Bei dem oft verwendeten Begriff „Geräusch“ handelt es sich physikalisch um Schall, der sich aus vielen Tönen beliebiger Frequenzen zusammensetzt. Alle Geräusche oder Schallemissionen, die Menschen stören, belästigen oder sogar in ihrer Gesundheit gefährden, werden als Lärm bezeichnet. Schnell wird er deswegen zum Streitobjekt. Auch Heizungsanlagen verursachen Geräusche unterschiedlicher Art und Intensität und können somit Menschen belästigen. Auch hier gilt: Vermeiden ist besser als Nachbessern. Deswegen ist es folgerichtig, Schallschutz schon in der Konzeptionsphase als wichtiges Element zu erkennen und zusätzlich zu den gesetzlichen Bestimmungen auch die Anforderungen der Bauherren genau abzufragen und in die Planung einzubeziehen.
„Gebäude müssen einen ihrer Nutzung entsprechenden Schallschutz haben.“ Diese allgemeine Aussage findet sich in § 15.2 der Musterbauordnung und wird durch die als Technische Baubestimmung eingeführte DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“ konkretisiert. Sie stellt die baurechtlich eingeführte Anforderungs- und Bewertungsgrundlage für alle an der Bauplanung und -ausführung Beteiligten dar. Bei Beachtung der in DIN 4109 aufgeführten Grundsätze und Ausführungsanweisungen ist davon auszugehen, dass der nach dem Bauordnungsrecht geschuldete Mindestschallschutz eingehalten wird.
Trotzdem sind Belästigungen durch Geräusche aus benachbarten Wohnungen, von haustechnischen Einrichtungen und Installationen nicht auszuschließen. Daher wird Bauherren empfohlen, den „erhöhten Schallschutz gemäß Beiblatt 2“ der DIN 4109 zu vereinbaren. Er entspricht in etwa der Schallschutzstufe II in VDI 4100 „Schallschutz von Wohnungen – Kriterien für Planung und Beurteilung“. Im Gegensatz zur DIN 4109 fordert VDI 4100 die Installationsgeräuschpegel mit Betätigungsgeräuschen, setzt also strengere Kriterien voraus. Darauf ist bei der werkvertraglichen Vereinbarung zu achten. Darüber hinaus gilt es, VDI 2715 „Lärmminderung an Warm- und Heißwasser-Heizungsanlagen“ zu beachten. Die zulässigen A-bewerteten Schalldruckpegel für die Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft legt die TALärm fest.
Was der Mensch hört
Beim Schall im physikalischen Sinne handelt es sich um Schwingungen bzw. Wellen, deren Frequenzen im hörbaren Bereich liegen. Als Frequenz (Einheit: Hertz [Hz]), wird die Anzahl der Schwingungen bzw. der Schallwellen pro Sekunde bezeichnet. Der Mensch kann Frequenzen im Bereich von ca. 16 Hz (tiefe Töne) bis ca. 16000 Hz (hohe Töne) wahrnehmen. Die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres hängt von der Frequenz ab: Tiefe und sehr hohe Töne werden weniger laut wahrgenommen als mittlere Töne. Dieser Tatsache wird mit dem Bewertungsverfahren der A-Kurve Rechnung getragen. Enstprechende Bewertungen werden durch den Zusatz (A) gekennzeichnet. Schallmessgeräte können dies bereits in den ausgegeben Werten berücksichtigen, indem sie die im Schall enthaltenen Frequenzen entsprechend der A-Kurve unterschiedlich gewichten. Die Schallwellen werden vom Erreger über feste Körper (Körperschall), Flüssigkeiten (Flüssigkeitsschall) oder die Luft (Luftschall) übertragen.
Bei Heizungsanlagen sind Körperschall und Luftschall von Bedeutung. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass Betriebsgeräusche von Feuerstätten durch Körperschallübertragung weitergeleitet werden. Dies geschieht beispielsweise vom Aufstellraum aus über Boden, Decken und Wände, über die Abgasanlage sowie andere Schächte. Durch Abstrahlung von den Begrenzungsflächen wird er in Luftschall umgewandelt und dadurch hörbar. Dieser wird häufig durch Resonanzerscheinungen verstärkt, da die Abgassäule im Heizkessel und der Brennraum zusammen mit der Abgasanlage ein schwingungsfähiges System darstellt. Je nach Auslegung und Bauart der Abgasanlage können sich die Resonanzerscheinungen unterschiedlich bemerkbar machen. Oft ist die Lärmbelästigung erst weit entfernt von der Heizungsanlage wahrzunehmen, etwa in einem oberen Stockwerk oder in Nebengebäuden.
