Lärmbelastung und Lärmminderung von Wärmepumpen

In den letzten Jahren werden auf dem Privatmarkt zunehmend Wärmepumpen und Klimaanlagen installiert, um steigende Energiepreise zu kompensieren und Energie wirtschaftlicher zu nutzen. Diese Geräte verfügen jedoch — anders als Gaskessel — unabhängig von ihrer Bauart über laute Außeneinheiten. Modernste Typen sind zwar deutlich leiser als Geräte allgemeiner Bauart, doch ist mit der Zeit und bei extremen Außentemperaturen damit zu rechnen, dass die Außeneinheit Nachbarn stören kann. Zur Reduzierung dieser Belästigung bieten sich zahlreiche technische Möglichkeiten an.

Wärmepumpen-Typen

Wärmepumpen sind energieeffiziente, aus gebäudetechnischen Komponenten bestehende Systeme, die Wärme von einem Ort zum anderen transportieren und so Heiz- und Kühllösungen für private und gewerblich-industrielle Anwendungen bereitstellen. Die Wärme wird der Luft, dem Boden oder dem Wasser entzogen oder zurückgespeist. Ihre weite Verbreitung erklärt sich daraus, dass sie Treibhausgasemissionen reduzieren und gegenüber anderen Technologien einen niedrigeren Energieverbrauch erlauben, was eine nachhaltigere und kostengünstigere Alternative zu herkömmlichen Heiz- und Kühlmethoden darstellt. Die beim Betrieb von Wärmepumpen entstehende Schallwirkung hängt von mehreren Faktoren ab. Hierzu lohnt sich zunächst ein kurzer Überblick über Konstruktion und Funktionsprinzip. Aktuell unterscheiden wir vier Wärmepumpentypen:

1. Luft-Wasser-Wärmepumpen
2. Luft-Luft-Wärmepumpen (Fancoil)
3. Wasser-Wasser-Wärmepumpen
4. Geothermische und Erdsondenwärmepumpen
5. Gasabsorptionswärmepumpen (typischerweise nicht für Privatkunden)

Luft-Wasser-Wärmepumpen sind aufgrund der einfachen Installation und des geringen Platzbedarfs die am weitesten verbreiteten. Sie entziehen der Außenluft Wärme und bringen sie in den Innenraum; ihr Übertragungsmedium ist Wasser. Bei herkömmlichen Luft-Wasser-Wärmepumpen ist umso mehr Energie für die Wärmeentnahme erforderlich, je niedriger die Außentemperatur ist; daher wird bei diesen Geräten häufig eine Zusatzheizung eingesetzt. Insgesamt sind die Investitions- und Betriebskosten dieser Typen am niedrigsten, besonders bei Einfamilienhäusern. Sie können eigenständig oder zusammen mit dem vorhandenen Heizsystem (hybrid) zum Kühlen, Heizen und für Brauchwarmwasser eingesetzt werden. Diese Geräte verursachen die meisten Lärmbeschwerden. Unter den Luft-Wasser-Wärmepumpen unterscheiden wir drei grundlegende Bauformen:

• Monoblock (kompakt): Außen- und Inneneinheit in einem, meist im Außenbereich
• Splitsystem: aufgebaut aus einer Außeneinheit und einem hydraulischen Block im Innenbereich.

Luft-Luft-Wärmepumpen entziehen der Außenluft Wärme und führen sie der Luft an einem anderen Ort zu. Luft-Luft-Wärmepumpen sind die zum Heizen und Kühlen fähigen Klimageräte.

Wasser-Wasser-Wärmepumpen entziehen dem Grundwasser Wärme. Dazu sind zwei Brunnen erforderlich: einer zur Entnahme, einer zur Rückführung des Wassers; sie können zum Heizen und Kühlen verwendet werden. Aufgrund der Brunnenbohrung sind die Installationskosten höher. Geothermische Wärmepumpen nutzen die Erdwärme. Sie gibt es in zwei Ausführungen:

• Bei Flächenkollektor-Wärmepumpen werden Rohre in ca. 1,5 m Tiefe horizontal verlegt — die Sonne erwärmt diese Bodenschicht direkt.
• Bei Erdsondenwärmepumpen wird je nach geologischen Gegebenheiten 60–150 m tief vertikal gebohrt. Die Anzahl der Erdsonden richtet sich nach dem Wärmebedarf.

Lärmquellen

Die größte Lärmwirkung haben Luftwärmepumpen. Diese bestehen aus vier Hauptkomponenten:

• Kompressor,
• Kondensator,
• Expansionsventil und
• Verdampfer.

