Formeln und Tabellen Bauphysik: Warmeschutz - Feuchteschutz - Klima - Akustik - Brandschutz German

Wolfgang M.Willems Kai Schild Simone Dinter Diana Stricker

Formeln und Tabellen Bauphysik

Aus dem Programm Bauwesen

Sichtbeton Planung von J. Schulz Architektur der Bauschäden von J. Schulz Vieweg Handbuch Bauphysik Teil 1 von W. M.Willems, K. Schild und S. Dinter Vieweg Handbuch Bauphysik Teil 2 von W. M.Willems, K. Schild und S. Dinter Bausanierung von M. Stahr (Hrsg.) Formeln und Tabellen Bauphysik von W. M.Willems, K. Schild, S. Dinter und D. Stricker Estriche von H. Timm Bauentwurfslehre von E. Neufert Hinzunehmende Unregelmäßigkeiten von R. Oswald und R. Abel

vieweg

Wolfgang M.Willems Kai Schild Simone Dinter Diana Stricker

Formeln und Tabellen Bauphysik Wärmeschutz – Feuchteschutz – Klima – Akustik – Brandschutz Mit 117 Abbildungen und 218 Tabellen

Bibliografische Information Der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

1. Auflage Juni 2007 Alle Rechte vorbehalten © Friedr. Vieweg & Sohn Verlag | GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2007 Lektorat: Karina Danulat /Annette Prenzer Der Vieweg Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media. www.vieweg.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, www.CorporateDesignGroup.de Druck und buchbinderische Verarbeitung: Wilhelm & Adam, Heusenstamm Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8348-0303-0

Vorwort Wer die Entwicklung der Bauphysik während der letzten Dekaden mitverfolgte, wird heute feststellen, dass sich diese von einer Randerscheinung des Bauwesens zu einem ihrer komplexesten Arbeitsbereiche gewandelt hat. Mit diesem Prozess einher geht eine mit der Zeit immer differenzierter und vielschichtiger werdende „Vernormung“, die in der Praxis letztendlich zu einer Unüberschaubarkeit dieser Regelwerke führt – und es nicht zu erwarten, dass sich dieses in der Zukunft ändern wird. Angesichts dieser Entwicklung erschien es uns wichtig, den planenden Architekten und Ingenieuren sowie den Studierenden der entsprechenden Fachrichtungen ein Nachschlagewerk mit den wesentlichen Anforderungen, Nachweisverfahren und Kennwerten der Bauphysik an die Hand zu geben. Ergänzt werden diese Informationen – so es uns erforderlich und sinnvoll erschien – durch komprimierte Ausführungen zu den jeweiligen physikalischen Grundlagen und Zusammenhängen. In dieser Struktur liegt auch die Abgrenzung dieses Werkes zum wesentlich umfangreicheren „Vieweg Handbuch Bauphysik“, welches eher als Kompendium mit ausführlichen Hintergrundinformationen ausgelegt ist. Wir haben die Themen dieses Buches unter dem Gesichtspunkt der Praxisrelevanz ausgewählt und alle damit verknüpften Informationen äußerst sorgfältig zusammengetragen und überprüft. Dennoch können Fehler auftreten und vielleicht auch die Einbeziehung zusätzlicher Themenbereiche erforderlich werden. Es würde uns freuen, wenn Sie - die Anwender dieses Tabellenwerkes - uns die notwendige Rückmeldung zukommen lassen würden, um dieses Werk in der nächsten Auflage dann weiter Ihren Wünschen anpassen zu können. Bochum, im April 2007 Die Autoren

I

Inhaltsverzeichnis 1

Berechnungshilfen

1.1

Griechisches Alphabet .......................................................................... 1

1.2 1.2.1

Mathematische Grundlagen .................................................................. 2 Geometrie ................................................................................................ 2 Flächenberechnung ................................................................................. 2 Volumenberchnung .................................................................................. 5 Rechenregeln ........................................................................................... 9 Potenzen .................................................................................................. 9 Wurzeln .................................................................................................... 9 Logarithmen ........................................................................................... 10 Quadratische Gleichung......................................................................... 10 Trigonometrie ......................................................................................... 10

1.2.2

1.3

Bauschra¦uren..................................................................................... 11

1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.4.5 1.4.6 1.4.7 1.4.8 1.4.9 1.4.10 1.4.11 1.4.12 1.4.13 1.4.14 1.4.15 1.4.16 1.4.17

Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte ...................................... 13 Putze, Mörtel, Asphalt und Estriche ....................................................... 13 Beton ...................................................................................................... 14 Bauplatten .............................................................................................. 16 Mauerwerk aus Klinkern und Ziegeln ..................................................... 17 Mauerwerk aus Kalksandsteinen, Hüttensteinen und PorenbetonPlansteinen ............................................................................................ 19 Mauerwerk aus Betonsteinen................................................................. 20 Holz und Holzwerksto¦e ........................................................................ 22 Wärmedämmsto¦e ................................................................................. 23 Lose Schüttungen .................................................................................. 26 Fußbodenbeläge, Abdichtsto¦e, Dachbahnen, Folien ........................... 27 Glas, Natursteine ................................................................................... 28 Lehmbausto¦e ....................................................................................... 28 Metalle.................................................................................................... 29 Wasser, Eis, Schnee .............................................................................. 29 Böden ..................................................................................................... 30 Gase....................................................................................................... 30 Gummi, massive Kunststo¦e ................................................................. 31

2

Wärmeschutz

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6

Wärmeschutztechnische Begri¦e ...................................................... 33 Temperatur............................................................................................. 33 Rohdichte ............................................................................................... 33 Spezifische Wärmekapazität ................................................................. 33 Wärmeleitfähigkeit.................................................................................. 34 Temperaturleitzahl ................................................................................. 34 Wärmeeindringkoe§zient....................................................................... 34

II 2.1.7 2.1.8 2.1.9

2.1.10 2.1.11

2.1.12 2.1.13

2.1.14

2.2 2.2.1

2.2.2 2.3 2.3.1

2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4

Inhaltsverzeichnis Wärmestrom........................................................................................... 35 Wärmestromdichte ................................................................................. 35 Wärmeübergangskoe§zient .................................................................. 36 Wärmeübergang infolge Konvektion ...................................................... 36 Wärmeübergang infolge Strahlung ........................................................ 37 Wärmeübergangswiderstand ................................................................. 38 Bauteile mit nicht ebenen Oberflächen .................................................. 39 Wärmedurchlasswiderstand ................................................................... 39 Wärmedurchlasswiderstand für eine Bausto¦schicht ............................ 39 Wärmedurchlasswiderstand für eine Luftschicht.................................... 40 Wärmedurchlasswiderstand für einen Luftraum..................................... 43 Wärmedurchlasswiderstand unbeheizter Räume .................................. 44 Wärmedurchgangswiderstand ............................................................... 46 Wärmedurchgangskoe§zient für opake Bauteile................................... 47 Korrektur des U-Wertes bei Luftspalten im Bauteil ................................ 47 Korrektur des U-Wertes bei Durchdringung der Dämmschicht durch Befestigungsteile ......................................................................... 48 Korrektur des U-Wertes durch Niederschlag auf Umkehrdächern ........ 49 Berechnung des U-Wertes für Bauteile mit keilförmigen Schichten....... 50 Berechnung des U-Wertes für zweischalige Dach- und Wandaufbauten im Stahlleichtbau ........................................................ 51 Berechnung des U-Wertes für Sandwichelemente .............................. 51 Wärmedurchgangskoe§zient für Fenster .............................................. 51 Wärmedurchgangskoe§zient der Verglasung ...................................... 51 Wärmedurchgangskoe§zient des Rahmens ......................................... 52 Wärmedurchgangskoe§zient des Fensters ........................................... 52 Bestimmung von Temperaturverteilungen ........................................ 58 Stationäre Randbedingungen ................................................................ 58 Rechnerisches Verfahren....................................................................... 58 Graphisches Verfahren .......................................................................... 58 Instationäre Randbedingungen - Binder/Schmidt Verfahren ................. 60 Wärmebrücken ..................................................................................... 63 Definition und Formen des Auftretens................................................... .63 Definition nach DIN EN ISO 10211-1 .................................................... 63 Konstruktiv bedingte Wärmebrücken / sto¦bedingte Wärmebrücken ... 63 Geometrisch bedingte Wärmebrücken / formbedingte Wärmebrücke .. 63 Mischformen........................................................................................... 64 Lüftungs- und umgebungsbedingte „Wärmebrücken“ ............................ 64 Längenbezogener Wärmedurchgangskoe§zient .................................. 64 Wärmebrückenkataloge ......................................................................... 67 Berücksichtigung von Wärmebrücken beim Nachweis nach EnEV ....... 68 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Winter .................. 69 Anforderungen an opake Massivbauteile ............................................... 69 Anforderungen an leichte Bauteile, Rahmen- und Skelettbauarten ....... 69

III

Anfordeungen an Gbäude mit niedrigen Innentemperaturen ................. 69 Anforderungen im Bereich von Wärmebrücken ..................................... 69 Anforderungen an Fenster, Fenstertüren und Türen ............................. 71 2.5 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4

2.5.5

2.5.6

2.5.7 2.5.8

2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5 2.6.6

Energiesparender Wärmeschutz - Energieeinsparverordnung ....... 71 Geltungsbereich der EnEV..................................................................... 71 Bezugsgrößen und Anforderungen für Neubauten ................................ 72 Bezugsgrößen und Anforderungen für Änderungen an bestehenden Gebäude und Anlagen sowie für Gebäude mit geringem Volumen ....... 74 Struktur der Nachweisverfahren für Neubauten ..................................... 77 Verfahren für Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen ..................... 77 Vereinfachtes Verfahren für Wohngebäude mit einen Fensterflächenanteil < 30 % (Periodenbilanzverfahren) ........................ 77 Detailliertes Verfahren (Monatsbilanzverfahren) .................................... 77 Ermittlung der Eingangsgrößen ............................................................. 80 Wärmeübertragende Umfassungsfläche................................................ 80 Bruttovolumen ........................................................................................ 81 Wärmedurchgangskoe§zienten............................................................. 81 Nutzfläche .............................................................................................. 81 Tabellen zur Ermittlung der Wärmeverluste und -gewinne .................... 81 Transmissionswärmeverlust................................................................... 81 Lüftungswärmeverlust ............................................................................ 81 Solare Wärmegewinne ........................................................................... 81 Interne Wärmegewinne .......................................................................... 81 Ermittlung des Ausnutzungsgrades der solaren und internen Gewinne ................................................................................................. 92 Ermittlung der Anlagenaufwandszahl..................................................... 93 Diagrammverfahren ............................................................................... 93 Tabellenverfahren .................................................................................. 94 Formulare zur Anlagenbewertung .......................................................... 95 Wärmeübertragung über das Erdreich .............................................. 99 Einführung .............................................................................................. 99 Wärmebrücken am Wand-Bodenplatten-Anschluss ............................ 101 Wärmeverluste über erdberührte Bodenplatten (nicht unterkellert) ..... 102 Wärmeverluste über aufgeständerte Bodenplatten (Kriechkeller) ....... 103 Wärmeverluste bei beheiztem Keller ................................................... 104 Wärmeverluste bei unbeheiztem oder teilweise beheiztem Keller ....... 105 Wärmetechnische Bemessung von Gebäudegründungen zur Vermeidung von Frosthebung gemäß DIN EN ISO 13793 .................. 106 Frostindex ........................................................................................... 106 Bemessungswert des Frostindex ......................................................... 106 Gründungstiefe..................................................................................... 108 Frosteindringtiefe in ungestörtem Erdreich .......................................... 108 Bemessung für Bodenplatten auf Erdreich bei beheizten Gebäuden .. 108

IV

Inhaltsverzeichnis

2.7 2.7.1

Sommerlicher Wärmeschutz ............................................................. 112 Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 ....... 112 Sonneneintragskennwert ..................................................................... 113 Zulässiger Sonneneintragskennwert .................................................... 115 Wärmespeicherfähigkeit der raumumschließenden Bauteile ............... 118 Raumgeometrie.................................................................................... 118

2.8 2.8.1

Luftdichtheit ....................................................................................... 119 Anforderungen und Planungsempfehlungen gemäß DIN 4108-7 ........ 119 Anforderungen ..................................................................................... 119 Materialien............................................................................................ 119 Planungsempfehlungen ....................................................................... 120

3

Feuchteschutz

3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8 3.1.9 3.1.10 3.1.11 3.1.12

3.1.13 3.1.14 3.1.15 3.1.16 3.1.17 3.1.18 3.1.19 3.1.20 3.1.21 3.1.22 3.1.23

Feuchteschutztechnische Begri¦e................................................... 125 Wasserdampf ....................................................................................... 125 Wasserdampfpartialdruck .................................................................... 125 Wasserdampfsättigungsdruck .............................................................. 126 Norm-Atmosphäre ................................................................................ 128 Relative Luftfeuchte ............................................................................. 129 Konzentration der trockenen Luft ......................................................... 130 Wasserdampfkonzentration ................................................................. 130 Wasserdampfsättigungskonzentration ................................................. 130 Taupunkttemperatur ............................................................................. 131 Wasserdampf-Di¦usionsübergangswiderstand.................................... 133 Wasserdampf-Di¦usionsleitkoe§zient ruhender Luft ........................... 134 Wasserdampf-Di¦usionsdurchlasswiderstandszahl ............................. 135 Wahl des ļ-Wertes für poröse Bausto¦e bei stationären Di¦usionsberechnungen ...................................................................... 136 Wasserdampf-Di¦usionsdurchlasswiderstandszahl ............................ 137 Wasserdampf-Di¦usionsdurchgangskoe§zient ................................... 137 Wasserdampf-Di¦usionsstromdichte ................................................... 138 Wasserdampfdi¦usionsäquivalente Luftschichtdicke ........................... 139 Sorptionsisotherme .............................................................................. 140 Massebezogener Feuchtegehalt .......................................................... 141 Volumenbezogener Feuchtegehalt ...................................................... 141 Gleichgewichtsfeuchtegehalt ............................................................... 141 Praktischer Feuchtegehalt ................................................................... 141 Kritischer Feuchtegehalt ...................................................................... 142 Maximaler Feuchtegehalt ..................................................................... 142

