Schwingungsdämpfung in der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) – Grundlagen

Grundlagen der Schwingungsdämpfung in der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA)

 

Grundlagen der Schwingungsdämpfung in der TGA

Die Schwingungsdämpfung in der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) ist ein essenzielles Thema, um unerwünschte Vibrationen und ihre negativen Folgen zu minimieren. Auf dieser Seite finden Sie grundlegende Informationen über die Ursachen von Schwingungen, ihre Auswirkungen auf Gebäude und Bewohner sowie effektive Maßnahmen zur Schwingungsisolation. Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Arten von Schwingungsdämpfern und deren Funktionsweise, um eine optimale Lösung für Ihre Anforderungen zu finden. Ein umfassendes Whitepaper steht ebenfalls zum Download bereit, das alle wichtigen Informationen zusammenfasst.

 

 


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Alle Informationen, die sie auf dieser Seite finden können, finden Sie ebenfalls kompakt zusammengefasst in unserem kostenfreien Whitepaper „Grundlagen der Schwingungsdämpfung in der TGA“.  Sie erfahren, wie Sie den richtigen Schwingungs- und Federdämpfer in der Gebäudetechnik auswählen können. Darüber hinaus erhalten Sie eine nützliche Auswahlhilfe.

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Thomas Geißler, Leiter Technik und Projektmanagement Walraven GmbHAutor
Thomas Geißler
Leiter Technik und Projektmanagement |
Walraven GmbH

 


 

1. Vibrationen und die Folgen in der technischen Gebäudeausrüstung

Schwingungsdämpfung - Vibration in Gebäuden und die Auswirkungen auf den Menschen, erklärt anhand eines Anwendungsfotos von Walraven SchwingungsdämpfernMenschen belästigen und gesundheitlich beeinträchtigen, empfindliche Anlagen stören und Gebäude beschädigen.
Solche Auswirkungen werden normalerweise nicht mit dem Wort „Schwingung“ in Verbindung gebracht. Wird allerdings das Wort „Vibration“ verwendet, sieht es oft anders aus. Da schwingt vor dem geistigen Auge dann schon Hör- oder Fühlbarkeit mit. Die richtige Schwingungsdämpfung in Gebäuden ist daher unerlässlich.

In der einfachsten Form ist Vibration ein mechanisches Phänomen, bei dem Schwingungen um einen Gleichgewichtspunkt auftreten. Schwingungsdämpfung spielt eine entscheidende Rolle bei der Reduzierung dieser Vibrationen, insbesondere in der technischen Gebäudeausrüstung (TGA).

Nicht immer sind Schwingungen unerwünscht, wie etwa bei Gitarrensaiten oder Lautsprechermembranen. Oft leisten sie auch nützliche Arbeit. So arbeiten Förderanlagen, Betonrüttler, oder Ultraschall-Reinigungsbäder mit absichtlich erzeugten Schwingungen. Erzeugen aber Schwingungen etwa bei beweglichen und rotierenden Teilen von Maschinen ein Ungleichgewicht, sorgen sie für Probleme. Sie sind unerwünscht, wenn sie

  • Energie verbrauchen,
  • Schäden verursachen und
  • ungewollte Geräusche erzeugen.

Typische Beispiele unerwünschter Vibrationen sind die Schwingungen von Motoren oder anderen mechanischen Geräten und Anlagen im Betrieb.


2. Die häufigsten Quellen von Gebäudeschwingungen: Schwingungsdämpfung verstehen

Ursache für Vibrationen / Schwingungen in Gebäuden

Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK), die fest mit Decke, Wand oder Dach verbunden sind, sowie Bauteile mit schwingungsverursachenden Geräten wie Heizkesseln und Wärmepumpen, können Gebäudeschwingungen verursachen. Diese Vibrationen werden oft über Rohrleitungen und Befestigungselemente übertragen und können erhebliche Schäden verursachen. Dieses Geräusch kann sich weit ausbreiten und im gesamten Gebäude zu hören sein. Ebenso wie Geräte können auch Rohrleitungen, Leitungen und Kanäle Körperschall übertragen, wenn sie starr mit vibrierenden Geräten verbunden sind.

