Um die Energie-Effizienz von Trocknungsprozessen zu steigern, werden zunehmend und mit großem Erfolg Wärmepumpen in Trocknungsgeräten eingesetzt. Hierdurch kann der Verbrauch an elektrischem Strom um bis zu 50% gesenkt werden. Allerdings vergrößern sich die Strömungsverluste im Prozessluftkreislauf und zusätzlich wird meist eine Kompressions-Wärmepumpe als Heizung eingesetzt. Gegenüber herkömmlichen Trocknungsgeräten steigt damit der Geräuschpegel um bis zu 5 dB an. Dieser Umstand steht bislang einer weiten Verbreitung dieser sparsamen Geräte in Wohnbereichen entgegen.

Im Rahmen des Drittmittel-Forschungsprojektes NUBAT (Numerische Auslegung und Berechnung von Trommelläufern; Laufzeit bis 06/2010) wurden von der HTW Berlin jetzt geeignete Methoden zur numerischen und analytischen Auslegung der Aerodynamik von Trommelläufer-Ventilatoren bereitgestellt. Jedoch stellt die realistische Vorhersage und Optimierung des Geräuschverhaltens von Ventilatoren bis heute ein unvollständig gelöstes Problem mit zunehmender Bedeutung dar. Neben dem luftgebundenen Schall des Ventilators trägt der durch die Wärmepumpe eingebrachte Luft- und Körperschall maßgeblich zum Anstieg des Geräuschpegels bei. Hauptziel des Forschungsvorhabens war es,
* das Geräusch von Trommelläufer-Ventilatoren allgemeingültig vorherzusagen,
* geeignete Optimierungs-Strategien zu entwickeln und
* die Geräuschemission zu reduzieren.

Hierzu waren zweckmäßige numerische Verfahren und Turbulenzmodelle, z.B. Large Eddy bzw. Detached Eddy Simulation, zu erproben und die erzielten Ergebnisse mit Messungen ausgeführter Konstruktionen abzugleichen. Neben numerischen Methoden kamen hierzu moderne Methoden der Laser-Messtechnik (PIV, LDV) und das neue Aero-Akustik-Labor der HTW Berlin zum Einsatz. Darüber hinaus sollen die Mechanismen der Geräuschbildung experimentell mit Hilfe der Modal-Analyse sowie mittels einer akustischen Kamera geklärt werden.

Aufgrund der erzielten Ergebnisse können Auslegungsregeln entwickelt, evaluiert und verbessert werden. Der Entwicklungs- und Erprobungsaufwand für konventionelle und für Wärmepumpen-Trocknungs- und Klimageräte kann hiermit minimiert werden, ebenso kann die Entwicklungszeit komplexer Anlagen verkürzt werden. Die Vorteile durch dieses Projekt liegen für KMUs in einer effizienten Entwicklungsstrategie mit höherer Produktqualität (Geräusch, Energieeffizienz und Bauraum), die auf praxisrelevante Einsatzgebiete angepasst ist.

• Prof. Dr.-Ing. Stefan Frank (Projektleitung)

• Johannes Belitz (Projektmitarbeiter_in)
• M.Sc. Manoochehr Darvish (Projektmitarbeiter_in)

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

• Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH (BSH)
• CD Adapco Ltd., Nürnberg

FHProfUnt 2009