Lärm in Bürogebäuden wirkt sich negativ aus: Auf das Wohlbefinden, auf die Konzentrationsfähigkeit und damit letztendlich auf das Leistungsvermögen der Mitarbeiter. Eine erhebliche Lärmquelle sind die in Büroräumen aufgestellten Netzwerk- und Serverschränke, in die immer mehr aktiv zu kühlende Komponenten der Datenspeicherung und -verteilung eingebaut werden. Neben passiven Maßnahmen der Lärmreduzierung bei IT-Schränken werden aktive Methoden immer wichtiger. Bei der Weiterentwicklung dieser Methoden spielen führende Hersteller wie Rittal eine maßgebliche Rolle.

Welchen volkswirtschaftlichen Schaden Lärm in Bürogebäuden insgesamt hervorruft, ist nicht bekannt. Dass Lärm aber zu verminderter Konzentrations- und damit Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter führt, und zwar auch dann, wenn er nur als störend oder belästigend empfunden wird, gilt als sicher. Kein Wunder, dass die Bestimmungen im Hinblick auf Lärmschutz recht streng sind: So sollte der Hintergrundgeräuschpegel in Einzelbüros laut Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) 55 dB(A) nicht überschreiten.

Die Normen VDI 2719 und EN ISO 11690-1 sehen sogar noch schärfere Grenzwerte vor: Hier liegen die Höchstwerte bei jeweils 40 dB, bei Konferenzräumen nach EN ISO 11690-1 gar bei 35 dB(A). Nur im Fall von Großraumbüros sind die Höchstwerte mit 50 dB(A) (VDI 2719) und 45 dB(A) (EN ISO 11690- 1) etwas höher. So können bereits bei kurzzeitigen Belastungen von 110 dB(A) Gehörschäden auftreten, während Dauergeräusche ab 65 dB(A) zu einem körperlichen Unwohlsein führen können.

Herausforderung: Geräuschoptimierte Lösungen

Eine Herausforderung. Schließlich werden in die häufig in Büros untergebrachten Netzwerkund Serverschränke immer mehr aktiv zu kühlende Komponenten zur Datenspeicherung und -verteilung eingebaut. Durch den vermehrten Einsatz von Lüftern steigt der Geräuschpegel. Nicht selten werden die maximal zulässigen Grenzwerte schnell überschritten. Welche Möglichkeiten der Lärmreduzierung bei ITSchränken gibt es? Um dies zu klären, sollte man sich zunächst vor Augen führen, wie Lärm entsteht. So wird zwischen der Schallemission und der Schallimmission unterschieden.

Schallemission bezeichnet die Schallabstrahlung an der Schallquelle – also in diesem Fall z. B. aktive Lüftungssysteme im Schaltschrank –, die Schallimmission steht für den Höreindruck an einem bestimmten Ort; dabei können mehrere Schallquellen eine Rolle spielen. Außerdem unterscheidet man zwischen Körperund Luftschall. Unter Körperschall werden Schwingungen in Bauteilen definiert, deren Frequenz größer als 15 Hz ist. Diese Schwingungen können durch Lüftermotoren oder anderen aktive Bauelemente erzeugt werden; sie breiten sich in den Festkörpern als Transversalwellen aus. Durch das Abstrahlen an den Körperaußenflächen wird ein Teil dieser Schwingungen hörbar; Resonanzen können zu Verstärkungen führen.

Beim Luftschall hingegen erfolgt die Schallausbreitung ausschließlich durch Longitudinalwellen, also Längswellen, die in Ausbreitungsrichtung schwingen. Durch Reflexion – also dann, wenn die Schallwellen auf ein Hindernis treffen – kann es zu einer Verstärkung des Schalls kommen. Zur Messung von Körper- und Luftschall bieten sich im Wesentlichen zwei Verfahren an: Die Laser-Vibrometer-Messung zur Ermittlung des Körperschalls und der Mikrofon-Array zur Ermittlung des Luftschalls. Entscheidend für die Praxis ist der abgegebene Luftschall. Der Körperschall wird vor allem zur Verifizierung der Eigenfrequenzen und zur Identifizierung von Zonen für Dämpfungsmaßnahmen gemessen.