Sowohl Strömungsgeräusche als auch durch Aggregate verursachte Vibrationen werden über das Medium Flüssigkeit, wie Wasser im Rohrsystem, verteilt und über Befestigungselemente, wie Rohrschellen oder Festpunkte, auf den Baukörper übertragen.
In der Praxis sind Schwingungen kaum zu vermeiden. Sie entstehen meist aufgrund von

  • Fertigungstoleranzen und Lagerspielen,
  • rollenden oder gleitenden Berührungen zwischen Maschinenteilen und
  • Unwuchten in rotierenden und pendelnden Bauteilen.

Es kommt häufig vor, dass schon kleine, unscheinbare Schwingungen Resonanzfrequenzen anderer Bauteile anregen und dadurch zu starken Vibrationen und zusätzlicher Lärmentwicklung führen.


3. Welche möglichen Folgen haben Vibrationen in Gebäuden?

Folgen von Vibrationen auf den MenschenVibrationen in Gebäuden können vielfältige Probleme verursachen, die sowohl das Gebäude als auch seine Benutzer betreffen. Eine effektive Schwingungsdämpfung kann helfen, diese negativen Auswirkungen zu minimieren.

Unter anderem können folgende Probleme auftreten:

  • verminderte Arbeitsfähigkeit, Müdigkeit und Kopfschmerzen bei Personen
  • verringerte Arbeitssicherheit von Personen in der Nähe
  • negative Auswirkungen auf die Bausubstanz
  • erhöhter Wartungsbedarf
  • verringerte Lebensdauer von Anlagen und Geräten
  • fehlerhafter Betrieb von Anlagen und Geräten
  • Störungen an in der Nähe aufgestellten Geräten und Instrumenten
  • Verstoß gegen gesetzliche Anforderungen

4. Darum lohnt die Reduzierung von unerwünschten Schwingungen durch Schwingungsdämpfung

Die Reduzierung unerwünschter Schwingungen durch Schwingungsdämpfung führt zu einer verbesserten Produktqualität, geringeren Fertigungstoleranzen und einer erhöhten Lebensdauer von Maschinen und Anlagen.

Weitere Vorteile:

  • weniger Produktionsausschuss
  • erhöhte Produktionsgeschwindigkeit
  • weniger Wartungsaufwand
  • verlangsamter Verschleiß von Bauteilen
  • weniger Schäden an Maschinen und Produkten
  • verbesserte Arbeitsbedingungen
  • höhere Arbeitssicherheit.

Im Blickpunkt

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5. Maßnahmen gegen Vibrationen in Gebäuden

Bei der Schwingungsdämpfung spielen Schwingungsdämpfer eine große Rolle: Sie schwächen mechanische Schwingungen und Körperschall von Geräten, Maschinen und Anlagen ab.Schwingungsdämpfung spielt eine entscheidende Rolle bei der Reduzierung mechanischer Schwingungen und Körperschall von Geräten, Maschinen und Anlagen.

Schwingungsdämpfer sind unverzichtbar für eine effiziente Vibrationsreduzierung in der technischen Gebäudeausrüstung (TGA). Sie kommen bei einer Vielzahl industrieller Anwendungen zum Einsatz:
Das können zum Beispiel Motoren, Pumpen und Generatoren sein. Schwingungsdämpfer helfen aber nicht nur dabei, Vibrationen zu reduzieren, sie verringern auch den dadurch entstehenden Lärm.

Typische Einsatzgebiete im SHK-Bereich sind:

  • Industrieproduktion: Hier schützen vibrationsdämpfende Bauteile vor unerwünschten Eigenschwingungen von Maschinen und Geräten. Dazu gehören z.B. Maschinenfüße.
  • Heizungs- und Klimatechnik: Hier sorgen schwingungsdämpfende Komponenten wie Anti-Vibrationsfüße an Wärmepumpen und Klimaanlagen für eine schwingungs- und geräuscharme Gerätefunktion.

6. Schwingungsdämpfung: Vibrationen verhindern und beseitigen

Vibrationen in gebäuden verhindern und beseitigen durch SchwingungsisolatorenDie Isolierung der Schwingungsquelle von der tragenden Struktur durch elastische Vorrichtungen wie Schwingungsisolatoren ist normalerweise die effizienteste Methode zur Beseitigung von Vibrationen in Gebäuden. Vibroakustische Isolatoren müssen nach Möglichkeit direkt zwischen der Montagestruktur und dem Gerät, das unerwünschte Schwingungen erzeugt, angebracht werden. Die Isolatoren können dann bis zu 99 Prozent der vom Gerät erzeugten unerwünschten Schwingungen absorbieren.

