DE3935350A1 - Lueftungsoeffnung in schalldaemmender ausfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lüftungsöffnung in schalldämmender Ausführung zur natürlichen Belüftung von Räumen zum Betrieb für schallerzeugende Maschinen, insbesondere Transformatoren, die über ein Schutzgitter als Durchstecksicherung und Wetterschutz abgedeckt sind und einen vorgeschalteten innenseitigen Schalldämpfer aufweisen.

Bei derartigen Anordnungen besteht das Problem, eine natürliche Belüftung vorzunehmen und dabei gleichzeitig eine Schalldämmung zu gewährleisten. Dieses Problem ist besonders bei tieferen Frequenzen im Bereich von 100 Hz nur durch relativ aufwendige zusätzliche Maßnahmen unter Anbringung von Schalldämpfern möglich. Da die Schallpegelminderung im allgemeinen dadurch erzielt wird, daß der Schall und damit auch die Luftströmung an porösem Absorptionsmaterial entlanggeführt oder durch Umlenkung auf poröses Absorptionsmaterial geführt wird, tritt eine erhebliche Behinderung des Luftstromes mit einem unerwünscht hohen Strömungswiderstand auf.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Lüftungsöffnung für eine natürliche Belüftung zu schaffen, die einen geringen Strömungswiderstand mit einer relativ großen freien Strömungsfläche bei ge­ ringer Bautiefe gewährleistet und eine hohe Schalldäm­ mung für den Einsatz bei tiefen Frequenzen von 31 bis 250 Hz ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß da­ durch daß der Schalldämpfer durch etwa parallel zuge­ ordnete einzelne Resonatorelemente als Helmholtz-Re­ sonatoren ausgebildet und zwischen den Resonatorele­ menten Luftdurchtritte gebildet sind, wobei die Reso­ natorelemente auf die zu absorbierende Resonanzfrequenz zur Schallenergieaufnahme abgestimmt sind.

Hierdurch ist es möglich, glatte Strömungsflächen in direkten Durchtrittsöffnungen zu ermöglichen und eine Abstimmung auf entsprechenden Frequenzbereichen durch­ zuführen, wobei ausgezeichnete Lüftungseigenschaften erzielt werden.

Eine günstige und effektive Ausbildung wir dadurch ge­ schaffen, daß jedes Resonatorelement durch eine Viel­ zahl von parallelen kammerartigen Hohlräumen als Helmholtz-Resonator über seine Tiefe und/oder Breite aufweist.

Um ein Eindringen von Wasser in den Resonator zu ver­ hindern, wird vorgeschlagen, daß die den zum Hohlraum führenden Löcher auf der Unterseite des Resonatorele­ mentes angeordnet sind.

Eine Verbesserung der Resorption erfolgt dadurch, daß jedes Resonatorelement als Helmholtz-Resonator zum Teil mit schallschluckendem Material, wie Mineralwolle, ge­ füllt ist.

Ferner wird zur Absorptionsverbesserung der Schall­ energie vorgeschlagen, daß die Löcher im Resonatorele­ ment über Führungen in Form von zum Hohlraum führenden Halsstücken verlängert sind.

Um den Frequenzbereich zur Schalldämmung zu erweitern, ist vorgesehen, daß die den Schalldämpfer bildenden benachbarten Resonatorelemente für unterschiedliche Resonanzfrequenzen ausgelegt sind.

Eine günstige Ausführungsform mit einem Ablauf von eingedrungenem Wasser bzw. Tauwasser wird dadurch ge­ schaffen, daß die Resonatorelemente als Einschubelement in einem Rahmen mit einem zur Außenseite abfallenden Winkel aufgenommen und an der Außenseite eine nach un­ ten verlaufende Abschrägung aufweisen sowie die gebil­ deten Luftdurchtritte zwischen den Resonatorelementen durch Lamellen eines Schutzgitters abdeckbar sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematiach dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Prinzipaufbau eines Schalldämpfers,

Fig. 2 ein einzelnes Resonatorelement gemäß Fig. 1,

Fig 3 einen Schnitt durch eine schalldämmende Lüftungsöffnung,

Fig. 4 ein Resonatorelement gemäß Fig. 3 in teilweise geschnittener Darstellung,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Resonatorelementes mit schallschluckendem Material,

Fig. 6 ein Nomogramm zur Bestimmung des Resonators für ein Resonatorvolumen von 300 bis 2000 cm³ mit einer Halslänge von 1 cm an jedem Loch,

Fig. 7 Diagramm über einen typischen Verlauf des Einfügungsdämmaßes in Abhängigkeit der Frequenz.

