Schallquellen bei Klima-, Kälteanlagen und Wärmepumpen

Die Schallquellen bei Klimaanlagen und Wärmepumpen decken eine Breites Frequenzspektrum ab. Dies umfasst den Tieffrequenzschall des Kompressors, den Hochfrequenzschall durch die Luftschwingungen der Ventilatoren und die wechselnden Octav-Frequenzen nach Betriebsmodus.

Schallleistung versus Schalldruck

Schall besteht aus mechanischen Schwingungen, die sich in unterschiedlichen Materialien anders verhalten.

Die beiden wesentlichen physikalischen Kenngrößen des Schalls sind die Frequenz, gemessen in Schwingungen pro Sekunde (Hz) und die Lautstärke (Schalldruck, Schallpegel), gemessen in Dezibel (dB).

Der Mensch hört Frequenzen von 16 - 20.000 Hz. Beim Sprechen bewegt sich die Frequenz zwischen 200 und 8.000 Hz mit einem Schallpegel von 40 - 70 dB. Musik aus einem MP-3 Kopfhörer ist in der EU gesetzlich auf 80 dB begrenzt.

Wir Menschen nehmen Tiefe Frequenzen erst ab 80 dB wahr, während wir bei 3.000 Hz extrem gut hören.

Eine Schalldämmung um 6 dB entspricht physikalisch der Halbierung des Schallpegels, während der Mensch 10 dB Differenz als Halbierung oder Verdoppelung empfindet.

Orientieren sie sich beim Vergleich von "Lärmangaben" bei Wärmepumpen und Klimaanlagen ausschliesslich an den Angaben zum Schalleistungspegel und nicht an den Angaben zum Schalldruckpegel. Die beiden Angaben unterscheiden sich wie Apfel und Birne – in jedem Fall ist der Schalldruckpegel deutlich tiefer als der Schallleistungspegel.

Der Schalldruckpegel ist abhängig vom Messort, dem Abstand von der Schallquelle und den Umgebungsverhältnissen im Schallfeld und sagt aus wie hoch die Schall-Immission am Standort des Empfängers empfunden wird.

Der Schallleistungspegel gibt die gesamte Schallemission von Wärmepumpen und Klimaanlage wieder unabhängig von den Umgebungsverhältnissen und Richtung. Beachten Sie das die Ausgangslage bei der Schalldeklaration für die Behördliche Baubewilligung der Schallleistungspegel ist der dann in den Schalldruckpegel umgerechnet wird.

Bei Vergleichen von Schalldruckpegeln gehört zwingend die Angabe in Metern zwischen der Anlage und dem Messgerät dazu. In der Regel wird in 1 Meter Abstand gemessen, dies muss aber nicht immer so sein. Je grösser der Abstand zwischen Messgerät und Anlage desto niedriger fällt der Schalldruckpegel aus. Als Beispiel bei einem Abstand von 1 Meter auf 5 Meter reduziert sich dieser um 10 dB(A).

Beachten Sie das bei steigenden Aussentemperaturen der Schallpegel bei Wärmepumpen sinkt, bei Klimaanlagen verhält es sich gleich umgekehrt.
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Die Angaben zu Schallleistung und Schalldruck in den Prospekten der Anbieter basieren auf Labor-Messungen, die Angaben dazu auf einem Durchschnitt über das Frequenzband (63 – 8‘000 Hz). 

Einfluss der Aussentemperatur auf den Schallpegel

Beachten Sie das der Lärmpegel von Wärmepumpen kurz Vor- und Während- dem Abtauprozess wesentlich höher sein wird, als der in den Prospekten ausgewiesene Durchschnittwert. Für viele Wärmepumpen Besitzer die Ihre Anlagen im Frühjahr ist in Betrieb nehmen ist der erste Abtauzyklus 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 Abtaumodus.
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Die Schallemissionen wird bei einer Reduktion der Außentemperatur von +7 (auf +7°C basieren die meisten Prospektangaben) auf -5°C um 7 dB(A) und bei einer Erhöhung der Wassertemperatur von 35 auf 55°C um 5 dB(A) lauter werden. 

Montagestandort von Wärmepumpen und Klimaanlagen

​Zu berücksichtigen ist auch der Montagestandort.

​Aussen Montierte Luft/Wasser Wärmepumpen und Klimaanlage in einer Mauerecke sind durch die Schallreflektion um +6 dB(A) lauter als solche die im freien Feld montiert werden auf deren Basis auch die Schallangaben in den meisten Prospekten basieren. 

​Die Montage der Anlagen mit Wandkonsolen bedingt eine Schallentkopplung der Anlage und der Leitungen zwischen Innen- und Ausseneinheit um die Uebertragung von Körperschall zu verhindern.

Dellen in Kälteleitung bei Split-Anlagen sind unbedingt zu vermeiden da diese zu einem Pfeifen der Leitungen führen können. 