3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3

Bestimmung des Wasserdampfpartialdruckverlaufes ................... 142 Rechnerisches Verfahren..................................................................... 142 Graphisches Verfahren ........................................................................ 142 Zusammenstellung der wasserdampfdi¦usionstechnischen Größen... 144

V 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3

Schlagregenschutz ............................................................................ 145 Schlagregenbeanspruchungsgruppen ................................................. 145 Kriterien für Putze und Beschichtungen ............................................... 147 Zuordnung von Bauteilkonstruktionen und Beanspruchungsgruppen nach DIN 4108-3 .................................................................................. 147

3.4 3.4.1

Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3 ............................ 149 Tauwasserbildung und Schimmelpilzbildung auf Bauteiloberflächen .. 149 Bauteiloberflächentemperatur .............................................................. 149 Mindestwärmeschutz ........................................................................... 149 Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen ......................................... 150 Nachweisfreie Bauteilkonstruktionen nach DIN 4108-3 ....................... 150 Ablauf der Nachweisführung im Glaser-Verfahren............................... 156 1. Schritt - Zusammenstellung der klimatischen Randbedingungen .... 157 2. Schritt - Berechnung der Wasserdampfsättigungsdrücke ................ 158 3. Schritt - Darstellung des ps-Verlaufes .............................................. 159 4. Schritt - Darstellung des pD -Verlaufes bei tauwasserfreiem ................. Querschnitt ........................................................................................... 160 5. Schritt - Darstellung des pD -Verlaufes bei Tauwasserausfall im .......... Querschnitt ........................................................................................... 160 6. Schritt - Berechnung der Tauwassermenge .................................... 161 Nachweis zur Vermeidung extremer Feuchteansammlung ................. 165 7. Schritt - Berechnung der Verdunstungswassermenge..................... 165 Bemessung einer erforderlichen Dampfbremse................................... 170 Rechnerisch ......................................................................................... 170 Graphisch ............................................................................................. 170 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788..................... 171 Außenseitige klimatische Randbedingungen ....................................... 171 Lufttemperatur und relative Feuchte .................................................... 171 Wasserdampfpartialdruck .................................................................... 175 Raumseitige klimatische Randbedingungen ........................................ 175 Lufttemperatur und relative Feuchte .................................................... 175 Wasserdampfpartialdruck .................................................................... 177 Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte .............................................................................. 178 Struktur des Nachweisverfahren bei schwerer Bauweise ................... 178 Struktur des Nachweisverfahren für Fenster und bei leichter Bauweise ................................................................................. 182 Tauwasserbildung im Bauteilinnern ..................................................... 183 Struktur des Berechnungsverfahrens................................................... 183 Ermittlung des Anfangsmonats ............................................................ 183 1. Schritt - Zusammenstellung der klimatischen Randbedingungen .... 184 2. Schritt - Erstellung der Di¦usionsdiagramme ................................... 184 3. Schritt - Berechnung der Tauwasser- und Verdunstungsmengen ... 191 4. Schritt - Ergebnis der Jahresbilanzberechnung ............................... 195

3.4.2 3.4.3

3.4.4

3.5 3.5.1

3.5.2

3.5.3

3.5.4

VI

Inhaltsverzeichnis

4

Schallausbreitung

4.1 4.1.1

Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung ......................... 197 Schallschwingung ................................................................................ 197 e¦ektiver Schalldruck ........................................................................... 197 Frequenz .............................................................................................. 198 Wellenlänge ......................................................................................... 198 Frequenzspektrum ............................................................................... 198 Schallgeschwindigkeiten ...................................................................... 201 Definition unterschiedlicher Schallpegel .............................................. 201 Schalldruckpegel .................................................................................. 201 Addition und Subtraktion von Schallpegeln.......................................... 202 Mittelung zeitlich veränderlicher Schallpegel ....................................... 202 Mittelung örtlicher veränderlicher Schallpegel ..................................... 202 Lautstärkeempfinden und Frequenzbewertung.................................... 205 Schallausbreitung................................................................................. 207 Punktschallquellen ............................................................................... 207 Linienschallquellen ............................................................................... 208

4.1.2 4.1.3

4.1.4 4.1.5

4.2 4.2.1

Immissionsgrenzwerte bei Schallausbreitung im Freien ............... 209 Anforderungen und Orientierungswerten ............................................. 209 Anforderungen nach TA Lärm .............................................................. 209 Anforderungen nach Sportanlagenlärmschutzverordnung .................. 212 Anforderungen nach der Verkehrslärmschutzverordnung ................... 213 Orientierungswerte nach DIN 18005-1 Bbl. 1 ...................................... 214

4.3 4.3.1 4.3.2

Ermittlung von Schallimmissionen nach TA Lärm ......................... 215 Allgemeines.......................................................................................... 215 Ermittlung der Geräuschimmissionen aus Vorbelastung durch Messung..................................................................................... 216 Ermittlung der Geräuschimmissionen aus Zusatzbelastung mit der überschlägigen Prognose ........................................................ 218

4.3.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3

Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2 .............. 221 Anwendungsbereich ............................................................................ 221 Randbedingungen ............................................................................... 222 Rechenvorgaben ................................................................................. 224 Äquivalenter Oktavband-Dauerschalldruckpegel bei Mitwind .............. 224 Äquivalenter A-bewerteter Dauerschalldruckpegel bei Mitwind ........... 225 Äquivalenter A-bewerteter Langzeit-Mittelungspegel .......................... 225 Richtwirkungskorrektur ........................................................................ 226 Dämpfung - Oktavbanddämpfung ....................................................... 228 Dämpfung - Geometrische Ausbreitung .............................................. 228 Dämpfung - Luftabsorption................................................................... 228 Dämpfung - Bodene¦ekt ..................................................................... 229 Dämpfung - Vereinfachtes Verfahren für den Bodene¦ekt .................. 232 Dämpfung - Abschirmung .................................................................... 234

VII

Dämpfung - Zusätzliche Dämpfungsarten............................................ 238 Bewuchs............................................................................................... 239 Industriegelände................................................................................... 240 Bebauung ............................................................................................. 241 Meteorologische Korrektur ................................................................... 241

5

Bauakustik

5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7 5.1.8 5.1.9 5.1.10 5.1.11 5.1.12 5.1.13

Grundlagen des Luftschallschutzes ................................................ 243 Schalltransmissionsgrad ...................................................................... 243 Schallpegeldi¦erenz ............................................................................. 243 Norm-Schallpegeldi¦erenz ................................................................... 244 Standard-Schallpegeldi¦erenz ............................................................. 244 Schalldämm-Maß ................................................................................. 244 Schachtpegeldi¦erenz.......................................................................... 245 Schallübertragungswege...................................................................... 246 Bewertung des Schalldämm-Maßes .................................................... 246 Spektrum-Anpassung........................................................................... 248 Schalldämmung zusammengesetzter Flächen .................................... 252 Schalldämmung eines Bauelements .................................................... 253 BERGERsches Massegesetz .............................................................. 253 Einschalige Bauteile ............................................................................. 255 Koinzidenzfrequenz.............................................................................. 255 Koinzidenzgrenzfrequenz..................................................................... 256 Eigenfrequenz ...................................................................................... 257 Mehrschalige Bauteile .......................................................................... 257 Dynamische Steifigkeit ......................................................................... 258 Resonanzfrequenz ............................................................................... 259 Stehende Wellen .................................................................................. 259 Grundlagen des Trittschallschutzes ................................................ 260 Schallübertragungswege...................................................................... 260 Trittschallpegel ..................................................................................... 260 Norm-Trittschallpegel ........................................................................... 260 Standard-Trittschallpegel ..................................................................... 261 Trittschallminderung ............................................................................. 261 Bewertung des Norm-Trittschallpegels ................................................ 262 Spektrum-Anpassung........................................................................... 263

5.1.14

5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 5.2.7 5.3 5.3.1 5.3.2

Anforderungen an den Schallschutz................................................ 264 Allgemeines.......................................................................................... 264 Anforderungen nach DIN 4109 (11.89) ................................................ 266 Schallschutz gegen Außenlärm ........................................................... 266 Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus fremden Wohn- und Arbeitsbereich............................................... 267 Anforderungen bei „besonders lauten“ Räumen .................................. 275 Schallschutz vor Geräuschen aus haustechnischen Anlagen und Gewerbebetrieben................................................................................ 276

VIII 5.3.3

5.3.4

5.3.5

5.4 5.4.1

5.4.2

5.4.3

5.4.4

5.4.5

Inhaltsverzeichnis Empfehlungen nach Beiblatt 2 der DIN 4109 (11.89) ......................... 278 Schallübertragung aus fremden Wohn- und Arbeitsbereich ................ 278 Schallübertragung aus eigenem Wohn- und Arbeitsbereich ................ 282 Anforderungen nach VDI 4100............................................................. 284 Schallschutz gegen Außenlärm ........................................................... 284 Luftschallschutz.................................................................................... 285 Trittschallschutz ................................................................................... 286 Anforderungen nach DIN 4109-1 -Entwurf- (10.06) ............................. 287 Raumgruppen für den Luftschallschutz................................................ 287 Raumgruppen für den Trittschallschutz ............................................... 291 Anforderungswerte für Gebäude mit Wohn- und Arbeitsbereichen ..... 293 Anforderungswerte für den Luftschallschutz gegen Außenlärm .......... 295 Schallschutz vor Geräuschen aus haustechnischen Anlagen ............. 298 Nachweisverfahren ............................................................................ 301 Außenlärm nach Bbl. 1 der DIN 4109 (11.89) ...................................... 301 Ermittlung des maßgeblichen Außenlärmpegels ................................. 301 Straßenverkehr .................................................................................... 301 Nachweisführung ................................................................................. 301 Luftschallschutz im Gebäude nach Bbl. 1 der DIN 4109 (11.89) für Gebäude in Massivbauweise .......................................................... 303 Flankierende Bauteile - vorausgesetzte Randbedingungen ................ 303 Flankierende Bauteile Korrekturwert bei biegesteifen trennenden Bauteilen .......................... 303 Flankierende Bauteile Korrekturwert bei biegeweichen trennenden Bauteilen........................ 305 Flankierende Bauteile - Korrekturwert bei Vorsatzschalen und biegeweichen trennenden Bauteilen .................................................... 305 Nachweisführung ................................................................................. 306 Luftschallschutz im Gebäude nach Bbl. 1 der DIN 4109 (11.89) für Gebäude in Skelett- oder Holzbauweise......................................... 306 Voraussetzungen ................................................................................. 306 Ermittlung der Rechenwerte - Trennendes Bauteil .............................. 306 Ermittlung der Rechenwerte - Flankierende Bauteile........................... 307 Vereinfachte Nachweisführung ............................................................ 308 Genaue Nachweisführung.................................................................... 308 Trittschallschutz im Gebäude nach Bbl. 1 der DIN 4109 (11.89) für Gebäude in Massivbauweise .......................................................... 308 Voraussetzungen ................................................................................. 308 Anordnung der Räume ......................................................................... 308 Ermittlung der Rechenwerte für Massivdecken.................................... 310 Ermittlung der Rechenwerte für Holzbalkendecken ............................. 310 Nachweis.............................................................................................. 310 Trittschallschutz im Gebäude nach Bbl. 1 der DIN 4109 (11.89) für Gebäude in Skelett- oder Holzbauweise......................................... 310 Ermittlung der Rechenwerte................................................................. 310 Nachweis.............................................................................................. 311

IX 5.5 5.5.1

5.5.4

Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz ............................... 311 Bewertetes Luftschalldämm-Maß massiver Bauteile .......................... 311 Rechenwerte der Rohdichten nach DIN 4109 Bbl. 1 ........................... 311 Einschalige, biegesteife Wand ............................................................. 312 Zweischalige Haustrennwände ............................................................ 313 Mehrschalige massive Wände mit biegeweicher Vorsatzschale.......... 313 Schalldämm-Maß von Fenstern, Türen, Toren und Rolladenkästen ... 315 Bewerteter Normtrittschallpegel massiver Bauteile.............................. 319 Massive Trenndecken .......................................................................... 319 Massive Treppen (Läufe und Podeste) ................................................ 321 Bewerteter Normtrittschallpegel von Bauteilen in Holzbauweise ......... 323

6

Raumakustik

6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6 6.1.7

Grundlagen der Raumakustik ........................................................... 329 Ziele der Raumakustik ......................................................................... 329 Hörsamkeit ........................................................................................... 329 Verständlichkeit .................................................................................... 329 Gesamtstörschallpegel......................................................................... 330 Reflexions-, Transmissions- und Absorptionsgrad............................... 331 Äquivalente Schallabsorptionsfläche ................................................... 331 Nachhallzeit.......................................................................................... 332

6.2

Schallpegelminderung....................................................................... 333