Bei den dargestellten Ausbildungen sind in einem Rah­ men 1 zur Bildung einer Schalldämmung glattwandige Resonatorelemente 2 als Helmholtz-Resonatoren Parallel im Abstand voneinander angeordnet. Hierdurch werden zwischen den Resonatorelementen 2 Luftdurchtritte 3 gebildet. Jedes Resonatorelement 2 ist in eine Vielzahl kammerartiger Hohlräume 4 unterteilt und besitzt je­ weils ein Loch 5.

Gemäß Fig. 3 sind die Resonatorelemente 2 zur Außen­ seite 6 in einem abfallenden Winkel aufgenommen und besitzen an der Außenseite 6 eine nach unten verlau­ fende Abschrägung 7. Den Luftdurchtritten 3 zwischen den Resonatorelementen 2 sind an der Außenseite 6 ent­ sprechende Lamellen 8 zur Bildung eines Schutzgitters zugeordnet. Zum Abführen von Wasser bzw. zur Unter­ stützung des Abtropfeffektes sind die Resonatorelemente 2 und Lamellen 8 mit Tropfkanten 9, 10 versehen. Zur Innenseite 13 ist zusätzlich ein Insektenschutz 14 an­ geordnet.

Die Löcher 5 als Verbindung zu den einzelnen Hohl­ räumen 4 zur Bildung der einzelnen Resonatoren sind zweckmäßigerweise an der Unterseite angeordnet, um das Eindringen von Wasser zu vermeiden. Die Löcher 5 sind dabei zur Herabsetzung der Resonanzfrequenz über Füh­ rungen 11 in Form von Halsstücken verlängert.

Gemäß Fig. 5 ist der Hohlraum 4 der Resonatorelemente 2 teilweise mit einem schallschluckenden Material 12, wie lockere Mineralwolle, ausgefüllt, um eine Verbesserung der Verhältnisse herbeizuführen.

Eine derartige Anordnung ist über den Rahmen 1 als vorgefertigtes Bauelement in eine Lüftungsöffnung ein­ setzbar, wobei unter Berücksichtigung der auftretenden Resonanzfrequenz die Auslegung der Resonatorelemente 2 in Form der Berechnungsweise für Helmholtz-Resonatoren erfolgen muß.

Durch diese Anordnung wird damit beim Austritt der Luft über die entsprechend dimensionierten Resonatorele­ mente 2 im Bereich ihrer Resonanzfrequenz Schallenergie aufgenommen.

Diese Resonanzfrequenz f0, bei der der Resonator 2 maximale Schallenergie aufnimmt, wird entsprechend durch das Volumen V, den Lochradius R und die Halslänge L bestimmt. Oberhalb und unterhalb der Resonanzfrequenz nimmt die Fähigkeit des Resonators 2 Schall zu schluc­ ken ab. Durch Staffelung der Resonanzfrequenz benach­ barter Resonatoren 2 läßt sich der Frequenzbereich, in dem die Schalldämmung stattfindet erweitern. Die Gleichung zur Ermittlung der Resonanzfrequenz lautet:

f₀ in Hz Resonanzfrequenz
V in cm³ Resonatorvolumen
R in cm Halsradius
L in cm Halslänge