Verschmutzte Kondensatoren

Verschmutzungen auf den Kondensator-Lamellen durch Laub, Staub etc. und eingedrückte Lamellen verminderten den Luftdurchzug und führen zu höheren Geräuschemissionen, da insbesondere Inverter-Wärmepumpen und Klimaanlagen dann die Drehzahl erhöhen. Der gleiche Effekt wie bei Wärmepumpen bei zunehmender Vereisung.

​Da die Wärme- respektive Kälteübertragung zusätzlich vermindert wird ist auch die Energieeffizienz reduziert. 

Ein Luftkurzschluss zwischen Lufteintritt und Luftaustritt ist ebenso Leistungsmindernd. 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. 

Reduzierte Drehzahl und Flüster-Modus

Das herabsetzen der Drehzahl oder die Aktivierung des Flüstermodus können in vielen Fällen eine Reduktion von bis zu 6 dB(A) bewirken. Vergessen wird aber oft das diese Massnahmen durch den Wegfall von Maskierungseffekten in vielen Fällen zu einer deutlichen Hörbarkeit des tieffrequenten Schalls führen, der auch über grössere Distanzen wahrnehmbar ist.
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Nicht zu vergessen das durch die Massnahmen auch die Heizleistung respektive Kälteleistung reduziert wird. 

Kaskaden von Anlagen

Kaskaden eignen sich besonders dort wo dichte Bauweise vorherrscht.

​Schalltechnisch sind Kaskaden aus kleinen Einzelgeräten den grossen Luft-Wasser-Wärmepumpen o überlegen. Auch die Inverter-Technologie kommt voll und ganz zum Tragen, denn nicht nur jede einzelne Wärmepumpe, sondern auch die Kaskade als Ganzes arbeitet als Inverter.

Schalltechnisch kann grundsätzlich davon ausgegangen werden das bei zwei identischen Lärmquellen in der Summe der beiden rund 3 dB(A) am zusätzlichen Schallemissionen zugefügt werden muss. Dieser Summenschallpegel ist in vielen Fällen kleiner als die Schallemission einer entsprechende Einzelner Wärmepumpe. 

Bei Kaskaden muss beachtet werden das kein Luftkurzschluss zwischen den Wärmepumpen entsteht wenn diese in geringen Abständen zu einander stehen. 

Schallschutzhauben für Wärmepumpen und Klimaanlagen

Richtig geplante Schallschutzhauben, die auf der Basis der jeweiligen Anlagedaten insbesondere  der Luftvolumen der Anlagen geplant sind erhöhen, nicht nur die Planungssicherheit bei Bauvorhaben sondern können vielfach auch bei Streitigkeiten und Lärmklagen von Nachbarn bei bestehenden Anlagen zur Problemlösung beitragen. 

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 dimensioniert 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 ausgelegt werden. Sind die Luftöffnung, zum Beispiel beim Lufteintritt zu gering entsteht auf dem Verflüssiger ein Druckverlust der bei Drehzahlgeregelten Anlagen zu einer höheren Ventilatordrehzahl führt und damit die Geräusche der Anlage und die Elektrische Aufnahmeleistung erhöht. Ist der Luftaustritt zu klein dimensioniert entsteht durch die stehende Luft ein Wiederstand, der von den Ventilatoren nicht mehr weggedrückt werden kann und im schlechtesten Fall zu einem Stillstand der Anlage führt.

Also die richtige Dimensionierung der freien Lufteintritts- und Austrittsflächen ist eine entscheidende Grösse bei der Auslegung von Schallschutzhauben.

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. Hier reichen selbst kleine Spalten bei der Lufttrennung, um eine Rückzirkulation zu ermöglichen, es gilt deshalb die Luftkammern hermetisch zu trennen.

Richtig ausgelegt Schallhauben mit einer hermetischen Trennung der Luftkammern führen im Jahresbetrieb betrachtet zu keiner Verminderung der Anlageleistung.

Dies ist dann der Fall, wenn der Druckverlust der Anlage die Marke von 20 bis 25 Pascal nicht übersteigt, da dieser Druckverlust durch die statische Pressung der Ventilatoren ausgeglichen wird. Das ist auch der Grund dafür, dass die Dimensionen von Schallhauben bei Anlagen mit grösseren Luftvolumen relativ, gross ausfallen um Prallflächen zu verhindern und einen ungehindertes Zu- und Abfliessen der Luft zu ermöglichen.

Eine richtige dimensionierte Schallhaube bietet neben der Schallreduktion die nachstehenden Vorteile:
- Schutz der Anlage vor Atmosphärischen Einflüssen wie: Hagel, Schnee, Regen, Wind und Verschmutzung mit Blättern,  die sich auf dem Verflüssiger ablagern und zu einem Druckverlust führen können.

- Wählbare Luftleitung ermöglich bei Anlagen die in kurzen Abständen stehen die Luftumleitung um Luftkurzschlüsse zwischen den Anlagen zu verhindern. Durch die wählbare Luftführung lassen sich Anlagen auch vor Hindernissen realisieren da die Luftumleitung flexibel gestaltet werden kann.

-Schutz von Zugriffen von nicht berechtigten Personen und vor Vandalismus.

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