Zielgerichteter Einsatz - Auswahl und Einsatz von Aktiv- und Passiv-Schalldämpfern für Heizungskessel und BHKW

Bereits bei der Planung einer Heizungs- und Abgasanlage lassen sich die technischen Daten auf mögliche Störfaktoren abklopfen. Sie können dann gezielt ausgeschaltet bzw. minimiert werden. Schon während der Konzeption sollte demnach die Lage des Heizraums und eine strömungstechnisch günstige Abgasführung beachtet werden. Dabei muss der lichte Querschnitt des Abgassystems exakt dimensioniert sein. Schallbrücken müssen vermieden werden, auch bei den Rohrverbindungsleitungen. Heutzutage können Heizkessel schallreduziert installiert werden, etwa durch Schallschutzhauben für Brenner, Kesselpodeste, angepasste Schwingungsdämpfer oder Kompensatoren. Wenn möglich, sind Verbrennungsluftöffnungen in nicht störende Bereiche zu legen oder mit schalldämpfenden Maßnahmen zu versehen. Verbrennungsluftkanäle zum Raum hin sollten mit Zuluft-Schalldämpfern ausgerüstet werden. Auch die Abkoppelung des Wärmeerzeugers von der Abgasanlage durch einen Körperschallabsorber zählt zur Prophylaxe.

Korrekte Schalldämpfermontage

Trotz aller guten Vorbereitung können nach einer Installation Schallprobleme auftreten. Bei größeren Anlagen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, direkt den Platz für einen Abgasschalldämpfer vorzusehen. Dafür sollten mindestens zwei Meter einge­plant werden. Die abgasführende Rohrsäule muss frei beweglich bleiben. Bei Verwendung von Abdeckhauben an der Mündung ist die Abgasleitung durch die Abdeckung zu führen, um Schallreflexion zu vermeiden. Die Montage des Schalldämpfers soll möglichst schwingungsgedämpft und nah am Wärmeerzeuger erfolgen. Dabei ist zu beachten, dass der Einbau möglichst vor einer eventuell vorhandenen Nebenluftvorrichtung vorgenommen wird. Im Schalldämpfer anfallendes Kondensat muss über einen Kondensatablauf abgeführt werden. Abweichend kann auch ein Mündungsschalldämpfer installiert werden, wenn z.B. die Geräuschbelästigung beim Nachbarn auftritt.

Messung als Grundlage

Optimaler Weise geht der Schalldämpferwahl bzw. -auslegung eine Schallpegelmessung voraus. Ein qualifizierter Fachmann nimmt dazu an kritischen Stellen Messungen vor. Dafür hat beispielsweise das Unternehmen Kutzner + Weber Partner im Bundesgebiet ausgebildet und zertifiziert. Während der Messung arbeitet die Heizungsanlage in Voll- und ggf. in Teillast. Je nachdem, in welchem Leistungsbereich die Belästigungen auftreten. Mit den ermittelten Daten können die passenden Schalldämpfer berechnet werden. Eine gute Analyse hat dabei das sogenannte Terzspektrum im Blick. Der Unterschied zum Oktavband besteht darin, dass deutlich mehr einzelne Frequenzen sichtbar werden. Damit erlaubt das Terzspektrum eine genaue Beurteilung einzelner Pegelspitzen, die mittels des Oktavbands nicht zu erkennen sind. Nur so kann der Schalldämpfer ganz gezielt auf die störenden Frequenzen einwirken und das bestmögliche Ergebnis erzielen. Dies lässt sich mit einer erneuten Schallmessung nach der Installation kontrollieren.
Die Schallmess-App von Kutzner + Weber – für iPhone oder Andriod – unterstützt den Verarbeiter ebenfalls. Mit dieser Anwendung kann er ohne teures Equipment unkompliziert akustische Daten erheben, z.B. zur Kontrolle einer installierten Heizung oder zum Feststellen einzelner Frequenzen. Dabei zeichnet das Endgerät Werte im Frequenzbereich von 25 bis 5000 Hz und von 0 bis 110 dB(A) auf. Die Darstellung der Messung in Echtzeit mit Berechnung des Summenpegels erfolgt während der Messung. Durch den Anschluss eines externen Mikrofons höherer Genauigkeitsklasse lassen sich die Messergebnisse optimieren. Sie werden zu den einzelnen Frequenzen als Grafik und in Tabellenform angezeigt. Einmal erfasste Messergebnisse liegen im Archiv und können wieder abgerufen werden. Die Weiterverarbeitung wird ermöglicht durch den Export der Mess­daten per E-Mail im CSV-Format und als PDF.