Die akustischen Eigenschaften einer solchen Anordnung wurden an einem Satz von Prototypen untersucht, die entsprechend Fig. 2 bis 4 aufgebaut waren. Gemessen wurde das Schalldämmaß in einem bauakustischen Prüf­ stand unter Zugrundelegung der DIN 52210 "Luft- und Trittschalldämmung", Teil 1, 2 und 4, jeweils Ausgabe August 1984, und Teil 3, Ausgabe September 1987. Die Differenz aus dem Schalldämmaß der Einbauöffnung mit Lüftungsgitter und dem Schalldämmaß der Einbauöffnung ohne Lüftungsgitter ergibt das Einfügungsdämmaß des Lüftungsgitters. Das Einfügungsdämmaß von solchen schalldämmenden Lüftungsöffnugen hängt neben den Resonatorparametern (Volumen, Halsradius und Halslänge) laufendem Meter Breite des Lüftungsgitters und vom lichten Abstand der Einschübe ab. Je nach Bedarf lassen sich durch entsprechende Wahl dieser Lüftungsgitter­ parameter - innerhalb gewisser Grenzen - praktisch be­ liebige Einfügungsdämmaße einstellen. Gemessen wurden Einfügungsdämmaße zwischen 3 und 18 dB. Aus den Meßer­ gebnissen wurde das in Fig. 5 gezeigte Homogramm abge­ leitet, mit dem sich schalldämmende Lüftungsöffnungen sehr bequem akustisch konzipieren lassen. Vorzugeben ist das Resonator-Volumen im Bereich zwischen 500 und 1000 cm³. Die Halslänge liegt mit L=1 cm fest. Nach Eingabe der Parameter:

• - Resonanzfrequenz f0,
• - Anzahl der Resonatoren je Element und je laufendem Meter Breite des Lüftungsgitters und
• - lichter Abstand der Einschübe lassen sich aus dem Nomogramm
• - der geeignete Lochradius R und
• - das Einfügungsdämmaß bei der Resonanzfrequenz f0 auslesen. Die Wirksamkeit der Resonatoren ist auf cirka eine Oktave oberhalb und unterhalb der Resonanzfrequenz begrenzt. Je nach Höhe des Einfügungsdämmaßes bei der Resonanzfrequenz fällt die Schalldämmung oberhalb bzw. unterhalb der Resonanzfrequenz mehr oder minder stark ab, typische Verläufe der Schalldämmkurve in Abhängig­ keit von der Frequenz sind in Fig. 6 skizziert. Außer­ halb des Wirkungsbereiches der Resonatoren ist mit einem Einfügungsdämmaß von 0 dB zu rechnen. Wird die Resonanzfrequenz gestaffelt, sind die Einfügungsdämmaße getrennt zu berechnen und die Schalldämmkurven zu überlagern.

Claims (7)

1. Lüftungsöffnung in schalldämmender Ausführung zur natürlichen Belüftung von Räumen zum Betrieb für schallerzeugende Maschinen, insbesondere Transfor­ matoren, die über ein Schutzgitter als Durchsteck­ sicherung und Wetterschutz abgedeckt sind und einen vorgeschalteten innenseitigen Schalldämpfer auf­ weisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schall­ dämpfer durch etwa parallel zugeordnete einzelne Resonatorelemente (2) als Helmholtz-Resonatoren ausgebildet und zwischen den Resonatorelementen (2) Luftdurchtritte (3) gebildet sind, wobei die Reso­ natorelemente (2) auf die zu absorbierende Reso­ nanzfrequenz (fo) zur Schallenergieaufnahme abge­ stimmt sind.

2. Lüftungsöffnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Resonatorelement (2) durch eine Vielzahl von parallelen kammerartigen Hohlräumen (4) als Helmholtz-Resonator über seine Tiefe und/ oder Breite aufweist.

3. Lüftungsöffnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den zum Hohlraum (4) füh­ renden Löcher (5) auf der Unterseite des Resona­ torelementes (2) angeordnet sind.

4. Lüftungsöffnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Resonatorelement (2) als Helmholtz-Resonator zum Teil mit schall­ schluckendem Material (12), wie Mineralwolle, ge­ füllt ist.

5. Lüftungsöffnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (5) im Resonatorelement (2) über Führungen (11) in Form von zum Hohlraum (4) führenden Halsstücken ver­ längert sind.

6. Lüftungsöffnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schalldämpfer bildenden benachbarten Resonatorelemente (2) für unterschiedliche Resonanzfrequenzen (f0) ausgelegt sind.

7. Lüftungsöffnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatorelemente (2) als Einschubelement in einem Rahmen (1) mit einem zur Außenseite (6) abfallenden Winkel aufge­ nommen und an der Außenseite (6) eine nach unten verlaufende Abschrägung (7) aufweisen sowie die gebildeten Luftdurchtritte (3) zwischen den Reso­ natorelementen (2) durch Lamellen (8) eines Schutzgitters abdeckbar sind.