Davon erzeugen der Kompressor sowie der zum Kondensator und Verdampfer gehörende Ventilator (Luftbewegung) einen lauteren Betrieb; auch die Heizungspumpe sei erwähnt. Das Ventilatorgeräusch hängt von verschiedenen Faktoren ab: Ventilatortyp und Drehzahl, Luftströmung und Druckdifferenz. Die Luftströmung wird vom Wärmetauscher beeinflusst: Beim Durchströmen entsteht aerodynamischer Lärm. Die Intensität des Geräuschs ändert sich je nach Bauart des Wärmetauschers und der Luftgeschwindigkeit. Quelle des entstehenden Lärms ist auch die hohe bewegte Luftmenge. Geräusche können auch dadurch entstehen, dass im Kühlkreislauf das Wasser in der Luft am Wärmetauscher gefriert; für den ordnungsgemäßen Betrieb muss der Kompressor dann eine Zeit lang in entgegengesetzter Richtung laufen, um das Eis abzutauen.

Die Lärmwirkung geothermischer und Wasser-Wasser-Wärmepumpen ist deutlich geringer, da sie der Luft keine Wärme entnehmen und somit keinen Ventilator besitzen. Allerdings wird auch für den Kühl-Heiz-Kreislauf bzw. für die Umwälzung des Kältemittels in den Wärmetauschern ein Kompressor benötigt, der ebenfalls Lärmquelle ist. Sowohl die Innen- als auch die Außeneinheit der Wärmepumpen erzeugen Geräusche. Der Schalldruckpegel der meisten modernen Wärmepumpen-Außeneinheiten liegt im Mittel bei rund 60 dB, was normaler menschlicher Sprache entspricht — allerdings in anderen Tonhöhen. Manche Modelle erreichen niedrigere Pegel, und der Geräuschpegel hängt auch von Betriebsart und -stufe ab. Der Schalldruckpegel von Inneneinheiten liegt meist zwischen 18 und 30 dB. Den Schalldruckpegel geben die Hersteller in der Regel entweder für verschiedene Betriebsarten oder für den Volllastbetrieb als Schalldruckpegel (L_p) mit A-Bewertung in Dezibel (dB(A)) an. Mitunter wird der Schallleistungspegel angegeben — eine andere Größe: Der Schallleistungspegel (L_w) bezieht sich auf die jeweilige Schallquelle, während der Schalldruckpegel (L_p) auch mit Ort der Quelle, Umgebungsbedingungen und Abstand variiert. Die Schalldruckpegel aus dem Katalog sind daher zusammen mit diesen Bedingungen zu betrachten — bei konkreter Einbausituation können sich Werte ergeben, die von den Katalogangaben abweichen. Die A-Bewertungskurve unterbewertet bei der Einzahlangabe des äquivalenten Schalldruckpegels die tieffrequenten Anteile, sodass die Zahlenwerte bei tiefen, brummenden Tönen zu optimistisch wirken können (im typischen tonalen Betriebsbereich von Kompressoren um etwa 20 dB).

Häusliche Wärmepumpen sind typischerweise im Winter und bei der Warmwasserbereitung lauter — dann ist der Wärmebedarf am höchsten. Bei Kälte kann auch die einige Minuten dauernde Abtaufunktion vorübergehende Lärmbeschwerden verursachen; sie kann sich pro Stunde mehrfach wiederholen, wobei der Kompressor in der Regel den tonalen Störton (Brummen im Bereich 80–120 Hz) erzeugt.

Lärmanforderungen

Die Grenzwerte für Lärm- und Schwingungsbelastung gebäudetechnischer Anlagen werden in einer Regierungsverordnung festgelegt; zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Artikels in der gemeinsamen Verordnung 27/2008. (XII. 3.) KvVM-EüM. Die Verordnung folgt der Logik, dass bestimmte Gebäude an ihrer Fassade vor Lärm zu schützen sind, wo die dort Aufhältlichen ein Recht auf Ruhe haben und am offenen Fenster zur Erholung. Entsprechend strenger sind die Werte nachts. Die Anforderungen berücksichtigen zudem, in welcher Umgebung sich die zu schützende Anlage befindet — z. B. in städtischer Umgebung, die ohnehin lauter ist, sind die Schwellenwerte höher. Für den jeweiligen Standort können weitere Anforderungen gelten; diese sind stets fallbezogen zu prüfen. Wichtig ist auch, dass Bewohner durch Lärm berechtigterweise gestört sein können, selbst wenn die gesetzlichen Anforderungen erfüllt sind. In solchen Fällen ist es besonders wichtig, das Problem mit individuell ausgelegten technischen Lösungen zu beheben — denn juristische Mittel stehen dem Betroffenen meist nicht zur Verfügung.

