Schalldämmung

Schall durchdringt die meisten Wände und Böden, indem die gesamte Konstruktion in Schwingung versetzt wird. Diese Schwingung generiert wiederum auf der anderen Seite neue Schallwellen mit geringerer Intensität. Die Schalltransmission ist somit eine Größe für die Durchlässigkeit einer Schallwelle.

Die Transmissionsdämpfung bzw. das Schalldämmmaß R (dB) gibt Aufschluss über das Schalldämm-Vermögen eines Bauteils (Wand, Boden, einer Tür oder eines anderen Übergangs). Die Transmissionsdämpfung variiert mit der Frequenz und die Dämpfung ist normalerweise bei höheren Frequenzen besser. Die Maßeinheit für die Transmissionsdämpfung ist Dezibel (dB). Je höher die Transmissionsdämpfung einer Wand, desto besser ist ihre Funktion, unerwünschten Lärm zu reduzieren.

Schalldämmung in Gebäuden

In Gebäuden gibt es zwei Arten von Schalldämmung: Luft- und Trittschalldämmung. Luftschalldämmung wird verwendet, wenn direkt in der Luft entstehender Schall gedämmt wird. Diese Dämmung wird über das Schalldämmmaß bestimmt. Trittschalldämmung wird z. B. für schwimmenden Estrich verwendet. Diese Dämmung wird über den Schalldruckpegel in dem darunterliegenden Raum bestimmt.

 

Schalldämmung

 

  1. Direktschallübertragung
  2. Flankenübertragung
  3. Geräuschüberschneidung
  4. Austritt

a) Luftschalldämmung

Trifft eine Schallwelle auf eine Trennwand zwischen zwei Räumen, wird sie teilweise reflektiert und teilweise durch die Trennwand übertragen.

R = 10log10 W1/W2

   R (dB) W1/W2   
 Luftschalldämmung
10 10 
20  100 
30  1 000 
40 10 000 
50 100 000
60  1 000 000

Bei einfach beplankten Konstruktionen, wie z. B. einer homogenen Betonwand, erfolgt die Übertragung gemäß dem Massegesetz, d.h. je massiver die Konstruktion, desto geringer ist die Schallübertragung.

Bei leichten, dünnen Konstruktionen aus mehreren Schichten, wie z. B. Gipskartonplatten, ist das Feder-Masse-Gesetz anwendbar. Durch Verwendung eines hoch absorbierenden Materials wie Steinwolle als Feder in einer doppelt beplankten Wand kann die Schalldämmung verbessert werden. Je breiter der Hohlraum, desto größer sind die mit der Steinwolle erzielten Verbesserungen. Typischerweise wird mit einem gefüllten Hohlraum, gegenüber einem leeren Hohlraum, das Schalldämmmaß R um 5 – 10 dB verbessert. In der nachfolgenden Abbildung sind eine einfach beplankte Konstruktion und eine doppelt beplankte Konstruktion mit jeweils gleichem Gesamtgewicht dargestellt.

Schallreduzierung Index


Die Berechnung des Schalldämmmaßes R basiert auf Testergebnissen, basierend auf verschiedenen Frequenzen. Diese Ergebnisse werden der Referenzkurve zwischen 100 Hz und 3.150 Hz bei 1/3-Oktavabstand gegenübergestellt. Werden die Messungen vor Ort durchgeführt (in einem echten Gebäude), bezeichnet man die Werte als R’. Die Standard-Prüfverfahren sind gemäß der Norm EN ISO 140 definiert. Hierin sind sowohl Standardmethoden für Labormessungen, als auch für Messungen vor Ort vorgegeben.

Abhängig von den Details und der Ausführung der Arbeiten an einem Gebäude können die Laborwerte, von den vor Ort gemessenen tatsächlichen Werten, um einige dB abweichen.

Wenn eine Trennwand aus verschiedenen Elementen besteht, z. B. eine Wand incl. Fenstern und Türen mit unterschiedlichen Schallübertragungseigenschaften, muss das gesamte Schalldämmmaß berechnet werden.

Das Schalldämmmaß von Löchern und Schlitzen liegt fast bei 0 dB. Daher spielen Löcher und Schlitze, z. B. an den Verbindungsstellen zwischen den Wänden, an Türen und Fenstern ohne Dichtungsbänder und bei erforderlichen Öffnungen in Trennwänden, eine große Rolle. Das Schalldämmmaß von Schlitzen kann verbessert werden, indem ein Schlitz mit schallabsorbierendem Material gefüllt wird.

