BAUPHYSIK MASSIVHOLZHANDBUCH 2.0
BAUPHYSIK © Binderholz GmbH & Saint-Gobain Rigips Austria GesmbH 1. Auflage, Dezember 2018 Alle Angaben dieser Druckschrift entsprechen dem neuesten Stand der Entwicklung und wurden nach bestem Wissen und Gewissen für Sie erarbeitet. Da wir stets bestrebt sind, Ihnen die bestmöglichen Lösungen anzubieten, sind Änderungen aufgrund anwendungs- oder produktionstechnischer Verbesserungen vorbehalten. Versichern Sie sich, ob Sie die aktuellste Ausgabe dieser Druckschrift vorliegen haben. Druckfehler sind nicht auszuschließen. Die vorliegende Publikation richtet sich an geschulte Fachkräfte. Eventuell enthaltene Abbildungen von ausführenden Tätigkeiten sind keine Verarbeitungsanleitungen, es sei denn, sie sind als solche ausdrücklich gekennzeichnet. Die Renderings und Schnittdarstellungen der einzelnen Aufbauten sind nicht maßstabgetreu abgebildet; sie dienen der Veranschaulichung. Unsere Produkte und Systeme sind aufeinander abgestimmt. Ihr Zusammenwirken ist durch interne und externe Prüfungen bestätigt. Sämtliche Angaben gehen grundsätzlich von der ausschließlichen Verwendung unserer Produkte aus. Sofern nicht anders beschrieben, kann aus den Angaben nicht auf die Kombinierbarkeit mit fremden Systemen oder auf die Austauschbarkeit einzelner Teile durch fremde Produkte geschlossen werden; insoweit kann keine Gewährleistung oder Haftung übernommen werden. Bitte beachten Sie auch, dass unsere Geschäftsbeziehungen ausschließlich unseren allgemeinen Verkaufs-, Liefer- und Zahlungsbedingungen (AGB) in der aktuellen Fassung zugrunde liegen. Unsere AGB erhalten Sie auf Anfrage oder finden Sie im Internet unter www.binderholz.com und www.rigips.com. Wir freuen uns auf eine gute Zusammenarbeit und wünschen Ihnen stets gutes Gelingen mit unseren Systemlösungen. Herausgeber Binderholz GmbH und Saint-Gobain Rigips Austria GesmbH Technische Umsetzung Dipl.-Ing. (FH) Tim Sleik, Dipl.-Ing. Christian Kolbitsch und Dipl.-Ing. (FH) Jens Koch Grafische Umsetzung Werbeagentur Goldfeder − Jasmin Brunner Fotos binderholz, Rigips Austria, Rothoblaas, Getzner Werkstoffe HOTLINES: Binderholz Bausysteme GmbH Saint-Gobain Rigips Austria GesmbH Tel. +43 6245 70500 Tel. +43 1 616 29 80-517 www.binderholz.com www.rigips.com
BAUPHYSIK INHALT Schallschutz 6 Luftschallschutz 6 Körperschall /Trittschall 7 Flankenübertragung / Schallnebenwege 7 Planungshinweise Schallschutz 8 Verbesserungsmöglichkeiten zur Reduktion der Flankenschallübertragung 9 BBS Decke in Sichtqualität – Optimierung der Flankenübertragung des Deckenauflagers auf einer Wohnungstrennwand 11 Schalldämmung der Bauteile ohne Nebenwege als Berechnungsgrundlage 13 Zu berücksichtigende Flankendämmmaße Rij,w 15 Berechnung Luftschalldämmmaß R’ w mit Berücksichtigung der Nebenwege 17 Vertikale Schallübertragung über die Wohnungstrenndecke 17 Zu berücksichtigende Nebenwege bei vertikaler Trittschallübertragung 20 Formelverzeichnis Schallschutz 22 Abkürzungsverzeichnis Schallschutz 23 Wärmeschutz / Feuchtigkeitsregulierung 26 Winterlicher Wärmeschutz 26 Sommerlicher Wärmeschutz 27 Feuchtigkeitsregulierung 28 Bauphysikalische Kennwerte von BBS 29 Brandschutz 32 Feuerwiderstand von Bauteilen 32 Brandverhalten von Baustoffen 33 binderholz Brettsperrholz BBS im Brandfall 34 Brandabschottung im Holzbau 36 Brandschutztechnische Beurteilung von Bauteilanschlüssen 37 Abbildungsverzeichnis 38 Quellenverzeichnis 39
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5 SCHALLSCHUTZ
BAUPHYSIK 6 SCHALLSCHUTZ Aufgabe des Schallschutzes ist es, Menschen in Aufenthaltsräumen angemessen vor Lärm zu schützen. Im Holzbau setzen sich die Bauteile immer aus mehreren Schichten zusammen. Dadurch wird dem Schall auf seinem Weg zwischen den einzelnen Bauteilen ein mehrfacher Widerstand entgegengesetzt. Während die Schalldämmung einschaliger Bauteile nur auf deren Masse und Biegesteifigkeit beruht, können im Holzbau durch intelligente mehrschalige Konstruktionen mit entkoppelten Schalen und Hohlraumdämmstoffen gleiche Schalldämmwerte bei wesentlich geringeren Massen erreicht werden. Für die Beurteilung des Schallschutzes ist die Bausituation maßgeblich. Das heißt, dass bei den schalltechnischen Anforderungen ein trennendes Bauteil immer inklusive der Nebenwege beurteilt wird. binderholz Brettsperrholz BBS Bei Massivholzkonstruktionen spielen für die Schalldämmung des Grundbauteils (ohne weitere Schichten) vor allem die Gesamtdicke des Brettsperrholzes, dessen Flächengewicht und Biegesteifigkeit eine wesentliche Rolle. Generell wird der Gesamtbauteil (Wand, Decke, Dach) in der Regel durch zusätzliche Schichten (Fassade, Installationsebene, Fußbodenaufbau etc.) ergänzt. Die Schalldämmung des Gesamtbauteils wird durch zusätzliche Verkleidungen deutlich erhöht. Bauteile aus Brettsperrholz BBS werden aus elementierten Einzelteilen gefertigt. Die konstruktionsbedingt erforderlichen Elementverbindungen sind schalltechnisch umfangreich geprüft und so ausgelegt, dass diese das angegebene Schalldämmmaß nicht negativ beeinflussen. Für den Einsatz von BBS als Wohnungstrenndecke oder Wohnungstrennwand wurden im Rahmen umfassender Prüfungen am ift Rosenheim Bauteilaufbauten entwickelt, welche die entsprechenden Anforderungen an die Schalldämmung erfüllen. Die Messergebnisse zeigen deutlich, dass diese optimierten Aufbauten auch Vergleichen mit Stahlbetondecken standhalten, und das bei einem Fünftel der Masse. Rigips Trockenbausysteme Schichten mit hoher Flächenmasse, wie zum Beispiel Gipsplatten, wirken sich vorteilhaft auf den Schallschutz aus. Durch das zusätzliche Anbringen einer Installationsebene entsteht eine biegeweiche Schale, welche die Schalldämmung bei hohen und mittleren Frequenzen deutlich erhöht. Dabei sollte auf den Einsatz weichfedernder Tragprofile, wie zum Beispiel Rigiprofil, die Verwendung von schweren, biegeweichen Beplankungen, wie zum Beispiel Rigips Feuerschutzplatten, und einen größtmöglichen Schalenabstand geachtet werden. Luftschallschutz Eine Konstruktion wird bei Schallübertragung zum Schwingen angeregt. Bei mehrschaligen Konstruktionen beeinflusst hierbei der Dämmstoff im Hohlraum die Kopplung der einzelnen Schichten und die Schallausbreitung innerhalb des