3. Februar 2020

Geräusche im niederfrequenten Bereich des Schalls führen häufig zu Konflikten. Passende Abgas-Schalldämpfer können dies vermeiden

Beeinträchtigungen durch tieffrequente Brumm-Töne in Wohn- und Gewerbegebieten, verursacht durch stationäre gebäudetechnische Geräte, haben in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Geräusche im niederfrequenten Bereich des Schalls werden im Wohnumfeld als äußerst unangenehm empfunden. Das Brummen verbreitet sich über die gesamte Umgebung und ist häufig schwer zu lokalisieren. Blockheizkraftwerke gehören mit ihrem niederfrequenten Motorengeräusch u. a. zu den Auslösern. Vorbeugend hilft an dieser Stelle der Einsatz von abgestimmten Abgas-Schalldämpfern.

(Schall)vorsorge bei KWK-Anlagen hilft
Für den Ausbau der dezentralen Energieversorgung qualifizieren sich Blockheizkraftwerke mit hoher Energieeffizienz. Mit effektiver Brennstoffnutzung und hohen Wirkungsgraden werden zudem Ressourcen geschont und CO₂-Emissionen minimiert. Das Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), also die Stromerzeugung mit Verbrennungsmotoren, deren Kühlmittelkreislauf zur Wärmegewinnung genutzt wird, punktet mit kompakter Bauweise und findet zunehmend Einsatz in Wohngebäuden bzw. Wohngebieten.
Während manche Menschen beispielsweise den Klang ihres Motorrades als angenehm empfinden, fördern tieffrequente Geräusche aus technischen Anlagen im Wohnumfeld das Unwohlsein. Belastungen und Nachbarschaftskonflikte können die Folge sein. Im Zuge der Energiewende steigt die Anzahl der technischen Geräte und somit die Wahrscheinlichkeit der störenden Brummtoneffekte. Damit bei Blockheizkraftwerken unangenehme Geräuschemissionen gar nicht erst entstehen, empfiehlt sich eine systematische Vorsorge mit passend ausgelegten Schalldämpfern.

Was stört – Klang, Geräusche oder Lärm
„Es gibt vielerlei Lärme. Aber es gibt nur eine Stille“, schrieb Kurt Tucholsky. Lärm, auch Störschall genannt, sind ungewünschte Geräusche, die störend, belästigend oder sogar gesundheitsgefährdend sein können. Alles, was das menschliche Ohr wahrnehmen kann, bezeichnet man als Schall. Schall entsteht durch Schwingungen einer Schallquelle, beispielsweise einer Lautsprechermembran, und benö­tigt zur Verbreitung ein gasförmiges, flüssiges oder festes Medium. Das kann die Luft (Luftschall), das Wasser oder der Baukörper (Körperschall) sein. Diese Schwingungen bzw. Druckschwankungen nimmt das Ohr als Schall wahr. Schallquellen, die schnell schwingen, werden als hohe Töne (hohe Frequenzen) und langsam schwingende als tiefe Töne (tiefe Frequenzen) wahrgenommen.
Gemessen werden die Schallwellen mit der Einheit Hertz (Hz): 1 Hz entspricht genau einer Schwingung in einer Sekunde. Die Bewertung des Schalldrucks erfolgt nach der Einheit Dezibel, abgekürzt dB(A). Das A steht für „angepasst an die Empfindlichkeit des Ohrs“. Menschen können Schallwellen in einer Frequenz zwischen 16 Hz und 20 kHz wahrnehmen, wobei sich die Wahrnehmung hin zu tiefen Frequenzen (unterhalb von 90 Hz) verschlechtert. Solche tieffrequenten Klänge werden häufig erst vom menschlichen Ohr registriert, wenn die Umgebungsgeräusche weniger zu hören sind. Dies ist beispielsweise nachts der Fall. Zudem wird Schall im tieferen Bereich erst bei höherer Lautstärke wahrgenommen.
Bei einem anderen akustischen Phänomen werden zwei gleiche Schallquellen nicht als doppelt so laut empfunden, vielmehr erhöht sich der Gesamtschallpegel lediglich um 3 dB(A). Erst etwa vier gleiche Quellen nimmt der Mensch als doppelt so laut wahr.
Ein Störschall im niederfrequenten Bereich wird oft als „Brummen“ bezeichnet und fachlich als bedrohlich beschrieben. Hintergrund ist, dass Druckgefühle, Unwohlsein oder Schlafstörungen entstehen können, was womöglich zu starken Beeinträchtigungen führt. Die Wahrnehmung erfolgt unterschiedlich je nach Lautstärke, Frequenz und Empfindung der Betroffenen, ggfs. mit dem ganzen Körper.

