Geräusche bei Lüftungsanlagen
Ursachen verstehen, Lärm vermeiden
Lüftungsanlagen sind ein unverzichtbarer Bestandteil moderner Gebäudetechnik – dezentral, zentral, mit Wärmerückgewinnung oder klassisch als Abluftvariante. Doch was passiert, wenn die Anlage plötzlich zu laut wird oder störender Lärm entsteht? Ventilatoren, Schalldämpfer, Brandschutzklappen und andere Komponenten an einer Lüftungsanlage können verschiedene Geräusche erzeugen, die je nach Einsatzumgebung und individuellen Wahrnehmungen unterschiedlich wahrgenommen werden.
Diese umfassende Übersicht bietet Ihnen alle wichtigen Informationen rund um die Schallentstehung in einer Lüftungsanlage – von den physikalischen Grundlagen bis hin zu praktischen Lösungsansätzen für eine leisere, von Lärm befreiten Lüftungsanlage.
Was ist Schall?Grundlagen und Definition von Schall
Unter Schall versteht man die sich wellenförmig ausbreitende Schwingung, in einem gasförmigen, flüssigen oder festen Stoff, die Geräusche verursacht. Die Schallfrequenz (Tonhöhe) bezeichnet die Anzahl an Schwingungen der Schallwelle pro Sekunde, gemessen in Hertz [Hz]. Der Hörbereich des Menschen liegt im Bereich zwischen 16 Hz und 20.000 Hz, wobei der obere Frequenzbereich mit fortschreitendem Alter zu kleineren Frequenzen hin abnimmt. Das bedeutet: hohe Töne werden von Erwachsenen zumeist schlechter wahrgenommen als von Kindern. Die für den Menschen nicht hörbaren Schallwellen mit Frequenzen unterhalb von 16 Hz werden als Infraschall, solche mit einer Schwingungszahl von über 20.000 Hz als Ultraschall bezeichnet. Diese werden von verschiedenen Tierarten zur Verständigung oder zur Orientierung genutzt.
Was ist der Unterschied zwischen Schall und Lärm?
Schall bezeichnet die sich wellenförmig ausbreitende Schwingung in einem Medium, die objektiv messbar ist. Lärm hingegen ist die subjektive, negative Bewertung von Schall.
Das menschliche Ohr als Sinnesorgan empfindet Geräusche nicht nur als leise oder laut, sondern auch als angenehm oder unangenehm. Neben den physikalischen Gesetzmäßigkeiten sind daher auch die physiologischen Zusammenhänge durch das subjektive Hörempfinden bei der Geräuschbewertung von Bedeutung.
Wie entsteht Schall in der Lüftungsanlage?
Schall entsteht in der Lüftungsanlage hauptsächlich durch rotierende Ventilatoren, turbulente Luftströmungen und vibrierende Anlagenteile. Diese mechanischen Schwingungen versetzen die Luftmoleküle in Bewegung und erzeugen Schallwellen.
Schallwellen können sich nicht im luftleeren Raum ausbreiten, sondern brauchen ein sogenanntes Übertragungsmedium, dessen bewegliche Teilchen die Welle weiterleiten kann – vorwiegend durch die Luft im Kanalsystem, aber auch über feste Materialien wie Kanalwände oder die Gebäudestruktur.
Schallübertragung verschiedener Schallarten bei LüftungsanlagenWie funktioniert Schallübertragung beim Menschen?
Das Gehör kann einen Schalldruckbereich von 0.00002 Pa (Hörschwelle) bis ca. 20 Pa (Schmerzgrenze) verarbeiten. Das menschliche Gehör kann dabei langsame Druckschwankungen ignorieren, etwa durch den Höhenunterschied beim Treppensteigen (mehrere 10 Pa) oder bei einer Wetterveränderung. Der vorhandene statische Luftdruck hat keinen Einfluss auf das Hören, denn er wirkt auf der Trommelfellaußen- und -innenseite gleichermaßen. Ein Druckausgleich kann beim Gähnen oder bei anderen Kieferbewegungen stattfinden.
Körperschall
Als „Körperschall“ werden mechanische Schwingungen bezeichnet, die sich in festen Stoffen ausbreiten. Dieser kann nicht direkt vom Ohr wahrgenommen werden, sondern wird durch Abstrahlung von Wänden und anderen Oberflächen als Luftschall abgestrahlt, den das menschliche Ohr hören kann. Die Oberfläche des Körpers versetzt dabei – wie die Membran eines Lautsprechers – die umgebende Luft in Schwingung. Beispiele für Körperschall sind: Einen Nagel in die Wand schlagen, Gegenstände fallenlassen oder Treppe steigen (Trittschall). Körperschall kann sich über weite Strecken durch das Gebäude ausbreiten und auch in entfernten Räumen als störender Luftschall hörbar werden.