Wesentlich ist, dass die Regierungsverordnung 284/2007. (X. 29.) Korm. rendelet über einzelne Regeln zum Schutz vor Umgebungslärm und -schwingungen nicht für private gebäudetechnische Anlagen gilt — Wärmepumpen für Privatkunden gelten also nicht als gewerbliche Lärmquellen. Gleichwohl schreibt die TÉKA-Verordnung vor, dass „die Außeneinheiten gebäudetechnischer Anlagen so anzubringen sind, dass die betriebsbedingte Lärm- und Schwingungsemission den Grenzwerten für gewerbliche Anlagen aus der Ministerverordnung über die Festlegung der Grenzwerte für Umgebungslärm- und -schwingungsbelastung entspricht"; hier gibt es keine Ausnahme für private Anlagen — bei allen Investitionen und privaten Anlagen, auf deren Errichtung TÉKA Anwendung findet, sind die Anforderungen für gewerbliche Lärmquellen anzuwenden. Befindet sich in der Wohnung etwa ein Büro oder eine andere gewerbliche Tätigkeit, gilt die Anlage ohnehin als gewerbliche Lärmquelle. Daneben können Kommunen auch durch eine örtliche Lärmschutzverordnung Lärmgrenzwerte vorschreiben; das geschieht jedoch nur in wenigen Gemeinden und uneinheitlich. Daher werden juristische Lösungen häufig vom Notar mangels Zuständigkeit abgelehnt; Gerichte fällen trotz gutachterlicher Lärmmessungen oft unterschiedliche Entscheidungen. In der Praxis lohnt es sich daher, neben juristischen — sofern dazu noch Spielraum besteht — auch technische Lösungen zu erwägen.

Mit geeigneten technischen Mitteln lassen sich störende Wirkungen sehr häufig auch nachträglich wirkungsvoll mindern.

Empfehlungen zur Lärmminderung

Bei der Minderung des von der Wärmepumpe verursachten Lärms hilft es, wenn die Wärmepumpe folgende Funktionen besitzt:

• drehzahlgeregelter Ventilator
• Sanftanlauf und -auslauf
• Nacht-/Flüstermodus
• schallisolierter Kompressor.

Beim Einbau der am häufigsten verbreiteten Luft-Luft- oder Luft-Wasser-Wärmepumpen ist der bestmögliche Standort und eine solche Anordnung der Außeneinheit zu bestimmen, dass die Lärmwirkung sowohl in Richtung des eigenen Grundstücks als auch in Richtung der Nachbarn möglichst gering ausfällt. Häufig verursacht das Gerät Lärm, weil z. B. schädliche Reflexionen den Schall in einen schutzbedürftigen Bereich verstärken oder lenken. Auch Probleme der Körperschallleitung sind sehr häufig.

Der tonale, brummende Klang des Kompressors verursacht häufig auch unterhalb des Grenzwerts Belästigungen.

Aufstellung, Umsetzung des Geräts

Nach bewährter Praxis ist die Außeneinheit fern von schutzbedürftigen, lärmempfindlichen Räumen (sowohl der eigenen als auch der Nachbarliegenschaft) und meist von Nachbargebäuden aufzustellen — unter Einhaltung vorgeschriebener Mindestschutzabstände, besonders bei Grenzbebauung. Die Außeneinheit ist auf einem festen Fundament (z. B. Betonfundament) mit schwingungsisolierender Unterlage zu installieren — am wirksamsten sind hier in der Regel individuell dimensionierte Schwingungsisolierungslösungen. Die Schwingungsisolierung entkoppelt das Gerät und hilft, die Körperschallübertragung zu verringern, was vor allem die eigene, nahe Liegenschaft schützt.

Demgegenüber erhöhen feste Bodenflächen in der Umgebung — Asphalt, Beton, Gehwege aus verschiedenen Materialien — und vor allem benachbarte senkrechte Flächen den Schalldruckpegel durch Reflexion. So erhöhen in eine Ecke aus starren Wänden gestellte Außeneinheiten die Lärmbelastung um 3–6 dB. In solchen Fällen kann das Ausstatten der Ecken mit schallabsorbierenden Außenverkleidungen helfen. Demgegenüber senken Rasen- und Strauchflächen den Schalldruckpegel etwas (nur leicht); ebenso wirken Bau- oder Designelemente, die als Terrainhindernis dienen — verschiedene Zäune, Sichtblenden — der Ausbreitung des Lärms in Richtung eigener oder benachbarter Wohnhäuser und Fassaden entgegen. Diese Lösungen sind zwar nicht primär zur Schalldämmung gedacht, doch lässt sich in einer Bepflanzung beispielsweise auch eine visuell akzeptable, dennoch wirksame Schallschirmwand errichten.

Die Außeneinheit ist möglichst so anzuordnen, dass der Ventilator nicht gegen die vorherrschende Windrichtung und nicht in Richtung Nachbar bläst. Eine primäre Lärmminderungslösung kann das Umsetzen des Geräts und die Untersuchung der neuen Aufstellung sein — vorhersagbar durch Berechnungen und rechnergestützte Modellierung.

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