Lösungen für tieffrequenten Abgasschall
Als Auslöser von Abgasschall bei Blockheizkraftwerken gelten überwiegend die Geräuschentwicklungen der Zündfrequenzen. Je nach eingesetzten Motoren und Leistungen differieren diese und der Schall verbreitet sich u. a. über die Mündung der Abgasanlage. Während höhere Frequenzen ab 400 Hz nach oben gerichtet entweichen, verbreiten sich tiefe Töne pilzförmig in der Umgebung und entwickeln sich häufig zur unangenehmen Geräuschemission. Parameter wie Durchmesser und Höhe der Abgasanlage wirken sich ebenfalls auf den Schall aus.
Neben einer strömungstechnisch optimierten Abgasanlage verhindern Schalldämpfer die Entstehung der unangenehmen Brummtöne. Speziell entwickelte Schalldämpfer für Geräusche ab 40 Hz sind in der Lage, die gewünschten Frequenzen zu dämpfen. Bei Reflexions-Schalldämpfern beispielsweise wird der Schall meist durch mehrere Kammern geleitet und verliert somit erste Energie. Durch die Reflexionen an den Kammerwänden wird weitere Schallenergie kompensiert. Unmittelbar an dem Motor positioniert, reduziert sich am Ende des Dämpfers die Lautstärke erheblich. Reflexions-Schalldämpfer werden passgenau zur Motorserie und deren Geräuschspektrum im Terzfrequenzband abgestimmt. Je nach Spektrum wird eine Schalldämpfer-Kombination von Reflexions- und Absorptions-Schalldämpfern eingesetzt.

Fazit
Schallempfinden hängt vom Druck, vom Geräusch und von der Frequenz ab. Geräusche im niederfrequenten Bereich des Schalls sind schwer zu lokalisieren, führen im Wohngebiet häufig zu Beeinträchtigungen und Konflikten. Zudem nimmt mit Ausbau der dezentralen Energieversorgung das Konfliktpotenzial zu. Mit passenden Abgas-Schalldämpfern ist es möglich, Brummtoneffekten vorzubeugen.

Autor: Dipl.-Ing. (FH) Stefan Libor, Key Account Manager bei Atec

www.atec-abgas.de

Brummen im Abgas … was nun?
Effektive Abhilfe schafft ein exakt ausgelegter Schalldämpfer auf Basis einer Schallpegelmessung. Die notwendige Dämpfung des Abgasschalls wird aufgrund der Frequenzanalyse ermittelt. Die Messung erfolgt im Frequenzbereich von 25 bis 8000 Hz und von 0 bis 140 dB(A) im Terzfrequenzspektrum im Aufstellraum, an der Abgasmündung und am Immissionsort. Zur Ermittlung der Umgebungsgeräusche erfolgen die Aufnahmen bei ausgeschaltetem Wärmeerzeuger, im Teillast- und Volllastbetrieb. Die Auswertung bildet die Grundlage für die Auslegung und Herstellung des exakt passenden Schalldämpfers.

Körperschall ist nicht zu hören
Bei Körperschall werden Schwingungen einer Schallquelle durch ein festes Medium verbreitet. Wahrgenommen werden diese durch Vibrationen oder Erschütterungen. Hörbar ist lediglich der durch die Schallquelle verursachte Luftschall. Zur Lösungsfindung ist es wichtig zu wissen, um welchen Schall es sich handelt und wie er entsteht. Eine Vermeidung von Schallbrücken bereits in der Planungsphase erspart häufig aufwendige Ursachenforschungen und Nacharbeiten. Die konsequente und fachgerechte Entkoppelung der Entstehungsquelle mit Einsatz von schwingungsisolierenden Befestigungen bzw. Dämmungen der Anbauteile bzw. Zuleitungen hemmen und minimieren Köperschall.