6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3

6.3.4 6.3.5

Technische Absorber ........................................................................ 334 Di¦erenzierungen ................................................................................. 334 Poröse Absorber .................................................................................. 334 Plattenresonatoren ............................................................................... 336 Eigenfrequenz ...................................................................................... 336 Stehende Wellen .................................................................................. 336 Helmholtz-Resonator ........................................................................... 337 Mikroperforierte Absorber .................................................................... 338

6.4 6.4.1 6.4.2 6.4.3 6.4.4

Anforderungen an die Hörsamkeit ................................................... 339 Volumenkennzahl................................................................................. 339 Störgeräusche ...................................................................................... 339 Nachhallzeit.......................................................................................... 340 geometrische Gestaltung der Räume .................................................. 342

6.5 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4

Schallreflexionen ............................................................................... 343 Allgemeines.......................................................................................... 343 Spiegelnde Reflexion ........................................................................... 343 Di¦use Reflexion .................................................................................. 346 Anordnung schallabsorbierender Flächen ........................................... 347 Kleine Räume ...................................................................................... 347 Mittelgroße Räume und kleine Hallen .................................................. 349

6.6

Zusammenstellung Schallabsorptionsgrade .................................. 351

5.5.2 5.5.3

X

Inhaltsverzeichnis

7

Brandschutz

7.1

Anforderungen an den Brandschutz ................................................ 361

7.2

Brandverhalten ................................................................................... 362

7.3

Brandverlauf ....................................................................................... 362

7.4 7.4.1 7.4.2

Deutsches Klassifizierungsystem nach DIN 4102 .......................... 364 DIN 4102-1 ........................................................................................... 364 DIN 4102-2 ........................................................................................... 366

7.5 7.5.1

Europäisches Klassifizierungssystem nach DIN EN 13501 ........... 368 DIN EN 13501-1: Benennung des Brandverhaltens von Bauprodukten ................................................................................ 368 Europäische Klassen und bauaufsichtliche Anforderungen ................. 371 DIN EN 13501-2: Benennung des Feuerwiderstandes ........................ 372 Klassifizierungskriterien ....................................................................... 373 Feuerwiderstandsklassen von Bauteilen.............................................. 374

7.5.2 7.5.3

8

Literatur ............................................................................................ 375

8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7

Berechnungshilfen ............................................................................... 375 Wärmeschutz ....................................................................................... 377 Feuchteschutz ...................................................................................... 379 Schallausbreitung................................................................................. 381 Bauakustik............................................................................................ 381 Raumakustik ........................................................................................ 383 Brandschutz ......................................................................................... 384

Index .................................................................................................. 385

1

1 Berechnungshilfen 1.1 Griechisches Alphabet Sprechweise

groß

klein

Alpha

Α

α

Beta

Β

β

Gamma

Γ

γ

Delta

∆

δ

Epsilon

Ε

ε

Zeta

Ζ

ζ

Eta

Η

η

Theta

Θ

θ

Iota

Ι

ι

Kappa

Κ

κ

Lambda

Λ

λ

My

Μ

µ

Ny

Ν

ν

Xi

Ξ

ξ

Omikron

Ο

ο

Pi

Π

π

Rho

Ρ

ρ

Sigma

Σ

σ

Tau

Τ

τ

Ypsilon

Υ

υ

Phi

Φ

ϕ

Chi

Χ

χ

Psi

Ψ

ψ

Omega

Ω

ω

2

1 Berechnungshilfen

1.2 Mathematische Grundlagen 1.2.1 Geometrie Flächenberechnung 1

2

Quadrat A = a2 a

=

d

= a⋅ 2

A

Rechteck

A = a⋅ b d

= a2 + b 2

Parallelogramm A = a ⋅ h = a ⋅ b ⋅ sin α d1 =

( a + h ⋅ cot α )2 + h2

d2 =

( a − h ⋅ cot α )2 + h2

Trapez

a+ b ⋅ h = m⋅ h 2 a+ b m = 2 A =

Gleichseitiges Dreieck a2 ⋅ 3 4 a = ⋅ 3 2

A = h

1.2 Mathematische Grundlagen

3

Allgemeines Dreieck a⋅ h = s⋅ x ⋅ y⋅ z = r ⋅ s 2 1 1 1 = ⋅ b ⋅ c ⋅ sin α = ⋅ a ⋅ c ⋅ sin β = ⋅ a ⋅ b ⋅ sin γ 2 2 2 mit : A =

a+ b + c a⋅ h b⋅ c ; r= ; R= 2 2⋅ s 2⋅ h x = s − a; y = s − b; z = s−c

s=

Regelmäßiges Fünfeck 5 2 ⋅ r ⋅ 10 + 2 ⋅ 5 8 1 = ⋅ r ⋅ 10 − 2 ⋅ 5 2 1 = ⋅ r ⋅ 6 + 2⋅ 5 4

A = a

δ Regelmäßiges Sechseck

3 2 ⋅a ⋅ 3 2 2 = 2⋅ a = ⋅s 3

A = d s

=

3 ⋅d 2

≈ 1, 155 ⋅ s ≈ 0, 866 ⋅ d

Regelmäßiges Achteck A = 2 ⋅ a⋅ s = 2 ⋅ s ⋅ d 2 − s2 a = s ⋅ tan 22, 5° s = d ⋅ cos 22, 5° s d = cos 22, 5° Vieleck A = A1 + A2 + A3 a ⋅ h1 + b ⋅ h2 + b ⋅ h3 = 2

≈ 0, 83 ⋅ s 2

4

1 Berechnungshilfen

Kreis

π 2 ⋅ d ≈ 0, 785 ⋅ d 2 4 U = 2⋅π ⋅ r = π ⋅ d A = π ⋅r2 =

Ellipse

π ⋅ D ⋅ d = π ⋅ a⋅ b 4 π U ≈ ⋅ ⎡⎣ 3 ⋅ ( a + b) − 2 ⋅ a ⋅ b ⎤⎦ 2 A =

Kreisausschnitt

α° α b⋅ r ⋅π ⋅ r 2 = ⋅ r 2 = 360° 2 2 α° π⋅r = 180°

A = b

Kreisabschnitt A =

(

r2 ⎛ α° h ⎞ ⋅ 3 ⋅ h2 + 4 ⋅ s 2 ⋅⎜π ⋅ − sin α ⎟ ≈ ⎠ 6⋅ s 2 ⎝ 180°

s

= 2 ⋅ r ⋅ sin

r

=

h

α 2

≈ b2 −

16 2 ⋅h 3

h s2 + 2 8⋅ h α⎞ s α α ⎛ = r ⋅ ⎜ 1 − cos ⎟ = ⋅ tan = 2 ⋅ r ⋅ sin 2 ⎠ ⎝ 2 2 4 4

Kreisring

b

(

)

π ⋅ D 2 − d 2 = π ⋅ b ⋅ ( d + b) 4 D−d = 2

A =

)

1.2 Mathematische Grundlagen

5

Volumenberechnung 1

2

Würfel

V

= a3

O = 6 ⋅ a2 d

= 3⋅a

V

= a⋅ b ⋅ c

Quader

O = 2 ⋅ ( a ⋅ b + a ⋅ c + b ⋅ c) d

= a2 + b 2 + c 2

V

= A1 ⋅ h

V

=

Schiefer Quader

Prismatoid

h ⋅ ( A1 + 4 ⋅ A + A2 ) 6

6

1 Berechnungshilfen

Pyramide 1 ⋅ A1 ⋅ h 3 a ⋅ hs O = 4⋅ + a2 2

V

=

hs =

h2 +

a2 4

Zylinder

π 2 ⋅d ⋅h 4 M = 2⋅π ⋅ r ⋅ h

V

=

O = 2 ⋅ π ⋅ r ⋅ ( r + h)

Schief abgeschnittener Zylinder

π 2 ⋅d ⋅h 4 M = π ⋅d⋅ h

V

=

⎡ ( h − h )2 ⎤ O = π ⋅ r ⋅ ⎢ h1 + h2 + r + r 2 + 1 2 ⎥ ⎥ ⎢ 4 ⎦ ⎣

Zylinderhuf (Zylinderabschnitt)

2 2 ⋅r ⋅h 3 M = 2⋅ r ⋅ h

V

=

O = M+

π 2 π ⋅ r + ⋅ r ⋅ r 2 + h2 2 2

1.2 Mathematische Grundlagen

7

Hohlzylinder

(

)

V

=

π ⋅ h⋅ D2 − d 2 4

V

≈

π ⋅ h⋅ 2 ⋅ D2 + d 2 12

Fass

(

)

Pyramidenstumpf (gilt auch bei „anderseckigen“ Grundflächen)

V

=

(

h ⋅ A1 + A2 + 3

Kegel

π 2 ⋅r ⋅h 3 M = π⋅r⋅m

V

=

O = π ⋅ r ⋅ ( r + m) m =

h2 + r 2

A2 x 2 = A1 h 2

A 1⋅ A2

)

8

1 Berechnungshilfen

Kegelstumpf

(

π ⋅ h⋅ D2 + D ⋅ d + d 2 12 π M = ⋅ m ⋅ ( D + d) 2

V

=

)

2

⎛ D − d⎞ + h2 m = ⎜ ⎝ 2 ⎟⎠

Kugel

V

=

4 1 ⋅ π ⋅ r 3 = π ⋅ d 3 ≈ 4, 189 ⋅ r 3 3 6

O = 4 ⋅π ⋅ r 2 = π ⋅ d2

Kugelauschnitt

V

=

2 ⋅π ⋅ r 2 ⋅ h 3

(

O = π ⋅ r ⋅ 2 ⋅ h + h ⋅ ( 2 ⋅ r − h)

Kugelabschnitt

π 2 ⋅ h ⋅ ( 3 ⋅ r − h) 3 M = 2⋅π ⋅ r ⋅ h

V

=

O = π ⋅ h ⋅ ( 4 ⋅ r − h) s

= 2 ⋅ h ⋅ ( 2 ⋅ r − h)

)

1.2 Mathematische Grundlagen

1.2.2 Rechenregeln Potenzen a0

=1

an ⋅ b n

= ( a ⋅ b)

am ⋅ an

= am + n

( am )

= am⋅ n

n

n

a− n

1 = n a

am

= am − n

an an

⎛ a⎞ =⎜ ⎟ ⎝ b⎠

bn

( a + b) 2 ( a − b) 2 ( a + b) ⋅ ( a − b) ( a + b) 3 ( a − b) 3

n

= a2 + 2 ⋅ a ⋅ b + b 2 = a2 − 2 ⋅ a ⋅ b + b 2 = a2 − b 2 = a3 + 3 ⋅ a2 ⋅ b + 3 ⋅ a ⋅ b 2 + b 3 = a3 − 3 ⋅ a2 ⋅ b + 3 ⋅ a ⋅ b 2 − b 3

Wurzeln 1 n

= an

a

n n

=a

n m

= an

n m⋅ n

a

= am

n

a⋅ b

= n a⋅n b

n

a b

n a =n b

n

1 a

a

m

a

nm

1

−

=n =a a a

1 n

= n⋅ m a = m n a

9

10

1 Berechnungshilfen

Logarithmen log e a

= ln a

ln a

e log 10 a

=a = lg a

10 lg a

=a

log b a = c log b 1 log b b

⇔ bc = a =0 =1

log b ( c ⋅ d )

= log b c + log b d

⎛ c⎞ log b ⎜ ⎟ ⎝ d⎠

= log b c − log b d

log b an log b n a

= n ⋅ log b a 1 = ⋅ log b a n

Quadratische Gleichung x2 + p⋅ x + q = 0

x1 / 2 = −

p ± 2

p2 −q 4

Trigonometrie sin a =

Gegenkathete a = Hypotenuse c

cos a =

Ankathete b = Hypotenuse c

tan a =

Gegenkathete a = Ankathete b

cot a =

Ankathete b = Gegenkathete a

1.3 Bauschraffuren

11

1.3 Bauschra¦uren Tabelle 1.3-1 Bauschra¦uren nach DIN 1356-1 [8] und DIN ISO 128-50 [30]

1

2

1

Quelle

Darstellungsart

2 Material/ Bauteil

1 Darstellungsart

Material/ Bauteil

2

aufgefülltes Erdreich

[8]

Mudde

[30]

3

gewachsenes Erdreich

[8]

Gipsplatten

[30]

4

Fels

[30]

Mörtel, Putz

[8]

5

Kies

[8]

bewehrter Beton

[8]

6

Kies

[30]

unbewehrter Beton

[8]

7

Sand

[8]

Leichtbeton

[30]

8

Sand

[30]

wasserundurchlässiger Beton

[30]

9

Sandstein

[30]

BetonfertigTeile

[8]

10

Schluff

[30]

Dichtstoffe

[8]

11

Ton

[30]

12

Torf, Humus

[30]

(Fortsetzung nächste Seite)

Mauerwerk natürlicher Stein

Mauerwerk künstlicher Stein

Quelle

[8]

[8]

12

1 Berechnungshilfen

Tabelle 1.3-1 Bauschra¦uren nach DIN 1356-1 [8] und DIN ISO 128-50 [30] (Fortsetzung)

1 1 Darstellungsart

13

14

15

16

17

Material/ Bauteil Mauerwerk geringe Festigkeit

Mauerwerk höhere Festigkeit

Holz quer zur Faser

Holz längs zur Faser

Holz Querschnitt

2

1

Quelle

Darstellungsart

[8]

[8]

