Tieffrequenter Lärm bei Trafo und Batteriespeicher: warum Masse zählt.

Wer neben einem Umspannwerk, einer Trafostation oder einem Batteriespeicher wohnt, beschreibt das Geräusch meist gleich: ein tiefes, gleichmäßiges Brummen, das tagsüber kaum auffällt und nachts im Schlafzimmer zu hören ist. Dieser Beitrag erklärt, woher das Brummen kommt, warum es sich schwerer abschirmen lässt als anderer Lärm und was in welcher Reihenfolge hilft.

Woher das Brummen kommt

Der Eisenkern eines Transformators wird im Takt des Wechselstroms magnetisiert. Dabei ändert er seine Länge minimal, ein Effekt, der Magnetostriktion heißt. Weil die Verformung in jeder Halbwelle einmal auftritt, schwingt der Kern im 50-Hz-Netz mit 100 Hz. Dazu kommen Obertöne bei 200, 300 und 400 Hz. Das ist der typische Brummton.

Neben dem Kern tragen weitere Quellen bei:

• Lüfter und Kühler größerer Transformatoren erzeugen ein breitbandiges Rauschen.
• Wechselrichter und Umrichter in Batteriespeichern und Solarparks bringen zusätzlich tonale Anteile.
• Klimageräte der Batteriecontainer laufen oft rund um die Uhr, auch nachts.

Wie laut ein Transformator selbst ist, wird nach DIN EN 60076-10 bestimmt. Diese Angabe gehört in jede Schallprognose. Sie ist der Ausgangswert, mit dem alles Weitere gerechnet wird.

Was „tieffrequent“ in der Beurteilung bedeutet

Die TA Lärm behandelt Geräusche mit vorherrschenden Anteilen unter 90 Hz gesondert. Ein Hinweis darauf ist ein großer Abstand zwischen dem C-bewerteten und dem A-bewerteten Pegel, nach Anhang A.1.5 von mehr als 20 dB. Gemessen und bewertet wird dann nach DIN 45680, und zwar in der Regel im Inneren der betroffenen Wohnung, weil tiefe Töne dort oft deutlicher sind als im Freien.

Das Netzbrummen mit 100 Hz liegt knapp oberhalb dieser Grenze. Es wird meist nach dem normalen Verfahren der TA Lärm beurteilt, erhält aber als deutlich hörbarer Ton einen Tonzuschlag von 3 oder 6 dB. Ein Ton wird damit strenger bewertet als ein gleich lautes Rauschen.

Warum tiefe Töne schwer abzuschirmen sind

Eine Lärmschutzwand wirkt über zwei Dinge: Sie lässt wenig Schall durch, und sie zwingt den Rest, einen Umweg über die Krone zu nehmen. Bei tiefen Tönen wird beides schwieriger.

1. Beugung über die Krone. Bei 100 Hz ist eine Schallwelle rund 3,4 m lang, bei 2.000 Hz nur 17 cm. Lange Wellen beugen sich leichter um Kanten. Mit der Näherung aus DIN ISO 9613-2 lässt sich das zeigen: Bei einem Schallumweg von 0,65 m bringt dieselbe Wand bei 100 Hz etwa 8 dB, bei 2.000 Hz etwa 19 dB. Wie diese Rechnung funktioniert, zeigt der Beitrag Wie viel bringt eine Lärmschutzwand?.

2. Durchgang durch die Wand. Hier kommt die Masse ins Spiel. Für eine einschalige Wand gilt in guter Näherung das Massegesetz: Die Schalldämmung steigt um rund 6 dB, wenn sich das Flächengewicht verdoppelt, und ebenfalls um rund 6 dB, wenn sich die Frequenz verdoppelt. Umgekehrt heißt das: Bei tiefen Tönen ist jede Wand schwächer als bei hohen, und eine leichte Wand ist dort besonders schwach.

Eine Faustformel zeigt die Größenordnung. Die Schalldämmung R beträgt ungefähr 20 · lg(m′ · f) − 47 dB, wobei m′ das Flächengewicht in kg/m² und f die Frequenz in Hz ist. Für 100 Hz ergibt das:

Flächengewicht	Beispiel	R bei 100 Hz (Näherung)
20 kg/m²	leichte Platte	rund 19 dB
100 kg/m²	dünne massive Platte	rund 33 dB
500 kg/m²	dicke mineralische Füllung	rund 47 dB

Die Werte sind eine idealisierte Abschätzung, keine Prüfwerte. Fugen, Anschlüsse und Resonanzen verringern die Dämmung in der Praxis. Die Tabelle zeigt aber, warum eine leichte Wand gegen Trafobrummen schnell an ihre Grenze kommt: Ihre Dämmung bei 100 Hz liegt in derselben Größenordnung wie die Abschirmung über die Krone. Dann wird die Wand selbst zum Schwachpunkt.

