Schalldämmung

In Deutschland werden Regelungen und Anforderungen zum baulichen Schallschutz in Wohngebäuden, aber auch in Schulen, Krankenhäusern und Hotels, in der Norm DIN 4109 formuliert. Die Norm beschäftigt sich sowohl mit dem Schallschutz gegen Außenlärm als auch mit dem Schallschutz im Gebäudeinneren. Fenster und Vorhangfassaden sind als Bestandteil der Gebäudehülle wichtige Bauprodukte, deren Schalldämmung in die Planung eingehen muss. Im Wesentlichen ist bei Fenstern und Vorhangfassaden der Schallschutz gegen Außenlärm zu beachten, insbesondere bei Vorhangfassaden ist jedoch auch deren Einfluss auf die Schallübertragungen im Gebäudeinneren zu betrachten und planerisch zu berücksichtigen.

Schallschutz gegen Außenlärm

Beim Schallschutz gegen Außenlärm wird die Anforderung an die Schalldämmung der gesamten Außenfassade (d.h. für Fenster, Außenwand, Vorhangfassade und ggf. noch weitere Einbauten wie Lüfter oder Rollladenkästen) gestellt. Dafür wird als Anforderungskenngröße das erforderliche bewertete Bau-Schalldämm-Maß erf. R’_w,ges  (Der Nachweis erfolgt über das bewertete Bau-Schalldämm-Maß, eine Berücksichtigung der Spektrum-Anpassungswerte C und C_tr erfolgt derzeit nicht.) in Abhängigkeit von Außenlärmbelastung und Raumnutzung festgelegt: erf. R‘_w,ges = L_a — K_Raumart

Gleichung 1: Bestimmung der erforderlichen Schalldämmung eines Außenbauteils abhängig von Außenlärmsituation (maßgeblicher Außenlärmpegel L_a) und Raumnutzung über Korrektursummand :

K_Raumart = 25 dB (Bettenräume in Krankenhäusern)

K_Raumart = 30 dB (Aufenthaltsräume in Wohnungen)

K_Raumart = 35 dB (Büroräume)

Nachweisverfahren

Für den Nachweis des ausreichenden Schallschutzes einer geplanten Konstruktion wird die resultierende Schalldämmung der Gebäudehülle R’_w,ges – abhängig von Flächenanteil und Schalldämmung der Einzelkomponenten (d.h. von Wand, Fenster, Tür, Rollladenkasten, Lüfter, …) – ermittelt. Die Berechnung erfolgt nach Vorgaben in DIN 4109-2 [2]. Im einfachen Fall einer Außenwand mit einem Fensterelement ergibt sich nachGleichung 2:

Gleichung 2: Rechnerische Ermittlung der Schalldämmung einer Außenwand mit einem Fensterelement (schalltechnisch unkritische Einbausituation des Fensters/kritische Einbausituationen, wie z.B. Fenstereinbau in der Wärmedämmebene, erfordern eine zusätzliche Analyse, Details s. [2], [5]); dabei beschreiben R_w,Fenster und R_w,Wand die Schalldämmung und S_Fenster und S_Wand die Flächen der jeweiligen Bauteile, S_ges ist die Gesamtfläche.

Wenn eine Vorhangfassade die gesamte Gebäudehülle ausfüllt, kann für dieses Bauteil R’_w,ges = R_{w,Vorhangfassade} gesetzt werden.

Eingangsdaten für diese Berechnung kommen entweder aus dem Bauteilkatalog der Norm (DIN 4109-31 bis -36 [3]) oder aus Produktdeklarationen wie z.B. dem CE-Kennzeichen (teilweise aus Messungen der Luftschalldämmung in Prüfständen [6]). Die Berechnung des Prognosewerts für die zu erwartende Schalldämmung der gesamten Außenwand R’_w,ges erfolgt mit Laborprüfwerten bzw. mit Kennwerten aus dem Bauteilkatalog. Der Nachweis einer ausreichenden Luftschalldämmung erfolgt nach Gleichung 3 unter Einrechnen eines Sicherheitsbeiwerts u_prog, der vom Endresultat der Berechnung nach Gleichung 2 abgezogen wird und die Unsicherheiten beim Verfahren berücksichtigt. Für Außenbauteile (außer Laubengangtüren) wird ein u_prog von 2 dB angesetzt: R’_w,ges – u_prog ≥ erf.R’_w,ges + K_AL in dB

Gleichung 3: Rechnerischer Abgleich des Prognosewerts der Schalldämmung eines Außenbauteils mit der Anforderung unter Berücksichtigung von u_prog und eines Korrektursummands (K_AL berechnet aus dem Verhältnis von Fassadenfläche zu Grundfläche des schutzbedürftigen Raums in der Bausituation).