2 Material/ Bauteil Voranstrich

Sperrstoff gegen Feuchtigkeit

Quelle

[8]

[8]

[8]

Kunststoff-Folie

[8]

[8]

Kleber Klebefilm

[8]

[8]

Dampfdruckausgleichsschicht

[8]

[8]

Kunststoffe

[30]

Holz 18

Nut und Federbretter

19

Holzwerkstoff

[30]

Gummi, Elastomere

[30]

20

Stahl

[8]

Duroplaste

[30]

21

lichtdurchlässiges Material

[8]

Thermoplaste

[30]

22

Dämmstoff

[8]

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

13

1.4 Wärme- und feuchteschutztechnische Kennwerte 1.4.1 Putze, Mörtel, Asphalt und Estriche Tabelle 1.4.1-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9] und DIN EN 12524 [31]

1

2

ρ [kg/m³]

1 Stoff 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Putze Putzmörtel aus Kalk, Kalkzement und hydraulischem Kalk Putzmörtel aus Kalkgips, Gips, Anhydrit und Kalkanhydrit

Kunstharzputz Mauermörtel Zementmörtel Normalmörtel (NM) Dünnbettmauermörtel (DM) Leichtmauermörtel (LM) nach DIN 1053-1 [7]

Leichtmauermörtel

Asphalt Asphalt Estriche Zement-Estrich Anhydrit-Estrich Magnesia-Estrich

[W/(m·K)]

4

µ [-]

(1800) (1400) < 1300 d 1000 d 700 (1200)

1,0 0,70 0,56 0,38 0,25 0,51

060 070 080 (t 200) 090 100 (1100)

0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 0,70

(2000) (1800) (1600) d 1000 d 700 250 400 700 1000 1500

1,6 1,2 1,0 0,36 0,21 0,10 0,14 0,25 0,38 0,69

2100

0,70

50000

(2000) (2100) 1400 2300

1,4 1,2 0,47 0,70

15 / 35

Leichtputz Gipsputz ohne Zuschlag Wärmedämmputz nach DIN 18550-3 [25] Wärmeleitfähigkeitsgruppe

3 λ

LM21 LM36

15 / 35 10 15 / 20 10

5 / 20

50 / 200

15 / 35

5 / 20

14

1 Berechnungshilfen

1.4.2 Beton Tabelle 1.4.2-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9] und DIN EN 12524 [31]

1

2

3

ρ λ [kg/m³] [W/(m·K)]

1 Stoff

4

µ [-]

2

1800

1,15

3

2000

1,35

2200

1,65

70 / 120

2400

2,00

80 / 130

1 % Stahlanteil

2300

2,3

2 % Stahlanteil

2400

2,5

8

800

0,39

9

900

0,44

10

1000

0,49

1100

0,55

1200

0,62

1300

0,70

1400

0,79

1500

0,89

4

Beton

5 6 7

Stahlbeton

Leichtbeton und Stahlleichtbeton mit geschlossenem 11 Gefüge nach DIN EN 206 [29] und DIN 1045-1 [6], 12 hergestellt unter Verwendung von Zuschlägen 13 mit porigem Gefüge nach DIN 4226-2 [14] 14 ohne Quarzsandzusatz 15 (Bei Quarzsandzusatz erhöhen sich die Werte von λ um 20 %) 16

1600

1,0

17

1800

1,3

18

2000

1,6

19

300

0,10

20

350

0,11

21

400

0,13

22

450

0,15

23

500

0,16

24

550

0,18

25 Dampfgehärteter Porenbeton nach DIN 4223-1 [12]

600

0,19

26

650

0,21

27

700

0,22

28

750

0,24

29

800

0,25

30

900

0,29

31

1000

0,31

(Fortsetzung nächste Seite)

60 / 100

80 / 130

70 / 150

5 / 10

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

15

Tabelle 1.4.2-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ [9], [31] (Fortsetzung)

1 Stoff 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66

Leichtbeton mit haufwerkporigem Gefüge - mit nichtporigen Zuschlägen nach DIN 4226-1 [13], z.B. Kies

Leichtbeton mit haufwerkporigem Gefüge - mit porigen Zuschlägen nach DIN 4226-1 [13], ohne Quarzsandzusatz (Bei Quarzsandzusatz erhöhen sich die Werte von λ um 20 %)

Leichtbeton mit haufwerkporigem Gefüge - ausschließlich unter Verwendung von Naturbims

Leichtbeton mit haufwerkporigem Gefüge - ausschließlich unter Verwendung von Blähton

2

3

λ ρ [kg/m³] [W/(m·K)] 1600 1800 2000 600 700 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

0,81 1,1 1,4 0,22 0,26 0,28 0,36 0,46 0,57 0,75 0,92 1,2 0,16 0,18 0,21 0,24 0,28 0,32 0,37 0,41 0,47 0,13 0,16 0,19 0,23 0,27 0,30 0,35 0,39 0,44 0,50 0,55 0,60 0,68 0,76

4

µ [-] 3 / 10 5 / 10

5 / 15

5 / 15

5 / 15

16

1 Berechnungshilfen

1.4.3 Bauplatten Tabelle 1.4.3-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9]

1 1 Stoff 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

2

3

ρ λ [kg/m³] [W/(m·K)]

4

µ [-]

Porenbetonbauplatten und Porenbeton-Planbauplatten, unbewehrt nach DIN 4166 [11] 400 0,20 500 0,22 Porenbeton-Bauplatten (Ppl) mit normaler Fugendicke 600 0,24 5 / 10 und Mauermörtel nach DIN 1053-1 [7] verlegt 700 0,27 800 0,29 300 0,10 350 0,11 400 0,13 450 0,15 500 0,16 Porenbeton-Planbauplatten (Pppl), dünnfugig verlegt 550 0,18 5 / 10 600 0,19 650 0,21 700 0,22 750 0,24 800 0,25 800 0,29 900 0,32 Wandbauplatten aus Leichtbeton nach DIN 18 162 [22] 1000 0,37 5 / 10 1200 0,47 1400 0,58 600 0,29 750 0,35 Wandbauplatten aus Gips nach DIN 18 163 [23], auch mit 900 0,41 5 / 10 Poren, Hohlräumen, Füllstoffen oder Zuschlägen 1000 0,47 1200 0,58 Gipskartonplatten nach DIN 18 180 [24] 800 0,25 8 / 25

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

17

1.4.4 Mauerwerk aus Klinkern und Ziegeln Tabelle 1.4.4-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9]

1 1 Stoff 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

Mauerwerk aus Vollklinkern (KMz), Hochlochklinkern (KHLz) oder Keramikklinkern mit Normalmörtel oder Dünnbettmörtel

Mauerwerk aus Vollziegeln (Mz) , Hochlochziegeln (HLz) oder Füllziegeln mit Normalmörtel oder Dünnbettmörtel

Mauerwerk aus Hochlochziegeln (HLz) mit Lochung A und B nach DIN 105-2 [1] und E DIN 105-6 [2]

Mauerwerk aus Hochlochziegeln (HLzW) und Wärmedämmziegeln (WDz) nach DIN 105-2 [1], h t 238 mm

(Fortsetzung nächste Seite)

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

1800 2000 2200 2400 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000

0,81 0,96 1,2 1,4 0,50 0,58 0,68 0,81 0,96 1,2 1,4 LM21/LM36 NM/DM 0,27 0,32 0,28 0,33 0,30 0,35 0,31 0,36 0,33 0,38 0,34 0,39 0,36 0,41 0,37 0,42 0,38 0,44 0,40 0,45 LM21/LM36 NM/DM 0,19 0,22 0,20 0,23 0,20 0,23 0,21 0,24 0,22 0,25 0,23 0,26 0,23 0,26 0,24 0,27 0,25 0,28 0,26 0,29

50 / 100

5 / 10

5 / 10

5 / 10

18

1 Berechnungshilfen

Tabelle 1.4.4-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9] (Fortsetzung)

1 Stoff 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

Mauerwerk aus Plan-Wärmedämmziegeln (PWDz) nach E DIN 105-6 [1], h t 248 mm mit Normalmörtel oder Dünnbettmörtel

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000

0,20 0,21 0,21 0,22 0,23 0,24 0,24 0,25 0,26 0,27

5 / 10

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

19

1.4.5 Mauerwerk aus Kalksandsteinen, Hüttensteinen und Porenbeton-Plansteinen Tabelle 1.4.5-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9]

1 1 Stoff 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Mauerwerk aus Kalksandsteinen nach DIN 106-1 [3] oder DIN 106-2 [4] mit Normalmörtel oder Dünnbettmörtel

Mauerwerk aus Hüttensteinen nach DIN 398 [5]

Mauerwerk aus Porenbeton-Plansteinen (PP) nach DIN 4165 [10] mit Dünnbettmörtel

2

3

ρ λ [kg/m³] [W/(m·K)] 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 1000 1200 1400 1600 1800 2000 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

0,50 0,56 0,70 0,79 0,99 1,1 1,3 0,47 0,52 0,58 0,64 0,70 0,76 0,10 0,11 0,13 0,15 0,16 0,18 0,19 0,21 0,22 0,24 0,25

4

µ [-] 5 / 10

15 / 25

70 / 100

5 / 10

20

1 Berechnungshilfen

1.4.6 Mauerwerk aus Betonsteinen Tabelle 1.4.6-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9]

1 1 Stoff 2 3 Hohlblöcke (HBl) nach DIN 18 151 [19] 4 5 Gruppe 1: 6 Steinbreite [cm] Anzahl der Kammerreihen 7 17,5 t2 8 24 t3 9 30 t4 10 36,5 t5 11 49 t6 (Bei Quarzsandzusatz erhöhen sich die Werte von 12 λ für 2 K HBl um 20 % und für 3 K HBl bis 6 K HBl 13 um 15 %) 14 Hohlblöcke (HBl) nach DIN 18 151 [19] und 15 Hohlwandplatten nach DIN 18 148 [18] 16 Gruppe 2: 17 Steinbreite [cm] Anzahl der Kammerreihen 18 11,5 d1 19 17,5 d1 20 24 d2 21 30 d3 22 36,5 d4 23 49 d5 24 25 26 27 28 29 Vollblöcke (Vbl S-W) nach DIN 18 152 [20] 30 31 32 33 (Fortsetzung nächste Seite)

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

450 500 550 600 650 700 800 900 1000

LM21 0,20 0,22 0,23 0,24 0,26 0,28 0,31 0,34

LM36 0,21 0,23 0,24 0,25 0,27 0,29 0,32 0,36

NM 0,24 0,26 0,27 0,29 0,30 0,32 0,35 0,39 0,45

1200

0,53

1400

0,65

450 500 550 600 650 700 800 900 1000 1200 1400 450 500 550 600 650 700 800 900 1000

0,22 0,24 0,26 0,27 0,29 0,30 0,34 0,37

0,23 0,25 0,27 0,28 0,30 0,32 0,36 0,40

0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,21 0,25 0,28

0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,23 0,26 0,29

0,28 0,30 0,31 0,32 0,34 0,36 0,41 0,46 0,52 0,60 0,72 0,18 0,20 0,21 0,22 0,23 0,25 0,27 0,30 0,32

5 / 10

5 / 10

5 / 10

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

21

Tabelle 1.4.6-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9] (Fortsetzung)

1 Stoff

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

LM21 LM36 NM 34

450

0,22 0,23 0,28

35

500

0,23 0,24 0,29

36

550

0,24 0,25 0,30

37

600

0,25 0,26 0,31

38

650

0,26 0,27 0,32

39 Vollblöcke (Vbl) und Vollblöcke mit Schlitzen 40 (Vbl S) nach DIN 18 152 [20] aus Leichtbeton 41 mit anderen leichten Zuschlägen als Naturbims 42 und Blähton

700

0,27 0,28 0,33

800

0,29 0,30 0,36

900

0,32 0,32 0,39

1000

0,34 0,35 0,42

43

1200

0,49

44

1400

0,57

45

1600

0,69

46

1800

0,79

47

2000

0,89

48

450

0,21 0,22 0,31

49

500

0,22 0,23 0,32

50

550

0,23 0,25 0,33

51

600

0,24 0,26 0,34

52

650

0,25 0,27 0,35

53

700

0,27 0,29 0,37

800

0,30 0,32 0,40

900

0,33 0,35 0,43

56

1000

0,36 0,38 0,46

57

1200

0,54

58

1400

0,63

59

1600

0,74

60

1800

0,87

61

2000

0,99

54 55

Vollsteine (V) nach DIN 18 152 [20]

(Fortsetzung nächste Seite)

5 / 10

10 / 15

5 / 10

10 / 15

22

1 Berechnungshilfen

Tabelle 1.4.6-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9] (Fortsetzung)

1 Stoff

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

LM21 LM36 NM 62

800

0,60

63

900

0,65

64

1000

0,70

65

1200

0,80

66

1400

0,90

1600

1,1

68

1800

1,2

69

2000

1,4

70

2200

1,7

71

2400

2,1

67

Mauersteine nach DIN 18 153 [21] aus Beton

5 / 15

20 / 30

1.4.7 Holz und Holzwerksto¦e Tabelle 1.4.7-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN EN 12 524 [31]

1 Stoff 1 2

Konstruktionsholz

2

3

ρ λ [kg/m³] [W/(m·K)]

4

µ [-]