Nach der Messung folgt die Auswahl…

Je nach Anlage und Anforderung bieten sich unterschiedliche Schalldämpfer-Modelle an. Ein wichtiger Aspekt ist dabei der zur Verfügung stehende Platz. Nicht selten lassen die Installationen rund um die Heizungs- und Abgasanlage wenig Raum für einen Schalldämpfer. Bei geringem Platzangebot bietet sich beispielsweise das Modell Aktiv+ von Kutzner + Weber an. Dieser Schalldämpfer verfügt seitlich über ein Aktiv-Modul – ein T-Stück, in das die Komponenten Lautsprecher, Mikrofon und Verstärker einschließlich Stromversorgung integriert sind. Damit wird eine elektro­akustische Aktivierung ausgelöst. Auf diese Weise entsteht eine deutliche Verbesserung des Resonanzeffekts, sodass trotz eines geringen Volumens tieffrequente Abgasgeräusche optimal gedämpft werden. Die Aktiv+-Schalldämpfer eignen sich für den Einsatz bei Heiz- und Brennwertfeuerstätten bis zu einer Abgastemperatur von maximal 200°C. Sie sind druckdicht bis 200 Pa und stehen in Durchmessern von 80 bis 300 mm zur Verfügung. Durch die abnehmbaren Böden können sie bei Bedarf beliebig in Modulbauweise verlängert werden. Ein Aktiv+-Schalldämpfer reduziert den Summenpegel um ca. 10 dB(A). Das wird als eine Halbierung des subjektiv wahrgenommenen Lärms empfunden.
Die Winkel-Schalldämpfer der Typenreihe AWM gehören dagegen zur Gruppe der Passiv-Schalldämpfer. Durch ihre 90°-Winkelbauweise sind sie oft die einzige Möglichkeit, einen Schalldämpfer in sehr beengten Heizkellern zu montieren. Denn vielfach reicht die Strecke zwischen Wärmeerzeuger und Übergang der Abgasanlage nach draußen für den Einbau von Standard-Rohr-Schalldämpfern nicht aus. Winkelschalldämpfer sind in den Durchmessern 80 bis 350 mm erhältlich und druckdicht bis 200 Pa sowie temperaturbeständig bis 400°C.
Eine weitere Möglichkeit für Hersteller, bereits werksseitig Geräusche auf kleinstem Raum zu reduzieren, bietet die Schlitzabsorbertechnik. Bei dieser Art von Schalldämpfern ist es möglich, den Schall unmittelbar hinter der Schallquelle zu reduzieren. Die Schlitzabsorber lassen sich auf die schwierigen Platzverhältnisse in Heizkesseln anpassen, damit möglichst jeder Raum zur Schallpegelminderung genutzt wird. Sie sind ein Ergebnis der engen Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Bauphysik und wurden erstmalig von Kutzner + Weber zur Marktreife gebracht. Die hier eingesetzten porösen Absorber werden durch Scheiben mit ­schmalen Schlitzen nahezu vollständig abgedeckt. Über ein eigens dafür entwickeltes Programm erfolgt die Auslegung der Schlitzbreite bzw. -abstände für einen festgelegten Frequenzbereich. So können die Schalldämpfer-Abmessungen vorgegeben werden. Dies können z.B. Innenrohrschalldämpfer als auch individuell an die vorhandenen Platzverhältnisse angepasste Geometrien sein. Die Schlitzabsorber arbeiten ähnlich wie konventionelle Resonatoren. Sie können aber im Gegensatz zu z.B. Helmholtz-Resonatoren breitbandiger abgestimmt werden. Ihre Dämpfung beginnt bereits bei einer Frequenz von ca. 125 Hz. Mit dieser Schalldämpferlösung kann abhängig von dem zur Verfügung stehenden Volumen im Idealfall eine Reduzierung des Summenpegels von bis zu 20 B erzielt werden, was hörbar fast als eine Verviertelung der Geräusche empfunden wird.
Neben den genannten Schalldämpfern gibt es weitere, die zielgerichtet eingesetzt werden. Der Passiv-Schalldämpfer bietet z.B. bei Frequenzen zwischen 250 und 2000 Hz die beste Leistung. Der Tiefton-Schalldämpfer (TTS) wurde entwickelt, um tieffrequente Schalldruckpegel im Bereich von 40 bis etwa 400 Hz wirksam zu reduzieren, die insbesondere bei großen Heizkesseln, BHKWs und Verbrennungsmotoren auftreten. Ein speziell ausgelegter TTS ist in der Lage, Frequenzen um bis zu 35 dB(A) zu bedämpfen. Als Sonderform sind Mündungsschalldämpfer zu nennen: Sie gelten als typische Problemlöser für Lärmbelästigungen, die von der Schornsteinmündung in die Nachbarschaft übertragen werden.

