Wie wirkt das Geräusch einer Wärmepumpe?

Der Ventilatorenhersteller ebm-papst testet das menschliche Geräuschempfinden in Bezug auf die in Wärmepumpen verbaute Lufttechnik im Psychoakustik-Labor.

In der Heiztechnik steigt die Nachfrage nach Luft-Wasser-Wärmepumpen. Zum einen, weil sie mit Heizleistungen von etwa 3 bis 30 kW für viele Ein- und Mehrfamilienhäuser eine sinnvolle Lösung sind. Zum anderen, weil sie im Rahmen des Klimapakets vom Bund bezuschusst werden. Alles bestens also? Nicht ganz! Die Geräte verursachen prinzipbedingt Geräusche. Je dichter die Bebauung, desto eher können sich Nachbarn gestört fühlen.

Ventilatoren sorgen für den notwendigen Außen-Luftstrom über den Verdampfer des Geräts und erzeugen beim Betrieb zwangsläufig Geräusche. Grund genug für die Lufttechnik-Spezialisten von ebm-papst, sich im eigenen Psychoakustik-Labor eingehender mit der Geräuschentwicklung und ihren Auswirkungen auseinanderzusetzen.

Lautheit, Schärfe, Rauigkeit: Unser Geräuschempfinden hat viele Facetten. 

Ob Luft-Wasser-Wärmepumpen als Lärmbelästigung empfunden werden, hängt nicht nur mit dem Schalldruckpegel zusammen. Auch Beziehungen zwischen Tönen haben Auswirkungen darauf, ob ein Geräusch als angenehm oder störend empfunden wird.
Im Psychoakustik-Labor von ebm-papst werden Testhörern die Betriebsgeräusche von Wärmepumpen mit verschiedenen Konfigurationen, Ventilatoren und Einbausituationen vorgespielt. Anschließend werden die Probanden unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten zu den wahrgenommenen Unterschieden befragt.
Grundlage dafür sind die psychoakustischen Parameter Lautheit, Schärfe, Tonheit, Rauigkeit und Schwankungsstärke. Auch Ton- und Impulshaltigkeit sind bedeutsame Größen. Tonhaltigkeit liegt vor, wenn Einzeltöne innerhalb eines Geräusches wahrnehmbar sind, was die Störwirkung erhöht. Mit Impulshaltigkeit werden Geräusche gekennzeichnet, die schnelle Pegeländerungen enthalten, z. B. Knall- oder Rammgeräusche. 
 

Bei Geräuschen gilt: So gering wie möglich, so angenehm wie möglich.

Sowohl Impuls- als auch Tonhaltigkeit werden mit einem Mikrofon-Array erfasst und mit den Aussagen der Testpersonen verglichen. Die Ergebnisse fließen bei ebm-papst in die Entwicklung ihrer Ventilatoren ein. Schlussendlich ist es das Ziel, dass die ohnehin schon sehr geringen Betriebsgeräusche einer hochwertigen Wärmepumpe von einer möglichst breiten Masse an Personen als angenehm empfunden werden.

Neue Metrik ermöglicht psychoakustische Bewertung im Endgerät.

Erste Erfolge konnte ebm-papst im Zuge einer im Unternehmen durchgeführten Doktorarbeit verbuchen. Darin ist es gelungen, eine Metrik zu entwickeln, die jetzt für die psychoakustische Bewertung verschiedener Endgeräte verwendet wird. 

Bei den durchgeführten Hörversuchen wurden unterschiedliche Wahrnehmungsdimensionen zueinander und mit physikalischen Messwerten ins Verhältnis gesetzt. Insgesamt wurden 123 Probanden im Alter zwischen 19 und 60 Jahren in drei Versuchsreihen 89 Geräusche unter realitätsnahen Bedingungen vorgespielt. Pro Versuchsreihe bewerteten 30 bis 40 Probanden die Geräusche in Bezug auf Leistungsstärke, Klanghöhe, Zeitstruktur, Qualität und Tonhöhe. Außerdem wurden unterschiedliche Geräusche im direkten Vergleich bewertet und für eine Rating-Skalierung bestimmte Geräusche nur im Hinblick auf jeweils eine Eigenschaft überprüft.

Testergebnis: Lieber dumpf und monoton als rasselnd und zischend.

Zusätzliche Interviews der Testpersonen ergaben, dass die Geräuscheigenschaften dumpf, dunkel, tief, langsam, monoton, gleichbleibend, weich und leicht als angenehm empfunden wurden und somit auch für die Probanden akzeptabel waren. Unangenehm dagegen waren die Eigenschaften ratternd, flatternd, rasselnd, tröpfelnd, summend, wechselnd, hoch, hell und zischend. Schlussendlich zeigte die Auswertung der Hörversuche aber, dass sich das „Störungslevel“ maßgeblich mit objektiven, psychoakustischen Parametern verbinden lässt.

ebm-papst arbeitet auf internationale Psychoakustik-Norm hin.

Darauf aufbauend lassen sich für ebm-papst zwei Folgeziele definieren: Zukünftig sollen zusätzlich zu den physikalischen Parametern zur Geräuschbeurteilung bei Ventilatoren auch die psychoakustischen einfließen. Weiterhin wird auf die Einführung einer internationalen Norm hingearbeitet, die auf genormten psychoakustischen Größen basiert. Mit ihr wäre eine wichtige Voraussetzung dafür geschaffen, dass Luft-Wasser-Wärmepumpen auch bei den Nachbarn gut ankommen.

Mehr zu EC-Ventilatoren von ebm-papst für den Einsatz in Wärmepumpen unter www.ebmpapst.com/heatpump