Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUHerausforderung
Luftreinigungsgeräte können einen wichtigen Beitrag leisten, auch in Phasen hoher Corona-Inzidenzen das öffentliche Leben zum Beispiel in Schulen oder Unternehmen aufrecht zu erhalten. In vielen öffentlichen Ausschreibungen ist neben der effektiven Filterleistung ausdrücklich auch ein niedriges Betriebsgeräusch gefordert. Denn ein hoher Schallpegel stört die Konzentration und erschwert die Kommunikation. Gerätehersteller, die wettbewerbsfähig bleiben wollen, müssen also ihre Produkte auch akustisch optimieren. Viele Hersteller bieten innovative Lösungen und Produkte an – für die akustische Optimierung bleibt jedoch häufig wenig Zeit.
Unser Ansatz
Im Projekt »ReinluftAkustik« bilden vier Fraunhofer-Institute einen Kompetenz-Cluster, der KMUs ein einzigartiges Angebot hinsichtlich der akustischen Optimierung von kompakten Lüftungs- und Luftreinigungsgeräten anbieten kann – auch und gerade bei zeitkritischen Problemstellungen.
Die Hauptschallquelle in Luftreinigungsgeräten ist der Ventilator. Der sogenannte Drehklang, der durch die periodische Rotation der Ventilatorschaufeln entsteht, verdient dabei besondere Aufmerksamkeit. Die akustische Anregung des antreibenden Elektromotors, die sogenannten elektromagnetischen Geräusche, entstehen durch die dynamischen Kräfte im Luftspalt des Motors. Unsere Forschungen haben belegt, dass über eine akustisch optimierte Ansteuerung diese Motorgeräusche reduzierbar sind. Über die Antriebsregelung eines exemplarischen Ventilators erzeugte und in den Motor eingespeiste zusätzliche Stromharmonische wirken den dynamischen Kraftanteilen im Luftspalt entgegen und löschen diese aus. Durch weitere eingespeiste Stromharmonische lässt sich ein dynamisches Wechselmoment erzeugen, das dem Drehklang entgegenwirkt und diesen reduziert. Es gelang, die elektromagnetischen Geräusche des Motors um bis zu 15 dB abzusenken. Der Drehklang und insbesondere die Schallabstrahlung der Blattdurchgangsfrequenz konnten um ca. 5 dB reduziert werden. Fazit: Eine akustisch optimierte Ansteuerung des Ventilators macht Luftreinigungsgeräte spürbar leiser. Auch bestehende Geräte können so nachträglich optimiert werden.
Umsetzung, Leistungsspektrum
Im Rahmen des Projekts wurden Marktanalysen und Voruntersuchungen durchgeführt, um die konkreten Bedarfe von KMU zu ermitteln. Darauf basierend wurden Machbarkeitsstudien und Validierungsprojekte zur Entwicklung hybrider aktiver/passiver Schallschutzkonzepte für Lüftungs- und Luftreinigungsgeräte realisiert.
Gemeinsam mit unseren Partnern können wir Ihr Luftreinigungsgerät analysieren und optimieren: im Rahmen der Entwicklung neuer Geräte oder zur Verbesserung aktueller Produkte. Unsere Methoden und Kompetenzen der aktiven Geräuschbeeinflussung und zur Verbesserung der Akustik von elektrischen Antrieben und Lüftern sind auch auf viele weitere Anwendungsgebiete übertragbar.
