Akustische Herausforderungen konstruktiv lösen

INHALTE DES BEITRAGS

Schalldämmung der Gebäudehülle
Geräusche aus Lüftungsanlagen
Vermeidung, Dämpfung und Dämmung von Schall
Schalldämpfer
Fazit

Schallschutzaspekte stellen einen der wichtigsten Punkte bei der Planung und beim Betrieb von Lüftungssystemen dar, da sie maßgeblich für die Akzeptanz der Lüftung sind. Folglich hat die dauerhafte Einhaltung der Schallschutzanforderungen hohe Priorität und stellt große Ansprüche an die Konstruktion der Lüftungsgeräte (Schalldämmung) und insbesondere der Ventilatoren (Schallemission). Es wird zwischen direkten (durch die Lüftungstechnik erzeugten) und indirekten (durch Lüftungskomponenten übertragenen) Geräuschen unterschieden. Grundsätzlich ist dabei zwischen der Schallübertragung von außen über die Gebäudehülle (ggf. einschließlich eingebauter Lüftungskomponenten und der Schallerzeugung und -übertragung durch Lüftungssysteme selbst zu differenzieren. Alle durch Lüftungstechnik hervorgerufenen Geräusche sollten möglichst gleichmäßig sein und keine unterscheidbaren Ton- oder Impulskenngrößen aufweisen.

Schalldämmung der Gebäudehülle

Ein erster Problemkreis besteht in den Schalldämmeigenschaften der Gebäudehülle, zu beachten sind besonders Fenster und zusätzliche Lüftungsöffnungen (Außenbauteilluftdurchlässe ALD) in der Gebäudefassade

Die Luftschalldämmung von geschlossenen Fenstern wird nach [VDI 2719] mit dem bewerteten Schalldämm-Maß Rw` gekennzeichnet. Abhängig von der Größe des Rw`-Wertes werden Fenster in unterschiedliche Schallschutzklassen (SSK) eingeteilt (Tabelle 2). In VDI 2719 [1] wird ausgeführt, dass eine Verbesserung der Schalldämmung insbesondere von Altbaufenstern durch

• Erhöhung der Fugendichtheit,
• Montage von Zusatzflügeln oder Vorsatzfenstern bzw.
• Einbau von schalldämmenden Rollläden bzw. Rollos als temporärer Schallschutz erfolgen kann

Nach Reichel [2] führt die Fensterintegration von Außenbauteilluftdurchlässen ALD i. d. R. zu einer Verschlechterung der Schalldämmeigenschaften des Fensters. Der Schallwiderstand eines Fensters wird somit maßgeblich durch die akustische Beschaffenheit von ALD bestimmt. Zu deren Kennzeichnung wird nicht der R w`-Wert, sondern die Norm-Schallpegeldifferenz D n herangezogen. Diese gibt die wirkliche Schallpegeldifferenz zwischen innen und außen an (bezogen auf eine typische Sorptionsfläche von 10 m² in möblierten Wohnräumen), wenn der Schall allein über die Lüftungseinrichtung übertragen würde. Beispielhaft führt Reichel [2] an, dass die Norm-Schallpegeldifferenz des ALD mindestens ca. 10 dB über dem Fensterschalldämm-Maß liegen muss, um nach dem Einbau des ALD nur eine Verschlechterung des Gesamtschalldämm-Maßes um 2 dB zuzulassen (A Fe = 1,4 m²). Für die überwiegend eingesetzte Fenster- Schallschutzklasse SSK 2 muss die Norm- Schallpegeldifferenz des ALD folglich ca. 42 dB betragen, um die Schallschutzklasse des Fensters nicht zu unterschreiten.

Abbildung 2 fasst die Verhältnisse auch für andere SSK zusammen. Für eine Norm-Schallpegeldifferenz von über 40 dB sind bereits gezielte Schalldämm-Maßnahmen erforderlich, insbesondere bei fensterintegrierten ALD sind jedoch die Möglichkeiten der Schalldämmung aus Platzgründen begrenzt. Hohe Schallschutzanforderungen sind am leichtesten mit ALD realisierbar, die nicht i. V. m. dem Fenster eingebaut werden.

Geräusche aus Lüftungsanlagen

Die bedeutendste Geräuschquelle in Lüftungsanlagen sind Ventilatoren. Deren Schallleistungspegel als Maß für die Geräuschabstrahlung einer Maschine an die Umgebung wird durch die Druck- und Volumenstromverhältnisse, die Geometrie und die Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades sowie den Ventilatorwirkungsgrad beeinflusst VDI 3731-2 [3]. Radialventilatoren weisen im Regelfall gegenüber Axialventilatoren Vorteile auf, das akustische Minimum liegt im Bereich des maximalen Wirkungsgrades (Ausnahme: Trommelläufer).