Bewertetes Schalldämmmaß Rw

Werden die akustischen Eigenschaften einer Trennwand ganz allgemein spezifiziert, kann es hilfreich sein, die Schalldämmung mit einer einzigen Zahl anzugeben. Das bewertete Schalldämmmaß Rw ist ein in der Norm EN ISO 717-1 angegebenes Bewertungsverfahren. In dieser Norm wird eine Standardreferenzkurve mit der gemessenen Schalldämmkurve verglichen.
In der Norm EN ISO 717-1 ist auch ein Bewertungsverfahren angegeben, in dem der Wert Rw durch zwei C-Termini komplettiert wird, die auf zwei Modelle der Geräuschspektren für verschiedene Geräuscharten angewendet werden. Diese beiden Termini, Rw + C und Rw + Ctr, umfassen das Frequenzband von 100 – 3.150 Hz, können jedoch nicht auf 50 – 5.000 Hz vergrößert werden.
Da Industrie- und Verkehrslärm häufig Frequenzen unterhalb 100 Hz enthält, sollte das vergrößerte Frequenzband verwendet werden.

Der Summenwert Rw + C gibt den Reduktionswert in dBA für ein Spektrum mit einem Pegel an, der in allen drei Oktavbändern gleich hoch ist. Dies lässt sich in folgenden Bereichen anwenden:
 
  • Alltagsgeräusche (Sprechen, Musik, Radio, Fernsehen)
  • Zugverkehr mit mittlerer und hoher Geschwindigkeit
  • Autobahnverkehr mit Fahrzeuggeschwindigkeiten über 80 km/h
  • Flugverkehr in kurzer Entfernung
  • Fabriken, die überwiegend mittel- und hochfrequenten Lärm verursachen

 

Der Summenwert Rw + Ctr gibt außerdem den Reduktionswert in dBA im Spektrum mit niederfrequenter Dominanz an. Beispiele:
  • Städtischer Straßenverkehr
  • Langsamer Zugverkehr
  • Diskomusik
  • Fabriken, die überwiegend tief- und mittelfrequenten Lärm verursachen
 

b) Trittschalldämmung

Eine Luftschallquelle erzeugt in der Umgebungsluft Schwingungen, die sich ausbreiten und wiederum an den raumbegrenzenden Wänden und Türen Schwingungen verursachen. Eine Trittschallquelle erzeugt Schwingungen direkt in dem Element, auf das getreten wird. Diese Schwingungen breiten sich über den gesamten Bereich auf die mit dem Element verbundene Konstruktion aus, wie Innenwände, Innenwandungen von Außenwänden und Böden. Durch die Schwingungen in den Elementen wird Luft verdrängt. Exakt diese neuen Luftschwingungen sind dann hörbar.

Böden müssen gegen Luftschall und bei Wohnungen auch gegen Trittschall gedämmt werden. Bei einem schweren, massiven Boden ist zum einen die Masse wichtig, um den Luftschall zu verringern und zum anderen ein weicher Belag, um den Trittschall dort zu reduzieren, wo er entsteht.

Dämmung von schwimmendem Estrich

Ein schwimmender Estrich besitzt eine Schicht aus hoch elastischem Material, mit der die Gehfläche zum Großteil von der Geschossdecke entkoppelt wird. Diese Entkopplung unterstützt die Luftschall- und Trittschalldämmung.
  • Die Wahl eines geeigneten Materials ist wichtig. Außerdem ist zu gewährleisten, dass keine starren Schallbrücken bestehen bleiben, wie z. B. bei Halterungen und Rohren.
  • Luftübertragungswege, einschließlich der durch Schrumpfung entstandenen, sind zu vermeiden. Offenporige Materialien und Spalten bei Anschlüssen im Baukörper müssen abgedichtet werden.
  • Auch Resonanzen sind zu vermeiden. Sie können auftreten, wenn ein Teil der Baukörper
    (wie z. B. Trockenbau) bei einer bestimmten Schallfrequenz (Tonhöhe) zu stark schwingt und bei dieser Tonhöhe mehr Energie überträgt.

Die Trittschalldämmung wird basierend auf den Messwerten des Schalldruckpegels ermittelt, der mit der standardisierten Hammermethode erzeugt wird. Die Ergebnisse werden in einer Frequenzkurve zwischen 50 und 5.000 Hz dargestellt.

Bei der Berechnung der einzahligen Messgröße Ln,W oder L' n,W werden die Pegel für die 16 Frequenzen, wie bei der Berechnung des Schalldämmmaßes mit der Standardkurve verglichen. Der einzige Unterschied ist, dass in diesem Fall die Abweichung zwischen der Messkurve und der Standardkurve über der Standardkurve liegt. Ln wird im Labor gemessen, während L’n vor Ort gemessen wird. Für die beiden Werte Ln und L’n gilt, dass niedrige Zahlenwerte eine gute Trittschalldämmung bedeuten.

Bei einem Boden aus Holzbalken werden bei der Trittschalldämmung für die Spektrumverschiebung die zwei Termini Ci,100 - 2.500 und Ci,50 - 2.500 benötigt. Der Unterschied zwischen den Messungen im Labor und vor Ort wird durch das Flankierphänomen in einem Gebäude verursacht. In einem echten Gebäude wird der Schall nicht nur durch das geplante Bauteil, wie z. B. einem Boden, übertragen, sondern auch über verbundene Bauteile, die direkt an den Boden angrenzen.

