Schallschutz rund um den Wärmeerzeuger

Das menschliche Ohr kann Frequenzen von 16 bis 20.000 Hz wahrnehmen. Im niedrigen Bereich dieses Hörschalls, von rund 40 bis 250 Hz, werden Geräusche von Heizungsanlagen und BHKW als Brummtöne wahrgenommen. Ob sie stören, hängt einerseits von der Lautstärke ab, die in Dezibel gemessen wird. Des Weiteren kommt es darauf an, ob einzelne Frequenzen besonders hervorstechen. Gerade im tieffrequenten Bereich sind diese dann sehr störend. Dabei wird der sogenannte A-bewertete Schalldruckpegel mit dem Kürzel dB(A) genutzt. So wird der Tatsache Rechnung getragen, dass das menschliche Ohr Töne mit gleichem Schalldruck in unterschiedlichen Tonhöhen unterschiedlich laut empfindet.

Schallausbreitung

Schall benötigt ein Trägermedium, um sich zu verbreiten – in der Regel Luft, Wasser oder Festkörper. 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 größere Heizkessel und BHKW. Bei Letzteren hängt die Geräuschentwicklung vor allem von der Zylinderzahl und den Zündfrequenzen ab.

Die Schallausbreitung erfolgt in der Regel gleichmäßig in alle Richtungen, es sei denn, die Schallwellen werden absorbiert oder reflektiert. Im ungünstigsten Fall gelangen sie über die Schornsteinanlage in die unmittelbare Umgebung. In der Regel breiten sich die tieffrequenten Brummtöne von der Schornsteinmündung kugelförmig aus, daher sind sie bis zu einer bestimmten Entfernung vom Schornstein zu hören. Hohe Frequenzen entweichen hingegen nach oben gerichtet in die Atmosphäre. Die Stärke einer Schallemission wird mit dem Schallleistungspegel LW angegeben. In Sachen Heizungen sind Luft- und Körperschall relevant.

Bei der Planung sind im Hinblick auf Schallemissionen die Lage des Heizraums und die Abgasführung relevant. Schallbrücken sollen vermieden werden, auch bei allen Rohrverbindungsleitungen. Wenn möglich sind Verbrennungsluftöffnungen in nicht störende Bereiche zu legen.

Grenzwerte

Ob eine Schallquelle als zu laut eingestuft wird, hängt u. a. von ihrem Standort ab. Hier ist die TA Lärm relevant (Tabelle 1): In ihr wird für bestimmte Gebiete eine Grenze für die Lautstärke festgesetzt. So darf in reinen Wohngebieten nachts der Wert von 35 dB(A) für Immissionsorte außerhalb von Gebäuden nicht überschritten werden. Das entspricht in etwa dem Geräusch eines Zimmerventilators. Schon höhere Werte können bei einer andauernden Belastung negative gesundheitliche Folgen haben, zum Beispiel Konzentrationsstörungen. Ab 80 dB(A) wird es unangenehm für den Menschen, bei längerer Einwirkung drohen beispielsweise Gehörschäden. Die Schmerzgrenze liegt bei ca. 120 dB(A), ab hier reicht schon eine kurze Einwirkzeit für Schäden am Gehör. Darüber hinaus sind für Innenräume die DIN 4109 und 4100 relevant (ebenfalls Tabelle 1).

Grundlagen für die Schalldämpferauslegung

Störschall durch Heizungen bzw. BHKW muss nicht hingenommen werden. Sind die Werte zu hoch, so ist der Betreiber vielmehr in der Pflicht, schalldämmende Maßnahmen zu ergreifen. Damit diese zielgerichtet wirken, können Gutachten erstellt werden, die wiederum für die Auslegung von passgenauen Schalldämpfern eingesetzt werden. Insbesondere bei großen Objekten ist dies unerlässlich. Dabei werden die Terzfrequenzbänder untersucht, was ein sehr viel genaueres Bild ergibt als eine Oktavbandanalyse. So können einzelne Pegelspitzen herausgefunden werden, die dann gezielt gedämpft werden.

Messungen erfolgen im Frequenzbereich von 25 bis 8.000 Hz und von 0 bis 140 dB(A), meist an mehreren Orten. Diese sind in der Regel der Aufstellraum, die Abgasmündung und die Immissionsorte, wo die störenden Geräusche zu hören sind. Zudem sind zwei Abstufungen festzuhalten: bei ausgeschaltetem Wärmeerzeuger und im Volllastbetrieb. Diese Daten nutzt zum Beispiel der Abgasspezialist Atec, um für jede Anlage die optimalen Schalldämpfer auszulegen. Als Abgastemperaturen im Dauerbetrieb gelten für Polypropylen-Abgasanlagen bei BHKW 100 °C, für Gas-Brennwertgeräte 120 °C. Mit Edelstahl lassen sich höhere Temperaturen abdecken. Für die Berechnung wird immer der Zeta-Wert herangezogen, um den Druckverlust zwischen Ein- und Ausströmen des Abgases zu ermitteln.

Schalldämpfer-Lösungen

BHKW fallen im tieffrequenten Bereich vor allem von 40 bis 63 Hz negativ auf. Um hier ein gutes Ergebnis zu erreichen, kommen Resonanz-Schalldämpfer zum Einsatz. Sie weisen eine Kammer auf, in die der Schall durch ein Lochblech eintreten kann, sodass der Schall am Ende der Kammer reflektiert und damit weitgehend aufgehoben wird. Sie reduzieren die Brummtöne bei geringem Druckverlust über vier Terzfrequenzen zwischen 40 und 125 Hz, je nach Kammerlänge.

