer Wärmepumpe rund 7 bis 9° unter der Umgebungstemperatur liegt. Bei einer Klima- oder Kälteanlage verhält es sich genau umgekehrt, aber auch hier ist die Trennung der Luftkammern ein entscheidender Faktor damit die Anlageleistung nicht durch einen Luftkurzschluss in der Schallhaube reduziert wird.

Schalleimmissionen und Hörempfinden

Thu, 21 Nov 2024 16:41:37 GMT

Vor einigen Wochen war ich bei der Nachbarschaft einer Baustelle bei der in 10 Meter Abstand eine Kaskade von 3 L/W Wärmepumpen verbaut wurden. Die Gesamtleistung der Anlagen beträgt in diesem Fall 120 kW.

Eine Anwohnerin beklagte sich, dass sie ein starkes dumpfes Brummen hört, das von den Wärmepumpen ausgeht. Insgesamt waren zu diesem Zeitpunkt fünf Personen anwesend und keine andere Person hörte das dumpfe Brummen, auch ich nicht.

Es ist eine allgemein bekannte Tatsache das sich mit dem Alter das Hörempfinden verändert. Insbesondere hohe Töne werden von jüngeren Personen deutlich stärker wahrgenommen als von älteren Personen. Zudem gibt es nachweislich auch Leute die tiefe Töne besser hören als andere.

In diesem Fall gab es eine Besonderheit, mit der ich bis dato noch nie konfrontiert war, die Anwohnerin die sich über die tiefen Töne beklagte trug, obwohl erst um die 40-ig, zwei Hörgeräte.

Eine kurze Recherche und nachträgliche Anfrage bei einem Hörakustiker führte zu Tage, das offensichtlich Hörgeräte Umgebungsgeräusche verstärkt übertragen können, wenn diese nicht optimal eingestellt sind. Dies reicht von Hintergrundgeräuschen in Restaurants über Straßenlärm bis offensichtlich auch zur verstärkten Hörbarkeit von Geräuschen von im Außenbereich laufenden Anlagen.

Moderne Hörgeräte haben eine Möglichkeit Hintergrund-Geräusche herauszufiltern und damit die Uebertragung von Fremdgeräuschen zu filtern. Die meisten Geräuschunterdrückungsfunktionen verwenden eine Kombination aus zwei Techniken: Richtmikrofonen und digitaler Signalverarbeitung. um das gewünschte Signal von den unerwünschten Hintergrundgeräuschen zu trennen und nur das gewünschte Signal zu verstärken.

In diesem Fall konnte durch die Optimierung der Einstellung des Hörgerätes die Situation für die Anwohnerin deutlich verbessert werden.

Selbstverständlich kann das individuelle Hörempfinden nicht die Grundlage für Bewertung von Schallemissionen und Schallimmissionen sein, das Bewusstsein dieser Tatsachen hilft aber zu verhindern das wir Personen mit einem anderen Hörempfinden bei der Beurteilung von Lärmquellen als Phantasten hinstellen.

Uebrigens habe ich mich belehren lasse das KI bei der Unterdrückung von unerwünschten Geräuschen bei Hörgeräten in der Zukunft eine entscheidende Rolle spielen wird.

Schallausbreitung, Atmosphärische Bedingungen und Bodenbeschaffenheit

Sun, 10 Nov 2024 12:16:24 GMT

Atmosphärische Bedingungen
Schallwellen werden durch den Luftabsorptionsgrad der von der Luftfeuchtigkeit und der Lufttemperatur abhängt reduziert. So werden hohe Frequenzen wesentlich stärker absorbiert als Tiefe Frequenzen. (1 + 2).

Regen (3) beeinflusst die Schallausbreitung durch die Geräuschkulisse des fallenden und auf Objekten auftretenden Regens. Schallmessung bei Regen sollten vermieden werden.

Schnee (4) hat eine Dämpfende Wirkung durch einen erhöhten Absorptionsgrad. Wir alle kennen den Effekt das bei starkem Schneefall das Umfeld ruhiger wird.

Mit-Wind und Gegenwind (5) bewirkt räumliche Unterschiede bei der Schallgeschwindigkeit: Da die Windgeschwindigkeit in der Regel mit der Höhe zunimmt, wird der Schall in Windrichtung (Mit-Wind) nach unten hin gebrochen, ist also über weite Entfernungen besser zu hören. Umgekehrt führt eine Schallausbreitung gegen den Wind durch Brechung nach oben zu einer Schattenzone und verminderter Hörbarkeit.

Bodenbeschaffenheit und Schallausbreitung
Da in vielen Fällen die Schallausbreitung in der Nähe des Bodens stattfindet, ist die Beschaffenheit des Boden um die Schallquelle entscheidend, wie stark die Schallenergie reflektiert oder absorbiert, wird. Mit dem Direktschall überlagert sich eine nennenswerte Reflexion des Bodens. Dies führt je nach zeitlicher Verschiebung von direktem und reflektiertem Schall zu einer konstruktiven bzw. destruktiver Interferenz.

Wir unterscheiden zwischen Schallharten und Schallweichendböden. Auf Schallharten Böden wird die gesamte Schallenergie reflektiert und kann sich über umliegende Wände in andere Bereich ausbreiten. Beispiele von Schallharten Böden zeigt die nachstehende Grafik dies sind:
(9 + 10), Betonfundamente und Riffel Bleche die oft auf Plattformen für HVAC-Anlagen verbaut werden.

Ein Kiesbett (8) rund um die Anlage das durch die ungleichmässige Struktur die Schallenergie bereits wesentlich weniger reflektiert

Schallweiche Böden absorbieren die auftretende Schallenergie und verhindern eine Reflexion über den Boden an umliegende Wände. Beispiele für Schallweiche Böden sind: (Nummer 6) Spezielles Isolationsmaterial, Beispiel StratocellWhisper und (Nummer 7) Gras oder lockeres Erdreich, das die auftretende Schallenergie praktisch komplett absorbiert.