500

0,13

20 / 50

700

0,18

50 / 200

3

300

0,09

50 / 150

4

500

0,13

70 / 200

5

Sperrholz

700

0,17

90 / 220

6

1000

0,24

110 / 250

7 Zementgebundene Spanplatte

1200

0,23

30 / 50

8

300

0,10

10 / 50

9 Spanplatte1)

600

0,14

15 / 50

10

900

0,18

20 / 50

11 OSB-Platten

650

0,13

30 / 50

12

250

0,07

2/5

400

0,10

5 / 10

600

0,14

12 / 10

800

0,18

20 / 10

13 14 15 1)

Holzfaserplatte einschl. MDF1)

In [3] werden teilweise abweichende Werte für die Wärmeleitfähigkeit angegeben

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

23

1.4.8 Wärmedämmsto¦e Die in Tabelle 1.4.8-1 tabellierten Werte der Wärmeleitfähigkeit λ beziehen sich auf die Normenreihe der DIN 13 162 [32] bis DIN 13 171 [41]. Hiermit entfällt die bisherige Unterteilung in Wärmeleitfähigkeitsgruppen zugunsten einer genaueren Regelung. Der Bemessungswert λ ergibt sich in Abhängigkeit des Nennwertes λD. Hinsichtlich der Größenordnung des Bemessungswertes λ wird in die Kategorien I und II unterschieden. In Kategorie I werden Produkte eingeordnet, die ausschließlich CE gekennzeichnet sind. In Kategorie II werden Produkte aufgenommen, die zusätzlich einer Fremdüberwachung (nach ABZ) unterliegen. Die Bemessungswerte in Kategorie I ergeben sich durch Multiplikation der entsprechenden Werte der Kategorie II mit einem Sicherheitsbeiwert von γ = 1,2. Tabelle 1.4.8-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9] und DIN EN 12 524 [31]

1 1 Stoff 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

Mineralwolle nach DIN EN 13 162 [32] (MW) Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 0,030 0,031 0,032 10 bis 200 0,033 … 0,050 Exp. Polystyrolschaum nach DIN EN 13 63 [33] (EPS) 0,030 Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 0,031 0,032 10 bis 50 0,033 … 0,050 Extr. Polystyrolschaum nach DIN EN 13 164 [34] (XPS) Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 0,026 0,027 0,028 20 bis 65 0,029 … 0,040

(Fortsetzung nächste Seite)

Kat. II

Kat. I

0,030 0,031 0,032 0,033 … 0,050

0,036 0,037 0,038 0,040 … 0,060

1

0,030 0,031 0,032 0,033 … 0,050

0,036 0,037 0,038 0,040 … 0,060

20 bis 100

0,026 0,027 0,028 0,029 … 0,040

0,031 0,032 0,034 0,035 … 0,048

80 bis 250

24

1 Berechnungshilfen

Tabelle 1.4.8-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9] und DIN EN 12 524 [31] (Fortsetzung)

1 Stoff

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

Kat. II

Kat. I

24 Polyurethan-Hartschaum nach DIN EN 13 165 [35] (PUR) 25 Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 26

0,020 0,021

0,020

0,024

0,021

0,025

27

0,022

0,022

0,026

28

0,023

0,023

0,028

29

… 0,040

30

28 bis 55

…

…

0,040

0,048

40 bis 200

31 Phenolharz-Hartschaum nach DIN EN 13 166 [36] (PF) 32 Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 33

0,020 0,021

34

0,022

35

0,023

36

… 0,045

37

20 bis 50

0,020

0,024

0,021

0,025

0,022

0,026

0,023

0,028

…

…

0,045

0,054

10 bis 50

38 Schaumglas nach DIN EN 13 167 [37] (CG) 39 Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 40

0,038 0,039

0,038

0,046

0,039

0,047

41

0,040

0,040

0,048

42

0,041

0,041

0,049

43

… 0,055

44

100 bis 150

…

…

0,055

0,066

f

45 Blähperlit nach DIN EN 13 169 [39] (EPB) 46 Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 47

0,038 0,039

0,038

0,046

0,039

0,047

48

0,040 30 bis 150 0,041 (Schüttung)

0,040

0,048

0,041

0,049

…

…

0,055

0,066

49 50 51 (Fortsetzung nächste Seite)

… 0,055

5

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

25

Tabelle 1.4.8-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ [9], [31] (Fortsetzung)

1 Stoff

52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

Kat. II Kat. I Exp. Kork nach DIN EN 13 170 [40] (ICB) 0,041 0,049 0,040 Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 0,041 0,042 0,050 0,042 90 bis 0,043 0,052 5 bis 10 140 0,043 0,044 0,053 … … … 0,055 0,056 0,067 Holzfaserdämmstoff nach DIN EN 13 171 [41] (WF) 0,035 0,043 Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 0,032 0,033 0,036 0,044 0,034 0,037 0,045 0,035 0,038 0,046 150 bis 0,036 0,039 0,047 250 5 0,037 0,040 0,048 (Platten) 0,038 0,041 0,049 0,039 0,043 0,052 … … … 0,065 0,065 0,085 Mehrschicht-Leichtbauplatten nach DIN EN 13 168 [38] (WW-C) mit Hartschaumschicht nach DIN EN 13 163 [33] 0,030 0,036 Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 0,030 0,031 0,031 0,037 60 bis 0,032 0,032 0,038 300 20 bis 50 0,033 0,033 0,040 [L5] … 0,050 0,050 0,060 Mehrschicht-Leichtbauplatten nach DIN EN 13 168 [38] (WW-C) mit Mineralfaserschicht nach DIN EN 13 162 [32] 0,035 0,042 Nennwert der Wärmeleitfähigkeit λD 0,035 0,036 0,036 0,043 180 bis 0,037 0,037 0,044 300 1 0,038 0,038 0,046 [L5] … 0,050 0,050 0,060

(Fortsetzung nächste Seite)

26

1 Berechnungshilfen

Tabelle 1.4.8-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9] und DIN EN 12 524 [31] (Fortsetzung)

1

2

3

ρ [kg/m³]

Stoff

λ [W/(m·K)] Kat. II

Zement Kauster

4

µ [-] Kat. I

Zement Kauster Zement Kauster

84 Holzwolle-Leichtbauplatten (WW) nach DIN EN 13 168 [38] 0,063 0,061 0,076 0,073

85 Nennwert der 86 Wärmeleitfähigkeit λD

0,060 0,061

0,060 0,060

0,064 0,062 0,077 0,074

87

0,062

0,061

0,078 0,076

88

0,063

89

0,064

90

0,065

0,065 0,063 350 bis 0,062 0,066 0,064 600 0,063 0,068 0,065 [L5] 0,064 0,069 0,066

91

… 0,10

… 0,10

92

0,079 0,077 0,082 0,078

2 bis 5

0,083 0,079

…

…

…

…

0,11

0,11

0,13

0,13

93 Mehrschicht-Leichtbauplatten (WW-C) nach DIN EN 13 168 [38] mit Holzwolleschicht 94 Nennwert der 95 Wärmeleitfähigkeit λD

0,10 0,11

0,10 0,11

96

0,12

0,12

97

0,13 0,14

0,13 0,14

98

0,11

0,10

0,14

0,13

0,12 460 bis 0,13 650 0,14

0,11

0,15

0,14

0,12

0,16

0,15

0,13

0,17

0,16

0,15

0,14

0,18

0,17

2 bis 5

1.4.9 Lose Schüttungen Tabelle 1.4.9-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9]

1 1 Stoff

2

3

ρ λ [kg/m³] [W/(m·K)]

4

µ [-]

2 Lose Schüttungen aus porigen Stoffen 3

- Blähperlit

(d 100)

0,060

4

- Blähglimmer

(d 100)

0,070

5

- Korkschrot, expandiert

(d 200)

0,055

6

- Hüttenbims

(d 600)

0,13

7

- Blähton, Blähschiefer

(d 400)

0,16

8

- Bimskies

(d 1000)

0,19

9

- Schaumlava

(d 1200)

0,22

(d 1500)

0,27

(15)

0,050

3

(1800)

0,70

3

10 11 Lose Schüttungen aus Polystyrolschaumstoff-Partikeln 12 Lose Schüttungen aus Sand, Kies, Splitt (trocken)

3

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

27

1.4.10 Fußbodenbeläge, Abdichtsto¦e, Dachbahnen, Folien Tabelle 1.4.10-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ bzw. wasserdampfäquivalente Luftschichtdicke sd nach DIN V 4108-4 [9] und DIN EN 12 524 [31]

1 1 Stoff

2

3

ρ λ [kg/m³] [W/(m·K)]

4

µ [-]

2 Fußbodenbeläge 3 Kunststoff

1700

0,25

10000

4 Korkfliesen

> 400

0,065

20 / 40

5 Teppich / Teppichböden

200

0,06

5

6 Linoleum

1200

0,17

7 Keramik / Porzellan

2300

1,3

800 / 1000 f

9 Silikon ohne Füllstoff

1200

0,35

5000

10 Silikon mit Füllstoffen

1450

0,50

5000

70

0,05

60

13 Bitumendachbahn nach DIN 52 128 [26]

(1200)

0,17

10000 / 80000

14 Nackte Bitumenbahnen nach DIN 52 129 [27]

(1200)

0,17

2000 / 20000

15 Glasvlies-Bitumendachb. nach DIN 52 143 [28]

-

0,17

20000 / 60000

16

-

-

50000 / 75000 (2,0K)

-

-

70000 / 90000 (2,0)

18 Kunststoff-Dachb. nach DIN 16 730 [16] (PVC-P)

-

-

10000 / 30000

19 Kunststoff-Dachb. nach DIN 16 731 [17] (PIB)

-

-

40000 / 1750000

-

-

10000

8 Abdichtstoffe

11 Polyurethanschaum (PU) 12 Dachbahnen

17

Kunststoff-Dachb. nach DIN 16 729 [15] (ECB)

20 Folien 21 PTFE-Folien, d t 0,05 mm 22 PA-Folien, d t 0,05 mm

-

-

50000

23 PP-Folien, d t 0,05 mm

-

-

1000

sd [m]

24 weitere Folien 25 PE-Folie, d = 0,15 mm

-

-

50

26 PE-Folie, d = 0,25 mm

-

-

100

27 PE-Folie (gestapelt), d = 0,15 mm

-

-

8

28 Polyestherfolie, d = 0,2 mm

-

-

50

29 PVC-Folie

-

-

30

30 Aluminiumfolie, d = 0,05 mm

-

-

1500

31 Bituminiertes Papier, d = 0,1 mm

-

-

2

32 Aluminiumverbundfolie, d = 0,4 mm

-

-

10

28

1 Berechnungshilfen

1.4.11 Glas, Natursteine Tabelle 1.4.11-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN EN 12 524 [31]

1 1 Stoff 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Glas Natronglas (incl. Floatglas) Quarzglas Natursteine Granit Marmor Schiefer

Kalkstein

Sandstein Naturbims

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

2500 2200

1,00 1,40

f f

2500 bis 2700 2800 2000 bis 2800 1600 1800 2000 2200 2600 2600 400

2,8 3,5 2,2 0,85 1,1 1,4 1,7 2,3 2,3 0,12

10000 10000 800 / 1000 20 / 30 25 / 40 40 / 50 150 / 200 200 / 250 30 / 40 6/8

1.4.12 Lehmbausto¦e Tabelle 1.4.12-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN V 4108-4 [9]

1 1 Stoff 2 Lehmbaustoffe 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000

0,14 0,17 0,21 0,25 0,30 0,35 0,47 0,59 0,73 0,91 1,1

5 / 10

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

29

1.4.13 Metalle Tabelle 1.4.13-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN EN 12 524 [31]

1

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

2800 8700 8400

160 65 120

6 Kupfer

8900

380

7 Gusseisen

7500

50

8 Blei

11300

35

9 Stahl

7800

50

10 Nichtrostender Stahl

7900

17

11 Zink

7200

110

1 Stoff 2 3 4 5

Metalle Aluminium-Legierungen Bronze Messing

f

1.4.14 Wasser, Eis, Schnee Tabelle 1.4.14-1 Rohdichte ρ und Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ nach DIN EN 12 524 [31]

1 1 Stoff 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Wasser, Eis, Schnee Wasser bei 0°C Wasser bei 40 °C Wasser bei 80 °C Eis bei -10 °C Eis bei 0 °C Schnee, frisch gefallen (< 30 mm) Neuschnee, weich (30 bis 70 mm) Schnee, leicht verharscht (70 bis 100 mm) Schnee, verharscht (< 200 mm)

2

3

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

1000 990 970 920 900 100 200 300 500

0,60 0,63 0,67 2,30 2,20 0,05 0,12 0,23 0,60

30

1 Berechnungshilfen

1.4.15 Böden Tabelle 1.4.15-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ

1

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

Quelle

1200 bis 1800 1700 bis 2200 k.A. k.A. k.A.

1,5 2,0 0,4 1,8 2,0

50 50 k.A. k.A. k.A.

[31] [31] [43] [43] [9]

8 Sand, trocken

k.A.

0,40 0,70

k.A.

[43] [44]

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A.

1,6 2,4 2,1 0,4 0,35 1,45 2,9 0,5 1,7 1,5 1,2 1,5

k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A. k.A.