Beispiele für potenziellen Körperschall in Lüftungsanlagen:
- Ventilatorvibrationen, die über Befestigungen auf die Gebäudestruktur übertragen werden
- Motorgeräusche, die durch Kanalwände weitergeleitet werden
- Schwingungen durch mögliche Unwuchten in rotierenden Anlagenteilen
- Vibrationen von Kompressoren oder Klimageräten
Luftschall
„Luftschall” wird direkt durch Druckschwingungen der Luft übertragen, wie beispielsweise beim Sprechen. Die Schallausbreitung erfolgt im Freien kugelförmig nach allen Seiten und ist abhängig von der Entfernung der Schallquelle, Hindernissen auf dem Weg und der sogenannten Schallreflexion, die zur Entstehung eines Echos führt. In der Lüftungsanlage breitet sich Luftschall hauptsächlich durch das Kanalsystem aus und kann über Luftauslässe in die zu belüftenden Räume gelangen. Zusätzlich kann Flankenübertragung auftreten, wenn Schall über Nebenwege wie Decken- oder Wanddurchführungen übertragen wird.
Beispiele für potenziellen Luftschall in Lüftungsanlagen:
- Strömungsgeräusche durch turbulente Luftbewegungen in Kanälen
- Geräusche durch Luftgeschwindigkeitsänderungen an Umlenkungen oder Querschnittsverengungen
- Pfeifgeräusche an Klappen, Gittern oder anderen Einbauten
- Ventilatorgeräusche, die direkt über die Luft übertragen werden
Lernen Sie mehr über Schall bei den inVENTer-Lüftungshelden auf YouTube.
Was ist der Schalldruckpegel bzw. Geräuschpegel?
Der Lautstärkeeindruck hängt nicht allein vom Schalldruck ab, sondern auch von der Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Ohres. Für schwache Signale ist das Ohr sehr empfindlich, für starke Signale ist die Empfindsamkeit deutlich geringer.
Der Schalldruck eines Tons ist ein sehr kleiner absoluter Wert. Um die Stärke des Schalls anzugeben, wird der Schalldruck p eines Tons mit dem eines gerade noch wahrzunehmenden Tons (Hörschwelle 1 kHz) verglichen. Der Schalldruckpegel (bzw. Schallpegel) Lp ist somit eine relative Bezugsgröße. Die Maßangabe erfolgt in Dezibel [dB] auf einer logarithmischen Skala. Die Schalldruckwerte von 0.00002 Pa bis 20 Pa werden durch die Dezibel-Werte von 0 bis 120 dB abgebildet.
Der Schalldruckpegel lässt sich aus dem Schalldruck und dem Bezugsschalldruck von 1kHz mit der folgenden Formel berechnen:
p – effektiver Schalldruck [Pa]
p0 – Bezugschalldruck [Pa]
Auch das menschliche Gehör arbeitet in etwa logarithmisch – das Dezibelmaß des Schalldruckpegels erlaubt damit eine bessere Abbildung des Lautstärkeeindrucks eines akustischen Signals. Ein Mensch kann Unterschiede von unter einem Dezibel nicht wahrnehmen. Eine Erhöhung des Schallpegels um 10 dB wird als etwaige Verdoppelung der Lautstärke wahrgenommen. Eine Abstandsverdoppelung zur Schallquelle bewirkt eine Pegelreduzierung von ca. 5 dB.
Schallschutz bei der Lüftung Welche Schallschutz Maßnahmen gibt es bei Lüftungsanlagen?
Wind und Wetterveränderungen wirken sich auf den Luftvolumenstrom aus, der durch eine Lüftungsanlage strömt. Mitunter können dadurch wahrnehmbare und störende Geräusche entstehen. Besonders bei starkem Wind kann sich die Geräuschentwicklung von Lüftungsanlagen – sowohl bei zentralen als auch bei der dezentralen Wohnraumlüftung – verstärken. Eine Schallreduzierung lässt sich durch manuelle Regelung der Lüftungsstufe oder durch automatisierte Anpassung mittels geeignetem Schallschutzzubehör.
Schallreduzierung bei Lüftungssystemen
Betrachtet man Lüftungsanlagen im Vergleich, sind Ventilatoren die Hauptgeräuschquelle in jeder Lüftungsanlage. Bei zentralen und dezentralen Lüftungssystemen können Schalldämpfer die Geräuschentwicklung erheblich reduzieren. Auch Brandschutzklappen in der Anlage, wie sie zum Beispiel bei einer Lüftung in Hotels und Micro-Apartments vorkommen, können durch ihre Konstruktion zur Geräuschentwicklung beitragen. Die Abluft transportiert nicht nur Luftschadstoffe, sondern auch Schall durch das gesamte Lüftungssystem.
