Verbrennungsakustik

Akustische Phänomene bei Heizungsanlagen

Die Beurteilung von Geräuschemissionen bei Heizungsanlagen hat in den vergangenen Jahren einen wachsenden Stellenwert eingenommen. Dies ist darin begründet, dass sich einerseits in modernen Gebäuden der Aufstellraum häufig im oder in der Nähe des Wohnbereiches befindet und daher die Forderung nach leisen Systemen an Bedeutung zunimmt. Andererseits wird bei modernen Verbrennungskonzepten eine Reduktion von Schadstoffen oftmals mit einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeiten und Turbulenzgrade der Verbrennungsluft verbunden, was häufig eine Erhöhung der Geräuschemissionen zur Folge hat.

Am OWI wird dieser Entwicklung Rechnung getragen, indem sowohl nachträglich bei bereits im Markt befindlichen Geräten, als auch in der Entwicklungsphase neuer Anlagen akustische Untersuchungen durchgeführt und Maßnahmen zur Vermeidung der Geräuschemissionen geprüft werden.

Hierzu steht ein breites Spektrum akustischer Analysemethoden zur Verfügung. Dies umfasst folgende Aspekte:

  • Messung der Schallleistung, die von einem Gerät in die Umgebung abgegeben wird.
    Zur Durchführung dieser Messungen verfügt das OWI über ein schallgedämmtes Akustiklabor, das für die Anwendung der Schallintensitätsmethode nach ISO 9614-1 optimiert wurde und Messungen bis zur Genauigkeitsklasse 1 zulässt. Die hier eingesetzte Schallintensitätsmethode lässt im Gegensatz zur einfachen Schalldruckmessung auch für Anwendungen, die z.B. aufgrund ihrer Abmessungen nicht in einem speziell eingerichteten Labor installiert werden können, Messungen mit geringen Fehlerintervallen zu.
  • Messung der Geräuschemissionen in den Abgaskamin.
    Dies ist von Interesse, da ein großer Teil der Verbrennungsgeräusche in das Abgassystem emittiert wird. Hierdurch können störende Geräusche in Gebäudeteile übertragen werden, die vom Aufstellraum des Gerätes weit entfernt sind. Das OWI verfügt über hitzebeständige Mikrofone, die zur Ermittlung der Schallleistung im Kamin Messungen im heißen Abgasstrom ermöglichen.
  • Analyse selbsterregter Verbrennungsschwingungen.
    Dieses Phänomen tritt auf, wenn die akustischen Übertragungsfunktionen von Brenner, Flamme und Kessel in diskreten Frequenzen eine Verstärkung stochastisch auftretender Druckschwankungen bei der Verbrennung begünstigen. Die hieraus resultierenden Druckschwankungen können so stark werden, dass neben einer beträchtlichen Zunahme der Geräuschemissionen auch die Stabilität der Verbrennung selber beeinträchtigt werden kann. Zu diesem komplexen Thema werden am OWI sowohl Grundlagenuntersuchungen durchgeführt als auch konkrete Probleme, die an handelsüblichen Geräten auftreten, analysiert und behoben. Hierzu werden neben dem Druck im System auch Schwankungen der Leuchtemissionen der Flamme und Geschwindigkeiten der Fluide im Gerät gemessen. Zur Frequenz- und Phasenanalyse dieser Signale steht am OWI ein Hochfrequenz-Mehrkanal-Echtzeit-Analysesystem zur Verfügung.