Messtechnischer Nachweis der Luftschalldämmung

Die Messung der Schalldämmung von Fenstern und Vorhangfassaden erfolgt in einer Laborprüfung nach DIN EN ISO 10140-2 [6]. Die Schallmessung im Labor (Bild 1) erfolgt bei Fenstern vorzugsweise im Normformat von 1,23 m x 1,48 m. Vorhangfassaden sollten in repräsentativer Originalabmessung geprüft werden. Eine Messung der Schalldämmung von Fassaden im Kleinformat (Normfensterformat 1,23 m x 1,48 m) ist möglich, die so ermittelten Werte müssen aber noch auf Originalabmessung angepasst werden.

In einer Laborprüfung wird das Schalldämm-Maß R des Probekörpers frequenzabhängig gemessen. Zur praktischen Anwendung im Nachweisverfahren werden Einzahlangaben R_w(C;C_tr) nach DIN EN ISO 717-1 [10] ermittelt. Das bewertete Schalldämm-Maß R_w wird durch Abgleich mit einer genormten Bezugskurve bestimmt. Die Spektrum-Anpassungswerte C und C_tr werden rechnerisch durch Abgleich mit Bewertungskurven bestimmt, welche die besondere Art der Lärmquelle (z.B. Verkehrslärm oder Wohnaktivitäten) berücksichtigen. C und C_tr liefern zusätzliche Informationen zur schalltechnischen Eignung des Bauteils für diese Situationen.

Tabellarischer Nachweis der Schalldämmung
von Fenstern

Alternativ zum messtechnischen Nachweis können Schalldämm-Maße von Fenstern auch aus Tabellenwerken gewonnen werden. Die tabellarischen Nachweisverfahren für Fenster und Vorhangfassaden basieren auf der Schalldämmung der Füllung (Verglasung oder Paneel). Sie muss vom Hersteller deklariert werden. Für Verglasungen kann – alternativ zu einer Messung – der Nachweis auf Basis des Glasaufbaus auch mittels Tabellen erfolgen, Details siehe DIN EN 12758 [9] und DIN 4109-35 [3].

Die Schalldämmung von Paneelen wurde in einem Forschungsprojekt des ift Rosenheim untersucht [13]. Hier wurden Prognosegleichungen für die Schalldämmung von Paneelen, abhängig von ihrer Konstruktion und flächenbezogenen Masse, erarbeitet. Dieses Verfahren ist bislang aber noch nicht normativ geregelt.

Nachweistabelle aus DIN EN 14352-1, Anhang B

Die Produktnorm DIN EN 14351-1 [7] für Fenster und Außentüren beinhaltet in ihrem Anhang B Nachweistabellen für die Schalldämmung von Einfachfenstern. Darin werden das bewertete Schalldämmmaß und die Spektrum-Anpassungswerte R_w(C;C_tr) für bestimmte Fenstertypen in Abhängigkeit von der konstruktiven Eigenschaften des Fensters festgelegt. Als wichtigster Parameter geht dabei die Schalldämmung der Verglasung ein (als R_w bzw. R_w + C_tr, Angaben aus der CE-Kennzeichnung des eingesetzten Mehrscheibenisolierglases stammen aus Messung oder Tabellenwert nach DIN EN 12758 [9]). Weiterhin enthält die Norm Vorgaben zu Übertragungs- und Erweiterungsregeln.

Extrapolationsregeln zu Fenstern mit abweichenden Abmessungen sind in einer weiteren Tabelle dargestellt.