NEU: Innenblende Silence
Eigenschallreduktion bis zu 4 dB(A) ohne Luftvolumenstromreduktion. Nachrüstbar für fast alle inVENter-Geräte.
Grundsätzlich gilt: Je höher der Luftvolumenstrom, desto lauter sind die Geräusche, die durch ein dezentrales Lüftungssystem entstehen können. Bei einer Verringerung des Luftvolumenstroms sinken folglich die Strömungsgeräusche. Um diese Reduzierung des Luftvolumenstroms zu erreichen, gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten:
- Aktive Anpassung durch den Nutzer
- Passive Nutzung von Zubehörteilen, um Strömungsgeräuschen und Luftvolumenstrom zu verringern
Für die passive Schallreduzierung bieten sich unser inVENTer-Zubehör an:
- Schallschutzeinlagen reduzieren Strömungsgeräusche direkt im Lüftungsgerät
- Schallprotektoren dämpfen Geräusche an kritischen Stellen des Kanalsystems
- Spezielle Wandeinbaugehäuse minimieren die Übertragung von Körperschall auf die Gebäudestruktur
- Windschutzgitter verhindern windbedingte Turbulenzen am Außenabschluss
inVENTer PAX für hohe Schalldämmung
inVENTer PAX Schalldämmlüfter sind akustisch kaum wahrzunehmen und bieten eine Lösung bei erhöhtem Schallschutzbedarf, beispielsweise bei windexponierten Gebäuden oder Gebäuden mit geringer Wandstärke.
“Wir haben hier im Norden Deutschlands stets das Problem gehabt, dass der starke Nordwind die Ventilatoren unserer Lüftungssysteme zum Übersteuern brachte. Das konnte man auch akustisch wahrnehmen. Mit dem inVENTer PAX haben wir nun endlich eine Lösung für alle betroffenen Wohneinheiten an der Küstenregion.” – Olaf Elbinger
Messung und Analyse von SchallNormschallpegeldifferenz und Schallleistung
Zusammenhang zwischen Schallleistung und Schalleistungspegel
Die abgestrahlte Schallleistung [P] einer Geräuschquelle pro Zeiteinheit wird in Watt angegeben und beschreibt im Grunde die Leistung der Schallquelle. Sie kann durch die Messung des Schalldrucks an mehreren Stellen eines geschlossenen Raumes bestimmt werden. Aus den Schalldruckpegeln in einem bestimmten Abstand von der Schallquelle kann deren Schallleistung oder bei gegebener Schallleistung der Schalldruckpegel in einem bestimmten Abstand berechnet werden.
Berechnung der Schallleistung:
I – Schallintensität
A – Bezugsfläche
Die Schallleistung [P] ist eine entfernungs- und raumunabhängige Größe, die sich als Ausgangspunkt für alle schalltechnischen Berechnungen eignet. Der Schallleistungspegel [Lw] ist die logarithmische Darstellung der Schalleistung und in der Praxis die gängige Größe.
P – Schallleistung [Watt]
P0 – Bezugschallleistung [Watt]
Rechnen mit Schalldruckpegeln
Schalldruckpegelwerte dürfen nicht einfach addiert werden. Lediglich die Schallleistung (bzw. Schallintensität) zweier Schallquellen, die zum Quadrat des Schalldrucks proportional ist, addiert sich. Für eine Verdoppelung der Schallleistung muss der Schalldruck nur um den Faktor √2 vergrößert werden. Danach ist eine Umrechnung in den Schalldruckpegel möglich.
Es gelten die folgenden Beziehungen:
Die Verdopplung der Schallleistung führt zu einem Zuwachs des Schallpegels um 3 dB: – 20∙log(√2) = 3,01
Die Verzehnfachung der Schallleistung führt zum Anstieg des Schallpegels um: 10 dB: – 20∙log(√10) = 10
Werden zwei Schallquellen mit je Lw = 0 dB addiert ergibt sich – 0 dB + 0 dB = 3 dB
Addiert man zwei Schallquellen mit je 65 dB ergibt sich: – 65 dB + 65 dB = 68 dB
Für eine Verdopplung des Schalldrucks ergibt sich ein Anstieg um 6 dB: – 20∙log(2) = 6,02
Verdoppelung des Schalldruckes bei einem Ausgang von Lp = 40 dB: – 40 dB + 40 dB = 46 dB
Messverfahren Normschallpegeldifferenz
Die Normschallpegeldifferenz ist eine Messgröße zur Kennzeichnung der Luftschalldämmung eines Bauteils und ist frequenzabhängig. Hierbei wird die Fähigkeit des Bauteils zur Schalldämmung zwischen zwei Räumen gemessen. Dabei gibt der Wert die Schalldruckdifferenz zwischen Erzeugerraum und Empfangsraum (gemessen in dB) an.