Noch etwas zur Praxis
Heute werden Kälteanlagen und auch Wärmepumpen saisonal zu Kühlung und Heizung verwendet, Schallemissionen zwischen Heiz- und Kühlbetrieb können sich massiv verändern. So waren wir vor ein paar Tagen auf einer Anlage mit einer Leistung von 150 kW die im Kühlbetrieb bei meinem Besuch im Sommer Schalltechnisch weniger wahrnehmbar als nun im Heizbetrieb bei ca. 8° Celsius Aussentemperatur.

Bei all diesen Parameter die über die Atmosphärischen Bedingungen, Bodenbeschaffenheit bis Betriebsmodus der Anlagen variieren, müssen wir uns nicht mehr Wundern wenn sich die Wahrnehmung der Schallemissionen der Anlagen auf der Zeitachse verändern können.

Schallquellen und Frequenzüberlagerung

Tue, 05 Nov 2024 06:58:12 GMT

Sind mehrere Schallquellen auf kleiner Fläche verteilt werden beim Überschreiten von Grenzwerten meist Massnahmen zu Schallreduktion auf der Anlage geplant, die den höchsten Emissionspegel hat.

Was in der Theorie logisch scheint, kann in der Praxis zu einer Verlagerung des Problems führen.

Die nachstehende Illustration zeigt 4 Schallquellen (Abluftanlage, Klimaanlage, Wärmepumpe und einen Kaltwassersatz). Die höchste Einzel Schall Emission erfolgt durch den Kaltwassersatz der zeitlich im Parallelbetrieb mit der Lüftungsanlage und der Klimaanlage läuft. Folglich sagt die Theorie, dass der Kaltwassersatz Schallgedämmt werden muss. In der Praxis kann es aber durchaus vorkommen das Einzelfrequenzen des Kaltwassersatz störende Frequenzen der Klimaanlage und/oder der Lüftungsanlage überdecken, respektive sogenannt maskieren. Eliminieren wir nun die Schallemissionen des Kaltwassersatzes, kann es sein das die störenden Frequenzen der Klimaanlage und/oder der Lüftungsanlage deutlich hörbarer werden und zu einer Verlagerung des Problems führen.

Der Effekt der Frequenzüberlagerung wird auch bei sogenannten Gegenschallanlagen (ANC = Active noise Cancelling) genutzt die sich aber bis heute bei HVAC-Anlagen nicht durchsetzen konnten.

Also aufgepasst bei der Dämmung von Einzelschallquellen, respektive Frequenzen, wenn andere Schallemittenten in unmittelbarer Nähe sind.

Schallhauben für Wärmepumpen - Dimensionen, Luftvolumen, Luftgeschwindigkeit.

Sun, 27 Oct 2024 11:37:05 GMT

Entscheidend bei der Planung von Schallhauben für Wärmepumpen und Klimaanlagen ist nicht alleine die Dimension der Anlagen, sondern die von den Anlagen benötigten Luftvolumen, die statische Pressung der Ventilatoren und die Luftgeschwindigkeit.

Die Beispielgrafik zeigt eine Kaskade bestehend aus 2 Wärmepumpen mit je den Massen: 1'050 x 380 x 1'450 mm (L x B x H). Beide Anlagen sind mit 2 Axial-Ventilatoren mit einer statischen Pressung von 20 Pascal ausgerüstet. Die Anlagen stehen mit 800 mm Distanz zueinander.

Jede Anlagen benötigt auf Volllast ein Luftvolumen von 4'800 m3/h. Das heisst die Schallhaube muss auf ein kombiniertes Luftvolumen von 9'600 m3/h Stunde ausgelegt werden, dies für den Fall das beide Anlagen gleichzeitig auf Volllast laufen. Für diesen Luftdurchsatz benötigen wir eine freie Lufteintritts- und Luftaustrittsfläche von 0.89 m2 bei einer Luftgeschwindigkeit von 3 Meter/sec. Wollen wir die Luftgeschwindigkeit auf 1.5 Meter/sec reduzieren benötigen wir bereits freie Flächen von 1.78 m2. Damit erhöhen wir direkt die Schallbrücke.

Aus dieser Anforderung ergibt sich eine benötigte Schallhauben-Dimension von 3'900 x 1'380 x 1'700 mm (L x B x H) für die Aufnahme der beiden Anlagen.

Die Lufttrennung zwischen Zu- und Abluft erfolgt auf der Höhe der Ventilatoren. Das heisst die Lufteintrittskammer hat ein grösserer Volumen als die Lufteintrittskammer.

Volumen Lufteintrittskammer (2)
4.76 m3 Bruttovolumen
Abzüglich der Maschinenkörper der beiden Wärmepumpen (1.57 m3) = 3.19 m3 Nettovolumen.

Volumen Luftaustrittskammer (1)
3.31 m3 = Nettovolumen da die gesamten Anlagekörper in der Lufteintrittskammer stehen.

Installationsabstände zwischen Kälteanlage und Wärmepumpen.

Sun, 27 Oct 2024 11:15:26 GMT

Immer öfters sind wir gezwungen mehrere Kälteanlagen oder Wärmepumpen auf einer relativ kleinen Fläche zu planen.

Meist wird deshalb die Anordnung der Anlage auf Grund der zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse geplant.

Dieser einseitige Fokus kann drastische Auswirkungen auf den freien Luftaustausch der Anlagen haben, dies sowohl bei der Zuluft als auch bei der Abluft der Anlagen.

Die architektonischen- und atmosphärischen Bedingungen rund um die Anlagen kann deren Leistung massiv beeinflussen. So können einspringende Dächer und Mauern die Luft-Anströmung durch Verwirbelung negativ beeinflussen. Auf der Luftaustritt Seite kann eine Re-Zirkulation der Abluft, zu einem massiven Leistungsverlust der Anlagen, durch die höheren Lufteintrittstemperaturen bei der Wärmeübertragung, führen.