Dynamische Steifigkeit

Die dynamische Steifigkeit ist eine extrem wichtige Eigenschaft von offenporigen Materialien. Dies gilt besonders dann, wenn das Material direkt zwischen zwei massiven Materialschichten angebracht wird (Sandwich-Element, schwimmender Estrich). Bei Mineralwolle wird dies in der Einheit MN/m3 angegeben, da Mineralwolle normalerweise durchgängig ist.

PAROC Steinwolle besteht aus einem festen Material und aus Luft. Wenn sie als elastische Zwischenlage verwendet wird, muss die dynamische Steifigkeit sowohl für die Mineralfasern als auch für die Luft separat ermittelt werden. 

Dynamische Steifigkeit = sd + sa
(sd ist die Steifigkeit des Materials und sa ist die Steifigkeit der eingeschlossenen Luft).

Gemäß den Teststandards muss die dynamische Steifigkeit von Steinwolle für eine Last von 200 kg/m2 angegeben werden, wenn diese unter einem schwimmenden Estrich verlegt werden soll. Je niedriger die Werte für die dynamische Steifigkeit sind, desto besser ist die Trittschalldämmung.

Die Steinwolle-Produkte für den Einsatz zur Trittschalldämmung wurden speziell für die Verlegung am Boden entwickelt. Die Fasern sind, verglichen mit Dämmplatten für Dächer und Böden, überwiegend horizontal ausgerichtet. Die horizontalen Fasern verhindern besser das Durchdringen von Schall. Bei Verlegung in einem Boden kann dies zu einer Verbesserung von 5 dB oder mehr führen. Das ist ein erheblicher Unterschied.

 
 
 
 

PAROC ROS

 

Masse-Feder-System

Der Grundgedanke hinter einem schwimmenden Estrich ist das Masse-Feder-System. Je weicher die Feder, desto besser die Schwingungsdämpfung. Das gleiche gilt für die Masse: je schwerer, desto besser. Wenn die Geschossdecke nicht massiv genug ist, kann der schwimmende Estrich nicht funktionieren, da sich das Masse-Feder-System ändert. In der Praxis muss eine Geschossdecke fünf Mal schwerer sein als der schwimmende Estrich.

Die Trittschalldämmung wird mit einem standardmäßigen Hammerwerk gemessen. Um eine gute Trittschalldämmung L’n,w zu erzielen, ist folgendes erforderlich:

Beton mit schwimmendem Estrich:
  • Massive Geschossdecke
  • Weiche elastische Zwischenlage
  • Schwerer schwimmender Estrich

 

Ideales Masse-Feder-System:

Das ideale Masse-Feder-System



An den Extrempunkten ihrer Verschiebung ruht die Masse und hat keine kinetische Energie. Gleichzeitig wird die Feder maximal zusammengedrückt und speichert somit die gesamte mechanische Energie des Systems als potenzielle Energie. Wenn sich die Masse bewegt und die Gleichgewichtslage der Feder erreicht, wurde die mechanische Energie des Systems komplett in kinetische Energie umgewandelt.

Alle schwingenden Systeme bestehen aus dem Zusammenspiel einer energiespeichernden Komponente und einer energieführenden Komponente.

Die Frequenz (Hz, Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit) eines Masse-Feder-Systems wird wie folgt ermittelt:


Feder-System-Frequenz


Wobei k der Federkonstanten (Mineralwolle) und m der Masse (Geschossdecke) entspricht. Je niedriger f ist, desto besser die Dämmung. Um die bestmögliche Dämmung zu erzielen, ist die Masse zu erhöhen und die Federkonstante zu verringern.

c) Angrenzende Übertragung 

Die angrenzende Übertragung ist eine komplexe Form der Geräuschübertragung, bei der die resultierenden Schwingungen von einer Geräuschquelle normalerweise über Bauteile innerhalb des Gebäudes in andere Räume übertragen werden. Wenn z. B. bei einem Stahlrahmengebäude der Rahmen selbst in Bewegung versetzt wird, kann die Übertragung in andere Räume sehr ausgeprägt sein.

In einem Gebäude kann ein Teil der Schallübertragung zwischen zwei Räumen über angrenzende Gebäudeteile erfolgen, wie z. B. Außenwand oder Decke. Um dies zu vermeiden, sind die Anweisungen des Herstellers sorgfältig zu beachten. In der Abbildung sind die wichtigsten Lösungsansätze für eine Außenwand dargestellt.
 
 Flankenübertragung
Lösungen zur Minimierung des Risikos einer Flankenübertragung
 
In den verschiedenen schalltechnischen Spezifikationen der Bauteile finden sich häufig Forderungen nach einem Sicherheitsspielraum, um angrenzende Übertragungen zu vermeiden.