Die Isolierung vibrierender Geräte von Baukörpern wie Wände oder Decken im Zuge der Schwingungsdämpfung ist für eine Kontrolle der Vibrations- und Körperschallübertragung unerlässlich. Es gibt viele Arten von Isolatoren für Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kältetechnik-Geräte (HLK-Geräte), die effektivste Auswahl für jedes einzelne Gerät sollte unbedingt berücksichtigt werden.

In der Praxis ist der Einsatz von Schwingungsdämpfern die einfachste Lösung, weil selbst bei sorgfältig ausgewuchteten Maschinen Schwingungen nicht vollständig ausgeschlossen werden können.


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7. Was sind Schwingungsdämpfer und wie funktionieren sie?

Maßnahmen zur Schwingungsdämpfung - Übersicht über Walraven VibraTek SchwingungsdämpferSchwingungsdämpfer, auch als „Schwingungsisolatoren“ oder „elastische Lager“ bekannt, werden an Maschinen, Rohrleitungen und Kanälen befestigt, um die Vibrations- und Geräuschübertragung zu minimieren. Sie bestehen normalerweise aus Gummi oder Federn oder einer Kombination aus beidem und haben hervorragende stoßdämpfende und vibrationsdämpfende Eigenschaften. Schwingungen können isoliert oder deutlich reduziert werden, indem Schwingungsisolatoren zwischen dem Gerät und der tragenden Struktur angebracht werden.

7.1 Arten von Schwingungsdämpfern:

  • Passive Schwingungsdämpfer verwenden Materialien wie Gummi,
    Metallfedern oder viskoelastische Materialien, um Schwingungen zu
    absorbieren und zu reduzieren.
  • Aktive Schwingungsdämpfer nutzen Sensoren und Aktuatoren
    (Bauelemente, die elektrische Signale in mechanische Bewegung
    oder andere physikalische Größen umsetzen), um in Echtzeit auf
    Schwingungen zu reagieren und diese zu kompensieren.
  • Halbaktive Schwingungsdämpfer kombinieren passive und aktive
    Elemente zur Schwingungsminimierung.

7.2 Welche Materialien bieten sich für Schwingungsdämpfung an?

Als Werkstoffe haben sich heute Stahl und Gummi durchgesetzt. Stahlfedern sind gewöhnlich Spiral- und Blattfedern und bieten den Vorteil relativ hoher zulässiger Belastungen. Gummi besitzt gute elastische Formbarkeit und chemische Beständigkeit.

7.3 Welche Rolle spielen die Form und Konstruktionsweise von Schwingungsdämpfern?

Walraven VibraTek Stahlfederdämpfer AnwendungsbeispielDie Geometrie der Schwingungsdämpfer hat einen entscheidenden Einfluss auf das Dämpfungsergebnis. Zwei Produkte aus dem gleichen Material haben oftmals völlig unterschiedliche Eigenschaften. Auch scheinbar identisch aussehende Produkte können sehr verschieden in ihrer Leistung sein. Vibrationsdämpfende Halterungen sind einfach zu installieren und in einer Vielzahl von Größen, Ausführungen und Belastbarkeiten erhältlich. Häufig werden sie als „elastische Lagerungen“ eingesetzt, wie zum Beispiel bei

  • Klima- und Lüftungsanlagen
  • Zentrifugen und Gebläsen
  • Kompressoren
  • Prüfständen und Messtischen
  • Pumpaggregaten und Generatoren
  • Press- und Stanzwerken.

7.4 Gezielte Schwingungsdämpfung – Zusätzlicher Vorteil von Schwingungsdämpfern:

  • Die oftmals integrierten Nivellierungsmöglichkeiten kompensieren Bodenunebenheiten und -gefälle.

7.5 Arten von Schwingungsdämpfern

Walraven VibraTek Stahlfederhänger Anwendungsbeispiel als wichtige Maßnahme zur SchwingungsdämpfungIn der Praxis gibt es die unterschiedlichsten Anforderungen an Schwingungsdämpfer hinsichtlich

  • zur Verfügung stehendem Bauraum,
  • Höhe, Richtung und Art der Belastung,
  • Möglichkeiten der Befestigung und
  • notwendiger Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse.

Daraus abgeleitet gibt es Schwingungsdämpfer in vielen verschiedenen Bauformen, Größen, Ausführungen und Materialien für jede Art des praktischen Einsatzes, angefangen von einfachen Lagerungen mit Gummiplatten bis hin zu Speziallagerungen.