Im Weiteren ist ein wenig beachtetet Faktor die Distanzen zwischen den Anlagen, die nicht nur die Anströmung beeinflusst, sondern je nach Windverhältnisse wiederum zu einer massiven Re-Zirkulation der Abluft führen kann. Werden die Anlagen hintereinander montiert bleibt der Vorteil das die Luftströmung allseitig frei bleibt (Bild 1). Werden die Anlagen nebeneinander angeordnet ist zu berücksichtigen das, zum Beispiel bei 3 Anlagen beide Seiten der Luftströmung bei der Mittleren Anlage im Ansaugbereich der beiden gegenüberliegenden Anlagen liegt (Luftschatten). Je nach Luftvolumen der Anlagen muss deshalb der Abstand zwischen den Anlagen wesentlich grösser geplant werden als bei einer Aufstellung Hintereinander. (Bild 2).

Auch die Bauweise der Anlagen ist ein entscheidender Faktor bei der Anordnung der Anlagen. Ein besonderes Beispiel sind Anlagen in Tischbauweise, häufig Rückkühler deren Kondensatoren meist mit geringem Abstand zu Boden verbaut sind (Bild 3). Werden solche Anlagen zu dicht voneinander verbaut wird die Luftanströmung der Zuluft bei gleichzeitigem Volllastbetrieb negativ beeinflusst, sprich die Anströmfläche ist zu klein dies kann zu einer Leistungsreduktion der Anlagen von bis zu 30% führen. Eine Möglichkeit die Geräte näher zueinander zu verbauen, ist zum Beispiel die Aufständerung auf einen Gitterrost um die Luftanströmfläche von unten zu Vergrössern (Bild 4). Ein zusätzlicher Vorteil bei der Aufständerung ergibt sich durch die grössere Bodenfreiheit die je nach Beschaffenheit des Untergrunds, zum Beispiel Erdreich und Grasfläche unter dem Gitterost, auch das Delta-T zwischen Zu-Lufttemperatur und Kühltemperatur positiv beeinflussen kann da sich Erdreich bei direkter Sonneneinstrahlung deutlich weniger erwärmt als zum Beispiel ein Betonuntergrund. Schalltechnisch hat Erdreich zudem den Vorteil den Schall zu absorbieren und nicht zu reflektieren, wie dies bei einer Schallharten Unterlage wie Beton der Fall ist.

Kombination verschiedener Technologien im Wärmemarkt

Wed, 16 Oct 2024 06:12:06 GMT

Im Wärmemarkt werden zunehmend komplexe Projekte in Kombination verschiedenster Technologie und Anwendungen verbaut. So ist die vorausschauende Steuerung von Wärmepumpen via Wetter-Daten bei grösseren Projekten schon längst ein Standard. Weiter wird in der Kombination von Anwendungen und Technologien wie Fernwärmenetze, Wärmepumpen, PV-Anlagen, Batteriespeichern, und Wärmerückgewinnung aus Kälteanwendung bei der Planung eine möglichst hohe Autarkie und Optimierung der Energiekosten bei der Komfortwärme und Kühlung angestrebt.

Was in der Theorie der Planung alles schön aussieht, stößt nach meiner Erfahrung in der Praxis auf die kommerziellen Interessenten der Marktteilnehmer im Wärmemarkt.

Zum Beispiel liegt es im kommerziellen Interesse eines Betreibers von Fernwärmenetzen das möglichst viel Wärme zu einem jederzeit anpassbaren Preis über einen möglichst langen Zeitraum über das Fernwärmenetz bezogen wird. Ein Definierter Bivalenz-Punkt in Kombination, zum Beispiel mit einer Wärmepumpe steht diesem Interesse diametral entgegen. Ebenso wird zum Beispiel, durch die Prädiktive Steuerung von Wärmepumpen, via Wetter-Vorhersagen mit dem Ziel der Optimierung des Stromverbrauchs durch ein möglichst kleines Delta-T bei dem Betrieb der Wärmepumpe das Geschäft der Stromlieferanten direkt beeinflusst.

Eine grosse Herausforderung in der Zukunft wird sein, die wirtschaftlichen Interessen der verschieden Marktteilnehmer bei diesen Projekte so steuern das der Fokus auf der Optimierung von Gesamtprojekten liegt und nicht auf der Optimierung der Einzelinteressen. Die Überwachung, Erfassung und Auswertung der nötigen Kennzahlen wir sicher eine grosses Betätigungsfeld für Planer und für andere spezialisiert und von den Marktteilnehmer unabhängige Auditoren.

Vereisung und Enteisung von Luftgekühlten Wärmepumpen

Tue, 01 Oct 2024 07:32:10 GMT

Vereisung von Luft-Verdampfern
In der Verhinderung der Vereisung bei Luft-Verdampfern, wie Sie bei Wärmepumpen eingesetzt werden, besteht ein grosses Potential für die Effizienzsteigerung von Wärmepumpen. Sowohl die Enteisung von Verdampfern mittels «Kreislaufumkehrung» als auch mittels «Heissgas-Abtauung» resultiert in einer höheren Stromaufnahme und grenzt sich auch akustisch deutlich vom Normalbetriebs einer Wärmepumpe ab.

Eine auf dem Verdampfer ausbildende Eisschicht behindert den Wärmeaustausch, zwischen der am Verdampfer vorbeiströmenden Luft und dem Kältemittel. Bei dicker werdender Eisschicht kommt der Wärmeaustausch komplett zum Erliegen.

Faktoren die Enteisungs-Zyklen beeinflussen sind:

Aufstellort
Montage der Wärmepumpe an einer vor Wind geschützten Stelle
Wind und gleichzeitig feuchte Luft führen zu Benetzung des Verdampfers und damit zur Reifbildung.

Verhinderung der Aufstellung der Wärmepumpe in unmittelbarer Nähe von Gewässern. Durch die Erhöhte Umgebungs-Feuchte verstärkt sich auch die Reifbildung. Diese Massnahme verhindern die Eisbildung nicht. können aber die Intervalle reduzieren.

Systemsteuerung
Viele Wärmepumpen haben Standard mässig eine Sperrzeit zwischen den Enteisungs-Zyklen von rund 1.5 Stunden. Bei sehr nasskalter Witterung kann dies zu einem grösseren Aufbau einer Eisschicht führen da die Enteisungs-Zyklen zu weit auseinander liegen. Durch die Verkürzung der Sperrzeit kann dies verhindert werden.