[42] [43] [42] [43] [42] [44] [44] [43] [43] [9] [42] [42]

1 Stoff 2 3 4 5 6 7

Böden Ton / Schlick / Schlamm (naturfeucht) Sand / Kies (naturfeucht) Kies, trocken Kies, wassergesättigt Sand/Kies

Sand, trocken (8 % Feuchte) Sand, wassergesättigt nasser Sand Torf Torf, 100 % Feuchte Lehm, feucht Lehm, gesättigt Ton/Schluff, trocken Ton/Schluff, wassergesättigt Ton/Schluff Ton Schluff

1.4.16 Gase Tabelle 1.4.16-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN EN 12 524 [31]

1 1 Stoff 2 3 4 5 6 7 8

Gase trockene Luft Kohlendioxid Argon Schwefelhexafluorid Krypton Xenon

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

1,23 1,95 1,70 6,36 3,56 5,68

0,025 0,014 0,017 0,013 0,0090 0,0054

1

1.4 Wärme- und feuchtetechnische Kennwerte

31

1.4.17 Gummi, Massive Kunststo¦e Tabelle 1.4.17-1 Rohdichte ρ, Bemessungswert der Wärmeleitfähigkeit λ und Richtwert der Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl µ nach DIN EN 12 524 [31]

1 1 Stoff 2 Gummi 3 Naturkautschuk 4 Neopren (Plychloroplen) 5

Butylkautschuk (Isobuthylenkautschuk), hart/heiß geschmolzen

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

Schaumgummi Hartgummi (Ebonit), hart Ethylen-Propylenedien, Monomer (EPDM) Polyisobuthylenkautschuk Polysulfid Butadien Massive Kunststoffe Acrylkunststoffe Polykarbonate Polytetrafluorethylenkunststoffe (PTFE) Polyvinylchlorid (PVC) Polymethylmethakrylat (PMMA) Polyazetatkunststoffe Polyamid (Nylon) Polyamid 6.6 mit 25 % Glasfasern Polyethylen (hohe Rohdichte) Polyethylen (niedrige Rohdichte) Polystyrol Polypropylen Polypropylen mit 25 % Glasfasern Polyurethan (PU) Epoxiharz Phenolharz Polyesterharz

2

3

4

ρ [kg/m³]

λ [W/(m·K)]

µ [-]

910 1240

0,13 0,23

10000 10000

1200

0,24

200000

60 bis 80 1200 1150 930 1700 980

0,06 0,17 0,25 0,20 0,40 0,25

7000 ∞ 6000 10000 10000 100000

1050 1200 2200 1390 1180 1410 1150 1450 980 920 1050 910 1200 1200 1200 1300 1400

0,20 0,20 0,25 0,17 0,18 0,30 0,25 0,30 0,50 0,33 0,16 0,22 0,25 0,25 0,20 0,30 0,19

10000 5000 10000 50000 50000 100000 50000 50000 100000 100000 100000 10000 10000 6000 10000 100000 10000

33

2 Wärmeschutz 2.1 Wärmeschutztechnische Begri¦e 2.1.1 Temperatur



T = T - 273,15

(2.1.1-1)

Darin sind:

T = Celsius-Temperatur in °C T = Kelvin-Temperatur in K

2.1.2 Rohdichte ρ=

m V

(2.1.2-1)

Darin sind: U = Rohdichte in kg/m3 m = Masse in kg V = Volumen in m3

2.1.3 Spezifische Wärmekapazität Mit der spezifischen Wärmekapazität c wird diejenige Wärmemenge Q beschrieben, die benötigt wird, um 1 kg eines Stoffes um 1 K zu erwärmen. Bezüglich weiterer Werte für handelsübliche Dämmstoffe wird auf [107] verwiesen. Tabelle 2.1.3-1 Spezifische Wärmekapazität c von Bausto¦en (nach DIN EN 12 524 [11])

1

2

2 Beton

Spez. Wärmekapazität c [J/(kgŖK)] 1000

3 Glas

750

4 Holz

1600

5 Holzfaserdämmplatten

1400

1 Bausto¦

6 Kalksandstein

1000

7 Mineralwolle (Glaswolle, Steinwolle)

1030

8 Polystyrol-Hartschaum (EPS, XPS)

1450

9 Porenbeton

1000

10 Stahl

450

11 Vollziegel

1000

12 Zellulosefasern

1600

34

2 Wärmeschutz

2.1.4 Wärmeleitfähigkeit Die Wärmeleitfähigkeit O ist eine Materialgröße und gibt an, welche Wärmemenge Q innerhalb einer Stunde bei einer Temperaturdifferenz von 1 Kelvin durch eine 1 m dicke Schicht eines Stoffes über eine Fläche von 1 m2 übertragen wird.

2.1.5 Temperaturleitzahl Unter der Temperaturleitzahl a wird der Quotient aus dem Wärmedämmvermögen eines Stoffes und seiner Wärmespeicherfähigkeit verstanden. a=

λ c⋅ ρ

(2.1.5-1)

Darin sind: a = Temperaturleitzahl in m2/s O = Wärmeleitfähigkeit in W/(mŖK) c = spezifische Wärmekapazität in J/(kgŖK) U = Rohdichte in kg/m3 Tabelle 2.1.5-1 Anhaltswerte für die Temperaturleitzahl a verschiedener Bausto¦e

1 1 Bausto¦

2 Temperaturleitzahl a [106Ŗm2/s]

2 Beton

1

3 Glas

0,9

4 Holz

0,15

5 Kalksandstein

0,6

6 Mineralwolle (Glaswolle, Steinwolle)

0,8

7 Polystyrol-Hartschaum (EPS, XPS)

1,2

8 Porenbeton

0,4

9 Stahl

14

10 Vollziegel

0,4

2.1.6 Wärmeeindringkoe§zient b = λ ⋅ c⋅ ρ Darin sind: b = Wärmeeindringkoeffizient in J/(m2ăKăs1/2) O = Wärmeleitfähigkeit in W/(mŖK) c = spezifische Wärmekapazität in J/(kgŖK) U = Rohdichte in kg/m3

(2.1.6-1)

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

35

Tabelle 2.1.6-1 Anhaltswerte für den Wärmeeindringkoe§zient b verschiedener Bausto¦e

1 1 Bausto¦

2 Wärmeeindringkoe§zient b [J/(m2ŖKŖs1/2)]

2 Beton

2300

3 Glas

1500

4 Holz

300

5 Kalksandstein

1100

6 Mineralwolle (Glaswolle, Steinwolle)

35

7 Polystyrol-Hartschaum (EPS, XPS)

35

8 Porenbeton

250

9 Stahl

13000

10 Vollziegel

1100

2.1.7 Wärmestrom Φ=



Q t

(2.1.7-1)

Darin sind: ) = Wärmestrom (auch: Q ) in W Q = Wärmemenge in J (= Ws) t = Zeiteinheit in s

2.1.8 Wärmestromdichte q=

Φ A

(2.1.8-1)

Darin sind:



q = Wärmestromdichte in W/m2 ) = Wärmestrom in W A = Fläche in m2

Für eine Schicht eines isotropen Materials ohne innere Wärmequellen bei konstanten Oberflächentemperaturen berechnet sich die Wärmestromdichte: q=



λ 1 ⋅ (θ 1 − θ 2 ) = ⋅ (θ 1 − θ 2 ) d R

Darin sind: q = Wärmestromdichte in W/m2 O = Wärmeleitfähigkeit in W/(mŖK)

(2.1.8-2)

36

 

2 Wärmeschutz

d T1 T2 R

= = = =

Schichtdicke in m Oberflächentemperatur Schichtgrenze 1 in K Oberflächentemperatur Schichtgrenze 2 in K Wärmedurchlasswiderstand in (m2ŖK)/W

Sind in einem Bauteil keine inneren Wärmequellen oder -senken vorhanden und findet keine zeitliche Veränderung der anliegenden Temperaturen (stationärer Zustand) statt, dann ist die Wärmestromdichte q in jeder Schicht dieses Bauteils konstant. Dementsprechend ergeben sich äquivalente Formulierungen für den Bereich des inneren bzw. äußeren Wärmeübergangs und für das gesamte Bauteil: q = hi( e ) ⋅ (θ1 − θ 2 )

(2.1.8-3)

q = U ⋅ (θi − θe )

(2.1.8-4)

Darin sind: q = Wärmestromdichte in W/m2 h i(e) = Wärmeübergangskoeffizient, innen bzw. außen in W/(m2ŖK) T1 = Oberflächentemperatur Schichtgrenze 1 in K T2 = Oberflächentemperatur Schichtgrenze 2 in K U = Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m2ŖK) Ti = Oberflächentemperatur innen in K Te = Oberflächentemperatur außen in K

2.1.9 Wärmeübergangskoe§zient Den Wärmeaustausch zwischen einem Gas (hier: Luft) und einer angrenzenden festen Oberfläche bezeichnet man als Wärmeübergang. Er setzt sich aus einem Strahlungsund einem konvektiven Anteil zusammen. Wärmeübergang infolge Konvektion ⎧ 5 ,0 W /( m 2 ⋅ K ) ⎪⎪ hci = ⎨ 2 ,5 W /( m 2 ⋅ K ) ⎪ 2 ⎪⎩0 ,7 W /( m ⋅ K ) hce = 4 + 4 ⋅ v

bei aufwärts gerichtetem Wärmestrom bei horizontal gerichtetem Wärmestrom

(2.1.9-1)

bei abwärts gerichtetem Wärmestrom

(2.1.9-2)

Darin sind: h ci = Wärmeübergangskoeffizient, konvektiver Anteil innen in W/(m2ŖK) h ce = Wärmeübergangskoeffizient, konvektiver Anteil außen in W/(m2ŖK) v = Windgeschwindigkeit in m/s Bei Innenoberflächen oder Außenflächen, die an eine gut belüftete Luftschicht grenzen, ist hc = hci. Bei Außenoberflächen ist hc = hce.

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

37

Wärmeübergang infolge Strahlung hr = ε ⋅ hro

(2.1.9-3)

Darin sind: h r = Wärmeübergangskoeffizient infolge Strahlung in W/(m2ŖK) H = Emissionsgrad gemäß Tab. 2.1.9-1 h ro = Wärmeübergangskoeffizient durch Strahlung eines schwarzen Körpers in W/(m2ŖK) gemäß Tab. 2.1.9-2 Tabelle 2.1.9-1 Emissionsgrad H verschiedener Oberflächen bei Temperaturen zwischen 0 °C und 100 °C (Anhaltswerte)

1

2 Emissionsgrad H [-]

1 Oberfläche 2 Aluminium, walzblank

0,05

3 Beton

0,93

4 Dachpappe

0,93

5 Glas

0,90

6 Heizkörperlack

0,93

7 Holz

0,94

8 Putz, Mörtel

0,93

9 Sand, trocken

0,88

10 Silber, poliert

0,03

11 Stahl, frisch gewalzt

0,24

12 Stahl, oxidiert

0,80

13 Ziegelstein, rot

0,93

Tabelle 2.1.9-2 Wärmeübergangskoe§zient durch Strahlung eines schwarzen Körpers [15]

1

2

1

Temperatur T [°C]

Wärmeübergangskoe§zient h ro [W/(m2ŖK)]

2

-10

4,13

3

0

4,61

4

10

5,10

5

20

5,70

6

30

6,31

7

40

6,95

8

50

7,64

9

60

8,37

38

2 Wärmeschutz

2.1.10 Wärmeübergangswiderstand Rs =

1 1 1 = = h hr + hc ε ⋅ hro + hc

(2.1.10-1)

Darin sind: Rs = Wärmeübergangswiderstand in (m2ŖK)/W h = Wärmeübergangskoeffizient in W/(m2ŖK) h r = Wärmeübergangskoeffizient infolge Strahlung in W/(m2ŖK) h c = Wärmeübergangskoeffizient infolge Konvektion in W/(m2ŖK) H = Emissionsgrad gemäß Tab. 2.1.9-1 h ro = Wärmeübergangskoeffizient durch Strahlung eines schwarzen Körpers in W/(m2ŖK) gemäß Tab. 2.1.9-2 Für bauphysikalische Berechnungen sind Näherungswerte für den inneren Wärmeübergangswiderstand R si und den äußeren Wärmeübergangswiderstand R se in verschiedenen Normen angegeben. (siehe Tab. 2.1.10.-1) Tabelle 2.1.10-1 Wärmeübergangswiderstände Rsi und Rse ebener Bauteile für wärmeund feuchteschutztechnische Berechnungen

1

2

3

R si R se [m2ŖK/W] [m2ŖK/W] 2 gemäß DIN EN ISO 6946 [15] (für wärmeschutztechnische Berechnungen) 1

3 bei aufwärts gerichtetem Wärmestrom

0,10

4 bei horizontal gerichtetem Wärmestrom

0,13

5 bei abwärts gerichtetem Wärmestrom

0,17

0,04

6

gemäß DIN 4108-3 [3] (für Berechnungen zur Vermeidung von Tauwasserausfall im Bauteilinnern)1)

7

bei aufwärts und horizontal gerichtetem Wärmestrom sowie für Dachschrägen

8 bei abwärts gerichtetem Wärmestrom

0,13

0,04 (0,08)2)

0,17

9 gemäß DIN 4108-2 [1] (für Berechnungen zur Vermeidung von Schimmelpilzbildung)1) 10 beheizte Räume

0,25

11 unbeheizte Räume

0,17

12 an Erdreich angrenzend 1)

2)

0,04 0

Gemäß DIN EN ISO 13788 [22] ist abweichend R si = 0,13 m2ŅK/W an Verglasungen und Rahmen sowie R si = 0,25 m2ŅK/W an allen anderen raumseitigen Oberflächen anzusetzen. Der äußere Wärmeübergangswiderstand ist mit R se = 0,04 m2ŅK/W anzunehmen.

