Extrem leise Ventilatoren können unsere Gesundheit verbessern

Artikel von Burg und Er am 21. April 2022 um 18:52 Uhr im Forum Haus, Garten, Tiere & Pflanzen - Kategorie: Wissenschaft

Extrem leise Ventilatoren können unsere Gesundheit verbessern

21. April 2022     Kategorie: Wissenschaft
Wir verbringen mehr Zeit denn je in Innenräumen. Aber der Lärmpegel, dem wir zu Hause, am Arbeitsplatz und in Schulen ausgesetzt sind, erhöht nachweislich das Risiko von Bluthochdruck, psychischen Erkrankungen und Hörschäden – und kann sich sogar nachteilig auf die kognitive Entwicklung von Kindern auswirken. Jetzt hat eine einzigartige neue Studie der Chalmers University of Technology, Schweden, die schädlichen Geräusche identifiziert und beseitigt, die in Ventilatoren von Lüftungssystemen auftreten – etwas, das unsere körperliche und geistige Gesundheit erheblich verbessern könnte.


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Laut einer amerikanischen Studie verbringen wir heute bis zu 87 % unseres Lebens in Innenräumen . Die Qualität des Raumklimas wird daher zu einem immer wichtigeren Faktor für Gesundheit und Wohlbefinden. Temperatur, Kohlendioxidgehalt und Luftfeuchtigkeit sind nur einige der Faktoren, die unsere Innenumgebung bekanntermaßen beeinflussen, aber in letzter Zeit haben Studien auch gezeigt, wie sich Innenlärm erheblich negativ auswirken kann.

Ein Faktor, der zum konstanten Lärm in Innenräumen beiträgt, sind die Ventilatoren, die in Lüftungssystemen in Wohnungen, am Arbeitsplatz und in Schulen verwendet werden. Der Kern des Problems – und das, was das menschliche Ohr irritiert – tritt auf, wenn sich die Lüfterblätter drehen und einen Ton mit einer konstanten und vorhersehbaren Frequenz erzeugen, der als „tonales“ Geräusch bekannt ist. Wie genau dieses Geräusch entsteht und wie man es beseitigt, ist eine langjährige Suche, auf die Forscher und Lüfterhersteller keine Antwort finden konnten.

„Die Quelle des tonalen Klangs wurde bei diesem Ventilatortyp noch nie identifiziert. Wenn Sie diesen Ton reduzieren können, werden die Lüfter extrem leise und in dieser Hinsicht einzigartig. Dies ist das erste Mal, dass es jemandem gelungen ist, die Geräuschquelle sowohl zu identifizieren als auch zu eliminieren“, sagt Martin Ottersten, industrieller Doktorand in Fluiddynamik an der Chalmers University of Technology und Forschungs- und Innovationsingenieur in Swegon und Hauptautor der Studie.

Erhöhtes Risiko für körperliche und psychische Erkrankungen



Laut einem Bericht der WHO können tonale Geräusche, wie sie in Lüftungsanlagen auftreten, die menschliche Gesundheit beeinträchtigen. Die Studie zeigt, dass eine langfristige Exposition gegenüber dieser Art von Geräuschen das Risiko für Bluthochdruck, Herzstillstand, Tinnitus, Hörschäden, Schlafstörungen und Stress erhöht. Auch die kognitive Entwicklung von Kindern kann durch den Geräuschpegel von Lüftungsanlagen negativ beeinflusst werden.

Die Suche nach der Ursache des tonalen Klangs ist daher seit vielen Jahren von großem Interesse für Forscher und Lüfterhersteller.

„Ich bin geräuschempfindlich und habe manchmal Konzentrations- und Schlafstörungen bei störenden Geräuschen. Und ich weiß, dass tonaler Klang unser Gehirn stören kann. Als ich die Berichte der WHO darüber las, wie tonaler Schall auch zu Krankheiten wie Bluthochdruck und sogar Herzstillstand führen kann, bekam die Arbeit eine ganz neue Dimension“, sagt Martin Ottersten, der seit vier Jahren an dem Projekt arbeitet.

Geringerer Energieverbrauch ein weiterer Vorteil



Auch Computerlüfter können sehr Laut sein und stören, bei einem Casino 1 euro einzahlen ist verschwendetes Geld, für kleine Beträge bekommt man heute schon silent-Lüfter die den Spielspaß nicht durch dröhnen verderben. Gerade wenn die Grafikkarte beansprucht wird, sind diese mitunter das lauteste Bauteil im Rechner. Zudem sitzt man heute ständig und lange am PC, und ist diesem Lärm immer ausgesetzt.

Mit Hilfe fortschrittlicher Computerberechnungen, die manchmal wochenlang andauerten, konnte Martin Ottersten untersuchen, wie Luft während der Rotation durch den Lüfter strömt und wo Turbulenzen auftreten. Die Berechnungen lieferten auch Audiodaten für den Lüfter, mit denen die Quelle der Töne lokalisiert wurde.

Nach mehreren Variationen gelang es ihm, einen Ventilator so zu konstruieren, dass der tonale Klang drastisch abnahm, eine Verbesserung, die viel ruhigere und gesündere Innenumgebungen ermöglichen könnte.

„Durch das Ausprobieren verschiedener Modifikationen an den Lüftern und das Messen der Schallpegel durch sehr komplexe Berechnungen auf Hunderten von Computern über mehrere Wochen hinweg konnten wir genau feststellen, wo in der Konstruktion des Lüfters das tonale Geräusch entsteht und wie es beseitigt werden kann. Außerdem haben wir beobachtet, dass der Wirkungsgrad des Lüfters mit abnehmender Tonalität zunimmt“, sagt Martin Ottersten.

Er glaubt, dass diese Forschung jetzt großes Potenzial hat, um in die Praxis umgesetzt zu werden, und dass extrem leise Lüfter, die kein tonales Rauschen erzeugen, bald kommerziell erhältlich sein könnten.

„Wir suchen derzeit nach einem Patent für diese Technologie und implementieren sie in unsere Ventilatoren. Danach wollen wir sie auf den Markt bringen, damit wir zur Schaffung gesünderer Innenräume beitragen können – und dabei helfen, den Energieverbrauch und die Kohlendioxidemissionen zu reduzieren.

Die Ergebnisse der Studie „A numerische Methode zur Vorhersage und Minimierung von Fan-Tonal-Noise“ wurden in der Fachzeitschrift Physics of Fluids veröffentlicht.

Die Studie wurde an der Division of Fluid Dynamics am Department of Mechanics and Maritime Sciences der Chalmers University of Technology durchgeführt und von Swegon AB finanziert.

Mehr über die verschiedenen Arten von Geräuschen, die von Ventilatoren erzeugt werden



Geräusche von Ventilatoren bestehen aus zwei Arten von Geräuschen: Breitband- und Tongeräusche. Der Breitbandsound ist schwerer, aber der tonale Sound – der regelmäßig und immer wiederkehrt – irritiert und berührt uns Menschen am meisten. Um den Lärmpegel an Arbeitsplätzen, Wohnungen und Schulen zu reduzieren, werden daher Schalldämpfer installiert, damit sich Menschen länger in den Räumlichkeiten aufhalten können. Diese Schalldämpfer entfernen einen Großteil des Breitbandschalls, absorbieren jedoch den schädlicheren tonalen Schall nicht so gut. Darüber hinaus tragen die Schalldämpfer zu einem erhöhten Energieverbrauch und höheren Kohlendioxidemissionen bei.


Quelle: Chalmers University of Technology in Göteborg, Schweden
 

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