Verdampfer Konstruktion
Vergrösserung der Lamellen-Abstände bei den Verdampfer, die in der Regel bei 1.5 bis 2 mm liegen, auf 5 bis 12 mm. Hier ist zu erwähnen, das kleineren Lamellenabstände in grösserer Leistung resultieren und Verdampfer bei grösseren Abständen für die gleiche Leistung eine wesentlich grössere Dimension aufweisen. Bei kleinen Lamellenabständen kann eine kleine Erhöhung der Lufteintrittsgeschwindigkeit durch Kanalisation der eintretenden Luft zu einer besseren Wärmeübertragung führen und kann damit zu einem Verzögerten Reif-Aufbau führen.

Verdampfer Beschichtung
Ein Blick in das Register der Europäische Patentdatenbank, zeigt zahlreiche Patentanmeldung zu Beschichtung von Luft-Verdampfern mit Chemischen Beschichtungen und Nano-Partikel.

Insbesondere die Beschichtungen zu super hydrophoben Oberflächen, auf denen Wassertropfen einen Kontaktwinkel von mindestens 150° bilden und als Wassertropfen mit typischerweise 10 µl bereits bei einem Kippwinkel von weniger als 10° abrollen scheinen viel Versprechend. Entscheidend wird hier sein, wie lange solche Schichten, unter verschieden Atmosphärischen Einflüssen Ihre Wasser und Eis abweisende Eigenschaft behalten. Der Preis der Beschichtung und die ideale Geometrie der Verdampfer sind hier sicher weitere Punkte die entscheidend sind.

Geräuschentwicklung

Beachten Sie das der Lärmpegel von Wärmepumpen kurz Vor- und Während- der Enteisung wesentlich höher sein wird, als der in den Prospekten ausgewiesene Durchschnittswert. Für viele Wärmepumpen Besitzer, die Ihre Anlagen im Frühjahr in Betrieb nehmen ist der erste Enteisungs-Zyklus ein Schreckmoment, da dabei die Drehzahlen der Ventilatoren und Kompressoren auf Volllast gehen und entsprechende Lärmemissionen erzeugen.

Ab Aussentemperaturen ab +7°C sind alle Luft-Wärmepumpen relativ leise und fallen auch nicht in den Enteisungsmodus.

Die Schallemissionen wird bei einer Reduktion der Aussentemperatur von +7 (auf +7°C basieren die meisten Prospekt Angaben) auf -5°C um 7 dB(A) und bei einer Erhöhung der Wassertemperatur von 35 auf 55°C um 5 dB(A) lauter werden.

Noch etwas bei kleinen Wärmepumpen führt der Enteisungsprozess zu keiner massiven Erhöhung des Energieverbrauches. Bei Grosswärmepumpen, zum Beispiel ab 100 kW Leistung, ist der Enteisungsvorgang durchaus ein Energie-Intensiver Prozess. Dies einerseits durch die Energie die für die komplette Enteisung nötig ist und anderseits für die Kompensation des Wärmeverlustes im Gebäude nach dem Enteisungsvorgang.

Schallschutz-Hauben und Sensorik mehr als Schallschutz

Mon, 02 Sep 2024 05:04:39 GMT

Schallschutz Massnahmen sind heute bei der Planung von grösseren Wärmepumpen, VRF/VRV- und Kälteanlagen ein wichtiges Thema. Verdichtete Bauweise, eine höhere Sensibilität der Bevölkerung für die Umwelt und damit auch für Lärm und strengere Regulatorische Vorschriften führen dazu.

Betroffen sind davon vielfach nicht nur Neuanlagen, sondern auch Anlagen die bereits im Betrieb sind.

Hier helfen moderne Schallauben, die nicht nur eine Reduzierung der Schallemissionen zum Ziel haben, sondern ausgestattet mit entsprechender Sensorik, eine bessere Kontrolle der Anlagen, die Überwachung der Energieeffizienz und die Früherkennung von Anomalien im Anlagebetrieb ermöglichen.

(1) /(2) Sensorik für die Steuerung der Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnungen

Steuerung der Position der Lufteintritts- und Luftaustrittslamellen der Schallhaube zur Optimierung der Luftführung. Die Lamellen können zur Steuerung des Luftvolumenstroms via Sensorik in 4 verschiedene Positionen gebracht werden:
Geschlossene Lamellen = Beispiel für den Kaltstart einer Wärmepumpe bei Tiefen Aussentemperaturen / 45° = Normalbetrieb der Anlage bis 50% Luftvolumen / 60° = Normalbetrieb der Anlage bis zu 80% Luftvolumen / 90° Volllastbetrieb oder bei Kälteanlagen "Free Cooling" Modus.

(3) Kältemittelsensoren

Frühe Detektion von Kältemittelverlusten und Verhinderung des Trockenlaufen der Kompressoren. Positionierung der Sensoren je nach spezifischem Gewicht des Kältemittels. Bei Anlagen mit Brennbaren Kältemittel in Kombination mit einer Sturmlüftung zur Verhinderung einer Ansammlung einer Zündfähigen Kältemittelmenge.

(4) Luftdruck-Sensoren

Luftdrucksensoren zur Messung von Druckverlusten und der Luftgeschwindigkeit ermöglichen eine Optimierung der Anlagen. Durch die Kombination mit der Steuerung der Position der Lamellen des Lufteintritts- und Luftaustritts kann auch die Luftgeschwindikeit optimiert werden.

(5) Sensorik Messung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Schall

Sind eine Standardanwendung in der Sensorik. Die Lufteintrittstemperatur mit dem Abgleich der Temperatur der Abluft der Anlage ist eine weitere Möglichkeit Optimierungspotentiale der Anlagen zu erkennen.
In Zukunft wird die Aufzeichnung der Akustik im Normalbetrieb der Anlage mit dem laufenden Abgleich der Akustik im Betrieb der Anlagen, bereits bei kleinsten akustischen Veränderung eine Möglichkeit der Früherkennung von Anlage-Störungen sein.

