Raumlärm durch Klimaanlagen realistisch vorhersagen

Raumlärm durch Klimaanlagen ist in vielen Büro- und Arbeitsumgebungen ein unterschätztes Problem. Zwar lassen sich Schalldruckpegel messen, doch in der Planungsphase bleibt häufig unklar, wie sich Geräusche später tatsächlich im Raum ausbreiten. Genau hier setzt die Bachelorarbeit von Dennis Gaus an.

Gaus entwickelte auf Basis der Finite-Elemente-Methode ein Simulationsmodell, das die Schallausbreitung von Klimageräten in Innenräumen präzise vorhersagt. Bisherige Modelle waren vor allem theoretisch und berücksichtigten Faktoren wie Raumgeometrie, Schallabsorber oder Reflexionen nur unzureichend. Sein Ansatz geht darüber hinaus: Statt einzelner Frequenzen wird ein breites Frequenzspektrum realer Geräusche simuliert. So lassen sich unterschiedliche Raumformen, Schallquellenpositionen und die genaue Verteilung von absorbierendem Material abbilden.

Der entscheidende Vorteil: Die Simulation nähert sich deutlich stärker dem akustischen Eindruck an, den Menschen später tatsächlich im Raum wahrnehmen. Unterschiede zwischen verschiedenen Raumformen oder alternativen Platzierungen von Klimageräten lassen sich bereits virtuell vergleichen – noch bevor ein System installiert wird.

Der Preis für diese Genauigkeit ist ein deutlich erhöhter Rechenaufwand. „Die Simulation basiert auf einer Vielzahl von Einzelfrequenzen, die anschließend zu einer Gesamtantwort des Systems zusammengeführt werden. Der Rechenaufwand steigt daher proportional zur Anzahl der untersuchten Frequenzen und übersteigt damit den Rechenaufwand klassischer Einzelfrequenz-Ansätze“, erklärt Gaus.

Der Mehraufwand ist jedoch gezielt gewählt: Erst durch die Zusammenführung vieler Frequenzen entsteht ein realistisches akustisches Gesamtbild. Für Planer bedeutet das eine fundiertere Entscheidungsgrundlage, etwa bei der Auswahl leiserer Geräte, der Positionierung von Luftauslässen oder der Auslegung von Absorbern.

Für die praktische Umsetzung arbeitete Dennis Gaus mit dem international tätigen Unternehmen Kampmann aus Lingen zusammen, das Systeme aus den Bereichen Heiz-, Luft- und Klimatechnik entwickelt. Dort fand er nicht nur eine praxisnahe Aufgabenstellung, sondern auch die notwendige technische Infrastruktur für anspruchsvolle Simulationen.

Die entwickelte Simulationsmethode ist nicht nur für die Planung leiser und effizienter Klimaanlagen von Vorteil. „Die Methode lässt sich auf sämtliche schallabstrahlende Objekte übertragen, sofern deren Frequenzspektrum und die zugehörigen Schallleistungen bekannt sind“, ergänz Gaus. Damit eröffnet der Ansatz grundsätzlich auch Anwendungsmöglichkeiten für andere technische Geräte, etwa in Produktions- und Arbeitsumgebungen.

Eine besondere Herausforderung bestand für Gaus darin, sich intensiv in das Fachgebiet des Schalles einzuarbeiten, das außerhalb seines ursprünglichen Studienschwerpunkts lag. Zudem mussten etablierte Analyseverfahren für einzelne Frequenzen so erweitert werden, dass sie auf komplexe Frequenzspektren anwendbar sind. Darauf basierend gelang es Gaus eine eigene, neue Methode zur Analyse größerer Frequenzspektren zu entwickeln.

Für seine Leistung erhielt Dennis Gaus den Bremer Ingenieurpreis 2025. Begleitet und unterstützt wurde er bei der Anfertigung seiner Arbeit von Prof. Dr. Matthias Graf und M. Eng. Patrick Warzecha vom Fachbereich Technik der Hochschule. Graf lobt, dass Dennis Gaus für seine Simulation, Software, leistungsfähige Rechner und fachliches Können in hervorragender Weise kombiniert hat – eine Leistung, die den Bremer Ingenieurpreis verdient. Gaus betont: „Es freut mich sehr, dass meine Bachelorarbeit auch außerhalb des Entstehungskontextes eine solche Anerkennung erhält.“

Autorin: Gudrun Huneke

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