Hohlraums. Das bewertete Schalldämmmaß R’w [dB] kennzeichnet die Luftschalldämmung eines Bauteils zwischen zwei Räumen inklusive der Schallnebenwege (siehe Abbildung 1). Die Schalldämmung von mehrschichtigen Bauteilen ist abhängig von den Eigenschaften jeder einzelnen Schicht sowie vom Zusammenwirken aller Schichten. Die Eigenschaften der einzelnen Schichten sind abhängig von ihrer Flächenmasse (Massenträgheit) und der Biegesteifigkeit. Beispielsweise kann die Schalldämmung durch das zusätzliche Anbringen einer Installationsebene aus Gipsplatten, also einer biegeweichen Schicht mit hoher Flächenmasse, verbessert werden. Eine Verbesserung der Schalldämmung kann unter anderem erzielt werden durch • die Verringerung der flächigen Verbindungspunkte der einzelnen Schichten (auf statisch notwendige Abstände achten), • den Einsatz weichfedernder Tragprofile zum Beispiel Federschienen, Metallständer-Vorsatzschalen, • die Verwendung von schweren, biegeweichen Beplankungen, zum Beispiel Gipsplatten, • Einsatz von weichem Dämmstoff in Hohlräumen, • die Vergrößerung des Schalenabstands. Abbildung 1 – Deckenprüfstand im Schall-Prüflabor und Anordnung der Messgeräte
BAUPHYSIK 7 Körperschall / Trittschall Körperschall wird in einem Bauteil durch mechanische Anregung induziert (siehe Abbildung 2). Beim Trittschall handelt es sich um einen Körperschall, der zum Beispiel durch Gehen, das Hüpfen von Kindern oder Klopfen entsteht. Das Störgeräusch wird mechanisch direkt in die Decke eingeleitet und in die benachbarten Räume abgestrahlt. Die Dämmung einer Decke wird durch den bewerteten Standard-Trittschallpegel L’ nT,w [dB] gekennzeichnet. Die Berücksichtigung der Bausituation inklusive der Nebenwege ist hier durch den Strich indiziert. Bei einer Trittschallmessung wird die Decke im Senderaum durch ein Norm-Hammerwerk angeregt und der im Empfangsraum erzeugte Schallpegel gemessen. Je niedriger der Pegel, desto besser ist die Decke im Trittschallschutz zu beurteilen. Maßgeblich für den zu wählenden Aufbau sind • die dynamische Steifigkeit s’ der Trittschalldämmplatten, • die Massen des Estrichs bzw. der Rohdecke, • die Beschwerung der Rohdecke. Je kleiner die dynamische Steifigkeit s’, desto besser die Trittschalldämmung (die zulässige Belastung der Trittschalldämmung ist zu beachten). ImWesentlichen wird versucht, die Einleitung von Trittschall in die Konstruktion sowie die Weiterleitung und Abstrahlung in Form von Luftschall zu verhindern bzw. zu minimieren. Die Abstrahlung in den Empfangsraum kann durch Vorsatzschalen verringert werden. Abbildung 2 – Reduktion von Körperschall Quelle: HFA Planungsbroschüre „Deckenkonstruktionen für den mehrgeschoßigen Holzbau“, 2009 Flankenübertragung / Schallnebenwege Am Schallschutz zwischen zwei Räumen sind neben dem Trennbauteil auch alle flankierenden Bauteile beteiligt. Das trennende Bauteil ist nur einer der vielen Übertragungswege. Bei hochschalldämmenden Trennbauteilen wird der Schall maßgeblich über die flankierenden Decken, Dächer, Innen- und Außenwände übertragen. Für die Optimierung der Schalldämmung von Bauteilen ist eine möglichst geringe Nebenwegübertragung anzustreben. Der Umfang der Nebenwegübertragung hängt von der konkreten Bausituation ab. Konstruktiv wird die Weiterleitung durch eine Lagerung auf elastischen Zwischenschichten unterbunden (siehe Abbildung 3). Abbildung 3 – Links Rothoblaas XYLOFON und rechts Getzner Sylodyn Durch Einplanung von Vorsatzschalen und abgehängten Deckenkonstruktionen können diese Zusatzmaßnahmen verringert, teilweise kann sogar darauf verzichtet werden. Quelle: Planungsbroschüre Holzforschung Austria Das Verhalten von Massivholzkonstruktionen unterscheidet sich deutlich vom mineralischen Massivbau. Bisher bestehende Prognosemodelle bilden das tatsächliche Verhalten von Massivholzkonstruktionen nicht ab. Um die Anforderungen an den Schallschutz und an die Gebrauchstauglichkeit sicher erfüllen zu können, werden die Bauteile häufig durch Ersatzmodelle und vereinfachte konservative Ansätze überdimensioniert und dadurch unwirtschaftlich. Im Rahmen des unter anderem von binderholz und Saint-Gobain Rigips Austria unterstützten Projekts „Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten“ wurden umfangreiche Messungen zur Schallübertragung über flankierende Bauteile durchgeführt (siehe Abbildung 4). Es wurde ein Prognosemodell nach DIN EN ISO 12354 erarbeitet, welches die vielfältigen Übertragungswege in der Bausituation berücksichtigt und dennoch für den Baupraktiker anwendbar bleibt. Das Modell wird in die neue DIN 4109 eingearbeitet. Reduktion von Körperschall Estrich TSD-Platten Schüttung BBS Rohdecke Zwischenschicht BBS Wand biegeweiche Beplankung Einleitung Dämpfung Dämpfung Abstrahlung Dämpfung © Rothoblaas © Getzner Werkstoffe
BAUPHYSIK 8 Die folgenden Darstellungen zeigen die verschiedenen Schallnebenwege je nach Bausituation: Abbildung 4 – Schematische Darstellung der Beiträge zur Schallübertragung im Holzbau Quelle: Forschungsprojekt Vibroakustik Modell zur Berechnung nach DIN EN ISO 12354 Die Berechnung von Einzahlwerten der Luftschalldämmung R’w und des Norm-Trittschallpegels L’n,w am Bau erfolgt aus den in Abbildung 4 dargestellten Übertragungswegen nach folgenden Gleichungen: Der Trittschall-Flankenweg DFf, in den Estrich hinein und über die flankierende Wand im Senderaum hinunter in die flankierende Wand im Empfangsraum, ist in der normativen Berechnung nach EN 12354 noch nicht berücksichtigt. Schalltechnische Prognosen wurden mit Baustellenmessungen verglichen, und es ist ein deutlicher Einfluss dieses Übertragungsweges feststellbar (Forschungsprojekt Vibroakustik). In dieser Planungsbroschüre wird das entsprechende Prognosemodell beschrieben, im Detail ersichtlich im durchgeführten Berechnungsbeispiel. Planungshinweise Schallschutz Die nachfolgende Tabelle zeigt Empfehlungen zum Schallschutz von Decken und Wohnungstrennwänden für Geschoßhäuser im Wohnbau auf Basis von DIN 4109 Bbl. 2 bzw. ÖNORM B 8115. Die Angaben beziehen sich auf die Bausituation inklusive aller Schallnebenwege. Bauteil Österreich Deutschland Wohnungstrennwand D’ nT,w ≥ 55 dB R’ w ≥ 55 dB Wohnungstrenndecke L’nT,w ≤ 48 dB Mindestanforderung: L’ n,w ≤ 53 dB Gehobene Anforderung: L’ n,w ≤ 46 dB R’ w = –10 lg ( 10 – 0,1R w + ∑10– 0,1R ij,w ) mit ij = Ff, Fd, Df L’ n,w = 10 lg ( 10 0,1L n,w + ∑10 0,1L n,ij,w ) mit ij = Df, DFf 1 2 Trittschallübertragung Vertikale Luftschallübertragung Horizontale Luftschallübertragung