(6) Schallisolation auf der Innenseite

StratocellWhisper-FR-400

(7) Servicetüren rund um die Anlage

Für einen ungehinderten Zugang für Service- und Wartungsarbeiten

Wechselrichter Temperatur Derating

Tue, 27 Aug 2024 04:41:43 GMT

Temperatur abhängiges Derating bei Wechselrichtern hat mehrere Auswirkungen auf die Energieeffizienz einer Anlage.

Derating führt zu einer gesteuerten Reduktion der Ausgangsleistung des Wechselrichters um eine Überhitzung zu vermeiden. Dies bedeutet, dass die maximale Leistung, die der Wechselrichter liefern kann, bei hohen Umgebungstemperaturen reduziert wird. Bei aktiv gekühlten Wechselrichtern beginnt das Derating oft erst bei höheren Temperaturen (ab rund 35 °C), während passiv gekühlte Wechselrichter bereits bei niedrigeren Temperaturen (z.B. 30 °C) in ein Temperaturbedingtes Derating schalten.

Durch die Leistungsreduktion können Ertragsverluste entstehen, da der Wechselrichter nicht die volle Leistung abgeben kann, was bei langen Hitzeperioden die Gesamteffizienz der Anlage beeinträchtigen kann.

Kühltechnologie
Die Art der Kühltechnologie des Wechselrichter spielt eine entscheidende Rolle. Aktive Kühlung kann die Leistungsreduktion verzögern und somit die Energieeffizienz verbessern, indem sie die Temperatur der Leistungselektronik effektiver reguliert.

Im Gegensatz dazu kann bei passiver Kühlung ein Derating bereits bei 30° eintreten und zu höheren Ertragsverlusten führen

Aktive Kühlung
Bei der Aktiven Kühlung ist zu beachten das die Drehzahlgeregelten Ventilatoren bei grosser Hitze einen Luftvolumenstrom, je nach Wechselrichter zwischen 1'600 bis 2'000 m3/h erzeugen können. Das heisst, auf der Kaltluftseite muss diese Luftmenge möglichst kühl zugeführt werden und auf der Abluftseite die Warmluft so abgeführt werden das keine Re-Zirkulation der warmen Luft entsteht. Dies ist bei Einzelnen Wechselrichtern meist kein Problem. Bei mehreren, nahe zu einender montierten Wechselrichtern muss vermieden werden das diese in Etagen montiert werden da sonst die abgeführte Wärme von den untenliegenden Geräten die obenliegenden mit der abgeführten Warmluft an strömt. Das heisst die Wechselrichter werden am besten in Reihe mit einer Distanz zwischen den Geräten von mindestens 1 Meter montiert.

Bei der Aktiven Kühlung ist weiter zu beachten das die meist Drehzahl regulierten Ventilatoren auf Volllast einen erheblichen Schallpegel erzeugen können. Ich habe bei einer Messung von 3 nebeneinander installierten Wechselrichtern um die Mittagszeit bei rund 32°C einen Summen-Schallpegel in 1 Meter Abstand von 72 dB(A) gemessen.

Die Installation oberhalb von Schallharten Böden und vor Wänden kann zu einer verstärkten Schallreflexion führen die sich unkontrolliert ausbreiten kann. Ein Versuch den Boden unter den Wechselrichtern zu bepflanzen, wir haben in diesem Fall Wannen mit "Sedum- Pflanzen" gewählt, verhindert die Schallreflexion zumindest vom Boden her. Positiv wirkt sich auch aus, dass die Zuluft über dem bepflanzten Boden strömt der weniger erwärmt wird und sich damit das Delta-T der Kühlung der Wechselrichter reduziert.

Dimensionierung von Schallhauben für Luftgekühlte Wärmepumpen und Kälteanlagen

Mon, 15 Jul 2024 07:56:32 GMT

Anders als bei Wassergekühlten Wärmepumpen und Kälteanlagen steht bei Luftgekühlten Anlagen die benötigte Luftmenge im Zentrum von Schalldämm-Massnahmen, um Leistung- und Druckverluste der Anlagen zu verhindern.

Wir unterscheiden bei der Schalldämmung nach den nachstehenden Prinzipien der Luftführung:

Anlagen mit Horizontaler Luftführung
(Lufteintritt und Luftaustritt erfolgt Horizontal)

Anlagen mit vertikaler Luftführung
(Lufteintritt unten / Luftaustritt gegen oben)

Anlagen mit kombinierter Luftführung
(Lufteintritt seitlich / Luftaustritt gegen oben)

Die oben aufgeführten Anlagen sind in der Mehrzahl mit Axial-Ventilatoren ausgerüstet, die eine statische Pressung zwischen 20 bis 80 Pa aufweisen.

Anlagen im kleineren Leistungsbereich haben meist nur eine maximale statische Ventilator Pressung von 20 Pa, während grössere Anlagen, bei denen zum Beispiel auch die Wärmerückgewinnung ein Thema ist, eine wesentlich grössere Pressung haben. Der erste Widerstand den Ventilatoren zu überwinden haben sind Druckverluste beim Lufteintritt auf den Verdampfer.

Zudem, wird bei den meisten Axial Ventilatoren, die Luft nicht zentriert über dem Ventilator abgeführt, sondern die grösste Luftmenge und Luftgeschwindigkeit, wird am Rand der Ventilator-Schaufeln erreicht. Dies ist bei der Messung von Luftmengen und der Luftgeschwindigkeit von Anlagen zu berücksichtigen da sich diese Werte vom Ventilator Zentrum zum äußeren Rand der Ventilatoren um bis 60% erhöhen können. Damit lässt sich verhindern das mit falschen Plan Daten gearbeitet wird.

Die Auslegung von Schallhauben von Luftgekühlten Anlagen erfolgt an erster Stelle auf den benötigten Luftmengen der Anlagen und den angestrebten Luftgeschwindigkeiten, die Physische Dimension von Anlagen ist bei der Planung von Schallhauben nur zweitrangig.

Für ein Luftvolumens von 6‘000 m3/h wird bereits eine freie Lufteintritts und Luftaustritts Fläche von 0.83 m2 benötigt um die Geschwindigkeit der Luft auf 2 Meter/sec. zu halten. Die freie Fläche bedeutet die Nettofläche ohne Gitter- oder Jalousien- Strukturen.

