Schalldämpfer für eine Seniorenresidenz

Das „integrative Zentrum für ältere Menschen“ wurde von der Gemeinde Grevenmacher und weiteren Gemeinden der Region zusammen mit den Franziskanerschwestern ins Leben gerufen. Das Gelände an der Rue de Tanneurs im luxemburgischen Grevenmacher befindet sich im Besitz des Ordens. Die Konzeption lag in Händen des Luxemburger Architekten Alain Leer. Das vierstöckige Gebäude verfügt über eine gegliederte Straßenfront, die den Eindruck von mehreren nebeneinander stehenden Häusern vermittelt. Auf diese Weise passt es sich der übrigen Bebauung an und setzt gleichzeitig durch die Struktur der Fassade deutliche Akzente. Etwa 110 Unterkünfte, Wohnungen und Pflegeräume wurden errichtet, dazu kommen eine Kaffeestube, ein Restaurant, eine Praxis für Physiotherapie sowie zahlreiche Funktionsräume. Nach Süden öffnet sich das Gebäude zu einer Grünanlage, die die bestehenden Festungsmauern integriert.

Den Baulärm bis zur endgültigen Fertigstellung der Außenanlagen müssen die Anwohner der Seniorenresidenz nicht mehr lange ertragen. Dann wird endgültig Ruhe einkehren. Doch schon vorher waren einige Nachbarn durch brummende Töne gestört worden. Vor allem in den ruhigen Abend- und Nachtstunden waren diese Geräusche zu hören. Aufgrund der Beschwerden ging man auf die Suche nach der Lärmquelle und war schnell bei den Heizungsanlagen angekommen. Zwei Brennwertkessel mit jeweils 460 kW und ein BHKW für die Notstromversorgung stehen im Keller des Altenheims. Von dort drangen die Geräusche über die Edelstahl-Abgasanlagen, die außen auf der Fassade montiert sind, in die Umgebung.

Wie entsteht dieser Lärm?

Um diese Frage zu beantworten, muss man sich zunächst die Entstehung solcher Störungen vergegenwärtigen. Betriebsgeräusche von Feuerstätten werden durch Körperschallübertragung weitergeleitet. Dies geschieht z. B. vom Aufstellraum aus über Boden, Decken und Wände, über die Abgasanlage sowie andere Schächte. Durch Abstrahlung von den Begrenzungsflächen wird der Körperschall in Luftschall umgewandelt und dadurch hörbar. Oft ist die Lärmbelästigung erst weit entfernt von der Heizungsanlage am lautesten wahrzunehmen, z. B. in den oberen Stockwerken, Nebengebäuden oder wie häufig auftretend in der Nachbarschaft. Dies zeigt auch das Beispiel des Seniorenwohnheims in Grevenmacher.

Dabei handelt es sich keineswegs um einen Einzelfall. Auf der Grundlage langjähriger Erfahrungen mit abgastechnischen Fragen hat die Kutzner + Weber GmbH eine Vielzahl von eigens durchgeführten Schallmessungen an Öl- und Gasgebläsekesseln ausgewertet. Als Resultat wurde festgestellt, dass im tieffrequenten Bereich um 250 Hz die höchsten Schalldruckpegel zu verzeichnen sind (Bild 3). Bei BHKW-Modulen liegen diese Frequenzen sogar noch tiefer, im Bereich von 40 bis 100 Hz.

Grundsätzlich gilt, dass Heizungsanlagen nicht arbeiten, ohne dass gerade im tieffrequenten Bereich Geräusche entstehen – der hauptsächliche Anteil geht dabei auf die vom Gebläse erzeugte Strömung sowie auf den Verbrennungsvorgang selbst zurück. Turbulente Luftvermischungen werden ebenso verursacht wie Flammengeräusche, d. h. explosionsartige Volumenänderungen. Sie können zu einem gewissen Grad bereits im Gerät reduziert werden. Doch sind der Verminderung durch die Platzverhältnisse, die möglichen Druckverluste und vor allem durch die gewünschte Effizienz enge Grenzen gesetzt.