BAUPHYSIK 9 Übersicht zu gebauten Beispielen in Massivholzbauweise, erhöhte Anforderungen an Wohnungstrenndecken nach DIN 4109 Beiblatt 2 erfüllt Die nachfolgende Tabelle zeigt Konstruktionen in ausgeführten Gebäuden, welche die erhöhten Anforderungen an Wohnungstrenndecken mit Berücksichtigung aller flankierenden Bauteile erfüllen (Forschungsprojekt Vibroakustik). BV Decke Wände Zusatzmaßnahmen Prognose Baumessung 2 80 50 85 200 Zementestrich MFT, s’ = 6 MN / m³ Kalksplitt Brettsperrholz BBS 100 mm BBS Elastomer oben und unten R’ w = 63,8 dB L’ n,w = 42,5 dB R’ w = 66 dB L’ n,w = 45 dB 3 65 40 90 100 Zementestrich MFT, s’ = 6 MN / m³ Kalksplitt Brettschichtholz 100 mm BBS 12,5 mm Rigips Feuerschutzplatte RF Elastomer oben R’ w = 61,3 dB L’ n,w = 45,8 dB R’ w = 63 dB L’ n,w = 45 dB 4 60 40 15 447 Zementestrich MFT, s’ = 6 MN / m³ Holzfaserplatte Holz-Beton-Verbund ≥ 100 mm BBS Vorsatzschalen R’ w = – dB L’ n,w = 44 dB 5 60 40 90 200 Zementestrich MFT, s’ = 6 MN / m³ Kalksplitt Brettschichtholz 2 x 18 mm Rigips Feuerschutzplatte RF ≥ 100 mm BBS 2 x 18 mm Rigips Feuerschutzplatte RF K260 Kapselung R’ w = 60,9 dB L’ n,w = 44,0 dB R’ w = 59 dB L’ n,w = 43 dB Verbesserungsmöglichkeiten zur Reduktion der Flankenschallübertragung Aus dem begleiteten Forschungsprojekt „Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten“ sowie aus einer Vielzahl von Planungsbroschüren und Fachvorträgen wurden von binderholz und Saint-Gobain Rigips Austria wertvolle und praktisch anwendbare Erkenntnisse für die schallschutzoptimierte Planung im Massivholzbau gewonnen. Nachfolgend werden diese Maßnahmen erläutert sowie die positiven Effekte anhand eines Berechnungsbeispiels nachvollziehbar dargestellt. BBS Massivholzelemente für Wände und Decken sind einzeln für sich betrachtet steife Scheiben. Diese Scheibeneigenschaft hat zur Folge, dass flankierende Bauteile aus Großformatelementen schlechter in der Flankendämmung wirken als Bauteile, welche aus BBS 125 Elementen bestehen. Beispielsweise bei einer flankierenden Außenwand besteht der Bauteil aus vielen aneinandergereihten Elementen mit je 1,25 m Breite, welche mit einem Stoßbrett über Schrauben verbunden werden. Der Elementstoß wirkt hierbei wie eine Feder oder ein Trennschnitt und dämpft die Flankenschallübertragung deutlich (siehe Abbildung 5). Die Messungen des Flankendämmmaßes RFf wurden mit dieser elementierten Bauweise durchgeführt und die angesetzten, schalltechnisch günstigeren Werte im Berechnungsbeispiel sind nur für diese Bauweise ansetzbar. Quelle: Forschungsprojekt Vibroakustik Abbildung 5 – Unterschied der Flankenschallübertragung zwischen BBS 125 und Großformatplatte BBS XL Großformatplatte BBS XL BBS 125
BAUPHYSIK 10 Flankierende BBS Wände sollten mit einer entkoppelnd wirkenden Vorsatzschale versehen werden (Installationsebene auf Schwingbügeln, Schalenabstand mindestens 50 mm, oder freistehende Vorsatzschale verwenden – siehe Abbildung 6). Abbildung 6 – Einseitig oder beidseitig entkoppelnd wirkende Vorsatzschalen In der Berechnung zur Schallübertragung hat die Masse der BBS Wand- und Deckenelemente einen großen Einfluss. Die Messungen zeigen, dass direkt aufgebrachte Beplankungen aus Gipskarton auf die Flankenschalldämmung einen positiven Einfluss haben. Im Detail ist dieser Effekt im Berechnungsbeispiel ersichtlich. Elastomere können zur Schallentkopplung bei vertikaler Flankenübertragung, zum Beispiel an den Auflagern einer Wohnungstrenndecke, eingesetzt werden. Folgende Tabelle zeigt die Verbesserung der Stoßstellendämmmaße (Eingangsparameter zur Berechnung des Luftschalldämmmaßes inkl. Nebenwegen R’ w – siehe Seite 17). Auf den Übertragungsweg Fd wirkt sich nur das obere Elastomer aus, auf den Weg Df nur das untere Elastomer. Die Wege Ff und DFf werden von beiden Elastomeren beeinflusst. Anordnung der Elastomere Position Daten aus Tagungsband DAGA 2010 Neue Messdaten oben unten oben oder unten ∆Kij = 7 … 10 dB ∆Kij = 4 … 10 dB oben und unten ∆Kij = 8 … 19 dB ∆Kij = 13 … 15 dB Quelle: Forschungsprojekt Vibroakustik ANMERKUNGEN Die angegebenen Werte streuen stark, da Elastomere unterschiedlicher Hersteller verwendet wurden, in Kombination mit verschiedensten Wand- und Deckenaufbauten. Die Angaben gelten nur für entkoppelte Befestigungsmittel (Winkel mit Elastomerplatten, Schrauben mit Beilagscheiben und elastischen Unterlegscheiben – siehe Abbildung 7). Werden konventionelle Verbindungsmittel verwendet, reduziert sich die entkoppelnde Wirkung des Elastomers deutlich. Es ist in diesem Fall ein ∆Kij von 2 bis 3 dB ansetzbar. Weitere Planungsgrundlagen zum Einfluss von Elastomerlagern mit und ohne Berücksichtigung von eingebrachten Verbindungsmitteln finden sich in der Planungsbroschüre der Holzforschung Austria mit dem Titel „Deckenkonstruktionen für den mehrgeschoßigen Holzbau“. Quelle: Planungsbroschüre Rothoblaas Abbildung 7 – Entkoppelte Befestigungsmittel mit Elastomerlagern von verschiedenen Herstellern © Rothoblaas © Getzner Werkstoffe © Rothoblaas
BAUPHYSIK 11 BBS Decke in Sichtqualität – Optimierung der Flankenübertragung des Deckenauflagers auf einer Wohnungstrennwand BBS Decken mit unterseitig sichtbarer Holzoberfläche tragen zur Flankenübertragung zwischen angrenzenden Räumen bei (siehe Abbildung 8). Aktuelle Messungen des Flankendämmmaßes RFf haben ergeben, dass eine Deckenbeschwerung mittels Schüttungen in Kombination mit einem Nassestrich-Fußbodenaufbau eine deutliche Verbesserung der Flankendämmung ergibt (Forschungsprojekt Vibroakustik). Abbildung 8 – Unterschiedlicher Weg der Flankenschallübertragung im Deckenbereich Eine 150 mm starke binderholz Brettsperrholz BBS 125 Decke, die über einer 80 mm starken BBS 125 Wand durchläuft, ergibt ein gemessenes RFf,w von 44 dB. Wird auf die 150 mm starke BBS Decke ein Aufbau aus 60 mm Splittschüttung, 40 mm Trittschalldämmplatte und 50 mm Zementestrich aufgebracht, so erhöht sich das gemessene RFf,w auf 61 dB. Sofern statisch auf die Durchlaufwirkung der BBS Decke verzichtet werden kann, ist eine Trennung der Deckenfelder in den Achsen der Wohnungstrennwände eine effektive Maßnahme zur Verbesserung der Flankendämmung: Bei einer durchlaufenden 150 mm starken BBS 125 Decke beträgt das gemessene Flankendämmmaß RFf 44 dB (wie vorher beschrieben), bei der Ausführung eines Trennschnittes erhöht sich der gemessene Wert für RFf auf 49 dB. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Flankendämmung besteht darin, flankierende Decken mit einer zusätzlich abgehängten Unterdecke mit schwingungsentkoppelten Direktabhängern zu versehen (siehe Abbildung 9). Auf diese Weise wird der Energieeintrag in die Brettsperrholz BBS Decke im Senderaum und die Abstrahlung im Empfangsraum deutlich reduziert. Abbildung 9 – Abgehängte Decke mit Schwingungsentkopplung
