Fachartikel "Vermeidung von Geräuschemissionen bei Luft/Wasser-Wärmepumpen"

Fachautor: Sven Staudt, Diplomingenieur (FH) Bauphysik und Gebäudetechnik, Schulungsleiter Export bei der Glen Dimplex Dtl. GmbH, Geschäftsbereich Dimplex

Aufgrund des gestiegenen Umweltbewusstseins ist die Nachfrage nach alternativen Heizsystemen in den letzten Jahren stark gestiegen. Wärmepumpen erfreuen sich dabei durch die geringen Betriebskosten zunehmend großer Beliebtheit. Luft-Wasser-Wärmepumpen erzeugen neben sauberer Heizenergie auch Schallemissionen, was in dicht besiedelten Gebieten störend sein kann. Die systematische Schallreduktion an allen Schallquellen ist daher ein zentrales Ziel in der Wärmepumpenentwicklung. Darüber hinaus können Schallemissionen von Wärmepumpen durch entsprechende Installation soweit verringert werden, dass Geräuschbelästigungen vermieden und die Schall-Grenzwerte nach der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA-Lärm) bzw. DIN 18005 eingehalten werden.

Für die Berechnung der Schallausbereitung sind grundsätzlich der Schalldruck- sowie der Schallleistungspegel der Wärmepumpe von Bedeutung. Der Schalldruckpegel L_p ist abhängig vom Messort, vom Abstand und den Umgebungsverhältnissen in einem Schallfeld. Er sagt aus, wie hoch der Schallpegel am Standort des Empfängers empfunden wird. Der Schallleistungspegel L_w hingegen ist eine Eigenschaft der Wärmepumpe, unabhängig von den Umgebungsverhältnissen und beschreibt die gesamte Schallemission in alle Richtungen. Er ist somit die maßgebende und vergleichbare Größe, die die Emission einer Schallquelle beschreibt und in aller Regel den Herstellerangaben zu entnehmen.

Die Geräuschemissionen treten entweder als Luft- oder Körperschall auf und werden durch unterschiedliche Quellen hervorgerufen. So verursachen Strömungsgeräusche des Ventilators hauptsächlich Luftschall, der je nach Aufstellungsbedingungen in der Nachbarschaft wahrnehmbare Geräusche erzeugen kann.

Neben den Geräuschen durch den Ventilator entsteht durch Schallemissionen des Verdichters, Strömungsgeräusche und Umschaltgeräusche beim Abtauen Körperschall. Dieser entfaltet sich in Strukturen und wird an Oberflächen wie zum Beispiel dem Wärmepumpen-Gehäuse in Luftschall umgewandelt und abgestrahlt.

Bereits bei der Entwicklung setzen die Hersteller von Luft-/Wasser-Wärmepumpen auf schalloptimierte Ventilatoren mit möglichst natürlichen Luftgeräuschen. Bei Dimplex beispielsweise sind die Rotorblätter der Form von Eulenflügeln nachempfunden, um besonders geräuscharm und dabei natürlich klingend zu arbeiten. Bei Hocheffizienz-Wärmepumpen der Dimplex Baureihe LA-TU kann durch die großzügig dimensionierten Wärmetauscher der Ventilator um ca. 30% langsamer laufen und reduziert dadurch zusätzlich die Schallemission. Außerdem wird auf Körperschallentkopplung wert gelegt. Dazu ist es nötig den Verdichter nicht fest mit Teilen zu verbinden die Schall weitertransportieren könnten. Bei Dimplex Wärmepumpen wird eine Schwingungsentkoppelnde Verdichtergrundplatte eingebaut, um den Schall des Verdichters nach außen zu minimieren.

Bei der Außenaufstellung ist die Luftschallabstrahlung der Luftansaug- und Luftaustrittsöffnung von Bedeutung. Die Ausblasöffnung, die direkt am Ventilator angeschlossen ist, gibt dabei meistens mehr Schall ab als die Luftöffnung auf der Verdampferseite am Lufteintritt. Daher sollte bei der Außenaufstellung darauf geachtet werden vor allem die Ausblasseite der Wärmepumpe in eine lärmunempfindliche Richtung auszurichten. Auch bei innen aufgestellten Wärmepumpen, sollten die Luftschächte und Lüftungsgitter bestenfalls zu einer lärmunempfindlichen Seite – wie zum Beispiel zur Straße, Küche oder zu Nebenräumen hin – ausgerichtet werden, um ggf. störende Immissionen zu vermeiden. Bei innen und außen aufgestellten Wärmepumpen ist die Platzierung der Luftein- und Austrittsöffnung unterhalb eines Balkons zu vermeiden. Der Luftschall, der bei innen aufgestellten durch die Lichtschächte ins Freie gelangt, wird an der Hauswand sowie am Balkon reflektiert. Somit besteht die Gefahr, dass mehr Schallenergie in die Nachbarschaft übertragen wird. Ebenso bewirkt eine Aufstellung in Nischen, an Mauerecken oder zwischen Wänden eine Schallpegelerhöhung und ist somit nicht zu empfehlen. Schallschutzwände zur Abschirmung einer außen aufgestellten Wärmepumpe haben im Tieftonbereich eine beschränkte Wirkung. Die Dimensionierung der Schallschutzwand ist anspruchsvoll und muss durch einen Spezialisten vorgenommen werden. Nebengebäude hingegen eignen sich – ohne optisch zu stören – sehr gut als Abschirmung. Bewuchs wie Bäume und Sträucher bieten dagegen keinen wirksamen Schutz. Wird die Wärmepumpe auf den Boden aufgestellt und bestehen keine festen Verbindungen mit dem Fundament des Wohnhauses, sind keine körperschalldämmenden Maßnahmen erforderlich.

