Schall

Schall ist eine Form mechanischer Schwingungen, die sich in einem Medium wie Luft, Flüssigkeiten oder festen Körpern ausbreitet. In der Technik wird Schall vor allem durch Druck- und Dichteänderungen beschrieben, die sich wellenförmig von einer Quelle aus bewegen. Die Ausbreitung und Wahrnehmung von Schall spielt eine wichtige Rolle, insbesondere in der Gebäudetechnik und beim Betrieb von Heißwasser- und Heizungskesselanlagen, da Geräusche und Vibrationen sowohl den Komfort als auch die Betriebssicherheit beeinflussen können.

Schallarten und Schallquellen

Schallemittenten

Schallemissionen sind Geräusche, die in unterschiedlicher Lautstärke und über ein breites Frequenzband auftreten können. In einem Kesselhaus werden sie in der Regel durch den Verbrennungsvorgang, Strömungsgeräusche durch Rohrleitungen und Armaturen sowie alle rotierenden und sich bewegenden Komponenten erzeugt.

• Gas-/Ölzufuhr
• Strömungsgeräusche in der Gasregelstrecke
• Ölpumpe/Fördereinrichtung
• Verbrennungsluftgebläse/Brenner
• Motorgeräusche
• Ansauggeräusche
• Verbrennungsgeräusche
• Strömungsgeräusche in den Leitungen
• Weitere Komponenten
• Pumpen
• Antriebsmotoren für Armaturen
• Leitungssystem
• Strömungs- und Verbrennungsgeräusche in Abgasleitungen
• Strömungsgeräusche in Drosselarmaturen
• Ausblaseleitungen der Sicherheitsventile

Alle strömenden Medien verursachen Strömungsgeräusche. Grundsätzlich gilt hier, je schneller ein Medium strömt, desto höher ist die dadurch entstehende Schallemission. Darüber hinaus wird der erzeugte Schall durch diverse dünnwandige Komponenten leichter nach außen getragen und durch Resonanzkörper verstärkt. Diese können beispielsweise der Abgaswärmetauscher, die Abgaskammer, die Wendekammer, der Luftkanal oder die Abgasleitung sein. Durch die Wassermasse und die vergleichsweise großen Wandstärken beim Kesselkörper ist sichergestellt, dass der Kesselkörper selbst das Verbrennungsgeräusch nicht ins Kesselhaus emittiert.

Schalltechnische Bezugsgröße

In Bezug auf die schalltechnische Bezugsgröße gilt es zwischen dem Schallleistungspegel und dem Schalldruckpegel zu unterscheiden. Der Schallleistungspegel steht für die von einer Schallquelle abgestrahlte Energie. Damit ist der Schallleistungspegel die kennzeichnende schalltechnische Größe einer Schallquelle. Die Schallleistung kann nicht direkt gemessen werden und ist von der Entfernung unabhängig.

Der Schalldruck steht für die Wirkung einer Schallemission. Der Schalldruckpegel dient zur direkten Ermittlung der Schalleinwirkung am Immissionsort. Der Schalldruckpegel ist der an einem Punkt im Raum gemessene Schalldruck und wird damit als Wirkung wahrgenommen. Der Schalldruckpegel kann direkt gemessen werden und ist von der Entfernung abhängig, da der Schalldruck mit steigender Entfernung von der Schallquelle abnimmt.

Bosch Industriekessel gibt in den technischen Daten ausschließlich (Summen)Schalldruckpegelwerte für Einzelkomponenten weiter. Diese werden in der logarithmischen Einheit Dezibel (dB) angegeben. Der Buchstabe A bei der Einheit dB(A) bedeutet, dass es sich um einen A-bewerteten Schalldruckpegel handelt. Die A-Bewertung drückt aus, dass die Frequenzbereiche unterschiedlich gewichtet sind. Die Gewichtung erfolgt unter Berücksichtigung der Eigenschaften des menschlichen Gehörs. Beim Summenschalldruckpegel wird der Schalldruckpegel über die unterschiedlichen Frequenzen summiert und hieraus ein gemittelter Wert abgeleitet. Der Schalldruckpegel wird immer als Freifeldpegel mit dem dazugehörigen Messabstand zur Schallquelle angegeben.

Schalldämmmaßnahmen

Schalldämmmaßnahmen sind ein essenzieller Bestandteil bei der Planung und Installation von Heißwasser- und Heizungskesseln, um die Geräuschentwicklung auf ein akzeptables Maß zu reduzieren und die Einhaltung gesetzlicher Lärmschutzvorgaben sicherzustellen. Sie dienen nicht nur der Minimierung von Schallimmissionen in der Umgebung, sondern tragen auch zur Erhöhung des Komforts in angrenzenden Räumen bei.

Die Hauptquellen von Schall bei Heizkesseln sind Brenner, Abgasführung, Pumpen sowie durch den Betrieb erzeugte Vibrationen.

Schallanforderungen

Schallanforderungen sind in der Regel in einem Schallgutachten bzw. als Vorgabe von der lokalen Behörde definiert. Diese sind Bestandteil des Genehmigungsverfahrens und müssen zwingend erfüllt werden. Hier geht es in der Regel nicht nur um die Vermeidung von Lärm am Arbeitsplatz, sondern um die Schallemission, die durch das Kesselhaus als Ganzes an die Umgebung, unter anderem über die Gebäudegrenzen, Zu- und Abluftöffnungen oder auch den Kamin emittiert wird. Die Ermittlung eines Gesamtschallwertes für das Kesselhaus ist eine sehr komplexe Angelegenheit und kann im Detail nur durch einen Schallexperten bzw. Schallgutachter ermittelt werden.

Maßnahmen zur Schallreduzierung innerhalb des Kesselhauses

Um die Schallemission in Kesselanlagen zu mindern, gibt es grundsätzlich verschiedene Ansätze:

• Schalldämmhaube über Brenner/Gebläse
• Spezielle Schallisolierung der Kesselkomponenten, der Abgasführung und diverser Drosselarmaturen (z.B. Gasdruckregler)
• Schallgedämmte Ausführung von Zu- und Abluftöffnungen
• Strömungsgünstige Auswahl der Gasarmaturen und Auslegung des Zuluftkanals
• Verstärkung oder Versteifung dünnwandiger Bauteile
• Entkopplung von Fundament und Schallemittent durch z.B. Schalldämmstreifen
• Einsatz schallreduzierender Materialien bei der Kesselhauskonstruktion

Maßnahmen zur Schallreduzierung außerhalb des Kesselhauses

Eine Besonderheit sind Schallemissionen an der Schornsteinmündung, da sich ein erheblicher Teil der Geräuschentwicklung im Brennraum über das Abgassystem bis zum Schornstein fortpflanzt. Dieser Schall wird als Luftschall über die Oberfläche des Abgassystems abgestrahlt und tritt am Schornstein aus. Diese Schallemission kann wirkungsvoll durch Abgasschalldämpfer vermindert werden. Dies geschieht, indem Abgasschalldämpfer die Schallausbreitung in Rohrleitungen mindern, ohne den Mediumstransport zu unterbinden. Für die Wahl des passenden Abgasschalldämpfers gilt es verschiedene Auswahlkriterien zu berücksichtigen:

• Erforderliche Schallpegelminderung
• Zulässiger Druckverlust
• Verfügbares Bauvolumen
• Notwendige Standfestigkeit
• Anforderungen an Inspektion und Reinigung