Wie entsteht Abgasschall?

Als Auslöser von Abgasschall gelten das Gebläse sowie der Verbrennungsvorgang selbst, also Faktoren innerhalb einer Heizungsanlage. Sowohl turbulente Luftvermischungen als auch Flammengeräusche können die Ursache sein. Dies betrifft vor allem BHKWs (hier in der Regel die Zündfrequenzen) und größere Heizkessel. Die Geräusche lassen sich durch die Betriebsweise des Gerätes nicht von vornherein vermeiden. Im ungünstigsten Fall gelangen sie über die Schornsteinanlage in die unmittelbare Umgebung. Die tieffrequenten Brummtöne breiten sich in der Regel kugelförmig von der Schornsteinmündung aus. Daher sind sie auf einer Kreislinie bis zu einer bestimmten Entfernung vom Schornstein zu hören. Hohe Frequenzen entweichen hingegen nach oben gerichtet in die Atmosphäre und führen daher selten zu Lärmbelästigungen.
Weitere Faktoren, die den Schalldruckpegel beeinflussen, sind neben der Brenner- und Heizkesselbauart auch der Durchmesser und die Höhe der Abgasanlage sowie die Anzahl der vorhandenen Umlenkungen.

Was hören wir?

Das menschliche Ohr kann Frequenzen – die Zahl der Schwingungen je Sekunde – von 16 bis 20000 Hz wahrnehmen. Im niedrigen Bereich dieses Hörschalls, etwa von 40 bis 250 Hz, werden Geräusche von Heizungsanlagen und BHKWs als Brummton wahrgenommen. Ob sie wirklich stören, hängt von der Lautstärke ab, die in Dezibel gemessen wird. Zusätzlich sollten keine Tonhaltigkeiten auftreten, d.h. keine Einzeltöne innerhalb eines Geräusches zu hören sein bzw. einzelne Frequenzen besonders hervorstechen. Diese werden gerade im tieffrequenten Bereich als besonders störend wahrgenommen. Es wird hier der sogenannte A-bewertete Schalldruckpegel eingesetzt. Als Kennzeichnung findet sich das Kürzel dB(A). Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, dass das menschliche Ohr Töne mit gleichem Schalldruck in unterschiedlichen Tonhöhen unterschiedlich laut empfindet.
In der TA Lärm wird für bestimmte Gebiete eine Grenze für die Lautstärke festgesetzt. So darf in reinen Wohngebieten nachts der Wert von 35 dB(A) nicht überschritten werden. Das entspricht in etwa dem Geräusch eines Zimmerventilators. Schon höhere Werte können bei einer andauernden Belastung negative gesundheitliche Folgen haben, etwa Konzentrationsstörungen. Ab 80 dB(A) wird es unangenehm für den Menschen, bei längerer Einwirkung drohen Gehörschäden. Die Schmerzgrenze liegt bei ca. 120 dB(A), ab hier reicht schon eine kurze Einwirkzeit für Schäden am Gehör.

Autor: Hark Kemlein-Schiller, Kutzner + Weber, Maisach

Bilder: Kutzner + Weber

www.kutzner-weber.de