Kutzner+Weber hat auf der Grundlage langjähriger Erfahrungen mit abgastechnischen Fragen eine Vielzahl von Schallmessungen an Öl- und Gasgebläsekesseln ausgewertet. Bild 1 zeigt, dass im Bereich bis 1000 Hz die höchsten Schalldruckpegel zu verzeichnen sind. Zwar beeinflussen u.a. die individuellen Gegebenheiten, Bauarten und Materialien den Pegel der einzelnen Anlage, die Tendenz ist jedoch unverkennbar.
Keine lautlose Verbrennung
Heizungsanlagen arbeiten nicht, ohne dass gerade im tieffrequenten Bereich Geräusche entstehen – der hauptsächliche Anteil geht dabei auf die vom Gebläse erzeugte Strömung sowie auf den Verbrennungsvorgang selbst zurück. Es werden sowohl turbulente Luftvermischungen als auch Flammengeräusche (explosionsartige Volumenänderungen) verursacht. In der Regel ist es nicht möglich, diese Verbrennungsgeräusche im Gerät unter einzuhaltende Grenzwerte zu reduzieren.
Die Entstehungsmechanismen erzeugen ein breitbandiges Schallspektrum im tiefen Frequenzbereich, das bei ungefähr 250 Hz den höchsten Pegel aufweist. Speziell bei diesen Frequenzen sind einige Besonderheiten in der Schallausbreitung zu beachten: Die Kanalkonstruktion aus Gebläsebrenner, Kesseleinheit und Abgasleitung erzeugt oft ausgeprägte Eigenresonanzen. Sie können dazu führen, dass aus einem breiten Geräuschpegel – dem so genannten Anregungsspektrum – einzelne (schmalbandige) Töne deutlich hervortreten und auch in großer Entfernung als besonders störend empfunden werden.
Darüber hinaus nimmt die Luftschalldämmung von Wänden, Türen, Fenstern usw. zu tiefen Frequenzwerten hin stark ab. Außerdem kann der plötzliche Übergang von der Kanalsituation zur Freifeldausbreitung eine Mündungsreflexion verursachen. Dann gelangt ein Teil der Schallwellen vom Schornsteinkopf aus wieder zurück in die Abgasleitung bzw. in angrenzende Züge.
Bauseitige Schalldämpfmaßnahmen
Schon in der Planungsphase sollte die Lage des Heizraums und eine strömungstechnisch günstige Abgasführung beachtet werden, die eine exakte Dimensionierung des lichten Querschnitts des Abgassystems beinhaltet. Handelt es sich beispielsweise um eine Dachheizzentrale, sind die Fundamente schallabstrahlender Aggregate möglichst über aufgehendem Mauerwerk oder über Stützen und Pfeilern anzuordnen und Schallbrücken zu vermeiden, auch bei allen Rohrverbindungen und -halterungen. Heizkessel können schallreduziert installiert werden, etwa durch Schallschutzhauben für Brenner, Kesselpodeste, angepasste Schwingungsdämpfer oder Kompensatoren. Wenn möglich sind Verbrennungsluftöffnungen in nicht störende Bereiche zu legen oder mit schalldämpfenden Maßnahmen zu versehen. Verbrennungsluftkanäle zum Raum hin sollten mit Zuluft-Schalldämpfern ausgerüstet werden. Auch die Abkoppelung des Wärmeerzeugers von der Abgasanlage durch einen Körperschallabsorber zählt zu den vorbeugenden Maßnahmen.
Bei sensiblen örtlichen Gegebenheiten kann ein Abgasschalldämpfer Abhilfe schaffen, der in die Verbindungsleitung eingesetzt wird. Dabei sind folgende Punkte zu beachten:
- Schwingungsgedämpfte Montage möglichst nah am Wärmeerzeuger (Ausnahme: Mündungsschalldämpfer)
- Einbau vor einer eventuell vorhandenen Nebenluftvorrichtung
- Kondensatablauf sicherstellen
- Ist die Installation noch nicht genau planbar, sollte eine ausreichende Baulänge für die spätere Montage in der Verbindungsleitung berücksichtigt werden
- Verbindungsleitung nicht fest in die Schornsteinwange einmauern, Anschlussbuchsen bzw. spezielle Wandfutter verwenden
- Auf freie Beweglichkeit der abgasführenden Rohrsäule achten, wenn möglich mit mineralischen Wärmedämmschalen montieren
- Bei Verwendung von Abdeckhauben an der Mündung, z.B. Meidinger Scheiben, die Abgasleitung durch die Abdeckung führen, um Schallreflexion zu vermeiden
Lösungen für alle Fälle
Trotz guter Planung und Installation kann es sowohl bei Neubauten als auch bei Sanierungsmaßnahmen zu Geräuschproblemen im Zusammenhang mit Heizungs- und Abgasanlagen kommen. Kutzner+Weber hat hierzu in den vergangenen Jahren verschiedene Lösungsansätze entwickelt. Ob Dämpfung einzelner Pegelspitzen oder breitbandige Dämpfung, die individuelle Anpassung an die Situation vor Ort und die Modulbauweise bieten hervorragende Möglichkeiten, die Probleme in den Griff zu bekommen. Idealerweise wird eine Frequenzanalyse der Geräusche oder eine Schallpegelmessung im Terzspektrum zugrunde gelegt. Letzteres erlaubt eine genaue Beurteilung einzelner Pegelspitzen.
