Schalldämpferauslegung
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| Abbildung 1: Prinzipdarstellung zur Schalldämpferauslegung. 1: Schallquelle, 2: Schalldämpfer, 3: Krümmer und Einbauten, 4: Kanalstücke, 5: Zu- bzw. Abluftelemente, 6: Raumabsorption |
Bei der Auslegung von Schalldämpfern geht es darum, den Kanalschall soweit zu reduzieren, dass der Summenschallpegel im Empfangsraum die geforderten Grenzwerte unterschreitet. Es ist daher der gesamte Schallweg von der Quelle bis zum Raum bei der Berechnung zu berücksichtigen. Aus Labormessungen ist der Schallleistungspegel an den Gerätestutzen (Zu-, Ab-, Außen- und Fortluft) bekannt. Diese Leistung wird nur geringfügig durch die Längsdämpfung des Kanalnetzes selbst sowie die Einfügungsdämpfung der Zu- bzw. Abluftventile reduziert. Hinzu kommt die Raumabsorption des Empfangsraumes. Bei Zu- und Abluft im gleichen Raum ist der Kanalweg jeweils vollständig zu berechnen und im Empfangsraum daraus die energetische Summe zu bilden. Die Einfügedämpfung des Schalldämpfers wird nun so hoch gewählt, dass der resultierende Pegel im Empfangsraum den Anforderungen entspricht. Dabei sollten alle Berechnungen frequenzabhängig möglichst mit Terzauflösung durchgeführt werden. Auf diese Weise kann nicht nur der Summenschallpegel überprüft, sondern auch eine eventuelle Tonhaltigkeit der Pegel im Empfangsraum bestimmt werden. Leider liegen derzeit nur wenige Daten über die Dämpfungseigenschaften der Schalldämpfer im tieffrequenten Bereich vor. Auf Nachfrage erhält man jedoch häufig auch die Daten unter 100 Hz, auch wenn diese in den technischen Daten nicht veröffentlicht sind, weil dies von der Norm bislang nicht verlangt wurde. In nachfolgender Abbildung wird ein Berechnungsbeispiel einer Schalldämpferauslegung für eine Wohnküche (Zu- und Abluft in einem Raum; Schallquelle: Kompaktgerät aerosmart S, Schalldämpfer: Westaflex Quadrosilent). Die Schalldämpfer wurden so dimensioniert, dass der Summenpegel den Grenzwert von 25 dB(A) im Raum einhält und der Hörschwellpegel im tieffrequenten Bereich unterschritten wird.
Bei der Auswahl der Schalldämpfer ist auf eine möglichst hohe Packungsdichte des Absorbermaterials zu achten, weil die Absorption bei faserigen Materialien insbesondere im tieffrequenten Bereich relativ gering ist. Bei Standardschalldämpfern beträgt die Absorbermaterialdichte etwa 32-35 kg/m³. Gegenüber der Serienfertigung kann von einigen Herstellern auf Anfrage eine Erhöhung der Absorbermaterialdichte gegenüber der Serienfertigung mit Mehrkosten von ca. 10 % geliefert werden. Eine Packungsdichte von 45-50 kg/m³ ist dann erreichbar. Um darüber hinaus die Schallabstrahlung nach außen zu reduzieren ist auf eine möglichst hohe Flächendichte der Ummantelung zu achten. Demgegenüber ist die Schallabgabe nach außen bei Flexschalldämpfern relativ hoch, weil die Ummantelung hier häufig nur mit 0,1 mm Stärke ausgeführt ist. Noch höher ist sie bei Folienummantelung; derartige Schalldämpfer sind daher nur in Bereichen einzusetzen wo die Schallabstrahlung nach außen keine Rolle spielt.
Neben den genannten faserigen Materialien werden auch offenporige Schaumstoffe eingesetzt, welche ähnliche Eigenschaften aufweisen, auch hier ist im tieffrequenten Bereich nur eine relativ geringe Absorption zu erwarten.
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| Abbildung 2: Auslegungsbeispiel für Schalldämpfer: Berechneter Schalldruck- pegel im Empfangsraum (Quelle: Kompaktgerät aerosmart S, Schalldämpfer: Westaflex Quadrosilent, Zuluft 1 m, Abluft 2 m). Der A-bewertete Schalldruck- pegel im Raum beträgt für die Zuluft allein 21 dB(A), für die Abluft allein 23 dB(A); Summenschallpegel 25 dB(A). Der Peak bei 50 Hz wird durch die Schalldämpfer unter die Hörschwelle nach DIN 45680 gedrückt. |
Demgegenüber können sogenannte Plattenschwinger speziell auf den tieffrequenten Bereich abgestimmt werden. Es handelt sich dabei um Resonanzabsorber nach dem Feder-Masse-Prinzip mit besonders hohem Schallabsorptionsgrad in der Resonanzfrequenz; hier kann z. B. im Frequenzbereich von 63 bis 125 Hz ein Schallabsorptionsgrad von ca. 0,6 bis 0,8 erreicht werden.
Ebenfalls auf den tieffrequenten Bereich abstimmbar sind Membranabsorber (Hohlkammern mit Lochmembran und Deckmembran abgedeckt) sowie mikroperforierte Absorber (viskose Reibung der Luftschicht in den Löchern der Grenzschicht).
Theoretisch einsetzbar wären auch Resonanzschalldämpfer in Form von λ/4- bzw. Helmholtzresonatoren. Allerdings ist deren Platzbedarf für den Frequenzbereich um 50 Hz mit 3,4 m Gesamtlänge (λ/4-Resonator) bzw. einem Volumen (Helmholtzresonator) von 0,7 m³ relativ aufwändig.