BAUPHYSIK 12 Beispiel zur Berechnung des Schallschutzes einer geplanten Bausituation mit Berücksichtigung der Schallnebenwege Abbildung 10 – Darstellung zweier Wohnungen mit schallentkoppelter Wohnungstrennwand MAßSTAB: ail Variante 2 übertragung 1:50 BEARBEITER: andhal DATUM: PLAN-NR.: 21.12.2017 2 HOLZ BAUSYSTEME GmbH -HALVIC-STR. 46 HALLEIN fon +43 6245 70500-00 fax +43 6245 70500-7001 www.binderholz.com bbs@binderholz.com Wohnungstrenndecke Zementestrich Trittschalldämmung Splittschüttung gebunden 50 40 100 Rieselschutz 150BBS 5-S Wohnung 1 Wohnung 2 MAßSTAB: PLANINHALT: Grundriss/Detail Variante 2 PROJEKT: Schall - Flankenübertragung 1:50 BEARBEITER: andhal DATUM: PLAN-NR.: 21.12.2017 2 BINDERHOLZ BAUSYSTEME GmbH SOLVAY-HALVIC-STR. 46 A-5400 HALLEIN fon +43 6245 70500-00 fax +43 6245 70500-7001 www.binderholz.com bbs@binderholz.com Innenwand 100 15 BBS 5-S GKF Innenwand BBS 3-S Lattung auf Schwingbügel 60 70 Wohnungstrennwand 2x15 GKF Lattung auf Schwingbügel 30 70 Rieselschutz 150BBS 5-S Wohnung 2 Trittschall: Flanke 2 Trittschall: Flanke 1 Trittschall: Flanke 3 Trittschall: Flanke 4 Wohnung 1 Wohnung 2 120 BBS 5-S 70 30 2x15 GKF Lattung auf Schwingbügel 50 Mineralwolle 15 GKF 50 Mineralwolle PLANINHALT: Außenwand 100 160 40 8 BBS 5-S Wärmedämmung Lattung mit EPDM HPL Innenwand 100 15 BBS 5-S GKF Innenwand BBS 3-S Lattung auf Schwingbügel 60 70 Wohnungstrennwand 2x15 GKF Lattung auf Schwingbügel 30 70 15 GKF Wohnung 1 Wohnung 2 Trittschall: Flanke 2 Trittschall: Flanke 1 Trittschall: Flanke 3 Trittschall: Flanke 4 120 BBS 5-S 70 30 2x15 GKF Lattung auf Schwingbügel 50 Mineralwolle 15 GKF 50 Mineralwolle
BAUPHYSIK 13 Schalldämmung der Bauteile ohne Nebenwege als Berechnungsgrundlage Berechnung R’ w aus der Masse eines einschaligen Trennbauteils in Brettsperrholzbauweise ohne Vorsatzschalen, sofern keine Prüfergebnisse vorliegen: Bauteil Bauteillänge lf Bauteilschichten für die Flankenschallberechnung Rw,r angesetzte Luftschalldämmung in der Flankenschallberechnung Rw,P geprüfte Luftschalldämmung des Gesamtbauteils Wohnungstrennwand 3,14 m 5-schichtiges BBS 120 mm (57,6 kg / m²) ohne angesetzte Masseerhöhung, Beplankungen vom BBS durch Schwingbügel entkoppelt 35,7 dB 69 dB Innenwand 3,12 m 5-schichtiges BBS 100 mm (48 kg / m²) mit einseitiger direkter Beplankung 15 mm Rigips Feuerschutzplatte RF, Zusatzmasse 13,5 kg / m² 36,7 dB - Außenwand (Trennschnitt in der Achse der Wohnungstrennwand) 3,12 m 5-schichtiges BBS 100 mm (48 kg / m²) mit einseitiger direkter Beplankung 15 mm Rigips Feuerschutzplatte RF, Zusatzmasse 13,5 kg / m² 36,7 dB 47 dB* Wohnungstrenndecke Fläche über betrachtetem Raum: Ss = 3,12 m x 3,14 m = 9,8 m² 5-schichtiges BBS 150 mm (72,0 kg / m²) mit angesetzter Masseerhöhung aus dem Fußbodenaufbau mit schwerer Schüttung (196,0 kg / m²) ergibt eine Gesamtmasse von 268 kg / m² 57,1 dB Rw,P = 77 dB Ln,w,P = 38 dB * Gemessen wurde der Wert mit 90 mm BBS und 12,5 mm Rigips Feuerschutzplatte RF Horizontale Schallübertragung über Wohnungstrennwand Berechnung Luftschalldämmmaß mit Berücksichtigung der Nebenwege In folgende Formel kann das gemessene Luftschalldämmmaß R’ w der Wohnungstrennwand (Gesamtaufbau R’w = 69 dB) direkt eingesetzt werden: Die Flankendämmmaße Rij,w sind rechnerisch zu ermitteln: R’ w = 32,05 * log ( m'Element ) – 18,68 + KWandtyp mit KWandtyp = – 2 dB für großformatige Elemente 1 R’ w = –10 lg ( 10 – 0,1R w + ∑10– 0,1R ij,w ) 1 R ij,w = ( R i,w+ R j,w ) / 2 + ∆R ij,w + K ij + 10 lg ( Ss / lolf ) 3
BAUPHYSIK 14 Erläuterung zum Stoßstellendämmmaß Kij Im Forschungsprojekt „Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten“ wurden zahlreiche Kij-Werte gemessen. Zusätzlich wurden Messdaten vergleichbarer Aufbauten aus verschiedenen europäischen Instituten zusammengetragen und ermittelt. Die folgende Tabelle zeigt als Auswertung der gesammelten Daten die Mittelwerte der Stoßstellendämmmaße für verschiedene Stoßsituationen. Fall Stoßstellentyp Übertragungsrichtung Stoßstellendämmmaß 1 „Vertikale Übertragung“ Weg Ff KFf = 20 dB 2 „Horizontale Übertragung“ Weg Ff Decke durchlaufend KFf = 3 dB 3 „Horizontale Übertragung“ Weg Ff Decke getrennt KFf = 12+10lg(m2' / m1') 4 „Gemischte Übertragung“ Weg Df und Fd KFd = 14 dB KDf = 14 dB 5 „Horizontale Übertragung“ Wege Ff, Df, Fd Wände aus BBS 125 KFf = 12 dB KDf = KFd = 16 dB Abbildung 11 – Flankenschallübertragung bei BBS 125 Elementen Bei der Konstruktion mit Brettsperrholz BBS 125 werden stets 1,25 m breite Wandelemente aneinandergereiht und mit einem Stoßbrett verbunden, was sich akustisch wie ein Trennschnitt auswirkt (siehe Abbildung 11). Es ist für KFf bei einer durchlaufenden flankierendenWand folglich nicht der Fall 2, sondern der günstigere Fall 3 ansetzbar. Dies wurde anhand der Messungen im Rahmen des oben genannten Forschungsprojektes belegt. Ebenfalls basierend auf der akustisch günstigen Bauweise mit BBS 125 Elementen zeigen die RFf-Messergebnisse bei der Ausführung eines Trennschnittes in der flankierenden Wand in der Achse der Trennwand, dass in diesem Fall in der Berechnung der KFf-Wert aus Fall 1 ansetzbar ist. HINWEIS Diese sich günstig auf den Schallschutz auswirkenden Ansätze sind nur wählbar, wenn die Außenwand nicht aus Großformatelementen besteht. Des Weiteren dürfen eventuell vorhandene direkte Beplankungen auf der Innenseite der flankierenden Wand nicht hinter der Trennwand hindurchlaufen.