In Zusammenarbeit mit dem FraunhoferInstitut für Bauphysik hat Kutzner+Weber einen aktiven Resonanz-Schalldämpfer entwickelt, um insbesondere die Abgasgeräusche im tiefen Frequenzbereich, also unter 500 Hz, wirkungsvoll zu dämpfen. Das Funktionsprinzip des kompakten Schalldämpfers Aktiv+ beruht auf der Erhöhung der Dämpfung bekannter Resonatoren durch eine elektroakustische Aktivierung. Mit dem Mikrofon in unmittelbarer Nähe der Lautsprechermembran werden die Membranbewegungen durch einen Verstärker vergrößert. Damit entsteht eine deutliche Verbesserung des Hohlkammereffekts, so dass trotz einer geringen Baulänge tieffrequente Abgasgeräusche optimal gedämpft werden.
Die Aktiv+-Schalldämpfer eignen sich auch für den Einsatz in Abgasanlagen von Brennwertkesseln. Eine spezielle Folie schützt die elektronischen Bauteile, das Kondensat wird über den serienmäßig vorhandenen Ablauf abgeführt. Die Geräte lassen sich bis zu einer Abgastemperatur von bis zu 200 °C einsetzen, sind druckdicht bis 200 Pa und stehen in Durchmessern von 80 bis 300 mm zur Verfügung. Durch die abnehmbaren Böden können sie bei Bedarf beliebig in Modulbauweise verlängert werden. Ein Aktiv+-Schalldämpfer reduziert den Summenpegel um ca. 8 bis 10 dB(A). 10 dB(A) werden etwa als eine Halbierung des Lärms empfunden.
Tiefton-Schalldämpfer nach Maß
Der Tiefton-Schalldämpfer wurde entwickelt, um ganz spezielle tieffrequente Schalldruckpegel zu reduzieren. Gerade in Abgasanlagen von Heizkesseln oder bei Blockheizkraftwerken können die höchsten Pegel schon unter 100 Hz liegen. Diese tiefen Frequenzen sind in der Umgebung als durchdringende Brummtöne zu hören. Ein speziell ausgelegter Tiefton-Schalldämpfer TTS ist in der Lage, genau die richtigen Frequenzen zu dämpfen. Als Ausgangspunkt dient eine Schallmessung. Kutzner + Weber hat dazu ein flächendeckendes Netz von zertifizierten Schallmesspartnern aufgebaut. Eine eigens entwickelte Auslegungssoftware unterstützt auf der Grundlage der Messungen die Planung und Berechnung des TTS, wobei auch Einflüsse der Temperatur sowie der Strömungsgeschwindigkeit berücksichtigt werden.
Im Ergebnis präsentiert sich ein Schalldämpfer, der in seinen faserfreien Hohlkammern jeweils einen bestimmten Frequenzbereich filtert. Je nach Erfordernis werden mehrere Kammern über einen Ring aus Lochblech akustisch an die Abgasleitung gekoppelt. Als Material dient Edelstahl (1.4571/1.4404), Spannringe mit EPDM-Dichtungen verbinden die einzelnen Elemente. Je nach Bedarf stehen Nennweiten von 50 bis 600 mm zur Verfügung. Die Bauteile sind überdruckdicht bis 1000 Pa und im Standardprogramm auf Abgastemperaturen bis zu 400 °C ausgelegt. Bei Bedarf können Bauteile mit höheren Druck- bzw. Temperaturwerten gefertigt werden.
Fazit
Schallemissionen, die von Heizungsanlagen ausgehen, lassen sich mit leistungsfähigen Abgasschalldämpfern in den Griff bekommen. Treten Probleme auf, sind sie durch „Basteln“ kaum in den Griff zu bekommen. Qualifizierte Schallmessungen dienen als Grundlage, um maßgeschneiderte Lösungen zu entwickeln. Marion Paul-Färber
https://www.raab-gruppe.de/marken/kutzner-weber/ http://www.schallproblem.de
