Das Heizen mit Wärmepumpen hat viele Vorteile – dementsprechend schießt ihre Zahl in die Höhe. Allerdings erzeugen die Geräte Lärm, durch den sich die Anwohner gestört fühlen können. Im Projekt »Queen-HP-Menesa«, kurz für »Methodenentwicklung zur Schallreduktion an Wärmepumpen durch Schallabstrahlungsanalysen tiefer Frequenzen und Strukturdynamikanalysen« gehen Forschende diesen Lärmemissionen auf den Grund. »Wir untersuchen, wie laut die Geräte sind, in welchen Frequenzbereichen der emittierte Schall liegt und welche Schallquellen die Geräusche vorrangig herbeiführen«, erläutert Michael Krämer, Wissenschaftler am Fraunhofer IBP. Die Forschenden identifizieren die Geräuschanteile von Lüftern, Verdichtern sowie mit Kältemittel gefüllten Leitungen und analysieren diese.
 

Zwei Prüflabore am Fraunhofer IBP erlauben normgerechte Messungen

»Wir ermitteln messtechnisch die Lärm-Abstrahlcharakteristik der Wärmepumpen, dabei berücksichtigen wir auch die Schallausbreitung, wenn der Lärm etwa durch nahe Hauswände reflektiert wird«, erläutert Krämer. Möglich machen es zwei spezielle Prüfstände, die am Fraunhofer IBP entwickelt und eingerichtet wurden. Im ersten Prüfstand, einem so genannten akustischen Halb-Freifeldraum, lässt sich die abgestrahlte Schallleistung richtungsabhängig, bei unterschiedlichen Betriebszuständen der Wärmepumpe und bei Umgebungstemperaturen von zum Beispiel minus sieben bis plus sieben Grad Celsius messen. Über ein Hydraulikmodul können auch die Vor- und Rücklauftemperaturen geregelt werden. »In diesem Prüfstand können wir normgerechte Messungen der Genauigkeitsklasse eins durchführen«, sagt Krämer.

Beim zweiten Prüfstand handelt es sich um einen thermisch isolierten Hallraum, Umgebungs- und Betriebstemperatur sind ebenfalls regelbar. Herzstück des Prüfstands ist eine Empfangsplatte, über die sich der in Gebäude eingeleitete Körperschall bestimmen lässt. Auf diese Weise können die Forschenden unter anderem Prognosen zum Schalldruckpegel erstellen, der aus Schwingungen der Wärmepumpen resultiert und sich über Befestigungselement sowie Bauteile in Gebäuden ausbreitet.

Neben detaillierten Messungen und auf Modellen beruhenden Prognosen untersuchen die Akustikexperten auch die Wirkung der Geräusche auf den Menschen. Auf dieser Grundlage entwickeln sie ganzheitliche Lösungsansätze, mit denen sich die Geräuschentwicklung von Wärmepumpen spürbar und zugleich wirtschaftlich reduzieren lässt, sei es in der Wärmepumpe selbst, sei es am Aufstellungsort.

Um die Mess- und Rechenergebnisse aus dem Labor auf die realen Gegebenheiten übertragen, stehen Untersuchungen vor Ort an bestehenden Wärmepumpen auf der Agenda. Damit lassen sich die Einflüsse der baulichen Umgebung innen und außen praxisnah in die Modelle einbeziehen. Auch hier komplettieren Befragungen von Bewohnern die akustische Gesamtbewertung.

Für den Blick in die Zukunft nutzen die Forschenden modifizierte Simulationsprogramme, die üblicherweise für die Erstellung von Lärmkarten verwendet werden. Statt Verkehrslärm simuliert das Wissenschaftlerteam jedoch die Geräuschemissionen von Wärmepumpen in dicht bebauten Gebieten für verschiedene Szenarien: Wie sähe die Geräuschentwicklung beispielsweise aus, wenn künftig deutlich mehr Haushalte Wärmepumpe nutzen – in Gärten, Innenhöfen oder auf Balkonen?