R se = 0,08 m2ŅK/W, wenn die Außenoberfläche an belüftete Luftschichten grenzt (z.B. hinterlüftete Außenbekleidungen, belüftete Dachräume, belüftete Luftschichten in belüfteten Dächern). Bei zweischaligem Mauerwerk nach DIN 1053-1 ist R se = 0,04 m2ŅK/W anzusetzen.

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

39

Andere Werte für R si und R se werden in DIN EN ISO 10 211-1 [17] und DIN 4108, Bbl. 2 [2] für Wärmestromberechnungen (Berechnung von \ -Werten) und Berechnungen zur Beurteilung der Oberflächentemperatur (Berechnung von f Rsi -Werten) im Bereich von Wärmebrücken vorgegeben (siehe Abschnitt 2.3). Bauteile mit nicht ebenen Oberflächen Weist ein Bauteil auf der Oberfläche Vorsprünge (z.B. Pfeiler) aus einem Material mit O < 2,5 W/(măK) auf, so können diese Vorsprünge bei der Berechnung des Wärmedurchgangswiderstandes vernachlässigt und das Bauteil als eben angenommen werden. Besitzt der Vorsprung eine Wärmeleitfähigkeit O> 2,5 W/(măK) und ist nicht gedämmt, ist die Berechnung so durchzuführen, als wäre der Vorsprung nicht vorhanden, jedoch ist der Wärmeübergangswiderstand über die betreffende Fläche durch das Verhältnis von Projektionsfläche zur tatsächlich vorspringenden Oberfläche zu korrigieren. Rsp = Rs ⋅

Ap A

(2.1.10-2)

Darin sind: R sp = modifizierter Wärmeübergangswiderstand in (m2ŖK)/W Rs = Wärmeübergangswiderstand des ebenen Bauteilsin (m2ŖK)/W A = tatsächliche Oberfläche des Vorsprungs in m2 AP = Projektionsfläche des Vorsprungs in m2

Bild 2.1.10-1 Oberfläche A und projizierte Oberfläche A p des Vorsprungs

2.1.11 Wärmedurchlasswiderstand Wärmedurchlasswiderstand für eine Bausto¦schicht R=

d λ

(2.1.11-1)

Darin sind: R = Wärmedurchlasswiderstand in (m2ŖK)/W d = Dicke der Bauteilschicht in m O = Wärmeleitfahigkeit in W/(mŖK) Grenzt eine nicht ebene Schicht eines Bauteils an eine Luftschicht (z.B. bei einem in die Hinterlüftungsebene hineinragenden Sparren und Zwischensparrendämmung), so ist der Wärmedurchlasswiderstand der Schicht wie für eine ebene Schicht zu berechnen (siehe Bild 2.1.11-1).

40

2 Wärmeschutz

Bild 2.1.11-1 Bestimmung der rechnerischen Schichtdicke bei nicht ebenen Schichten, die an eine Luftschicht grenzen

Hierbei sind entweder a) die schmaleren Abschnitte erweitert anzunehmen (jedoch ohne Änderung des Wärmedurchlasswiderstandes) oder b) die überstehenden Abschnitte als entfernt anzunehmen (wobei der Wärmedurchlasswiderstand dieser Abschnitte dann für die geringere Schichtdicke zu berechnen ist).

Bild 2.1.11-2 Beispiel: Bei einer zimmermannmäßigen Dachkonstruktion wird der Anteil des Sparrens, der in die Luftschicht hineinragt, vernachlässigt.

Wärmedurchlasswiderstand für eine Luftschicht Als Luftschicht wird eine Schicht bezeichnet, deren Ausdehnung in Wärmestromrichtung weniger als das 0,1-fache der beiden anderen Ausdehnungen beträgt. Ist diese Bedingung nicht eingehalten, so liegt ein Luftraum vor. In diesem Fall ist der Wärmedurchlasswiderstand gemäß Gl. 2.1.11-4 zu bestimmen.

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

41

Bild 2.1.11-3 Unterschiedliche Spezifikationen einer Luftschicht bzw. eines Luftraumes und zugehöriges Verfahren zur Bestimmung von R g

Als ruhende Luftschicht im Sinne von [15] wird eine Luftschicht bezeichnet, die von der Umgebung abgeschlossen ist. Eine Luftschicht mit kleinen Öffnungen zur Außenumgebung gilt (wenn keine Dämmschicht zwischen der betrachteten Luftschicht und der Außenumgebung angeordnet ist) ebenfalls als ruhend, wenn bedingt durch diese Öffnungen ein Luftstrom durch diese Schicht nicht möglich ist und der Öffnungsquerschnitt die entsprechenden Werte der Tabelle 2.1.11-1 nicht überschreitet. Tabelle 2.1.11-1 Zulässige Ö¦nungsquerschnitte für ruhende, schwach belüftete und stark belüftete Luftschichten [15]

1 1 Zustand der Luftschicht 2 Ruhende Luftschicht 3 Schwach belüftete Luftschicht 4 Stark belüftete Luftschicht

2 Zulässiger Ö¦nungsquerschnitt A [mm2] je m Länge bei vertikaler bzw. je m² Oberfläche bei horizontaler Luftschicht

A d 500 500 < A d 1500

A > 1500

42

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.1.11-2 Wärmedurchlasswiderstände R g ruhender Luftschichten mit hohem Emissionsgrad (H t 0,8) [15]

1 1

Dicke der Luftschicht [mm]

2

2

1)2)

für Oberflächen

3

4

Wärmedurchlasswiderstände R g in (m2ŖK)/W bei Richtung des Wärmestroms aufwärts

horizontal3)

abwärts

3

0

0,00

0,00

0,00

4

5

0,11

0,11

0,11

5

7

0,13

0,13

0,13

6

10

0,15

0,15

0,15

7

15

0,16

0,17

0,17

8

25

0,16

0,18

0,19

9

50

0,16

0,18

0,21

10

100

0,16

0,18

0,22

300

0,16

0,18

0,23

11 1)

Zwischenwerte können geradlinig interpoliert werden

2)

Die Tabellenwerte gelten für Luftschichten (d d 300 mm) mit einer Dicke (in Wärmestromrichtung) von weniger als dem 0,1-fachen einer der beiden anderen Ausdehnungen

3)

Gilt für Richtungen des Wärmestroms ±30° zur horizontalen Ebene

Als Bemessungswert für den Wärmedurchlasswiderstand einer schwach belüfteten Luftschicht ist die Hälfte des entsprechenden Wertes gemäß Tabelle 2.1.11-2 anzusetzen. Für den Wärmedurchlasswiderstand der Schicht (bzw. der Teilkonstruktion) zwischen der schwach belüfteten Luftschicht und der Außenumgebung darf maximal R = 0,15 m2ăK/W angesetzt werden. Bei Vorhandensein einer stark belüfteten Luftschicht ist der Wärmedurchlasswiderstand aller Schichten zwischen Luftschicht und Außenumgebung zu vernachlässigen. Als äußerer Wärmeübergangswiderstand ist in diesem Fall derselbe Wert anzusetzen wie der innere Wärmeübergangswiderstand desselben Bauteils (R se = R si ). Für Luftschichten mit Oberflächen mit H < 0,8 und/oder nichtparallelen Oberflächen gibt DIN EN ISO 6946 [15] in Anhang B.2 ein Verfahren zur Ermittlung des Wärmedurchlasswiderstandes der Luftschicht vor. Der Wärmedurchlasswiderstand und der Strahlungsanteil ergeben sich wie folgt: Rg =

1 ha + hr

hr =

1 ⋅ hro 1 1 + −1 ε1 ε 2

(2.1.11-2)

(2.1.11-3)

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

43

Darin sind: R g = Wärmeübergangswiderstand der Luftschicht in (m2ŖK)/W h a = Wärmeübergangskoeffizient infolge Leitung u. Konvektion in W/(m2ŖK) h r = Wärmeübergangskoeffizient infolge Strahlung in W/(m2ŖK) H 1 = Emissionsgrad Schichtgrenze 1 gemäß Tab. 2.1.9-1 H 2 = Emissionsgrad Schichtgrenze 2 gemäß Tab. 2.1.9-1 h ro = Wärmeübergangskoeffizient durch Strahlung eines schwarzen Körpers in W/(m2ŖK) gemäß Tab. 2.1.9-2 Tabelle 2.1.11-3 Werte des Wärmeübergangskoe§zienten h a zur Berechnung von R g in Abhängigkeit von der Dicke d der Luftschicht

1

2 Wärmeübergangskoe§zient h a [W/(m2ŖK)]

1 Richtung des Wärmestromes

2

3

4

horizontal

⎧1,25 ⎪ ha = max ⎨ 0 ,025 ⎪⎩ d

(2.1.11-4)

aufwärts

⎧1,95 ⎪ ha = max ⎨ 0 ,025 ⎪⎩ d

(2.1.11-5)

abwärts

⎧0 ,12 ⋅ d −0 ,44 ⎪ ha = max ⎨ 0 ,025 ⎪ ⎩ d

(2.1.11-6)

Wärmedurchlasswiderstand für einen Luftraum Ein Luftraum im Sinne von DIN EN ISO 6946 [15] wird durch Abmessungen gekennzeichnet, bei denen entweder Breite oder Länge mit der Dicke vergleichbar sind (siehe Bild 2.1.11-3). Seine Oberflächen müssen nicht parallel zueinander stehen, ggf. ist die mittlere Dicke der Luftschicht anzusetzen. Rg =

1 ⎛ ⎞ 2 d ⎛ d⎞ ha + ⋅ hro ⋅ ⎜ 1 + 1 + ⎜ ⎟ − ⎟ ⎝ b⎠ b⎟ ⎛ 1 ⎞ ⎜⎝ 1 ⎠ − 1⎟ 2⋅⎜ + ⎝ ε1 ε 2 ⎠

(2.1.11-7)

1

Darin sind: Rg = Wärmedurchlasswiderstand für einen Luftraum in (m2ŖK)/W ha = Wärmeübergangskoeffizient in W/(m2ŖK) gemäß Tab. 2.1.11-3 H 1 ,H 2 = Emissionsgrad Schichtgrenze 1 bzw. 2 h ro = Wärmeübergangskoeffizient durch Strahlung eines schwarzen Körpers in W/(m2ŖK) gemäß Tabelle 2.1.10-2 d = Dicke des Luftraums in m b = Breite des Luftraums in m

44

2 Wärmeschutz

Wärmedurchlasswiderstand unbeheizter Räume Ist die äußere Umfassungsfläche eines unbeheizten Raumes nicht gedämmt, kann die wärmeschutztechnische Wirksamkeit dieses Raumes durch einen zusätzlichen Wärmedurchlasswiderstand erfasst werden. Als äußerer Wärmeübergangswiderstand ist R se = 0,04 (m2ŖK)/W anzusehen. Werden im Rahmen des wärmeschutztechnischen Nachweises jedoch pauschale Temperaturkorrekturfaktoren F x verwendet, so darf R u nicht zusätzlich berücksichtigt werden. Für diesen Fall ist auf der Außenseite mit demselben Wärmeübergangswiderstand zu rechnen, wie auf der Innenseite (R se = R si ). Tabelle 2.1.11-4 Wärmedurchlasswiderstand von Dachräumen mit natürlicher Belüftung [15]

1 1 Beschreibung des Dachaufbaus

2 Ziegeldach ohne Pappe, Schalung oder ähnlichem

2 Wärmedurchlasswiderstand Ru [m2ŖK/W] 0,06

3

Plattendach oder Ziegeldach mit Pappe oder Schalung oder ähnlichem unter den Ziegeln

0,2

4

Wie Zeile 2, jedoch mit Aluminiumverkleidung oder einer anderen Oberfläche mit geringem Emissionsgrad an der Dachunterseite

0,3

5 Dach mit Schalung und Pappe

0,3

Für andere kleine, unbeheizte Räume im Sinne von [15] gilt : Ru =

∑

Ai k

( Ae ,k ⋅ U e ,k ) + 0 , 33 ⋅ n ⋅ V

(2.1.11-8)

Darin sind: Ru = Wärmedurchlasswiderstand eines unbeheizten Raumes in (m2ŖK)/W Ai = Gesamtfläche aller Bauteile zwischen Innenraum und unbeheiztem Raum in m2 A e,k = Fläche des Bauteils k zwischen unbeheiztem Raum und Außenumgebung in m2 U e,k = Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils k zwischen unbeheiztem Raum und Außenumgebung in W/(m2ăK) n = Luftwechselrate im unbeheizten Raum in h-1 V = Volumen des unbeheizten Raumes in m3

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

45

2.1.12 Wärmedurchgangswiderstand Für einschichtige homogene Bauteile gilt: RT = Rsi + R + Rse

(2.1.12-1)

Darin sind: R T = Wärmedurchgangswiderstand des Bauteils in (m2ŖK)/W R si = Wärmeübergangswiderstand innen in (m2ŖK)/W R = Wärmedurchlasswiderstand des Bauteils in (m2ŖK)/W R se = Wärmeübergangswiderstand außen in (m2ŖK)/W

Für mehrschichtige homogene Bauteile gilt: n

RT = Rsi +

∑R + R i

i= 1

se

n

= Rsi +

∑λ +R i= 1

di

i

se

(2.1.12-2)

Darin sind: R T = Wärmedurchgangswiderstand des Bauteils in (m2ŖK)/W R si = Wärmeübergangswiderstand innen in (m2ŖK)/W R i = Wärmedurchlasswiderstand der i-ten Schicht in (m2ŖK)/W R se = Wärmeübergangswiderstand außen in (m2ŖK)/W d i = Dicke der i-ten Schicht in m O i = Wärmeleitfähigkeit der i-ten Schicht in W/(mŖK) Für mehrschichtige inhomogene Bauteile gilt: RT =

R´T + R´´ T 2

(2.1.12-3)

Darin sind: R T = Wärmedurchgangswiderstand des Bauteils in (m2ŖK)/W R´T = der obere Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes in (m2ŖK)/W 2 R´´ T = der untere Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes in (m ŖK)/W Dieses Verfahren stellt ein Näherungsverfahren dar. Es darf nicht angewendet werden, wenn wärmedämmende Schichten von metallischen Schichten durchdrungen werden. Darüber hinaus ist jedoch auch für Fälle, bei denen Materialien mit erheblich unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit nebeneinander liegen, mit einem signifikanten Fehler zu rechnen. Ab einem Verhältnis O 1/O 2 !  in Wärmestromrichtung nebeneinander liegender Schichten sollte der Wärmedurchgangswiderstand des Bauteils daher numerisch ermittelt werden.

