Der Fokus liegt heute auf den Details

Die grundlegenden Wirkprinzipien von Kulissenschalldämpfern sind seit vielen Jahren etabliert. Die aktuellen Weiterentwicklungen konzentrieren sich daher weniger auf völlig neue Funktionsweisen, sondern auf eine deutlich feinere Auslegung, verbesserte strömungstechnische Details und eine höhere Anpassungsfähigkeit an konkrete Anlagenanforderungen. Diese Fortschritte äußern sich in einer spürbar verbesserten akustischen Wirksamkeit.

Kulissenschalldämpfer sind zentrale Komponenten raumluftechnischer Anlagen, wenn es darum geht, die Schallleistung innerhalb eines Lüftungssystems wirksam zu reduzieren. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo Ventilatoren, Volumenstromregler oder andere Strömungseinbauten Geräusche erzeugen, die unterhalb eines bestimmten Geräuschpegels liegen müssen. Typische Anwendungen finden sich in Büro- und Verwaltungsgebäuden, Schulen, Krankenhäusern, Hotels, Industrie- und Sonderbauten.

Etablierte Bauformen am Markt

Bei rechteckigen Kulissenschalldämpfern haben sich am Markt zwei wesentliche Bauarten etabliert, die sich in ihrem Aufbau unterscheiden. Die einfachste Bauform ist eine reine Absorberkulisse ohne zusätzliche Resonanzelemente. Diese Ausführung nutzt ausschließlich poröses, schallabsorbierendes Material und wirkt besonders effektiv im mittleren und hohen Frequenzbereich. Eine weitere Bauart stellen sogenannte Breitbandkulissen dar, bei denen Kulissenseiten zusätzlich mit einem Resonanzelement versehen sind. Durch diese Kombination aus Schallabsorption durch poröse Materialien und Schallreflektion durch das Resonanzelement kann die Dämpfungswirkung gezielt hin zu tieferen Frequenzen verschoben werden, ohne die Materialdicke überproportional zu vergrößern.

Aufbau eines Kulissenschalldämpfers

Der Aufbau eines Kulissenschalldämpfers basiert auf mehreren parallel angeordneten Dämpfungselementen – den sogenannten Kulissen –, die in einem Gehäuse senkrecht oder waagerecht angeordnet sind. Die Luft strömt zwischen den einzelnen Kulissen innerhalb des Lüftungskanals hindurch, während die Schallwelle mit schallabsorbierendem Material in Kontakt kommt. Die akustische Wirkung beruht dabei im Wesentlichen auf Schallabsorption durch poröse Materialien: Die im Luftschall enthaltenen Schallschwingungen dringen in das offenporige Dämpfungsmaterial ein und werden dort durch Reibungsvorgänge in Wärme umgewandelt.

Unabhängig von der Bauart sind rechteckige Kulissenschalldämpfer in einer Vielzahl abgestufter Baugrößen verfügbar. Dabei sind insbesondere Kulissendicken und Schalldämpferlängen oft keine stetig variierbaren Größen, sondern werden in der Praxis aus definierten Dicken- und Längenstufen ausgewählt. Diese Kulissenabmessungen werden anschließend mit Gehäusebreiten und -höhen kombiniert, die in der Regel in einem 1-mm-Raster, an den jeweiligen Kanalquerschnitt angepasst werden können.

Der Stand der Technik ist heute durch ausgereifte und bewährte Wirkprinzipien geprägt. Eingesetzt werden überwiegend mineralische Faserstoffe als Dämmmaterialien mit definierter Strömungswiderstandszahl, deren luftberührte Oberflächen strömungsseitig kaschiert oder beschichtet sind. Dies dient sowohl der mechanischen Stabilisierung der Dämmstoffe als auch der Einhaltung hygienischer Anforderungen, etwa zur Unterbindung von Faserfreisetzung und zur Sicherstellung der Reinigungsfähigkeit.

Eindringtiefen und Druckverluste

Soll eine bestimmte Frequenz wirksam gedämpft werden, ist eine ausreichende Eindringtiefe des Schalls in die Kulisse notwendig. Als Faustregel gilt, dass die wirksame Materialdicke in der Größenordnung eines Viertels der zugehörigen Wellenlänge liegen sollte. Mit zunehmender Kulissendicke und verlängertem Schallweg verbessert sich insbesondere die Dämpfungswirkung bei mittleren und tiefen Frequenzen, während hohe Frequenzen aufgrund ihrer kürzeren Wellenlängen bereits bei geringeren Materialstärken effektiv gedämpft werden.

Neben der akustischen Leistung ist der Druckverlust eine zentrale Bewertungsgröße von Kulissenschalldämpfern, da er die energetische Effizienz der Lüftungsanlage maßgeblich beeinflusst.

Der Druckverlust wird maßgeblich durch strömungsmechanische Effekte an den An- und Abströmkanten der Kulisse geprägt. Diese Effekte resultieren im Wesentlichen aus der konstruktiven Gestaltung der Kantenbereiche sowie der im Spalt vorherrschenden Strömungsgeschwindigkeit. Letztere ergibt sich aus dem systemseitigen Volumenstrom in Kombination mit der größenabhängigen Spaltweite. Einen weiteren größenabhängigen Einfluss stellt die Schalldämpferlänge dar. Insgesamt ist der Druckverlust somit das Ergebnis des Zusammenwirkens systemseitiger, produktspezifischer und größenabhängiger Einflussfaktoren.