Der Versuchsaufbau zur Messung der Normschallpegeldifferenz: im Senderaum wird ein Geräusch mit 100 dB erzeugt, während der Lüfter abgeschaltet ist. Das Geräusch wird durch die Lüftung in den Empfangsraum übertragen. Dort wird mittels Mikrofonen gemessen, mit wie viel dB das Geräusch durch die Lüftung ankommt.
Berechnungsgleichung:
- Lp1 – mittlerer Schalldruckpegel im Senderaum [dB]
- Lp2 – mittlerer Schalldruckpegel im Empfangsraum [dB]
- A0 – Bezugs-Absorbptionsfläche [m2]
- A – äquivalente Absorptionsfläche im Empfangsraum [m2]
- T – Nachhallzeit [s]
- V – Raumvolumen (Empfangsraum) [m3]
Messverfahren Schallleistung
Die gesamte Schallenergie, die von einer Schallquelle pro Sekunde abgestrahlt wird, ist die Schallleistung [P]. Sie ist nicht direkt messbar, sondern nur über bestimmte Messverfahren zu ermitteln. Eine Schallquelle hat eine konstante Schallleistung, die sich nicht ändert, wenn sie in eine andere Raumumgebung abstrahlt (emittiert).
Der Versuchsaufbau zur Messung der Schallleistung wird wie folgt vorgenommen: Die Geräuschquelle ist aus, der Lüfter ist an. Im Senderaum ist es still, aber durch den Ventilator entsteht ein Geräusch im Empfangsraum. Durch die Mikrofone wird gemessen, wie viel vom Lüftungsgeräusch im Empfangsraum ankommt.
Berechnungsgleichung:
- Lw – Schalleistung der untersuchten Schallquelle [dB]
- Lp – mittl. Schalldruckpegel – Fremdgeräuschkorrektur [dB]
- T – Nachhallzeit des Hallraums [s]
- T0 – Referenzzeit 1s
- V – Hallraumvolumen [m3]
- V0 – Referenzvolumen 1 m3
- λ – Wellenlänge [m]
- S – Gesamtoberfläche des Hallraums
- B – barometrischer Druck [bar]
Häufig gestellte Fragen zu Geräuschentwicklung und Schall bei Lüftungsanlagen
Warum wird meine Lüftungsanlage plötzlich laut?
Eine Lüftungsanlage kann aus verschiedenen Gründen laut werden. Häufige Ursachen sind verschmutzte Ventilatoren oder blockierte Abluft-Kanäle. Daher ist die Wartung und Reinigung einer dezentralen Lüftungsanlage essentiell. Auch starke Winde und Orkanböen können zu Geräuschen führen.
Wie wird die Schallleistung einer Lüftungsanlage gemessen?
Die Schallleistung wird durch spezielle Messverfahren ermittelt, bei denen die Lüftungsanlage in einem kontrollierten Umfeld getestet wird. Ventilatoren werden eingeschaltet, während im Senderaum Stille herrscht. Die Anlage erzeugt dann messbare Geräusche im Empfangsraum.
Was bedeutet Normschallpegeldifferenz bei Lüftung?
Die Normschallpegeldifferenz zeigt, wie gut eine Lüftungsanlage Schall zwischen zwei Räumen dämpft. Bei der Messung wird die Anlage ausgeschaltet und ein 100 dB-Geräusch im Senderaum erzeugt. Die Abluft Kanäle übertragen dann einen Teil des Schalls in den Empfangsraum. Schalldämpfer beeinflussen diesen Wert erheblich.
Wie entstehen Körperschall und Luftschall bei Lüftung?
Ventilatoren erzeugen sowohl Körperschall als auch Luftschall. Körperschall entsteht durch Vibrationen der Lüftungsanlage und überträgt sich auf Wände und Decken. Luftschall wird direkt durch die Abluft und Zuluft übertragen. Da sich Körperschall besonders gut über feste Verbindungen ausbreitet, ist bei Wohnraumlüftung die richtige Montage entscheidend, um diese Übertragung zu minimieren.
Welche Rolle spielt die Frequenz bei Lüftungsgeräuschen?
Die Geräusch-Erzeugung in einer Lüftungsanlage erfolgt in verschiedenen Frequenzbereichen. Ventilatoren produzieren oft tieffrequente Geräusche, während Abluft-Strömungen höhere Frequenzen erzeugen können. Der menschliche Hörbereich von 16 Hz bis 20.000 Hz ist entscheidend für die Wahrnehmung. Besonders laut empfundene Frequenzen sollten bei der Planung der Anlage berücksichtigt werden.
Welches Zubehör hilft bei lauten Lüftungsanlagen?
Je nach Ursache der Geräuschentwicklung können verschiedene Zubehörteile helfen: Schallschutzeinlagen für direkte Geräuschreduzierung am Ventilator oder Schallprotektoren für das Kanalsystem.