Sind zusätzlich mittlere Frequenzen zu dämpfen, bietet der Spezialist für Abgastechnologie Reflexions-Schalldämpfer an. Diese wirken bereits ab 40 Hz gegen tiefe Frequenzen und außerdem breitbandig bis ca. 1.000 Hz. Bei dieser speziellen Konstruktion ist zu beachten, dass der Druckverlust höher ist. Dies liegt an den Umleitungen der Schallwellen im Gehäuse. Steht ausreichend Druck zur Verfügung, kann der Reflexions-Schalldämpfer sehr kompakt gebaut werden. Beide oben genannte Bauteile werden in die Abgasstrecke eingefügt, wobei ein Platzbedarf von etwa 1.100 bis 1.400 mm erforderlich ist.

Bei Gas-Brennwertkesseln sind es die mittleren Frequenzen, die zu dämpfen sind. Dies gelingt mit den Absorptions-Schalldämpfern. Sie sind im Innern mit schallabsorbierender und feuchteabweisender Mineralwolle ausgekleidet, welche die Minderung bewirkt. Eine Ausführung mit innen liegendem Polyurethan-Akustikschaumstoff lässt sich für Zu- und Abluftführungen von Heizräumen nutzen, um die Immission zu mindern. Je nach Anlage können auch Kombinationen von Schalldämpfern zum Einsatz kommen.

Des Weiteren arbeitet Atec mit Herstellern von BHKW zusammen, um gemeinsam Schalldämpfer zu entwickeln, die in Geometrie und Dämpfleistung somit kundenspezifisch konstruiert werden. Diese lassen sich dann auch als Primär-Schalldämpfer in die BHKW integrieren.

Schallschutz-Beispiel aus der Praxis

Ein Komplex aus vier Wohngebäuden mit 33 Wohneinheiten wird mit einer zweiteiligen Heizanlage von Remeha beheizt. Sie besteht aus zwei Gasbrennwertgeräten mit insgesamt 130 kW für die Spitzenlast sowie einem BHKW „ELW“ mit 16,8 bis 26,4 kW thermisch und 7,5 bis 11 kW elektrisch. Die Remeha-Geräte sind mit einer PV-Anlage und einem Batteriespeicher gekoppelt. Da der Heizraum direkt unter Wohnräumen liegt, war der Schallschutz in besonderer Weise zu beachten.

Die gesamte Kaskaden-Abgasführung für das BHKW und die Brennwertkessel kommt aus dem Hause Atec. Die Verbindungsleitungen laufen dabei in einem Strang zusammen, der schließlich außen am Gebäude entlang über Dach geführt wurde. Der Spezialist für Abgastechnologie verfügt als einziger Hersteller über einen Verwendungsnachweis des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) zur Anbindung unterschiedlicher Gas-Energieerzeuger an einen Abgasstrang. Die Nennweite des Kaskadensammlers beträgt bei dieser Anlage DN 160. Er führt direkt in die etwa 3 m entfernte Steigleitung. In diesem Abschnitt sind eine Revisionsöffnung sowie ein Kondensatablauf eingebaut.

Zwei Schalldämpfer wurden in den Abgasweg des BHKW integriert, ein Reflexions- und ein Absorptions-Schalldämpfer. Ersterer beugt Brummtoneffekten vor, indem er tiefe Frequenzen um bis zu 16 dB(A) dämpft sowie Pulsationen der Anlage reduziert. Das zweite Modell senkt zusätzlich den Abgassummenpegel um weitere 10 dB(A). In der menschlichen Wahrnehmung bedeutet eine solche Minderung um 10 dB(A) eine Halbierung des empfundenen Lärms. Zusätzlich wurde in die Zuluftleitung ein weiterer Absorptions-Schalldämpfer eingebaut. Das schlanke Modell weist eine Gesamtlänge von 1092 mm und einen Außendurchmesser von DN 200 auf. Er liefert Einfügungsdämpfungen bis zu 45 dB(A), abhängig von den Einzelfrequenzen. Mit allen Bauteilen wird seit der Errichtung der stabile und geräuscharme Betrieb sichergestellt.

Materialien und Zubehör

In vielen Fällen kann Kunststoff eingesetzt werden, sowohl für die Abgasanlage als auch für die Schalldämpfer. Die Produkte bis zu DN 250 werden aus Polypropylen hergestellt, sie sind leicht und schnell zu verarbeiten. Seine Kernkompetenzen hat Atec in diesem Bereich erworben und inzwischen auf weitere ausgedehnt. Für größere Dimensionen liefert das Unternehmen jetzt auch Edelstahl-Bauteile, sowohl für Abgasanlagen als auch für Schalldämpfer.

Ein nicht zu unterschätzender Aspekt bei der Frage der Schalldämpfung ist die Befestigung der Bauteile. Hier ist es relevant, die Geräusch- oder Körperschallübertragung auf die Gebäude zu minimieren. Dies erreicht der Hersteller durch seine Befestigungs-Sets, die eine mehrfache Vibrationsentkopplung aufweisen. Dies funktioniert sowohl bei Decken- als auch Wandmontage, mit und ohne Schienenkonsolen. Besonders leistungsstark ist das Set mit Federhängern für schwere Edelstahl-Schalldämpfer, die die Beweglichkeit der gesamten Abgassäule und eine wirksame Schwingungsisolierung garantieren.

Service inklusive

Baubeteiligte können sich an Atec wenden, um bei kritischen Projekten Unterstützung zu erhalten. Die Planerberater bringen ihre Kompetenz ein, um Heizungsanlagen von vornherein schalltechnisch unkritisch zu errichten. Auch Querschnittsberechnungen werden erstellt, denn dieser Aspekt ist ebenfalls für die Schallentwicklung relevant. Zudem ist es empfehlenswert, frühzeitig den zuständigen Schornsteinfeger einzubeziehen.