Vorausschauende Planung

Bei der Konzeption der Gebäudetechnik, speziell der Heizungsanlage, wurde vorausschauend Platz für Schalldämpfer in den Abgasleitungen vorgesehen (Bild 4). Zunächst sollte der verantwortliche Schornsteinbauer Martin Antony Standardkomponenten installieren. Doch aufgrund der Rücksprache mit den Fachleuten aus dem Hause Kutzner + Weber wurde zunächst eine qualifizierte Schallmessung durchgeführt. Nur mit dieser ist es möglich, eine maßgeschneiderte Lösung zu finden, auf die dann eine Garantie auf die ermittelte Schalldämpfung gegeben wird (Bild 5).

Kutzner + Weber, Spezialist in Fragen der Abgastechnik, kooperiert ausschließlich mit zertifizierten Schallmesspartnern. Das Projekt Seniorenheim Grevenmacher verantwortete Michaela Waldecker, technische Beraterin im Außendienst der Joseph Raab KG und gleichzeitig geprüfte Schallmesspartnerin. Sie setzte das zuverlässige Schallpegelmessgerät der Genauigkeitsklasse 1 von Brüel & Kjaer ein (Bild 6). Da im vorliegenden Fall der Lärm in der Nachbarschaft als besonders störend eingestuft wurde, fanden die entsprechenden Messungen u. a. dort statt. Nach der TA Lärm als Bemessungsgrundlage sind folgende Werte für allgemeine Wohn- und Kleinsiedlungsgebiete einzuhalten: am Tag 55 dB(A) und nachts 40 dB(A) bei einem Abstand von 0,5 m vor dem geöffneten Fenster von schutzbedürftigen Räumen. Die weiteren zur Auslegung erforderlichen Messungen wurden an den Reinigungsöffnungen der beiden Heizkessel und an den Schornsteinmündungen vorgenommen. Ferner war der Abstand von der Emissionsquelle zur Nachbarbebauung zu ermitteln. Hier konnte eine Pegelabnahme von ca. 28 dB für 27 m in die Berechnung einbezogen werden.

Die passende Lösung

Die Messprotokolle und die Dokumentation wurden an Kutzner + Weber übermittelt. Dort analysierte man die Werte und untersuchte, in welchem Bereich die höchsten Pegel zu verzeichnen sind, die dann zu störenden Geräuschen führen. Die Frequenzanalyse wird immer im Terzspektrum durchgeführt. Sie ermöglicht es, gerade die Spitzen genauer zu analysieren, die im breiter gefassten Oktavband untergehen würden. Die Auswertung ergab, dass die Frequenz um 250 Hz maßgeblich an der Ruhestörung beteiligt war. Neben einer breitbandigen Bedämpfung war vor allem dieser Bereich um mindestens 20 dB zu bedämpfen. Mit der eigens durch das Fraunhofer-Institut für Bauphysik entwickelten Auslegungssoftware, die Kutzner + Weber in Lizenz nutzt, wurde die Planung und Berechnung der speziellen Tiefton-Schalldämpfer (TTS) ausgeführt. Dabei sind die Einflüsse der Temperatur ebenso zu berücksichtigen wie die Strömungsgeschwindigkeit. Darüber hinaus wurde für jede Abgasanlage ein Passiv-Schalldämpfer ausgelegt, der den mittleren und höheren Frequenzbereich dämpft. Auf diese Weise wurde sichergestellt, dass die ermittelten „Stör-Frequenzen“ weitestgehend neutralisiert werden.   

Jeder der beiden Tiefton-Schalldämpfer mit der Bezeichnung TTS 800/250 – entsprechend der Korpuslänge von 800 mm und der Nennweite von 250 mm – verfügt über zwei Kammern. Die faserfreien Hohlkammern filtern jeweils einen bestimmten Frequenzbereich. Sie sind über einen Ring aus Lochblech akustisch an die Abgasleitung gekoppelt. Bei dem Einsatz der TTS ist es von großer Bedeutung, dass der Schalldämpfer einen kaum nachweisbaren Druckverlust aufweist. Ein serienmäßig eingebauter Kondensatablauf führt eventuell entstehende Feuchtigkeit ab. Das Bauteil hat mit den Anschlussstutzen eine Gesamtlänge von 1020 mm und einen Korpus-Durchmesser von 500 mm.

