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Akustik von Wärmepumpen – Die strömungsakustische Wechselwirkung von Wärmeübertrager und Axialventilatoren (de)
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Abstract:
Im Zuge der Energiewende zeigten sich Wärmepumpen als Alternative zu fossilen Brennstoffen für die Beheizung von Wohnhäusern. Dabei benötigen die Wärmepumpen keinen fossilen Energieträger wie Gas oder Heizöl vor Ort, sondern werden über elektrischen Strom betrieben. Der elektrische Strom kann dabei aus erneuerbaren Energiequellen wie zum Beispiel Wind oder Solar stammen. Allerdings weisen Wärmepumpen hohe Schalldruckpegel auf, welche in unmittelbarer Nähe der bewohnenden Menschen emittiert wird. Vor allem die Außeneinheit der Wärmepumpen stellt in diesem Zusammenhang eine Problematik dar, weil diese störende Geräusche erzeugt, welche sowohl von den Bewohnern, als auch von den umliegenden Nachbarn wahrgenommen werden können. Aus diesem Grund wird beispielsweise eine nächtliche Drosselung von Wärmepumpen von Seiten des Staates vorgeschrieben, damit die Schallemissionen in der Nacht gesenkt werden. In den Außeneinheiten werden oftmals Axialventilatoren verwendet, welche die primäre Schallquelle in diesen Anlagen darstellen. Die Schallabstrahlung der Ventilatoren wird dabei maßgeblich von den eingebauten Wärmeübertragern beeinflusst, sodass durch die strömungsakustische Wechselwirkung eine erhöhte Schallabstrahlung der Gesamtanlage entsteht. Basierend auf experimentellen und numerischen Untersuchungen werden Ursachen für die erhöhte Schallabstrahlung der Ventilatoren im Strömungsfeld der Wärmeübertrager aufgezeigt. Zusätzlich werden Möglichkeiten zur akustischen Optimierung von Wärmepumpen abgeleitet.