Bei der innen Aufstellung einer Wärmepumpe gibt es einige Maßnahmen, die die Ausbreitung von Körperschallemissionen wirksam eindämmen. Hierzu zählt bspw. die Körperschalldämmung zwischen Wärmepumpe und Kellerboden, die üblicherweise mit Gummielementen oder Sylomerstreifen erreicht wird. Ziel ist eine in alle Bewegungsrichtungen möglichst weich-elastische Befestigung. Die elastischen Elemente werden durch den Wärmepumpen-Lieferanten geliefert und dimensioniert. Wie oben beschrieben ist der Verdichter innerhalb der Wärmepumpe gegen Körperschall gedämmt. Zusätzliche Maßnahmen sind dann nur bei erhöhten Schallanforderungen erforderlich. Eine weitere Verminderung der Körperschallübertragung kann bei den Anschlussleitungen erzielt werden, indem sie flexibel mit der Wärmepumpe verbunden werden. Dabei sollte die Leitung beim Vor- und Rücklauf eine 360° Schlaufe bilden. Ein Druckschlauch aus synthetischem Material eignet sich hierzu sehr gut, von Metallschläuchen hingegen ist abzuraten. Einfacher und schneller ist das Einfügen von Doppelbalg-Gummikompensatoren zwischen Wärmepumpe und Heizverteilsystem zur Körperschallentkopplung, diese können über Dimplex bestellt werden.
Durch unsorgfältige Ausführung oder kurze, straffe Leitungen entstehen Körperschallbrücken, die den Körperschall in das Gebäude übertragen, wo er an anderer Stelle teilweise als Luftschall abgestrahlt wird.

Darüber hinaus ist auf die Körperschallentkopplung zwischen innen aufgestellter Wärmepumpe und Luftkanal zu achten. Diese erfolgt bei Dimplex Anlagen mit Hilfe einer Gummimanschette, die sich frei bewegen kann und die nicht fest mit der Wärmepumpe verbunden sein darf. Die Dimplex Dichtmanschette besteht aus einem verschraubten Befestigungsrahmen in dem eine umlaufende Gummidichtung eingearbeitet ist. Sie ermöglicht die schwingungsfreie Anbindung der Luftkanäle an der Ansaug- und/oder Ausblasseite der Wärmepumpe. Ebenso schafft die Körperschalltrennung zwischen Luftkanal und Gebäudestruktur mittels einem elastischen Material, wie zum Beispiel elastische Schaumstoffstreifen von Dimplex, rund um den Kanal eingelegt, Abhilfe. Zur Planung der Wärmepumpe samt Luftführung steht das Dimplex Planungsteam mit technischem Beratungspersonal per Email: 09221709565@dimplex.de oder unter der Telefonnummer 09221/709-562 zur Verfügung. Darüber hinaus finden Planer und Installateure Montageanweisungen und Projektierungshandbücher online unter www.dimplex.de.

Die schalldämmende Wirkung von eckigen Luftkanalumlenkungen ist deutlich besser als von abgerundeten Krümmern. Mit absorbierender Auskleidung nach der Umlenkung kann die Wirkung zudem wesentlich verbessert werden. Für die Auskleidung eignen sich Mineralfaserplatten mit einem Raumgewicht von ca. 70kg/m³ oder offenzelliger Schaumstoff wie zum Beispiel Melaminharz, erhältlich im Baumarkt. Die akustische Wirkung wird durch die Schalldämmung sowie durch den Absorptionsgrad der Innenauskleidung bestimmt. Undichtigkeiten durch Leitungs- und Kabeldurchführungen sowie Schlitze reduzieren die schalldämmende Wirkung erheblich und sollten daher vermieden werden.

Somit können neben den Maßnahmen an den Lärmquellen sowie bei den unterschiedlichen Schallübertragungspfaden die Schallemissionen, bzw. die -immissionen im eigenen Wohnhaus und der Umgebung durch ein passendes Anlagenkonzept minimiert werden.
Die beste Lärmminderungsmaßnahme ist die sorgfältige Wahl des Aufstellungsortes, der für jeden einzelnen Fall zu prüfen ist.
Nachträgliche Lärmminderungsmaßnahmen, wie etwa Schallschutzwände, sind meist teuer und erfüllen auch optisch nur selten die Erwartungen. Ein Bewuchs durch Bäume und Sträucher bietet keinen wirksamen Schutz. Nebengebäude hingegen eignen sich gegebenenfalls als Abschirmung ohne optisch zu stören.

Folglich ist bei der Planung von Wärmepumpenanlagen eine sorgfältige Beurteilung der Schallemission erforderlich. Lärmminderungsmaßnahmen, die bereits früh im Anlagenplanungsprozess berücksichtigt werden, verursachen zudem kaum zusätzliche Kosten.