Bei einer Grosswärmepumpe mit einem benötigten Luftvolumen von 250‘000 m3/h betragen die Netto freien Lufteintritts und Luftaustrittsflächen bei einer geplanten Luftgeschwindigkeit von 2 Meter/sec bereits 36.11 m2. Das bei dieser freien Fläche (Schallbrücke) praktisch kein Schallreduktion erzielt werden kann versteht sich von selbst. Hier muss die geplante Luftgeschwindigkeit auf ein höheres Niveau gebracht werden, eine Luftgeschwindigkeit von 6 Meter/sec. reduziert die benötigte freie Fläche, bereits auf 12.04 m2 und optimiert die Schalldämmung damit um ein Vielfaches.

Fazit, eine Standardisierung von Schallhauben aufgrund von Anlagegrösse greift zu kurz und kann zu Leistungs-Verlusten der Anlagen führen die häufig nicht bemerkt werden egal ob dies nun Schallhauben mit Kulissen, Schallhauben mit gezielter Luftführung oder Zuluft und Abluftschallkulissen betrifft.
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Wärmerückgewinnung bei Rechenzentern

Mon, 15 Jul 2024 07:43:04 GMT

Die Heizperiode neigt sich dem Ende, der Zeitpunkt, um in Erinnerung zu rufen, dass der Energieaufwand für die Kühlung (Komfort-Kühlung, Kommerzielle-Kühlung und Prozess-Kühlung) wesentlich höher ist als beim Heizen.

Rechencenter stehen hier aktuell im Fokus.

Rechenzentren verursachen EU-weit knapp 3 % des gesamten Stromverbrauches. Hier steht insbesondere die Nutzung der Abwärme im Vordergrund, da die IT-Infrastruktur in Rechenzentren viel Abwärme produziert, die bislang vielfach einfach in der Umgebung verpufft.

Die Energieeffizienzrichtlinie 2023/1791 ist in Europa von Bedeutung. Diese wurde im September 2023 angepasst und umfassen Vorschriften zur Abwärmenutzung, für Rechencenter mit einem Strombedarf für die installierte IT von mindestens 500 kW

Da die Vorschrift vorsieht, das Rechencenter die Vor- oder bis zu 01.07.2026 in Betrieb gehen keinen Vorschriften für die Abwärmenutzung unterliegen herrscht eine grosse Betriebsamkeit bei dem Bau von Rechencentern, da Rechencenter die nach dem 01.07.2026 in Betrieb gehen, eine Energieverbrauchseffektivitätswert von maximal 1,2 erreichen und die nachstehenden Vorgaben für die Abwärmenutzung erfüllen müssen:
Inbetriebnahme ab:

01.07.2026 = 10% Abwärmenutzung
01.07.2027 = 15% Abwärmenutzung
01.07.2028 = 20% Abwärmenutzung

Da die Planung eines Rechenzentrums nicht von heute auf Morgen ausgeführt wird werden, viele sich im Bau aber auch in der Ausführungsplanung auf die Luft- und Wasserkühlung abstützen. Nun stelle sich die Frage wie Nutze ich die Abwärme und wir gross ist die Effizienz.
Die Abwärme aus der Serverkühlung beträgt zwischen 25 bis 31°C, diese Temperatur ist für eine direkte Verstromung der Abwärme zu gering, ORC-Anlagen erzeugen aus einer Abwärme von mindesten 80° C max. 360 °C Strom.
Bleibt bei der Nutzung der Abwärme von einem Rechenzentrum nur die Einspeisung in ein Wärmenetz, die direkt Nutzung zur Raumheizung oder Wassererwärmung. Bei den letzten beiden Anwendungen ist zu bedenken, dass die Abwärme mittels Wärmepumpe in vielen Fällen auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden muss. Diese Konzepte setzen auch Voraus das auch sich genügend Abnehmer der Wärme in unmittelbarer Nähe befinden.

In Zukunft verspricht die Immersionskühlung, insbesondere bei Einsatz in «Hyperscale Rechenzentern» eine direkte Verwendung der Abwärme. Dies lässt sich aber nur mit kosten- und zeitintensiven Umbauten in ein bestehendes Rechencenter integrieren da diese keine Kompatibilität mit den bestehenden Luft- und Wassergekühlten System hat.

Ich gehe davon aus das sich die Austrittstemperaturen der Abwärme von Rechenzentren durch neue Technologien weitere reduzieren wird, ein Beispiel sind «All-Flash Speicher» mit einer geringeren Abwärme und einer höheren Wärmetoleranz. Diese werden auch HSM-Konzepte, die auf der Auslagerung von Daten nach Zugriffshäufigkeit und Aktualität auf weniger Energieintensive aber im Zugriff langsamere Speichermedien ermöglichen, obsolet machen.

Anlagen mit Propan (R290) sind auf dem Vormarsch

Mon, 15 Jul 2024 07:38:03 GMT

Wärmepumpen auf Basis von Propan (R290) zur Wärmeübertragung für den Kältemittelkreislauf sind auf dem Vormarsch.

R290 ist die Bezeichnung von Propan das in Wärmepumpen, Klima- und Kälteanlagen zum Einsatz kommt. Propan ist schwerer als Luft, farb-, geruchlos und nicht toxisch. Propan, gehört zu Kategorie der Kohlenwasserstoffe. Propan, das in der Natur vorkommt, fällt als Nebenprodukt bei der Gewinnung von Erdöl an. Somit zählt es nicht zu den HFKW oder FCKW Kältemitteln und ist daher nicht von der F-Gase-Verordnung und der Phase-down Regelung betroffen.

Mit einem GWP (Global Warming Potential), von 3* ist Propan eine umweltfreundliches Medium. R290 gehört zur Sicherheitsgruppe A3 und gilt damit als leicht entzündlich, deswegen sind bei der Installation die nachstehenden Parameter zu beachten:

Bei einer freien Aufstellung dürfen in einem Bereich von einem Meter um das Gerät und eine Höhe bis zu 30 cm keine Zündquellen und keine Öffnungen ins Gebäude vorhanden sein. Auch Senken sollten sich nicht in der nächsten Umgebung der Anlage befinden. Bei einer Installation in einer Ecke oder Nische, erweitert sich die Sicherheitszone auf 2,5 m von der Ecke oder Nische.