Als Regel gilt: Die Luftschalldämmung der Wand sollte deutlich größer sein als die Abschirmung, die man von ihr erwartet. Geprüft wird die Luftschalldämmung nach DIN EN 1793-2 und als Einzahlwert DLR angegeben. Dieser Einzahlwert ist auf ein Straßenverkehrsspektrum bezogen. Für tieffrequente Quellen lohnt deshalb ein Blick auf die Werte in den einzelnen Terzbändern, besonders bei 100 und 200 Hz. Mehr dazu im Beitrag DIN EN 1793 einfach erklärt.

Was in welcher Reihenfolge hilft

An der Quelle. Die wirksamsten Maßnahmen liegen beim Gerät: ein geräuscharmer Transformator, eine schwingungsentkoppelte Aufstellung, damit das Fundament nicht mitschwingt, und Lüfter mit geregelter Drehzahl. Diese Punkte gehören in die Ausschreibung des Geräts, nicht erst in die Nachbesserung.

Bei der Lage. Der Abstand zur Wohnbebauung und die Ausrichtung auf dem Gelände kosten in der Planung wenig. Ein Trafo, der mit der lautesten Seite von den Häusern weg zeigt und hinter einem Betriebsgebäude steht, braucht weniger Wand.

Mit der Wand. Wenn eine Wand nötig ist, entscheiden fünf Punkte:

1. Nah an der Quelle. Eine Wand direkt am Trafo deckt einen großen Winkel ab und erzeugt einen großen Umweg. Abstände für Wartung, Brandschutz und Kühlluft gehen vor und werden zuerst festgelegt.
2. Deutlich höher als die Quelle. Maßgeblich ist die Oberkante des Geräts samt Kühler, nicht der Boden.
3. Lang genug. Bei tiefen Tönen läuft der Schall auch um die Wandenden. Die Wand muss seitlich weit über das Gerät hinausgehen oder abgewinkelt werden.
4. Schwer und fugenlos. Eine durchgehende, massive Füllung ohne offene Stöße dämmt tiefe Töne besser als Platten mit vielen Anschlüssen.
5. Absorbierend zur Quelle hin. Zwischen Trafo und Wand kann sich Schall durch Mehrfachreflexion aufschaukeln. Eine schallschluckende Oberfläche auf der Innenseite verhindert das. Gegen das Lüfterrauschen wirkt sie stark, gegen den Grundton bei 100 Hz weniger.

Mit einer Einhausung. Muss in mehrere Richtungen geschützt werden, etwa weil Häuser auf zwei Seiten stehen, ist eine Einhausung oft wirksamer als mehrere Wände. Die Kühlluft wird dann über Schalldämpfer geführt.

Was eine Wand nicht leisten kann

Bei tieffrequenten Geräuschen sollte niemand eine bestimmte Minderung pauschal versprechen. Wie viel eine Wand bringt, hängt vom Spektrum der Quelle, von der Geometrie und vom Gelände ab. Eine Wand in großer Entfernung von der Quelle bringt bei 100 Hz wenig. Für obere Geschosse, die über die Wand hinweg auf die Anlage blicken, ist die Wirkung ebenfalls gering. Seriös ist eine Schallprognose mit Frequenzspektrum, die zeigt, welcher Anteil der Wand zufällt und welcher dem Gerät oder dem Standort.

Was das für die Planung heißt

Bei Trafostationen, Umspannwerken und Batteriespeichern lohnt es sich, den Lärmschutz früh mit der Anordnung der Geräte zu planen. Die Daten, die dafür gebraucht werden: Lageplan, Schallleistung und Spektrum der Geräte nach Herstellerangabe, Lage und Höhe der nächsten Fenster sowie die freizuhaltenden Abstände.

Bei RAU sind die RAU Klimawand R3 und die RAU Alpin massive Bauweisen mit geschütteter Füllung, die R3 mit schüttfähigem Material, die Alpin mit monolithischem Sandkern, beide bis 12 m hoch. Die Prüfwerte nach DIN EN 1793 nennen wir auf Anfrage. Mehr zu den Einsätzen finden Sie auf den Seiten Lärmschutzwand an der Trafostation und Lärmschutz für Batteriespeicher.