Tabelle 1 und 2 aus DIN 4109-35

DIN 4109-35 ist ein Bauteilkatalog mit Kennwerten von Fenstern, Türen und Rollladenkästen für den rechnerischen Nachweis des Schallschutzes im Sinne von DIN 4109. Bei Fenstern sind für den rechnerischen Nachweis die nach DIN EN 14351-1 ermittelten Schalldämmwerte (d.h. aus Messung oder Tabelle) zu verwenden. Für die Planung der Fensterkonstruktion bzw. für den Fall, dass keine Schalldämmung deklariert wurde, sind zwei Tabellen zu Fensterkonstruktionen aufgenommen worden. Diese Fenstertabellen beruhen auf einer Erhebung aus dem Jahr 1981 mit einer Überarbeitung aus dem Jahr 1999 [8] und beschreiben die Schalldämmung von Einfachfenstern (Tabelle 1 aus DIN 4109-35 auf Basis von [8], siehe Tabelle 3) in Abhängigkeit vom Glasaufbau sowie von den konstruktiven Merkmalen der Fensterkonstruktion. Tabelle 2 aus DIN 4109-35 beschreibt Verbund- und Kastenfenster auf Basis der ursprünglichen Analysen aus den 80er-Jahren und kann nur noch unter Vorbehalt auf heutige Konstruktionen angewendet werden.

Tabellarischer Nachweis der Schalldämmung von Vorhangfassaden

Im Rahmen eines ift-Forschungsprojekts [12] wurde auf Basis von Analysen zur Schalldämmung von Vorhangfassaden ein Vorschlag für Tabellenwerte erarbeitet, der mittlerweile in den Bauteilkatalog der DIN 4109-35 [3] übernommen wurde. Dieser Tabellenvorschlag beschreibt analog zu den Fenstertabellen in [3], [7] die Schalldämmung der Fassade als Funktion der Schalldämmung R_w (C;C_tr) der Füllung (Verglasung oder Paneel). Bei den Zahlenwerten der Tabelle wird unterschieden zwischen Vorhangfassaden in Pfosten-Riegel-Bauweise mit Festverglasungen und Fassaden mit Einsatzelementen oder Elementfassaden. Weitere Details siehe [3], [12]. Die Analysen erfolgten separat für die bauakustischen Kenngrößen R_w, R_A = R_w+C und R_A,tr = R_w+C_tr. Sie sind exemplarisch für R_w in Tabelle 2 dargestellt.

Schallschutz im Gebäudeinneren

Nationale Anforderungen, DIN 4109

In DIN 4109-1 [1] wird auch der bauaufsichtlich eingeführte Mindestschallschutz im Gebäudeinneren geregelt. Ein darüberhinausgehender erhöhter Schallschutz muss separat vertraglich geregelt werden (siehe z.B. DIN 4109-5 [4] als Grundlage). Die Anforderungen betreffen Geräuschübertragungen aus Luft- und Trittschallanregungen sowie Geräusche aus gebäudetechnischen Anlagen. Im Zusammenhang mit Fenstern und Fassaden ist dabei der Luftschallschutz im Gebäudeinneren relevant und soll im Folgenden kurz beschrieben werden. Anforderungen werden an Trennbauteile in Wohngebäuden, aber auch in Geschäftshäusern und Zweckbauten (wie Schulen, Hotels oder Krankenhäuser) gestellt und sind in Tabellenform formuliert, einzelne Anforderungswerte sind auszugsweise in Tabelle 4 angegeben. Die Anforderungen sind unabhängig von der Bauweise einzuhalten und werden in DIN 4109-1 an das bewertete Bau-Schalldämm-Maß R‘_w gestellt, d.h. sie beinhalten alle Schallübertragungswege von Raum zu Raum (Bild 2). Wenn Fensterbänder oder Vorhangfassaden über eine innere Trennwand oder Trenndecke hinweg durchlaufend eingebaut werden, dann ist die Flankenschallübertragung über diese Bauteile im rechnerischen Nachweisverfahren zu berücksichtigen.