BAUPHYSIK 15 Zu berücksichtigende Flankendämmmaße Rij,w 1. Flanke Wohnungstrennwand – Außenwand RFf,w: Schallübertragung in die flankierende Wand hinein und im Empfangsraum aus der flankierenden Wand wieder heraus RF,w = 36,7 dB Rf,w = 36,7 dB ∆RFf,w = 0 dB (keine Vorsatzschalen vorhanden) KFf = 20 dB (Fall 1 aufgrund der elementierten Bauweise mit 125 cm breiten BBS Wandelementen) Ss = 8,6 m² lo = 1,0 m lf = 2,75 m Berechnungsergebnis: RFf,w = 61,6 dB RDf,w: Schallübertragung in die Trennwand hinein und im Empfangsraum aus der flankierenden Außenwand wieder heraus RD,w = 35,7 dB (Berechnung auf Basis der Masse der rohen BBS 125 Wandelemente, 12 cm Dicke) Rf,w = 36,7 dB ∆RDf,w = 18 dB (Verbesserungsmaß einer einseitigen Vorsatzschale auf Schwingbügeln mit doppelter 12,5 mm Beplankung auf BBS 125 Wand, 90 mm Dicke, Messergebnisse binderholz / Rigips) KDf = 16 dB (Fall 5) Ss = 8,6 m² lo = 1,0 m lf = 2,75 m Berechnungsergebnis: RFd,w = 75,1 dB RFd,w: Schallübertragung in die flankierende Außenwand hinein und im Empfangsraum aus der Trennwand wieder heraus Zur Berechnung wird der Weg Fd gleich Df gesetzt: RFd,w = 75,1 dB 2. Flanke Wohnungstrennwand – Innenwand RFf,w: Schallübertragung in die anstoßende Innenwand hinein und im Empfangsraum aus der anstoßenden Innenwand wieder heraus RF,w = 36,7 dB Rf,w = 36,7 dB ∆RFf,w = 0 dB (keine Vorsatzschalen vorhanden) KFf = 20 dB (Fall 1 aufgrund der elementierten Bauweise mit 125 cm breiten BBS Wandelementen) Ss = 8,6 m² lo = 1,0 m lf = 2,75 m Berechnungsergebnis: RFf,w = 61,6 dB RDf,w: Schallübertragung in die Trennwand hinein und im Empfangsraum aus der anstoßenden Innenwand wieder heraus RD,w = 35,7 dB (Berechnung auf Basis der Masse der rohen BBS 125 Wandelemente, 12 cm Dicke) Rf,w = 36,7 dB ∆RDf,w = 18 dB (Verbesserungsmaß einer einseitigen Vorsatzschale auf Schwingbügeln mit doppelter 12,5 mm Beplankung auf BBS 125 Wand, 90 mm Dicke, Messergebnisse binderholz / Rigips) KDf = 16 dB (Fall 5) Ss = 8,6 m² lo = 1,0 m lf = 2,75 m Berechnungsergebnis: RDf,w = 75,2 dB RFd,w: Schallübertragung in die anstoßende Innenwand hinein und im Empfangsraum aus der Trennwand wieder heraus Zur Berechnung wird der Weg Fd gleich Df gesetzt: RFd,w = 75,2 dB
BAUPHYSIK 16 3. Flanke Wohnungstrennwand – Decke RFf,w: Schallübertragung in die flankierende Decke hinein und im Empfangsraum aus der flankierenden Decke wieder heraus RF,w = 57,1 dB Rf,w = 57,1 dB ∆RFf,w = 0 dB (keine abgehängte Decke vorhanden) KFf = 5,3 dB (Fall 3, m1’ = 268 kg / m², m2’ = 57,6 kg / m²) Ss = 8,6 m² lo = 1,0 m lf = 3,14 m Berechnungsergebnis: RFf,w = 66,8 dB RDf,w: Schallübertragung in die Trennwand hinein und im Empfangsraum aus der flankierenden Decke wieder heraus RD,w = 35,7 dB (Berechnung auf Basis der Masse der rohen BBS 125 Wandelemente, 12 cm Dicke) Rf,w = 57,1 dB ∆RDf,w = 18 dB (Verbesserungsmaß einer einseitigen Vorsatz schale auf Schwingbügeln mit doppelter 12,5 mm Beplankung auf BBS 125 Wand, 90 mm Dicke, Mes- sergebnisse binderholz / Rigips) KDf = 14 dB (Fall 4) Ss = 8,6 m² lo = 1,0 m lf = 3,14 m Berechnungsergebnis: RDf,w = 82,8 dB RFd,w: Schallübertragung in die flankierende Decke hinein und im Empfangsraum aus der Trennwand wieder heraus Zur Berechnung wird der Weg Fd gleich Df gesetzt: RFd,w = 82,8 dB 4. Flanke Wohnungstrennwand – Boden Die zugehörigen Nebenwege ij = Ff, Df, Fd werden nicht berücksichtigt, da die Schallübertragung konstruktiv unterbunden wird durch • schwere Fußbodenaufbauten mit Zementestrich • im Schnitt ersichtlichen korrekten Einbau der Wohnungstrennwand auf der Rohdecke mit Verwendung des Estrich-Randdämmstreifens
BAUPHYSIK 17 Berechnung Luftschalldämmmaß R’ w mit Berücksichtigung der Nebenwege Aus den vorher beschriebenen Einzelwerten kann nun anhand von Formel R’ w berechnet werden: Nach DIN 4109 sind 2 dB Prognoseunsicherheit beim Luftschall zu berücksichtigen: R’ w = 57,3 dB – 2 dB = 55,3 dB > erf. R’ w = 55 dB Dadurch wird der Nachweis für Luftschall erfüllt. ANMERKUNG zu RDf und RFd Diese Flankendämmmaße liegen aufgrund der entkoppelnden Installationsebenen weit über dem Wert der Flankenwege RFf. Vereinfachend kann dieser Weg bei der Ausführung von beidseitigen Installationsebenen (freistehend oder auf Schwingbügeln) auf der Wohnungstrennwand oder innenseitig auf der flankierenden Wand vernachlässigt werden. Bei dem oben aufgeführten Rechenbeispiel beträgt die Differenz bei Vernachlässigung dieser Flankenwege +0,3 dB für R’ w . Vertikale Schallübertragung über die Wohnungstrenndecke Trittschallübertragung mit Berücksichtigung der Nebenwege In folgende Formel kann der gemessene Norm-Trittschallpegel der Wohnungstrennwand (Gesamtaufbau Rw = 69 dB) direkt eingesetzt werden: Die Trittschall-Flankenübertragungen auf dem Weg Df und DFf sind rechnerisch zu ermitteln: Der Laborwert zur Flankenübertragung des Trittschalls auf dem Weg Df ist nach folgender Formel zu berechnen: R’ w = –10 log(10 -0,1×69 + 10-0,1×61,6 + 10-0,1×75,1 + 10-0,1×75,1 + 10-0,1×61,6 + 10-0,1×75,1 + 10-0,1×75,1 + 10-0,1×66,8 + 10-0,1×82,8 + 10-0,1×82,8 ) = 57,3 dB 1 L’ n,w = 10 lg(10 0,1L n,w + ∑10 0,1L n,ij,w) 2 Ln,Df,w = Ln,Df,lab,w – ∆Kij – ∆Rj,w – 10lg (Ss / (lo lf)) Ln,DFf,w = Ln,DFf,lab,w – ∆Kij – ∆Rij,w – 10lg (Ss / ( lo lf)) 4 5 L’ n,Df,lab,w = 10 lg(10 0,1(L n,w + K 1 ) – 10 0,1L n,w) 6
BAUPHYSIK 18 Der hierzu neben dem bewerteten Norm-Trittschallpegel Ln,w benötigte Faktor K1 ist abhängig von der Konstruktionsvariante folgender Tabelle zu entnehmen: Korrektursummand K1 zur Berücksichtigung der Flankenübertragung auf dem Weg Df. Wandaufbau im Empfangsraum Deckenaufbau Brettsperrholzdecke BBS Brettsperrholzwand BBS K1 = 4 dB Der Laborwert zur Flankenübertragung des Trittschalls auf dem Weg DFf, Ln,DFf,lab,w ist aus folgender Tabelle in der grau hinterlegten rechten Spalte zu entnehmen, in Abhängigkeit von der Wandkonstruktion und dem Fußbodenaufbau. In der Tabelle, welche für die Laborbedingungen gültig ist, wurde der Wert mit Ln,DFf,w bezeichnet. Wandaufbau im Sende- und Empfangsraum Estrichaufbau Trittschallübertragung auf dem Weg Dd + Df: Ln,w + K1 in dB 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 >5 Ln,DFf,w in dB a) ZE / HWF 11 10 10 9 8 7 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 0 n = 1 46 b) ZE / MF 10 10 9 8 7 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 0 0 n = 7 45 σ = 1,5 c) TE 8 7 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 n = 6 42 σ = 0,9 Estrichaufbau: a) ZE / HWF mineralisch gebundener Estrich oder Gussasphalt auf Holzweichfaser-Trittschalldämmplatten Randdämmstreifen: > 5 mm Mineralfaser- oder PE-Schaum-Randstreifen b) ZE / MF mineralisch gebundener Estrich oder Gussasphalt auf Mineralfaser- oder PST-Trittschalldämmplatten Randdämmstreifen: > 5 mm Mineralfaser- oder PE-Schaum-Randstreifen c) TE Trockenstrich auf Mineralfaser-, PST- oder Holzweichfaser-Trittschalldämmplatten Randdämmstreifen: > 5 mm Mineralfaser- oder PE-Schaum-Randstreifen
