In einem Projekt des Fraunhofer IBP wurde die Charakterisierung einer Wärmepumpe vorgenommen, wobei die Schallanteile der einzelnen Komponenten, von Ventilator und Verdichter, detailliert analysiert wurden. Die erfassten Daten dienen zukünftig als Grundlage für die Prognoseberechnung von Schalldruckpegeln in unterschiedlichen Bauweisen von Gebäuden und tragen wesentlich zur akustischen Planung und Optimierung von Wärmepumpen bei.

Für die vollständige Charakterisierung der Wärmepumpe wurden am Fraunhofer IBP in Stuttgart zunächst umfangreiche Messungen durchgeführt. Die Bestimmung der Luftschallleistung erfolgte nach DIN EN ISO 3743-1 und die der Körperschallleistung nach DIN EN 15657 in einem thermisch isolierten Hallraum mit einer zentral positionierten Empfangsplatte. Zum Betrieb der Wärmepumpe wurde ein Hydraulikmodul verwendet, das den Heizkreislauf simuliert. Die Messungen der Wärmepumpe fanden in neun realistischen Betriebszuständen statt. Zur Bestimmung der Schallanteile der beiden Hauptkomponenten wurde die Wärmepumpe zusätzlich in neun verschiedenen Betriebszuständen der Ventilator- und Kompressor-Drehzahlen einzeln betrieben.

Der Ventilator zeigt einen starken Einfluss auf den Schalldruck- und den A-bewerteten Schallleistungspegel und somit auf die Luftschallabstrahlung der Wärmepumpe bei hohen Ventilatordrehzahlen. Es zeigt sich ein charakteristischer Frequenzgang mit der Blattfolgefrequenz und deren harmonischen Frequenzen. Der Kompressor verursacht tieffrequente Pegelspitzen bei seinen Drehzahlen und den entsprechenden harmonischen Frequenzen, während hochfrequent meist der Luftschall des Kompressors dominiert. Die jeweiligen Anteile am Gesamtspektrum variieren je nach Betriebsmodus der Wärmepumpe.

Bei der Betrachtung der Wärmepumpe als Körperschallquelle ist ein dominierender Einfluss des Kompressors und dessen Drehzahl zu erkennen, während der Ventilator über den gesamten betrachteten Frequenzbereich keinen signifikanten Einfluss auf die Körperschallleistung nimmt. Die Kombination von Ventilator und Kompressor im Betrieb führt zu einer breiter gefächerten Verteilung der akustischen Energie über ein breiteres Frequenzspektrum. Im Gesamtspektrum sind vor allem die tieffrequenten Körperschallanteile des Kompressors dominant.

Durch unsere detaillierten Analysen und die präzise Charakterisierung der Körperschallquellen bieten wir aufbauend auf diesem Forschungsprojekt maßgeschneiderte Lösungen zur Optimierung der akustischen Eigenschaften von Wärmepumpen und anderen gebäudetechnischen Anlagen. Unsere Expertise ermöglicht es, individuelle Prognosen zur Schallübertragung in spezifische Gebäudestrukturen zu erstellen und gezielte Maßnahmen zur Schallreduktion zu entwickeln. Dies trägt nicht nur zur Steigerung des akustischen Komforts in Gebäuden bei, sondern unterstützt auch die Einhaltung gesetzlicher Lärmschutzvorgaben. Nutzen Sie unser umfassendes Know-how und unsere fortschrittliche Messtechnik für Ihr nächstes Projekt und profitieren Sie von einer maßgeschneiderten akustischen Planung und Optimierung. Kontaktieren Sie uns, um gemeinsam Ihre Anforderungen zu besprechen und innovative Lösungen zu entwickeln.

Das Fraunhofer IBP betreut jedes Jahr zahlreiche Abschlussarbeiten. Damit werden wir unserem gesellschaftlichen Auftrag gerecht, junge Fachkräfte zu qualifizieren und schaffen einen Transfer unserer Forschungsergebnisse durch Köpfe. Die hier aufgeführte Kurzmitteilung entstand in Zusammenarbeit mit Gina Boschatzke, die im Rahmen eines Forschungsprojekts ihre Bachelorarbeit in Kooperation mit der Hochschule für Technik Stuttgart (Studiengang Bauphysik) geschrieben hat.