Aus der jeweiligen Anwendung heraus und im Zuge der schwingungstechnischen Auslegung ergeben sich besondere Anforderungen wie Nennlast, Lastrichtung, Federrate und Dämpfungsverhalten.

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen:

  • Gummipuffern mit und ohne Gewindeanschluss
  • Stahlfederdämpfern
  • Maschinenfüßen
  • elastischen Lagern
  • Antivibrationsmatten und
  • Stoßdämpfern.

Bei der Auswahl des richtigen Schwingungsdämpfers aus dem großen Angebot an Vibrationsdämpfern gibt es viele Faktoren zu berücksichtigen.


Wie wähle ich den richtigen Schwingungs- und
Federdämpfer in der Gebäudetechnik aus?

Zur Entscheidungshilfe


8. Walraven-Schwingungsdämpfer: Anwendungen und Vorteile der Schwingungsdämpfung

Hier eine Übersicht über die wichtigsten Arten von Schwingungsdämpfern, die Walraven anbietet, mit ihren Hauptanwendungen.

Walraven VibraTek® MS-1X Stahlfederdämpfer für mittelschwere bis schwere GeräteStahlfederdämpfer

Stahlfederdämpfer werden hauptsächlich zur Schwingungsdämpfung niederfrequenter Vibrationen auch für größere Lasten verwendet. Durch die Pulverbeschichtung eignen sie sich insbesondere auch für den Einsatz im Außenbereich. Dies umfasst Anwendungen wie Lüftungsgeräte, Kühltürme, Kältemaschinen, Luftkompressoren usw.

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Walraven VibraTek® MR-B Gummi-Metall-Dämpfer - glockenförmiger Elastomer-Dämpfer zur Abkopplung von Geräten und MaschinenGummi-Metall-Dämpfer

Glockenförmige Elastomerdämpfer eignen sich für Maschinen mit horizontalen Vibrationen (statt vertikalen). Sie sind ideal für Geräte mit hochfrequenten Vibrationen über 2500 Umdrehungen pro Minute (U/min).

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Walraven VibraTek® MR-L 3000/M10 Maschinenfuß mit M10-Anschluss zur Geräteabkopplung und Nivellierung

Nivellierbare Maschinenfüße

Nivellierbare Maschinenfüße bieten ähnliche Vorteile wie Gummi-Metall-Dämpfer, jedoch müssen diese nicht an der tragenden Struktur befestigt werden. Sie eignen sich zum Beispiel für Klimageräte, Axial- und Radiallüfter, Motoren, Pumpen und Kompressoren.

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Walraven VibraTek® HS-1 Stahlfederhänger für leichte LastenStahlfederhänger

Stahlfederhänger absorbieren Vibrationen und die dadurch entstehenden Geräusche von abgehängten Lasten wie Rohrleitungen, Kanälen, Lüftern und anderen HLK-Geräten. Der Gummifederteller verhindert den Kontakt zwischen dem Gehäuse und der Feder und erhöht so die Effizienz.

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Walraven VibraTek® HR-1 Schallschutzaufhänger zur Reduktion der Körperschallübertragung bei abgehängten Lüftungs- und KlimainstallationenSchallschutzaufhänger

Schallschutzaufhänger verwenden anstelle der Feder einen Gummidämpfer und werden normalerweise in Lüftungs- und Klimaanlagen eingesetzt. Der schwenkbare Schallschutzaufhänger von Walraven ist beispielsweise für den Einsatz an schrägen Decken geeignet.

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Walraven VibraTek® SB-MF Schwingungsdämpfer - Gummidämpfer mit Außen- und InnengewindeSchwingungsdämpfer

Schwingungsdämpfer mit Innengewinde und/oder Gewindestift von Walraven sind ideal für den Einsatz bei Maschinen und Geräten, die auf metallischen Oberflächen montiert werden.

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Walraven VibraTek® PR-T Antivibrationsplatte zur Schall-/SchwingungsdämpfungAntivibrationsplatten

Walraven-Antivibrationsplatten sind einfach zuschneid- und montierbare quadratische Matten mit 64 Einzelelementen von 50 mal 50 Millimeter. Sie eignen sich ideal als elastische schall- und schwingungsdämpfende Grundplatten für Geräte und Metallelemente.

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