BAUPHYSIK 19 Mit diesen Formeln und den abgebildeten zugehörigen Tabellen kann nun für das abgebildete Planungsbeispiel die vertikale Trittschallübertragung mit Berücksichtigung der Nebenwege berechnet werden. Hierbei sind für alle vier Wände des untersuchten Raumes jeweils die beiden Flankenwege Df und DFf zu untersuchen, wodurch sich acht Werte für Ln,ij,w ergeben. Der folgende Planauszug (siehe Abbildung 12) zeigt den betrachteten Raum mit den zu berücksichtigenden flankierenden Wänden für die Trittschallübertragung. Abbildung 12 – Optimierte Wohnungstrennwand zur Verhinderung der Flankenschallübertragung PLANIN Gru PROJE Sch Außenwand 100 160 40 8 BBS 5-S Wärmedämmung Lattung mit EPDM HPL Inne 100 15 Innenwand BBS 3-S Lattung a 60 70 Wohnungstrennwand 2x15 GKF Lattung auf Schwingbügel 30 70 15 GKF Wohnung 1 Wohnung 2 Trittschall: Flanke 2 Trittschall: Flanke 1 Trittschall: Flanke 3 Trittschall: Flanke 4 120 BBS 5-S 70 30 2x15 GKF Lattung auf Schwingbügel 50 Mineralwolle 15 GKF 50 Mineralw
BAUPHYSIK 20 Zu berücksichtigende Nebenwege bei vertikaler Trittschallübertragung 1. Flanke Decke – Wohnungstrennwand Ln,w = 38 dB Ss = 9,8 m² lf = 3,14 m K1 = 4 dB (aus Tabelle 1, BBS 125 Decke in Sichtqualität, Wände BBS 125 in Sichtqualität oder direkt beplankt ohne Berücksichtigung eventuell geplanter Vorsatzschalen / Installationsebenen) Ln,Df,lab,w = 39,8 dB (Berechnung nach Formel 6) Ln,DFf,lab,w = 45 dB (aus Tabelle 2, BBS 125 Decke in Sichtqualität, Fußbodenaufbau mit Zementestrich und Mineralfaser- Trittschalldämmplatten, Randdämmstreifen ist immer erforderlich) ∆Kij = 0 dB (kein Elastomer oben) ∆Kij = 3 dB (Elastomer unten, wirksam für beide Flankenwege) ∆Rij,w = 18 dB (Verbesserungsmaß einer einseitigen Vorsatzschale auf Schwingbügeln mit doppelter 12,5 mm Beplankung auf BBS 125 Wand, 90 mm Dicke, Messergebnisse binderholz / Rigips) Berechnungsergebnis: Ln,Df,w = 13,9 dB Ln,DFf,w = 14,1 dB 2. Flanke Decke – Innenwand Ln,w = 38 dB Ss = 9,8 m² lf = 3,12 m K1 = 4 dB (entsprechend Flanke 1) Ln,Df,lab,w = 39,8 dB (entsprechend Flanke 1) Ln,DFf,lab,w = 45 dB (entsprechend Flanke 1) ∆Kij = 0 dB (kein Elastomer oben) ∆Kij = 3 dB (Elastomer unten, wirksam für beide Flankenwege) ∆Rij,w = 0 dB (keine Vorsatzschale eingeplant) Berechnungsergebnisse: Ln,Df,w = 31,8 dB Ln,DFf,w = 37,0 dB 3. Flanke Decke – Innenwand Ln,w = 38 dB Ss = 9,8 m² lf = 3,14 m K1 = 4 dB (entsprechend Flanke 1) Ln,Df,lab,w = 39,8 dB (entsprechend Flanke 1) Ln,DFf,lab,w = 45 dB (entsprechend Flanke 1) ∆Kij = 0 dB (kein Elastomer oben) ∆Kij = 3 dB (Elastomer unten, wirksam für beide Flankenwege) ∆Rij,w = 15 dB (Verbesserungsmaß einer einseitigen Vorsatzschale auf Schwingbügeln mit einfacher 15 mm Beplankung auf BBS 125 Wand, 90 mm Dicke) (siehe Tabelle 8. Tagungsband HolzBauSpezial) Berechnungsergebnisse: Ln,Df,w = 16,9 dB Ln,DFf,w = 22,1 dB 4. Flanke Decke – Innenwand Ln,w = 38 dB Ss = 9,8 m² lf = 3,12 m K1 = 4 dB (entsprechend Flanke 1) Ln,Df,lab,w = 39,8 dB (entsprechend Flanke 1) Ln,DFf,lab,w = 45 dB (entsprechend Flanke 1) ∆Kij = 0 dB (kein Elastomer oben) ∆Kij = 3 dB (Elastomer unten, wirksam für beide Flankenwege) ∆Rij,w = 0 dB (keine Vorsatzschale eingeplant) Berechnungsergebnisse: Ln,Df,w = 31,8 dB Ln,DFf,w = 37,0 dB
BAUPHYSIK 21 5. Berechnung der Trittschallübertragung mit Berücksichtigung der Nebenwege Berechnung L’n,w anhand folgender Formel Nach DIN 4109 sind 3 dB Prognoseunsicherheit beim Trittschall zu berücksichtigen: L’n,w = 43,0 dB + 3 dB = 46,0 dB ≤ erf. L’n,w = 46 dB Dadurch wird der Nachweis für Trittschall erfüllt. Anmerkungen zum Rechenbeispiel Da die hier beschriebene, wissenschaftlich belegte Berechnung von den Vorgaben der DIN 4109 abweicht, muss der Nachweis für die Trenndecke über eine Baumessung erfolgen. Vereinfachte In-situ-Korrektur: Für die Berechnung werden die Laborwerte L’n,w und R’ w der direkten Übertragung anhand der Körperschall-Nachhallzeit der Decke im Labor Ts,lab und am Bau Ts,situ auf die Bausituation umgerechnet. Die Auswirkung der In-situ-Korrektur (gemessene Beispiele aus dem Forschungsprojekt Vibroakustik) wird in diesem Rechenbeispiel nicht berücksichtigt, sie resultiert in einer Änderung der berechneten R’w bzw. L’n,w-Werte von gemittelt ± 1 bis 2 dB. L’ n,w = 10log(10 0,1×38 + 100,1×13,9 + 100,1×14,1 + 100,1×31,8 + 100,1×37,0 + 100,1×16,9 + 100,1×22,1 + 100,1×31,8 + 100,1×37,0 ) = 43,0 dB 2 R’ Dd = R’situ = R’lab – 10lg(Ts,situ /Ts,lab) bzw. L’ n,Dd = L’n,situ = L’n,lab + 10lg(Ts,situ /Ts,lab) 7 8
BAUPHYSIK 22 Formelverzeichnis Schallschutz 1 R’ w [dB] Bewertetes Bau-Schalldämmmaß eines Trennbauteils (Anforderung Deutschland) im eingebauten Zustand mit Nebenwegen 2 L’ n,w [dB] Norm-Trittschallpegel einer Trenndecke (Anforderung Deutschland) im eingebauten Zustand mit Nebenwegen 3 R ij,w Berechnetes Flankendämmmaß eines Trennbauteils für die einzelnen Schallnebenwege mit ij = Df, Fd, Ff 4 Ln,Df,w [dB] Trittschall-Flankenübertragung auf dem Weg Df, umgerechnet auf die Bausituation 5 Ln,DFf,w [dB] Trittschall-Flankenübertragung auf dem Weg DFf, umgerechnet auf die Bausituation 6 Ln,Df, lab w [dB] Laborwert der Trittschall-Flankenübertragung auf dem Weg Df 7 R’ Dd Berechnetes Schalldämmmaß eines Trennbauteils (Anforderung Deutschland) mit Nebenwegen mit In-situ-Korrektur 8 L’ n,Dd Berechneter Normtrittschallpegel einer Trenndecke (Anforderung Deutschland) mit Nebenwegen mit In-situ-Korrektur
BAUPHYSIK 23 Abkürzungsverzeichnis Schallschutz Rw [dB] Bewertetes Luftschalldämmmaß eines Bauteils ohne Schallnebenwege Ln,w [dB] Bewerteter Norm-Trittschallpegel eines Bauteils ohne Schallnebenwege Ri,w [dB] Luftschalldämmmaß des flankierenden Bauteils im Senderaum Rj,w [dB] Luftschalldämmmaß des flankierenden Bauteils im Empfangsraum ∆Rij,w [dB] Verbesserungsmaß der Flankenschalldämmung (Luftschall und Trittschall) durch Installationsebenen oder freistehende Vorsatzschalen Ss [m²] Fläche Trennbauteil lo [m] Bezugslänge 1,0 m lf [m] Länge der Stoßfuge des flankierenden Bauteils zum Trennbauteil [m] Kij [dB] Stoßstellendämmmaße zur Berechnung der Flankendämmmaße Rij,w ∆Kij [dB] Verbesserung der Trittschall-Flankenübertragung durch entkoppelnde Elastomere K1 [dB] Faktor zur Ermittlung der Trittschall-Flankenübertragung auf dem Weg Df K2 [dB] Faktor zur Ermittlung der Trittschall-Flankenübertragung auf dem Weg DFf Ln,DFf,lab,w [dB] Laborwert der Trittschall-Flankenübertragung auf dem Weg DFf D’nT,w [dB] Bewertete Standardschallpegeldifferenz eines Trennbauteils (Anforderung Österreich) im eingebauten Zustand mit Nebenwegen; Nachhallzeit im Empfangsraum wird hier berücksichtigt L’nT,w [dB] Standardtrittschallpegel einer Trenndecke (Anforderung Österreich) im eingebauten Zustand mit Nebenwegen; Nachhallzeit im Empfangsraum wird hier berücksichtigt m1' [kg / m²] Ansetzbare Flächenmasse des flankierenden Bauteils (ohne die Masse eventueller Vorsatzschalen oder Abhängungen) zur Berechnung des Stoßstellendämmmaßes Kij m2' [kg / m²] Ansetzbare Flächenmasse des Trennbauteils (ohne die Masse eventueller Vorsatzschalen oder Abhängungen) zur Berechnung des Stoßstellendämmmaßes Kij