Nachweisverfahren

Der Nachweis des ausreichenden Schallschutzes zwischen zwei Räumen wird rechnerisch geführt. Hierzu wird das bewertete Bau-Schalldämm-Maß R’_w auf Basis der Bausituation und aller beteiligten Schallübertragungswege berechnet. Dazu benötigt man neben der Schalldämmung des „reinen“ Trennbauteils (Trennwand oder -decke) auch Kenngrößen für die Flankenschallübertragung flankierender Bauteile (im Allgemeinen sind dann 13 separate Schallübertragungswege zu berücksichtigen, Details siehe [2]). Vereinfacht ergibt sich für den Schallschutz im Holz-, Leicht- und Trockenbau folgende Nachweisgleichung:

Gleichung 4: Prognoseformel für die Berechnung des bewerteten Bau-Schalldämm-Maßes im Holz-, Leicht- und Trockenbau mit

R‘_w Bewertetes Bau-Schalldämm-Maß des Trennbauteils inklusive Nebenwege Ff

R_w Bewertetes Schalldämm-Maß des Trennbauteils ohne Nebenwege

R_Ff,w Bewertetes Flankendämm-Maß für Übertragungsweg

Ff, u.a. auch für Fensterbänder und Vorhangfassaden.

Eingangsgrößen sind die Schalldämmung R_w des Trennbauteils ohne Nebenwege sowie das bewertete Flankendämm-Maß R_Ff,w, das sich nach Gleichung 5 aus der bewerteten Norm-Flankenschallpegeldifferenz D_n,f,w als Bauteilkenngröße für den Flankenübertragungsweg Ff ergibt:

Gleichung 5: Umrechnung der bewerteten Norm-Flankenschallpegeldifferenz D_n,f,w in ein bewertetes Flankendämm-Maß R_Ff,w, Beispiel für ein flankierendes Bauteil an einer Trennwand mit R_Ff,w bewertetes Flankendämm-Maß in situ unter Berücksichtigung von Kantenlänge l zwischen Trennwand und flankierendem Bauteil sowie der Fläche der Trennwand

l₀ = 4,5 m für Dach und Decke als flankierendes Bauteil;

l₀ = 2,8 m für Wand als flankierendes Bauteil;

S_s Trennwandfläche;

A₀ Bezugsabsorptionsfläche 10 m²;

Die Bezugskantenlängen wurden der DIN 4109-2 entnommen. Werden Prüfergebnisse zur Berechnung genutzt, können die Bezugskantenlängen je nach Prüfelement variieren. Bei Schallübertragungen über Fensterbänder und Vorhangfassaden wird die Flankenschalldämmung in horizontaler oder vertikaler Richtung durch ein D_n,f,w beschrieben. Der Nachweis eines ausreichenden Schallschutzes erfolgt nach Gleichung 6: R’_w – u_prog ≥ erf.R’_w in dB

Gleichung 6: Rechnerischer Abgleich des Prognosewerts der Schalldämmung R‘_w (nach Gleichung 4) mit der Anforderung erf.R’_w und des Sicherheitsbeiwerts u_prog.

Messtechnischer Nachweis der Flankenschalldämmung von Fensterbändern & Vorhangfassaden

Die Flankenschalldämmung von Fensterbändern und Vorhangfassaden wird gemessen nach DIN EN ISO 10848-2 [11]: Ein Prüfstand besteht aus mind. zwei Räumen, die neben- oder übereinander liegen und die durch eine hochschalldämmende Wand/Decke getrennt sind. Die Vorhangfassade wird trennwand- bzw. trenndeckenübergreifend in den Prüfstand eingebaut (Bild 3 siehe online unter www.metallbau-magazin.de). Wird im Senderaum ein Prüfgeräusch erzeugt und erfolgt die Schallübertragung alleine auf dem Schallübertragungsweg über das flankierend eingebaute Prüfbauteil, ergibt sich als Laborkenngröße für die Beschreibung der Flankenschalldämmung von Fassaden die Norm-Flankenschallpegeldifferenz D_n,f nach Gleichung 7 aus der gemessenen Schallpegeldifferenz zwischen den Prüfräumen. Die gemessene Schallpegeldifferenz wird noch über die Schallabsorption im Empfangsraum korrigiert. Es ergibt sich:

Gleichung 7: Messgleichung der Norm-Flankenschallpegeldifferenz D_n,f mit L₁-L₂ = gemessene Schallpegeldifferenz, A₀ = 10 m² und A = äquivalente Schallabsorptionsfläche im Empfangsraum.
Aus den frequenzabhängig gemessenen Werten für D_n,f werden dann nach DIN EN ISO 717-1 die Einzahlangaben D_n,f,w (bewertete Norm-Flankenschallpegeldifferenz), C und C_tr (Spektrum-Anpassungswerte) ermittelt.