Sollen Anlagen auf der Basis von R290 zusätzlich mit einer Schallhaube versehen werden gilt es folgendes zu beachten:

1)
Da Propan schwerer als Luft ist, muss verhindert werden das sich im Falle eines Kältemittellecks eine zündfähige Menge am Boden der Schallhaube ansammelt. Dies vor allem bei einem Anlagestillstand.

2)
Es empfiehlt sich einen Gassensor mit vordefinierten Warnpunkten, verbunden mit einer ex geschützten Sturmlüftung zu installieren Damit kann das Ansammeln einer zündfähigen Menge im Falle eines Kältemittelaustritts verhindert werden und R290 Anlagen ohne Risiken betrieben werden.

*Der GWP-Wert von CO2 beträgt 1 und ist auch der Referenzwert für die Berechnung des GWP. Das GWP von R290 beträgt 0,072 für 20 Jahre und 0,02 für 100 Jahre. Leider wird R290 in den meisten Bewertungen immer noch mit GWP 3 geführt.

Schallwand für 4 Daikin Luftgekühlte Wärmepumpen mit einem kombinierten Luftvolumen von 320'000 m3/h

Wed, 01 May 2024 11:06:56 GMT

Ausgangslage
Vier Luftgekühlte Wärmepumpen von Daikin wurden mit einer Schallwand umgeben um die Schallemissionen gegen Wohnungen, die praktisch ein Stockwerk tiefer liegen als die Anlagen zu reduzieren.

Die Anlagen stehen auf einem Gründach und sind umgeben von Schallreflektierenden Wänden, die die Schallemissionen zusätzlich verstärkten und zu einem Transport der Emissionen in Richtungen führte, die nicht kontrollierbare waren. Die Anlagen haben auf Volllast je ein Luftvolumen von > 80‘000 m3/h, theoretisch haben wir bei gleichzeitiger Volllast der Anlagen eine Luftvolumen von > 320‘000 m3/h das in Luftschwingung kommt und damit Luftschall emittiert.

Da der Schall Kegelförmig abgestrahlt wird haben wir hier den Vorteil das die Schallmauer den Luftschall gegen die kritischen Wohnungen absorbiert da diese tiefer liegen als die Anlagen. Damit muss keine komplette Schallhaube gebaut werden.

Schallwand Konzept
Das Grundgerüst der Schallwand ist sind mehrere zusammengebaute Module eines Aluminium-Steckprofilrahmen, in diesen Profilrahmen wurden Aluminium Paneelen verbaut.
Die Aluminiumpaneelen haben eine Stärke von 1.5 mm mit innenliegender 40 mm Dicker Isolation aus Stratocell®Whisper-FR, das Material weist mit die besten, im Markt erhältlichen, schallabsorbierenden Eigenschaften auf. Da der laminierte Polyethylen-Schaum Geräusche absorbiert und nicht reflektiert, ist er eine ausgezeichnete Alternative zu vielen heutzutage verwendeten Lärmschutzmaterialien. Die Isolation ist zudem Feuchtebeständig, baut keinen Schimmel auf, kann mit dem Hochdruckreiniger abgespült werden und entspricht der Brandschutzklasse: B-S2-d0 (schwer entflammbar).

Die Montage erfolgt auf einem sensiblen Gründach auf Betonelementen mit zusätzlicher Absicherung gegen Windlast.
Die Aluminiumpaneelen haben eine Stärke von 1.5 mm mit innenliegender 40 mm Dicker Isolation aus Stratocell® Whisper-FR, das Material weist mit die besten, im Markt erhältlichen, schallabsorbierenden Eigenschaften auf. Da der laminierte Polyethylen-Schaum Geräusche absorbiert und nicht reflektiert, ist er eine ausgezeichnete Alternative zu vielen heutzutage verwendeten Lärmschutzmaterialien. Die Isolation ist zudem Feuchtebeständig, baut keinen Schimmel auf, kann mit dem Hochdruckreiniger abgespült werden und entspricht der Brandschutzklasse: B-S2-d0 (schwer entflammbar).

Die Schallwand hat die nachstehenden Masse: 11’470 x 6’290 x 2’900 mm L x B x H bei einem Gewicht von 1’340 kg

Schallwand Innenseite gegen die Anlage mit Blick auf die Schallisolation (StratocellWhisper)

Schallwand von aussen gesehen mit intergrierter Türe für den Zugang zu den Anlagen.

Schallschutz für eine luftgekühlte Kälteanlage von Carrier "AquaSnap"

Sat, 16 Mar 2024 19:34:27 GMT

Eine Luftgekühlte Kälteanlage von Carrier der Serie «AquaSnap» wurde innerhalb eines Lager- und Büroareals installiert.

Die Anlage läuft kaum im Vollastbetrieb dennoch wird Schall durch die umliegenden Gebäude in ein rund 300 Meter weiter beginnendes Einfamilienhaus Quartier emittiert. Ein in rund 20 Meter Distanz zur Anlage stehendes Gebäude reflektiert den Luftschall und den Kompressor-Schall über diese Distanz, so dass bei dem nächsten Immissionspunkt die Norm zu TA-Lärm überschritten wird.

Das Beispiel zeigt deutlich das bei der Planung von Anlagestandorten der Teufel im Detail liegt.

Die Anlage hat die nachstehenden Masse: 2’265 x 2’122 x 1’680 mm L x B x H (H inkl. 350 mm Unterbau). Die Anlage hat 2 Axial Ventilatoren und ein Gesamtluftvolumen von 39’255 m3/h, die Ausgangspressung der Ventilatoren beträgt 20 Pa.

Im Februar 2024 wurde nun eine Schallhaube installiert, mit der eine allseitige Schallreduktion von 18 dB(A) erreicht wird. Damit kehrt Ruhe in dem Einfamilienhaus Quartier ein und die TA-Lärm wird eingehalten.