24 WÄRMESCHUTZ
25
BAUPHYSIK 26 WÄRMESCHUTZ / FEUCHTIGKEITSREGULIERUNG Winterlicher Wärmeschutz Wärmeschutz im Hochbau beinhaltet alle Maßnahmen zur Verminderung des Heizwärmebedarfs im Winter und Kühlbedarfs im Sommer. Dabei stehen die Steigerung der Behaglichkeit durch angenehmes Raumklima sowie die damit verbundene erhebliche Entlastung der Umwelt im Mittelpunkt. Bei unzureichendem Wärmeschutz können sich unbehagliche und unhygienische raumklimatische Wohnverhältnisse einstellen. Warum Wärmedämmung? • Um das Wohlbefinden zu steigern. • Um Krankheiten zu verhindern. • Um Geld zu sparen, da Heizkosten erheblich gesenkt werden. • Zur Wertsteigerung des Gebäudes (Energiekosten). • Um unsere Umwelt zu schützen, da der CO2-Ausstoß beträchtlich reduziert wird. binderholz Brettsperrholz BBS Mit BBS können Niedrigenergie-, Passivenergie- und Plusenergiebauten errichtet werden. BBS Konstruktionen erreichen alle üblichen Wärmedämmwerte und führen aufgrund des diffusionsoffenen Aufbaus und der Eigenschaft, Spitzenwerte der Raumluftfeuchte dämpfen zu können, zu einem behaglichen und ausgeglichenen Raumklima. Da BBS aus Nadelholzlamellen produziert wird, welche einer strengen Qualitätskontrolle unterliegen, ist die Holzfeuchte von BBS im Auslieferungszustand in einem sehr engen Rahmen auf 12 % ± 2 % garantiert, so wie auch eine kontrollierte Rohdichte gegeben ist. Aus diesem Grund darf für BBS laut gültiger ETA-06 / 0009 ein verbesserter Wert für die Wärmeleitfähigkeit λ von 0,12 W/ mK angesetzt werden. Rigips Trockenbausysteme Moderne Holzbauten in Passivhaus- und Multi-Komfort-Haus-Bauweise mit Systemen von Saint-Gobain garantieren höchste Qualität. Mit Saint-Gobain Dämmstoffen steht eine umfangreiche Produktpalette für Boden, Wand, Decke und Dach zur Verfügung. Das Leistungsspektrum reicht von der normalen Wärmedämmung bis zu kompletten Systemlösungen für den Wohnbereich ebenso wie für kommerzielle und öffentliche Gebäude (siehe Beispiel Abbildung 13). Mineralfaserdämmstoffe von Isover mit einem λ von 0,034 W/ mK und WDV-Systeme von Weber bieten höchsten Komfort bei geringsten Dämmstärken. Rigips Vorsatzschalen und abgehängte Decken- und Dachkonstruktionen mit vollständiger Hohlraumdämmung (zum Beispiel Isover Mineralwolle) tragen zusätzlich zur Reduzierung der U-Werte von Bauteilen bei. Zur geforderten Verbesserung der Gesamtenergieeffizienz auch bei bestehenden Gebäuden leistet der trockene Innenausbau einen bedeutenden Beitrag. Im Rahmen des Ausbaus vorhandener Dachkonstruktionen lässt sich die Energieeffizienz bestehender Gebäude wesentlich verbessern. Neben den kurzen Bauzeiten liegt in der damit einhergehenden Möglichkeit, in den Installationsebenen auch gleichzeitig die Haustechnik zu erneuern, ein besonderer Vorteil der Trockenbauweise. Darüber hinaus tragen Beplankungen aus Rigips Platten mit einem Raumgewicht von ca. 800 bis zu 1200 kg / m² zur Erhöhung der speicherfähigen Masse des Bauteils und des sommerlichen Komforts bei. Abbildung 13 – Außenwand 22 b
BAUPHYSIK 27 Sommerlicher Wärmeschutz Der sommerliche Wärmeschutz (Hitzeschutz) dient dazu, die durch direkte oder indirekte Sonneneinstrahlung verursachte Aufheizung im Inneren des Gebäudes, die in der Regel im Wesentlichen auf eine Einstrahlung durch die Fenster zurückzuführen ist, auf ein erträgliches Maß zu begrenzen. Dies geschieht vor allem durch die Minimierung der Wärmezufuhr aus der direkten Sonneneinstrahlung, der Wärmeleitung von Wand-, Dach- und Deckenflächen sowie der Abwärme von elektrischen Geräten und Personen. Fenster ohne Sonnenschutz haben bei der Erwärmung der Innenräume den größten Einfluss. Der sommerliche Wärmeschutz bekommt besonders in Folge der globalen Klimaerwärmung und der Tendenz zu ansteigenden Temperaturen eine immer größere Bedeutung. Damit verbunden ist der vermehrte Einsatz von Klimaanlagen, wodurch wiederum der Strom- bzw. der Energieverbrauch und damit auch der CO2-Ausstoß besonders in den Sommermonaten ansteigt. Deswegen muss der sommerliche Wärmeschutz bereits bei der Gebäudeplanung berücksichtigt werden, um die Gefahr einer sommerlichen Überhitzung der Gebäude mit entstehenden unkomfortablen Raumtemperaturen zu vermeiden. In Wohngebäuden werden aufgrund Nachtlüftung, geringer Wärmeabgabe von Geräten, Sonnenschutz und Wärmespeicherung im Durchschnittssommer die Raumtemperaturen unter 27°C bleiben. In Hitzeperioden dürfen sie etwas ansteigen. In Büros werden Temperaturen unter 26°C angestrebt. Dabei ist es besonders wichtig, einerseits auf entsprechende außen an den Fenstern angebrachte Sonnenschutzvorrichtungen zu achten, damit der „Glashauseffekt“ vermieden werden kann, und andererseits das Sommerverhalten von Gebäuden und vor allem der Nutzer zu verstehen und zu berücksichtigen. Nicht nur die auftretende Maximaltemperatur, sondern auch die Dauer, in der eine bestimmte Temperaturschwelle überschritten wird, ist für die subjektive Wahrnehmung des Nutzers von Bedeutung. Der Einfluss des Nutzerverhaltens auf die sommerlichen Raumtemperaturen unter Einbezug verschiedener eingesetzter Baustoffe bzw. Bauweisen – Leichtbau, Ziegelbau, Betonbau – wurde durch Messungen in bewohnten Objekten im Rahmen eines Forschungsprojekts untersucht. Parameter, die das Verhalten von nicht aktiv klimatisierten Gebäuden im Sommer bzw. die Raumerwärmung infolge sommerlicher Wärmeeinstrahlung beeinflussen, sind: • das Außenklima • die thermischen Eigenschaften der verwendeten Bauteile im Außenbereich, wie zum Beispiel Oberflächenfarbe, Wärmedämmfähigkeit, Bauteilaufbauten bzw. Schichtenfolge, die Wärmespeicherfähigkeit insbesondere innen liegender Bauteile, der Gesamtenergiedurchlassgrad, die Größe und die Orientierung der verwendeten Verglasungen, vorhandene Sonnenschutzsysteme und deren Wirkung • Orientierung der Außenwandflächen • die Nutzung der nächtlichen Lüftungsmöglichkeiten und der Sonnenschutzeinrichtung • die Freisetzung