Untersuchungen zu den aerodynamischen und akustischen Wechselwirkungen zwischen Wärmeübertragern und Axialventialtoren in Klimatisierungsanlagen

Axialventilatoren werden in einer großen Anzahl von technischen Systemen wie zum Beispiel Zügen, Autos, PCs, Klimaaggregaten, Kühlmittelkreisläufen oder Wärmepumpen verwendet. Aufgrund dieses weitgefächerten Anwendungsgebiet sind Axialventilatoren Teil unseres täglichen Lebens. Dabei stellt der Ventilator eine der effektivsten Schallquellen dar und wird deshalb oftmals von den umgebenden Menschen als störend wahrgenommen. Aus diesem Grund werden die Auslegungen von Axialventilatoren nicht mehr nur hinsichtlich der Aerodynamik durchgeführt, sondern auch immer mehr hinsichtlich der akustischen Schallabstrahlung der Turbomaschine. Hierbei wird allerdings nicht berücksichtig, dass je nach Einbausituation (z.B. stromabwärts eines Wärmeübertragers) der Axialventilator unter gestörten Zuströmbedingungen arbeitet. Diese veränderte Zuströmung wirkt sich in den meisten Fällen negativ auf die Schallabstrahlung aus und findet keine Berücksichtigung in der Auslegung der Ventilatoren.

Experimentelle Untersuchungen an realen Wärmeübertrager-Axialventialtor-Modulen zeigten, dass der saugseitige Wärmeübertrager nicht nur den Turbulenzgrad in der Strömung beeinflusst, sondern auch zu einer inhomogenen Strömungsführung beiträgt. Aufgrund dieser Veränderungen konnte festgestellt werden, dass der abgestrahlte Schalldruckpegel von Axialventilatoren um mehrere Dezibel ansteigt im Vergleich zu einer ungestörten Anströmung. Diese erhöhte Schallabstrahlung, unter realen Betriebsbedingungen, führt dazu, dass Hersteller von Ventilatoren Schwierigkeiten mit der Einhaltung von akustischen Richtlinien erfahren.

Im Zuge dieses Projekt werden systematische Kenngrößen von Wärmeübertragern untersucht um ein besseres Verständnis für die akustischen und strömungsmechanischen Wechselwirkungen zwischen Wärmeübertrager und Axialventilator zu generieren. Dabei ist das Ziel, eine Designvorschrift für Wärmeübertrager zu entwickeln, welche eine möglichst geringe Schallabstrahlung von Ventilatoren gewährleistet.