Die Schallhaube hat die Masse 3’390 x 3’390 x 2’580 mm (L x B x H). Das Gewicht der Zusammengebauten Schallhaube beträgt 601 kg.

Die Schallhaube ist komplett aus Aluminium gefertigt. Servicetüren rund um die Anlage erlauben eine uneingeschränkten Zugriff für Service- und Wartungsarbeiten.

Ausgangslage Anlage ohne Schallschutz

Grobskizze der Schallhaube

Aufbau der Schallhaube

Verrohrungsseite

Zwei Schallhaube für 2 Luftgekühlte Carrier Aquasnap Wärmepumpen in Hannover

Sun, 25 Feb 2024 09:51:04 GMT

Ausgangslage
Für zwei Luftgekühlte Wärmepumpe von Carrier der Modelreihe «AquaSnap 61AF-055» wurde je eine Schallhaube installiert. Die Anlagen haben je die nachstehenden Masse: 2’100 x 1’114 x 1’330 mm L x B x H. Die Anlagen haben einen Axial Ventilatoren mit einem Gesamtluftvolumen auf Volllast on 14’925 m3/h, die Ausgangpressung der Ventilatoren beträgt 20 Pa. Die Wärmepumpe steht 45 cm erhöht auf einem Montagrahmen. Die Anlage stehen auf einem stark dem Wind exponierten Flachdach in Hannover.

Mehr als Schallreduktion
Die Schallhaube hat neben der Lärmreduktion den Zweck, den direkt auf den Verdampfern auftretenden Wind, der bei hoher Luftfeuchtigkeit und Temperaturen im Bereich von 0 bis 7 °C rasch zu einer Vereisung der Verdampfer führen würde abzuschirmen. Zudem verhindert der Seitenversetzte Lufteintritt und Luftaustritt auch bei starkem Wind eine Rezirkulation der austretenden Luft. Eine Rezirkulation der Kaltluft würde direkt zu einer Leistungsreduktion der Anlage führen.
Servicetüren rund um die Anlage lassen sich einfach mit einem Kippmass von 6 cm ausbauen und ermöglichen einen ungehinderten Zutritt für Service und Wartungsarbeiten an den Anlagen.

Die Schallhauben haben je die nachstehenden Aussenmasse: 3’430 x 2’590 x 2’680 mm (L x B x H).
Die Höhe berücksichtigt die 45 cm Höhe des Montagrahmens. Das Gewicht der Zusammengebauten Schallhaube beträgt 534 kg.

Windlastsicherung
Die Schallhauben wurde zur Windlastsicherung zusätzlich mit den Unterkonstruktionen der Wärmepumpe verschraubt. Durch das Gewicht des Unterbaus inklusive der Wärmepumpe von rund 1.2 Tonnen wird damit auch bei sehr hoher Windlast ein sicherer Stand der Schallhauben garantiert. Die Verschraubung wurde Vibrationsentkoppelt ausgeführt, um eine Uebertragung von Schwingungen der Wärmepumpen auf die Schallhaube zu verhindern.
Die allseitige Schallreduktion über das Frequenzspektrum von 63 bis 8’000 Hz beträgt zwischen 19 bis 20 dB(A), dies bei einem Druckverlust von rund 18 Pa.

Schallhaube für 5 Luftgekühlte Wärmepumpen mit Vertikaler Luftführung

Sat, 06 Jan 2024 12:46:54 GMT

Die Lärmemissionen von 5 Luftgekühlten Wärmepumpen im Mill Valley (CA – USA) waren für die Bewohner von 5 Einfamilienhäusern und deren Nachbarn zu gross.

Da die Anlagen bereits in Betrieb waren kam eine Versetzung der Anlagen nicht in Frage. Die Trennung der kompletten Verrohrung und auch deren elektrischer Zuleitung wäre ein zu grossen Aufwand gewesen zudem war auch kein geeigneter Alternativ-Standort für die Anlagen vorhanden.

Wir haben deshalb für diesen Fall eine Schallhaube, für die Aufnahme der 5 Anlagen, bestehend aus 2 Modulen unseres Aluminiums Steckrahmens entwickelt, der einfach rund um die bestehenden 5 Wärmepumpen aufgebaut wurde. In den Steckrahmen wurde Aluminium-Panels mit innenliegender Isolation in dem Fall StratocellWhisper mit einer Stärke von 5 cm verbaut.

Die Schallhaube hat die nachstehenden Dimensionen: 6‘680 x 3‘835 x 2390 mm (L x B x H). Die Schallhaube wurde komplett aus Seewasserfestem Aluminium gefertigt und anschliessend in der Wunschfarbe des Kunden Pulverbeschichtet.

Die ganze Schallhaube ist für Service und Wartungsarbeiten begehbar und kann durch eine Zentrale Türe betreten werden. Auch die Dachpanels sind mit einem Kippmass von 6 cm jederzeit ausbaubar so dass im Bedarfsfall auch der uneingeschränkte Zugriff auf die Ventilatoren möglich ist.

Die grosse Herausforderung war die Luftführung in der Haube, um eine Rezirkulation der Kaltluft zu verhindern die zwangsläufig zu einer Reduktion der Anlageleistung geführt hätte. Diese Trennung wurde mit einer hermetischen Trennung auf der Höhe der Ventilatoren der Luftkammern und einer seitenversetzten Luftführung der Zu- und Abluft realisiert.
Die Luftführung wurde auf die Gesamte Luftmenge der Anlagen bei gleichzeitigem Volllastbetrieb ausgelegt.

Da die Wärmepumpen dicht anliegenden an ein Waldstück installiert wurden zeigte sich neben der Schallreduktion von rund 19 dB(A) des Summenschallpegels, der weiter Vorteil das die Anlagen vor dem herabfallenden Laub, das sich ohne Haube über den Ansaugdruck der Ventilatoren auf den Verdampfern gesammelt hätte, geschützt sind.

Ausgangslage vor dem Bau der Schallhaube

Blick auf das Dach mit beginnendem Laubfall der sich auf dem Dach der Schallhaube sammelt.

Blick auf die Front der Schallhaube mit der Zentralen Servicetüre zum Eintritt für Service- und Wartungsarbeiten