Geschwindigkeitsschwankungen und (scharfe) Richtungsänderungen können bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten zur Geräuschentstehung in Luftkanälen führen. Als besonders kritisch sind Absperrvorrichtungen, wie beispielsweise Drosselklappen, zu bezeichnen. Richtwerte für den zulässigen, äquivalenten Dauerschallpegel von Geräuschen aus raumlufttechnischen Anlagen finden sich u. a. in [DIN EN 16798-1] in Abhängigkeit von der projektspezifisch vereinbarten Anforderungskategorie (Tabelle 4). Insbesondere Schlafräume sind als schutzbedürftige Zonen zu behandeln, die Anforderungen sind entsprechend hoch. Die Einhaltung dieser Grenzwerte ist v. a. in schutzbedürftigen Zonen (bspw. Schlafräumen) sicherzustellen. In Reichel [2] wird darauf aufmerksam gemacht, dass im Bereich der Wohnungslüftung dezentrale Lüftungsgeräte insbesondere bei deren Anordnung in Schlafräumen Probleme bereiten können. Besonders bei dieser Konstellation ist auf den Einsatz geräuscharmer Ventilatoren und die sorgfältige Planung der Schalldämmung zu achten.

Vermeidung, Dämpfung und Dämmung von Schall

Die Einhaltung der Grenzwerte ist durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen. Als Grundregel gilt, dass der Schallvermeidung gegenüber der Schalldämpfung bzw. -dämmung Priorität einzuräumen ist. Nach Recknagel [5] bestehen anderenfalls Möglichkeiten zur

• Luftschalldämpfung (z. B. Kanalumlenkungen, Schalldämpfer),
• Luftschalldämmung (z. B. Kanalauskleidung, schwere Bauteilausführung),
• Körperschalldämmung (z. B. Gummimatten, Zwischenglieder in Luftkanälen),
• Schwingungsisolierung (z. B. Federisolatoren).

Für den Schallschutz in RLT-Anlagen können folgende grundsätzliche Empfehlungen gegeben werden:

• Geräusche möglichst gleichmäßig und keine unterscheidbaren Ton- oder Impulskenngrößen
• dauerhafte Einhaltung der Schallschutzanforderungen (möglichst geringer Geräuschpegel)
• Schlafräume als schutzbedürftige Zonen mit erhöhten Anforderungen
• Priorität Schallvermeidung statt Schalldämmung bzw. -dämpfung

Schalldämpfer

Das wichtigste Bauteil zur Schalldämpfung in Lüftungsanlagen sind Schalldämpfer. Häufig werden Absorptions- und Resonanzschalldämpfer eingesetzt. Absorptionsschalldämpfer (Abbildung 6) ermöglichen durch ein poröses Dämpfungsmaterial i. V. m. einer hohen Eigenmasse bei geringem Strömungswiderstand eine Dämpfung in einem breiten Frequenzband. Durch Resonanzschalldämpfer (Abbildung 7) werden Schallwellen durch Geräuschüberlagerung substituiert. Weitere übliche Bauformen sind

• Reflexionsschalldämpfer und
• aktiv absorbierende Schalldämpfer.

Neben den Dämpfungseigenschaften lassen sich wichtige grundsätzliche Anforderungen an Schalldämpfer wie folgt zusammenfassen:

• abriebfeste Materialien
• glatte, gut zu reinigende Oberflächen
• keine offenen oder angeschnittenen Poren an der Oberfläche
• kein Nährboden für Mikroorganismen
• Maßnahmen gegen Keimwachstum (keine relative Luftfeuchte über 90%)
• keine Durchfeuchtung durch Wasser oder Aerosole

Schallschutzaspekte stellen einen der wichtigsten Punkte bei der Planung und beim Betrieb von Lüftungssystemen dar, da sie maßgeblich für die Akzeptanz der Lüftung sind. Folglich hat die dauerhafte Einhaltung der Schallschutzanforderungen hohe Priorität und stellt große Ansprüche an die Konstruktion der Lüftungsgeräte (Schalldämmung) und insbesondere der Ventilatoren (Schallemission). Es wird zwischen direkten (durch die Lüftungstechnik erzeugten) und indirekten (durch Lüftungskomponenten übertragenen) Geräuschen unterschieden. Grundsätzlich ist dabei zwischen der Schallübertragung von außen über die Gebäudehülle (ggf. einschließlich In diesem Sinne ist besonders auf die schallentkoppelte Ausführung von Kanalbefestigungen, der Anordnung von Schwingungskompensatoren an Ventilatoren sowie einen guten pneumatischen Abgleich (zur Vermeidung von unnötigen Strömungsgeräuschen) zu achten.

Fazit

Der Schallschutz stellt bei der Wohnungslüftung eine für die grundsätzliche Akzeptanz des Lüftungskonzeptes maßgebliche Kenngröße dar. Zum einen wird bei geöffneten Fenstern die Wahrnehmung des möglichen Außenlärms als unvermeidbar akzeptiert oder anderenfalls auf das Fensterlüften ganz verzichtet. Auf der anderen Seite besteht beim Einsatz von ventilatorgestützten Lüftungssystemen die klare Erwartungshaltung, dass sowohl Außengeräusche (bei dann geschlossenen Fenstern) als auch Geräusche aus der Lüftungsanlage selbst praktisch nicht wahrnehmbar sein sollen. Damit stellt die Einhaltung von Schallschutzanforderungen eine der wesentlichen Aufgaben bei der Planung von raumlufttechnischen Anlagen dar.

Werden dabei die technischen Möglichkeiten zur Schallvermeidung sowie zur Schalldämpfung bzw. -dämmung genutzt, lassen sich auch in besonders schallsensiblen schutzbedürftigen Räumen, wie z. B. Schlafzimmern in Wohnungen, die normativen Vorgaben erfüllen und eine hohe Nutzerakzeptanz erreichen.