Als zweite Komponente wurde jeweils ein Passiv-Schalldämpfer aus der Typenreihe AGM gewählt. Ein solches Bauteil ist für alle Regelfeuerstätten im Unter- und Überdruckbetrieb geeignet. Die Baulänge inklusive Stutzen beträgt für den vorliegenden Fall 940 mm, die Nennweite 250 mm und der Außendurchmesser 500 mm. Jeder AGM besteht aus einem zylindrischen Außenmantel mit abnehmbaren Böden und einem Strömungskanal aus Edelstahl, die abgas- und kondensatdicht verbunden sind. Der Dämpfungskern besteht aus einem Edelstahlvlies als Abdeckung des Strömungskanals und mineralischem Dämpfungsmaterial. Der Kondensatablauf ist serienmäßig integriert. Beide Ausführungen, TTS und AGM, werden aus Edelstahl 1.4571/1.4404 hergestellt.

Einbau in die Abgasanlage

Die Installation erfolgte durch Schornsteinbauer Martin Antony, der bei seinem ersten Projekt dieser Art durch die Unternehmen Raab/Kutzner + Weber Unterstützung erhielt. So wurde vorab geprüft, ob der für die Montage notwendige Platz an den Edelstahl-Abgasanlagen vorhanden war. Die eingesetzten Systeme des Herstellers Raab, „EW-Alkon“ innen und „DW-Alkon“ außen, boten aufgrund der Konstruktion die entsprechenden Möglichkeiten.

Im Außenbereich wurde das doppelwandige Elementsystem „DW-Alkon“ eingesetzt, das durch das patentierte Steckprinzip eine ebenmäßige Optik ergibt. Klemmbänder waren in der Senkrechten nicht notwendig, lediglich sechs Wandhalterungen halten die drei Abgasanlagen. Daher verlief die Montage rasch und sicher, Wärmedämm- und Schweißarbeiten auf der Baustelle waren nicht erforderlich. Die Konstruktion basiert auf einer frei ausdehnbaren Innenschale aus Edelstahl. Eine 30 mm starke Wärmedämmung in Verbindung mit den konisch geformten Rohr­enden ermöglicht das fugenlose Aneinandersetzen. Da keine elastomeren Dichtungen zum Einsatz kommen, ist das Schornsteinsystem bis zu einer Abgastemperatur von maximal 600 °C CE-zertifiziert.

Innen schließt sich das einwandige Edelstahlsystem „EW-Alkon“ an. Hier konnten die Schalldämpfer problemlos in den Abgasweg montiert werden. Auch bei der Installation kam Schornsteinbauer Antony die Beratung zugute. So ist z. B. unbedingt darauf zu achten, dass Schalldämpfer grundsätzlich am Gehäuse und nicht an den Schalldämpferstutzen befestigt werden. Auch die Rauchgasrichtung und die Platzierung des Kondensatablaufs – an der tiefsten Stelle – sind im Auge zu behalten.

Fazit

Nach dem Einbau der Schalldämpfer erfolgte eine weitere Schallmessung, um die prognostizierten Werte zu kontrollieren. Da die vier Bauteile inzwischen mit einer Dämmschicht ummantelt wurden, fand die Messung nur nahe den Schornsteinmündungen und in der Nachbarschaft statt. Hier kann festgehalten werden, dass eine genaue Auslegung der Geräte erfolgte und das Lärmproblem durch die Heizungsanlage nach der Installation gelöst ist. Die abgestimmte Vorgehensweise der beteiligten Firmen in Sachen Abgasanlage und Schalldämpfer verhalf dem Projekt zu einem „ruhigen“ Abschluss. Einmal mehr konnten die Spezialisten von Raab und Kutzner + Weber ihre Kompetenz im Bereich Abgasanlagen und Schalldämpfung unter Beweis stellen.