Windgeräusche an Fassaden

Die umliegenden Häuser spiegeln sich in ihnen, mitunter ranken Pflanzen an ihnen hoch bis in schwindelnde Höhen, oder bewegliche Elemente lassen Wellen an hohen Wänden entstehen und visualisieren auf diese Weise den Wind. Die Rede ist von Hochhausfassaden. Sie sind die Visitenkarte des Architekten und sichtbarer Ausdruck seines Designs. Die Fassaden erfüllen dabei zahlreiche Funktionen: Sie schützen das Hausinnere vor den Witterungsbedingungen, dämmen das Haus und helfen somit dabei, die Energieeffizienz zu steigern. Über diese elementaren Aufgaben hinaus realisieren sie aber auch Ansprüche an den Komfort, etwa indem sie Lichteinfall und Beschattung regeln und akustische Aspekte wie Schalldämmung umsetzen.

Doch die Fassaden bringen auch unerwünschte Seiten mit sich: So hören die Menschen im Hochhaus beispielsweise Strömungsgeräusche, die der Wind hervorruft. Da die Fassadenflächen recht groß sind, können die Geräusche teilweise so laut werden, dass sie das Wohlbefinden der Menschen innen und außen in der unmittelbaren Umgebung beeinflussen. Dafür braucht es nicht unbedingt mittlere bis hohe Windgeschwindigkeiten. Gerade laue Lüftchen können die Entstehung von markanten Geräuschen verursachen und unter Umständen viel lästiger sein, da sie sich deutlicher vom Hintergrundschall abheben.

Wie die Gestaltung der Fassade und die entstehende Störung zusammenhängen und miteinander wechselwirken, lässt sich rechnerisch über CFD (Computational Fluid Dynamics) oder CAA (Computational Aeroacoustics) als auch experimentell im Windkanal untersuchen. Forscher am Fraunhofer IBP bauen Fassadenausschnitte als Testobjekte im hauseigenen Windkanal ein und analysieren ihre akustischen Eigenschaften. Ist der Fassadenausschnitt klein genug, kann er in der geschlossenen Messstrecke platziert werden. Größere Objekte untersuchen die Wissenschaftler bei geöffneter Messstrecke sowohl im Hallraum als auch an der Öffnung am Kanal selbst. Ein Beamforming-Mikrofonarray hilft Geräuschquellen zu visualisieren und zu lokalisieren, die durch die Umströmung des Testobjekts entstehen. Untersuchungen an größeren Fassadenausschnitten platzieren und analysieren die Forscher unmittelbar hinter der etwa fünf Quadratmeter großen Auslassdüse des Windkanals. So untersuchten sie beispielsweise eine Wellenfassade und optimierten das Material sowie die Aufhängung. Mit diesem Ergebnis ist keine zusätzliche Geräuschquelle zu erwarten – das geplante Design des Fassadenelements konnte bewahrt bleiben.