Tabellenwerte für die Flankenschalldämmung
von Vorhangfassaden

In einem Forschungsprojekt des ift Rosenheim [12] wurden Analysen und Messungen zur Flankenschalldämmung von Vorhangfassaden durchgeführt. Als Ergebnis der Untersuchungen wurden Nachweistabellen vorgestellt, in denen die Flankenschalldämmung von Vorhangfassaden in horizontaler und vertikaler Richtung beschrieben wird. Tabellen wurden nach Konstruktionen getrennt für Pfosten-Riegel-Fassaden, Elementfassaden sowie für Fensterbänder erarbeitet. Als Kenngröße der Flankenschalldämmung werden die bewertete Norm-Flankenschallpegeldifferenz D_n,f,w und die Spektrum-Anpassungswerte C und C_tr ausgewiesen. Diese Schalldämmwerte sind auf die in der deutschen Normung DIN 4109-2 festgelegten Bezugskantenlänge bezogen, d.h. für die horizontale Flankenschalldämmung von Fassaden gilt eine Bezugskantenlänge von l₀ = 2,8 m, in vertikaler Richtung ist der Wert l₀ = 4,5 m. Die Ergebnisse sind zwischenzeitlich auch in den Bauteilkatalog der DIN 4109-35 [3] eingeflossen und werden im Folgenden exemplarisch nur für die vertikale Flankenschalldämmung diskutiert, für eine vollständige Darstellung siehe [12]. Die vertikale Flankenschalldämmung ist relevant für den Anschluss einer Vorhangfassade an eine Trenndecke zwischen zwei übereinanderliegenden Räumen. Aus der Anforderung an den Schallschutz zwischen den beiden Räumen ergibt sich die Vorgabe für die Flankenschalldämmung, die in der Planungsphase eines Gebäudes festzulegen ist.

Da der Bauanschluss zwischen Decke und Fassade häufig vom Fassadenbauer ausgeführt wird, wurde dieses Anschlussdetail in die Nachweistabelle aufgenommen (auch wenn es sich streng genommen nicht um einen Bestandteil des Übertragungsweges Ff der Fassade handelt). Dieser Bauanschluss wird häufig bei Labormessungen mitgeprüft. Bei der Datenanalyse wurden Messergebnisse von Fassaden mit einer Höhe des Deckenanschlusses zwischen 100 mm bis etwa 700 mm sowie einem Abstand der Fassade zur Decke zwischen etwa 50 und 150 mm ausgewertet. Der Hohlraum zwischen Rohdecke und Fassade wird meist mit Mineralwolledämmstoff ausgefüllt und oben und unten mit einer Abdeckung verschlossen, häufig mit Stahlblech. Unter www.metallbau-magazin.de ist ein Auszug aus der Tabelle 5 mit Konstruktionsmerkmalen für Pfosten-Riegel-Fassaden bei der vertikalen Flankenschalldämmung eingestellt.

Für Elementfassaden wurde eine analoge Tabelle erarbeitet (siehe [12], hier aus Platzgründen nicht dargestellt). Für die Anwendung der Tabellen wurden folgende Randbedingungen festgelegt:

— Mindestschalldämmung der raumseitigen Schale (z.B. innere
  Scheibe des Isolierglases) von R_w ≥ 31 dB

— Mindestmaterialdicke bei Metall-Hohlprofilen 2 mm

— Die Werte gelten für sowohl für festverglaste Elemente
    als auch für  Elemente mit öffenbaren Flügeln mit raumseitig
    umlaufender Dichtung.

— Fensterflügel mit mind. zwei umlaufenden Dichtungsebenen

— Einbau der Füllung mit Dichtprofilen oder geklebt (SG)

— Durchlaufende Profile und Hohlräume sind im Bereich des
    Deckenanschlusses mit einem Schott abzudichten.

— Anschlüsse von Fußböden oder abgehängte Decken sind in
  der Tabelle nicht berücksichtigt.

www.ift-rosenheim.de