Aspekte zur Spaltweite

Der Volumenstrom ist in raumlufttechnischen Anlagen in der Regel systemseitig vorgegeben und nur in begrenztem Umfang beeinflussbar. Spaltweite und Kulissenlänge eines Kulissenschalldämpfers ergeben sich hingegen maßgeblich aus den baulichen Randbedingungen und dem zur Verfügung stehenden Bauraum. Die Spaltweite wird dabei durch die mögliche Schalldämpferbreite sowie die einsetzbaren Kulissendicken bestimmt, sodass ihre Variabilität direkt an das verfügbare Baukastenspektrum der Kulissen gekoppelt ist. Insbesondere bei beengten Einbausituationen kann dies dazu führen, dass die Spaltweite kleiner gewählt werden muss, als es aus strömungstechnischer Sicht optimal wäre. Die Folge sind erhöhte Strömungsgeschwindigkeiten im Kulissenspalt, ein überproportional steigender Druckverlust und unter Umständen eine akustische Überdämpfung.

Erweiterte Variantenvielfalt und Feinabstufung

Ein zentraler neuer Entwicklungsschritt liegt in der stark erweiterten Variantenvielfalt. Zwar sind unterschiedliche Kulissentypen – etwa für breitbandige oder stärker hochfrequente Schalldämpfung – seit Langem bekannt, neu ist jedoch die Kombination dieser Typen mit einer großen Anzahl abgestufter Kulissendicken. In Verbindung mit frei wählbaren Gehäusebreiten und -höhen im Millimeter-Raster entsteht eine nahezu kontinuierliche Anpassbarkeit des Schalldämpfers an den jeweiligen Kanalquerschnitt und die geforderte akustische Aufgabe. Für die Planung bedeutet dies, dass Spaltweiten sehr genau eingestellt werden können. Dadurch lässt sich das Verhältnis zwischen Dämpfung und Druckverlust deutlich präziser ausbalancieren als mit gröber gestuften Baugrößen. In der Praxis lässt sich dadurch der Druckverlust verringern, während die akustischen Anforderungen weiterhin eingehalten werden.

Ein weiterer Vorteil dieser hohen Variabilität besteht darin, dass die Kulissendicke gezielt an den dominanten Frequenzbereich angepasst werden kann. Da tieffrequente Schallanteile längere Schallwege erfordern als hochfrequente, lassen sich durch die Auswahl geeigneter Kulissendicken gezielt die relevanten Frequenzbereiche adressieren. Die Dämpfungswirkung steigt damit nicht pauschal, sondern insbesondere in den für die jeweilige Anwendung maßgebenden Frequenzbereichen– ein entscheidender Beitrag zu effizienter und bedarfsgerechter Schalldämpfung.

Strömungsoptimierte An- und Abströmgeometrien

Parallel dazu wurden strömungstechnische Details weiter optimiert. Insbesondere die Geometrie der An- und Abströmkanten an den Kulissen spielt eine wesentliche Rolle für den Druckverlust. Durch weich ausgeformte Übergänge mit aneinandergereihten Radien lassen sich Strömungsablösungen deutlich reduzieren. Die Luft wird gleichmäßiger in die Kulissenspalte geführt und verlässt diese mit geringerer Turbulenz, was sich unmittelbar in niedrigeren Druckverlusten bemerkbar macht. Die energetische Effizienz des Schalldämpfers verbessert sich dadurch signifikant.

Auswirkungen auf Auslegung und Installation

Die beschriebenen Optimierungen wirken sich unmittelbar auf die praktische Auslegung und Installation von Kulissenschalldämpfern aus. Durch die deutlich feinere Abstimmung von Kulissendicken, Spaltweiten und Schalldämpferabmessungen kann die akustische Wirkung heute wesentlich zielgerichteter ausgelegt werden. Eine pauschale Überdämpfung ist zunehmend vermeidbar, wodurch geringere Materialmengen erforderlich sind und sich das Bauteilgewicht reduziert – ein Vorteil sowohl für die Montage als auch für die statische Belastung der Kanalsysteme. Gleichzeitig bieten die Weiterentwicklungen deutliche Vorteile für Anwendungen mit sehr begrenztem Bauraum. Zum einen stehen leistungsfähige Kulissenschalldämpfer heute auch in sehr geringen Bauhöhen zur Verfügung, sodass sie selbst in niedrigen Zwischendecken oder dicht belegten Technikbereichen eingesetzt werden können. Zum anderen erlaubt die große Variabilität der Kulissendicken, den Schalldämpfer bei Bedarf gezielt auf eine geringe Baulänge auszulegen. Die erforderliche Dämpfung wird dabei über die angepasste Kulissengeometrie erreicht, ohne zwangsläufig lange Schalldämpferstrecken zu benötigen. Auf diese Weise lassen sich akustische Anforderungen selbst unter äußerst beengten Platzverhältnissen zuverlässig erfüllen. Insgesamt erleichtern die beschriebenen Weiterentwicklungen eine präzisere, wirtschaftlichere, effizientere und installationsfreundlichere Umsetzung akustischer Anforderungen in der Praxis.

Autor:
Frank Schulte,
Entwicklung Luftverteilung & Schallschutz,
Wildeboer Bauteile GmbH

Mitwirkend:
Kilian Gouterney,
Leitung Produktmanagement;

Arne Dahms,
Leitung Bereich Technik

www.wildeboer.de