Nur die benötigten Lüfter einsetzen

Die genaue Messung und Bewertung von Schallpegeln in Büroräumen ist nicht einfach, da viele unterschiedliche Einzelgeräusche zum Ergebnis beitragen. Es kann vorkommen, dass in Großraumbüros einzelne Arbeitsplätze stärker als andere belastet sind. Bei einer Lärmreduzierung müssen alle Lärmquellen betrachtet und optimiert werden. So tragen Lärmschutzverglasungen und Trennwände zur Verbesserung bei. Bei Netzwerkschränken können sowohl passive als auch aktive Maßnahmen zur Lärmverringerung ergriffen werden.

Die am einfachsten umzusetzende passive Maßnahme ist, nur die tatsächlich benötigten Lüfter einzusetzen. Vergleichsmessungen haben ergeben: Reduziert man die Zahl der eingesetzten Lüfter von sechs auf zwei, wird eine Verringerung des Schallpegels von fast 10 dB(A) erreicht. Da 10 dB(A) einer Verdopplung des subjektiven Höreindrucks gleichkommen, bedeutet dies in dem vorliegenden Fall eine Halbierung der Lautstärke des Schranks. Zu den passiven Maßnahmen zählt außerdem die Auskleidung von Bauteilen mit Schalldämmmatten, eine relativ kostengünstige Möglichkeit zur Schallreduzierung für mittlere und hohe Frequenzen.

Hierbei kommt es darauf an, die physikalischen Eigenschaften des Absorbers so auszuwählen, dass die Schrankinnenflächen ohne Funktionseinschränkungen ausgestattet werden können. Neben der Auskleidung mit Dämmmaterial können weitere Optimierungen vorgenommen werden: z. B. die mechanische Entkoppelung von Lüftern und Baugruppen mit Dämpfungselementen oder das Verhindern eines direkten Austritts von Luftschall. Relativ einfache Maßnahmen, die zu einer Reduzierung des Luftschallpegels um mehr als 7 dB(A) führen.

Gegenschwingung durch piezokeramische Aktuatoren

Neben den passiven sollten aktive Maßnahmen zur Lärmreduzierung ergriffen werden – z. B. durch die Erzeugung von Gegenschall in der einfachsten Form mittels eines Mikrofons, Lautsprechers oder einer Steuerung. Diese Maßnahme funktioniert dann gut, wenn die Stör- oder Empfangsquelle örtlich genau definiert werden kann und die räumlichen Gegebenheiten den Einsatz zulassen. Viel versprechend erscheint der Einsatz von piezokeramischen Aktuatoren. Dabei werden die am Bauteil auftretenden Strukturschwingungen mit Hilfe einer Gegenschwingung sofort deutlich reduziert.

Der Vorteil: Die relativ kleinen Aktuatoren lassen sich frei aufstellen, und tiefe Frequenzen können gut eliminiert werden. Wichtig ist die korrekte Platzierung der Aktuatoren. Hier sehen Entwickler für Schrankanwendungen ein erhebliches Potential, da mit der aktiven Lärmverringerung gezielt Schwingungen an Bauteilen, z. B. Lüftern, oder Beplankungsteilen verhindert werden können.

So ist es möglich, die Abstrahlung von Sekundärluftschall zu unterbinden. Außerdem wird durch die kleine Bauform die Entwärmung des Systems nicht behindert. Hersteller von Netzwerk- und Serverschränken wie Rittal haben die Herausforderung geräuschoptimierter IT-Schränke erkannt und arbeiten z. Z. intensiv an kommerziellen Anwendungen. Bei der momentan stattfindenden Entwicklung des Rittal Akustik Rack spielen Piezo-Aktuatoren eine zentrale Rolle.

Fazit

Es existieren viele Möglichkeiten der Lärmreduzierung und -minimierung von IT-Schränken. Neben einfachen, aber effektiven passiven Methoden wie der Auskleidung mit Dämmmaterial, der Optimierung von Lüftern und Baugruppen oder dem Einsetzen einer Drehzahlsteuerung in Abhängigkeit der Wärmeentwicklung sind es aktive Maßnahmen, deren Einsatzmöglichkeiten Komponentenhersteller wie Rittal untersuchen.

Interessanter noch als die bei Lüftern in geschlossenen Belüftungssystemen eingesetzte Methode der Erzeugung von Gegenschall, deren Praxistauglichkeit für IT-Schränke und Gehäuse erst noch erwiesen werden muss, sind piezokeramische Aktuatoren, die auf Gehäuseteilen montiert werden und der Resonanz mittels einer Gegenschwingung entgegenwirken.