von Wärme durch Elektrogeräte, Beleuchtung und Personen • Speicherwirksamkeit der Einrichtungsgegenstände und der Baukonstruktionen Die Ergebnisse des Forschungsprojekts zeigten, dass unabhängig von der Bauweise, den verwendeten Baustoffen und der vorhandenen speicherwirksamen Masse im Innenraum das Nutzerverhalten und dabei vor allem das nicht richtige Nutzen von Lüftungsmöglichkeiten einen übergeordneten Einfluss auf den Verlauf der sommerlichen Raumtemperaturen hat. Dabei ist die nächtliche Wärmeabfuhr über die Fenster für das sommerliche Wärmeverhalten von Räumen entscheidend. Die Behaglichkeit der Wohnräume (siehe Abbildung 14) während der häufiger eintretenden Hitzeperioden zu gewährleisten, ist ein Anliegen von Saint-Gobain Multikomfort. Ziel ist es, die Temperaturspitzen im Sommer zu reduzieren und die Behaglichkeit im Raum zu erhöhen. Die dazu neu entwickelten Rigips Alba®balance-Vollgipsplatten absorbieren die über dem Komfortbereich liegende Raumwärme und geben bei ausreichender Nachtentlüftung diese wieder ab. Abbildung 14 – Wohlbefinden Innenraum
BAUPHYSIK 28 Gründe, warum im Sommer fälschlicherweise auf Stoßlüftung verzichtet wird: • Annahme, dass man bei Passivhäusern nachts nicht lüften muss • Absturzgefahr in Kinderzimmern (max. Kippen der Fenster) • Reduzierte Lüftungswirkung durch Insektenschutzgitter • Haustiere (Fenster werden maximal gekippt) • Erdgeschoßwohnungen (Fenster werden aus Sicherheitsgründen maximal gekippt) • Einschränkung der Lüftungswirkung für die Wohnung durch geschlossene Innentüren • Umgebungslärm, vor allem in der Nacht Im Sommer sind die täglichen Schwankungen der Außenlufttemperatur im Allgemeinen höher als im Winter. Hinzu kommt ein sehr hoher Temperaturunterschied an den Bauteiloberflächen infolge von Sonneneinstrahlung. Maßnahmen zur Optimierung: • Wärmedämmung erhöhen. • Günstig auf die Innenraumtemperaturen wirken sich außen liegende Dämmschichten und innen liegende speicherfähige Massen aus. • Wahl der Fenster: Die Wärmedurchlässigkeit von Fenstern hat nach neueren bauphysikalischen Untersuchungen einen wesentlich größeren Einfluss auf die Innenraumtemperatur als die Wärmespeicherfähigkeit der innen liegenden Massen. • Die Art des gewählten Dämmstoffes ist nicht von so entscheidender Bedeutung. Vielmehr stehen die Dicke der ausgeführten Dämmstoffschicht sowie Materialart und Dicke der Bekleidung zum Innenraum im Vordergrund der Betrachtungen. • Richtiges Nutzerverhalten: Durch nächtliche Lüftung und geschlossene Fenster und Türen über Tag lässt sich das Raumklima zusätzlich verbessern. Die Ergebnisse der wissenschaftlichen Untersuchungen zeigen, dass der sommerliche Wärmeschutz nur bedingt mit der Speicherfähigkeit der Bauteile gleichgesetzt werden kann. Mit steigendem Wärmeschutzniveau sinken die Sommertemperaturen im Raum auf ein behagliches Maß. BBS Elemente wirken sich hier positiv aus, da BBS Wärme gleichzeitig gut dämmt und hervorragend speichert. Die Simulation eines Einfamilienhauses zeigt, dass bei zunehmendem Wärmeschutz die Temperaturüberschreitungen immer seltener und schwächer ausfallen. Auch gesammelte Erfahrungen von Bewohnern zeigen, dass die Behaglichkeit und das Raumklima in Holzgebäuden auch im Sommer durchwegs positiv beurteilt werden. Feuchtigkeitsregulierung Holz als natürlicher und nachwachsender Rohstoff hat viele positive bauphysikalische Eigenschaften. Eine ist die Fähigkeit, Feuchtigkeit aufnehmen und wieder abgeben zu können. Damit wirkt BBS dämpfend auf Spitzenwerte der Raumluftfeuchte (siehe Abbildung 15). 1 m³ BBS speichert bei einer Raumlufttemperatur von 20°C und einer relativen Luftfeuchte von 55 % rund 43 Liter Wasser. Ändert sich die relative Luftfeuchte von 55 % auf 65 %, so nimmt 1 m³ BBS rund 7 Liter Wasser von der Raumluft auf. Abbildung 15 – Sorptionsverhalten unterschiedlicher Baustoffe SORPTIONSEIGENSCHAFTEN BBS Zementmörtel Luftfeuchte (%) 0 20 40 60 80 100 Beton Ziegel 35 30 25 20 15 10 5 0 Massebezogener Wassergehalt (%) -65 -12
BAUPHYSIK 29 binderholz Brettsperrholz BBS Holz ist diffusionsoffen und lässt daher die Eigenbewegung des Wasserdampfes durch Bauteile zu. Diese bauphysikalisch positive Eigenschaft von BBS und dessen Eigenschaft, Raumluftfeuchtigkeit ohne Schaden aufnehmen zu können (Sorptionseigenschaft), tragen maßgebend zu einem wohnbehaglichen und ausgeglichenen Raumklima bei. Wasserdampfdiffusion Die vollflächigen Klebstofffugen des BBS sind diffusionsoffen. Versuche des Klebstoffherstellers beweisen, dass die übliche Klebstofffuge denselben Diffusionswiderstand aufweist wie ein 13 mm dickes Fichtenbrett. BBS ist demnach diffusionsoffen, wirkt aber dampfbremsend. Diese beiden positiven Eigenschaften sind für ein behagliches Wohnklima wichtige Kriterien. Die verklebten Einschichtplatten des BBS haben auf das Diffusionsverhalten der gesamten Konstruktion keinen Einfluss. Grundsätzlich werden BBS Konstruktionen ohne Dampfbremsen bzw. -sperren ausgeführt. Die Eignung des Gesamtbauteils ist im Einzelfall nachzuweisen. Alle in dieser Broschüre angeführten Konstruktionen wurden bauphysikalisch überprüft. Rigips Trockenbausysteme Rigips klimatisiert den Raum. In Gipsplatten befindet sich ein hoher Anteil an Poren, welche bei zeitweilig erhöhter Luftfeuchtigkeit im Raum die Feuchte aufnehmen und speichern. Bei trockener Raumluft geben sie die Feuchtigkeit wieder an ihre Umgebung ab. Damit wird das Raumklima automatisch reguliert. Rigips Platten enthalten keine gesundheitsschädigenden Substanzen wie Schwermetalle, Biozide, Formaldehyd oder Feinstaub. Daher werden die Produkte vom Institut für Baubiologie Rosenheim (IBR) bzw. vom Österreichischen Institut für Baubiologie und Ökologie (IBO) als Baustoff empfohlen. Konvektion Aufgrund der vollflächigen Verklebung der BBS Elemente sind keine Hohlräume, die eine Konvektion ermöglichen, vorhanden. Bei Installation von Einbauten ist darauf zu achten, dass die Konstruktion luftdicht ausgeführt wird, um Konvektion durch Leckagen zu verhindern. Bauphysikalische Kennwerte von BBS Kennwert Anmerkungen Rohdichte 450 kg / m³ bei der Holzfeuchte im Auslieferungszustand von 12 % ± 2 % Wärmeleitfähigkeit λ 0,12 W/ mK entsprechend ETA-06 / 0009 Spezifische Wärmekapazität 1.600 J / kgK cp entsprechend EN ISO 10456 Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl µ 40 bis 70, abhängig von Holzfeuchte und Anzahl der Klebefugen entsprechend EN ISO 10456 Luftdichtheit luftdicht ab 3-schichtigem Aufbau geprüft durch die Holzforschung Austria, Gutachten auf Anfrage Brennbarkeit Euroklasse D-s2, d0 entsprechend EN 13501-1 © GriffnerHausAG
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