46

2 Wärmeschutz R´T =

1 fq fa fb + + ... + RTa RTb RTq

Darin sind: R´T

=

(2.1.12-4)

oberer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes in (m2ŖK)/W die Teilflächen der Abschnitte a bis q in m2 die Wärmedurchgangswiderstände der jeweiligen Abschnitte in (m2ŖK)/W (siehe auch Bild 2.1.12-1) (berechnet nach Gl. 2.1.12-2)

f a , f b , ... f q = R Ta , R Tb , ... R Tq =

Bild 2.1.12-1 Erläuterung der Berechnung für a) den oberen Grenzwert R T ´ und b) den unteren Grenzwert R T ´´ n

R´´ T = Rsi +

∑R + R j

se

(2.1.12-5)

j= 1

Rj =

1 fq fa fb + + ... + Raj Rbj Rqj

Darin sind: R´´ T

(2.1.12-6)

= unterer Grenzwert des Wärmedurchgangswiderstandes in (m2ŖK)/W j = die Schichten des Bauteils (j = 1 bis n ) R si = Wärmeübergangswiderstand innen in (m2ŖK)/W R se = Wärmeübergangswiderstand außen in (m2ŖK)/W f a , f b , ... f q = die Teilflächen der Abschnitte a bis q R aj , R bj ...R qj = die Wärmedurchgangswiderstände der jeweiligen Abschnitte (siehe auch Bild 2.1.12-1) in (m2ŖK)/W Rj = Wärmedurchlasswiderstand der Schicht j in (m2ŖK)/W

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

47

2.1.13 Wärmedurchgangskoe§zient für opake Bauteile U=

1 RT

(2.1.13-1)

Darin sind: U = Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m2ŖK) R T = Wärmedurchgangswiderstand in (m2ŖK)/W In verschiedenen Fällen ist gemäß DIN EN ISO 6946 [15] der U -Wert eines Bauteils durch Addition eines Korrekturterms 'U zu modifizieren.

∆U = ∆U g + ∆U f + ∆U r    

(2.1.13-2)

Darin sind: 'U = Korrekturterm in W/(m2ŖK) 'U g = Korrektur bei Luftspalten im Bauteil in W/(m2ŖK) 'U f = Korrektur bei Befestigungsteilen, die Dämmschichten durchdringen in W/(m2ŖK) 'U r = Korrektur durch Niederschlag auf Umkehrdächern in W/(m2ŖK)

Rechnerisch zu berücksichtigen ist eine solche Korrektur jedoch nur, wenn die Gesamtkorrektur größer als 3 % des U-Wertes des Bauteils ist. Korrektur des U-Wertes bei Luftspalten im Bauteil ⎛ R ⎞ ∆U g = ∆U´´ ⋅ ⎜ 1 ⎟ ⎝ RT ,h ⎠

   

2

(2.1.13-3)

Darin sind: 'U g = Korrektur bei Luftspalten im Bauteil in W/(m2ŖK) 'U'' = Korrekturbeiwert in W/(m2ŖK) gemäß Tab. 2.1.13-1 R1 = Wärmedurchlasswiderstand der die Luftspalte enthaltenden Schicht in (m2ŖK)/W R T,h = Wärmedurchgangswiderstand des Bauteils ohne Berücksichtigung von Wärmebrücken in (m2ŖK)/W

48

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.1.13-1 Korrektur-Beiwert für Luftspalte in Bauteilen (nach DIN EN ISO 6946 [15])

1 1

2

3

Korrektur- 'U'' Beschreibung der Luftspalte stufe [W/(m2ŖK)] Keine Luftspalte in der Dämmschicht oder es sind nur kleine Luftspalte vorhanden, die keine wesentliche Wirkung auf den Wärmedurchgangskoe§zienten haben.

2

3

0

1

0,00

0,01

Beispiele: mehrlagige Dämmung; einlagige Dämmung mit Nut-Federoder Stufenfalz-Verbindung; Dämmung mit abgedichteten Fugen; zweilagige Dämmung, bei der die eine durchgehend die andere (ggf. auch durch Sparren o.ä. unterbrochene) Schicht bedeckt; einlagige Dämmschicht auf einer Konstruktion, deren Wärmedurchlasswiderstand mindestens 50 % des Wärmedurchgangswiderstandes beträgt; einlagige stumpf gestoßene Dämmung mit einer Maßtoleranz unter 5 mm Luftzwischenräume, die die warme und kalte Seite der Dämmschicht verbinden, jedoch keine Luftzirkulation zwischen der warmen und kalten Seite der Dämmschicht verursachen.

Beispiele: einlagige Dämmung zwischen Sparren, Querbalken, Stützen; einlagige stumpf gestoßene Dämmung mit einer Maßtoleranz über 5 mm

4

2

0,04

Mögliche Luftzirkulation auf der warmen Seite der Dämmung. Luftspalte können die Dämmschicht durchdringen.

Beispiele: Konstruktionen mit einer unzureichenden Befestigung der Dämmschicht oder unzureichender Abdichtung oben oder unten

Korrektur des U-Wertes bei Durchdringung der Dämmschicht durch Befestigungselemente

∆U f =



 

α ⋅ λ f ⋅ n f ⋅ Af ⎛ R1 ⎞ 2 ⎜⎝ R ⎟⎠ dins T ,h

(2.1.13-4)

Darin sind: 'U f = Korrektur bei Durchdringungen der Dämmschicht in W/(m2ŖK) D = Koeffizient (hier ist D = 0,8 anzusetzen) Of = Wärmeleitfähigkeit der Befestigungselemente in W/(mŖK) nf = Anzahl der Befestigungselemente je m2 Af = Querschnittsfläche eines Befestigungselementes in m2 d ins = Dicke der Dämmschicht, die das Befestigungselement enthält in m R1 = Wärmedurchlasswiderstand der die Befestigungselemente enthaltenden Schicht in (m2ŖK)/W R T,h = Wärmedurchgangswiderstand des Bauteils ohne Berücksichtigung von Wärmebrücken in (m2ŖK)/W

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

49

Auf eine Korrektur kann gemäß [15] in den folgenden Fällen verzichtet werden: -

Mauerwerksanker über einer Luftschicht (z.B. zweischaliges Mauerwerk ohne Dämmschicht in der Luftschicht) Mauerwerksanker zwischen einer Mauerwerksschale und Holz (Verankerung erfolgt in einem schlecht wärmeleitenden Material) Verwendung eines Befestigers, bei dem zumindest einem Teil eine Wärmeleitfähigkeit O < 1,0 W/(măK) zugeordnet ist (thermisch getrennte Befestiger).

-

Korrektur des U-Wertes durch Niederschlag auf Umkehrdächern Das Verfahren gilt nur für Dämmungen aus Polystyrol-Extruderschaum (XPS). ⎛ R ⎞ ∆U r = p ⋅ f ⋅ x ⋅ ⎜ i ⎟ ⎝ RT ⎠

2

(2.1.13-5)

Darin sind: 'U r = Korrekturwert bei Niederschlag auf Umkehrdächern in W/(m2ŖK) p = Durchschnittliche Niederschlagsmenge während der Heizperiode in mm/Tag f = Entwässerungsfaktor, der den Anteil an p , der die Dachabdichtungen erreicht, angibt. Bei einlagigen, stumpf gestossenen Dämmschichten und offenen Abdeckungen, wie z.B. Kiesschüttungen ist făx = 0,04. Bei Dachkonstruktionen, die als Folge ihrer Bauart geringere Wasserdurchtritte durch die Dämmung erwarten lassen (z.B. bei Überlappungsstößen oder Nut-Feder-Verbindungen), können - wenn die Wirkung der jeweiligen Maßnahme in unabhängigen Berichten dokumentiert ist - niedrigere Werte für făx angesetzt werden. x = Faktor für den gestiegenen Wärmeverlust infolge von Regenwasser, das auf die Dachabdichtung gelangt in (W·Tag)/(m2·K·mm) Ri = Wärmedurchgangswiderstand der Dämmschicht in (m2ŖK)/W RT = Gesamt-Wärmedurchgangswiderstand in (m2ŖK)/W

 

Tabelle 2.1.13-2 Zuschlagswerte für Umkehrdächer (nach [1])

1

2

1

(R T - R i )/ R T [%]

Zuschlagswert 'U r [W/(m2ŖK)]

2

< 10

0,05

3

10 bis 50

0,03

4

> 50

0

50

2 Wärmeschutz

Berechnung des U-Wertes für Bauteile mit keilförmigen Schichten

Bild 2.1.13-1 Ablauf zur Bestimmung des U -Wertes von Bauteilen mit keilförmigen Schichten bei einem Gefälle der keilförmigen Schicht von höchstens 5 %

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

51

Berechnung des U-Wertes für zweischalige Dach- und Wandaufbauten im Stahlleichtbau Die rechnerische Bestimmung eines mittleren U-Wertes für Dach- und Wandkonstruktionen im Stahlleichtbau gestaltet sich als Folge der konstruktionsbedingt vorhandenen Wärmebrücken in aller Regel recht aufwändig. Im Rahmen von [103] wurden an der TH Karlsruhe Bemessungsnomogramme zur Bestimmung mittlerer U-Werte entwickelt. Die Nomogramme können [103] und [111] entnommen werden.

Berechnung des U-Wertes für Sandwichelemente gemäß prEN 14509 Ein Verfahren zur Berechnung des U-Wertes für Sandwichelemente, anwendbar für Sandwichelemente mit metallischen Deckschichten, die im Kern aus Mineralfasern, EPS, XPS, PUR, Phenolharzschaum oder Schaumglas bestehen, wird mit prEN 14509 [14] eingeführt. Eine Beschreibung ist in [111] enthalten.

2.1.14 Wärmedurchgangskoe§zient für Fenster Wärmedurchgangskoe§zient der Verglasung In der Regel dient der Wert U g als Bestandteil zur Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten des Fensters. Ist ausschließlich das Glas festzulegen, wie z.B. bei Ersatz bzw. Erneuerung, so ist aus dem Nennwert der Bemessungswert U g,BW abzuleiten. U g ,BW = U g + ∆U g

(2.1.14-1)

Darin sind: U g,BW = Bemessungswert des Wärmedurchgangskoeffizienten in W/(m2xK) Ug = Wärmedurchgangskoeffizient der Verglasung in W/(m2xK) 'U g = Korrektur für Sprossenverglasung in W/(m2xK) gem. Tab. 2.1.14-3 Tabelle 2.1.14-1 Wärmedurchgangskoe§zienten U g für verschiedene Fensteraufbauten (Anhaltswerte)

1

1

2

Aufbau der Verglasung (innen – SZR – außen)1)

U g [W/(m2ŖK)] Art des Gases im Scheibenzwischenraum Luft

2

Argon

Krypton

3

4-12-4

3,0

4

4-12-:4

1,6

1,3

1,1

5

4-16-:4

1,4

1,2

1,1

6

6-16-:6

1,4

1,2

1,1

7

4:-12-4-12-:4

0,7

0,5

8

4:-16-4-16-:4

0,6

1)

:  Lage der, den strahlungsbedingten Wärmetransport behindernden Beschichtung

52

2 Wärmeschutz

Wärmedurchgangskoe§zient des Rahmens Tabelle 2.1.14-2 Erzielbare Wärmedurchgangskoe§zienten U f für verschiedene Rahmenmaterialien (Anhaltswerte)

1

2 Wärmedurchgangskoe§zient U f [W/(m2ŖK)]

1 Rahmenmaterial 2 Holz

1,4 bis 1,8

3 PVC 3-Kammer

1,7 bis 1,8

4 PVC 4-Kammer

1,4 bis 1,6

5 PVC 5-Kammer

1,2 bis 1,3

6 Aluminium, thermisch getrennt

2,8 bis 3,5

7 Aluminium, thermisch optimierte Profile

1,4 bis 1,5

8 „Passivhaus-Rahmensysteme“

0,7 bis 0,8

Wärmedurchgangskoe§zient des Fensters U w ,BW = U w +

∑ ∆U

(2.1.14-2)

w

Darin sind: U w,BW = Bemessungswert des Wärmedurchgangskoeffizienten in W/(m2xK) Uw = Wärmedurchgangskoeffizient der Fensters in W/(m2xK) 'U w = Korrektur für eine Sprossenverglasung oder einen wärmetechnisch verbesserten Randverbund in W/(m2xK) gemäß Tab. 2.1.14-3 Tabelle 2.1.14-3 Korrekturwerte 'U w zur Berechnung der Bemessungswerte U w,BW [4]

1 1 Bezeichnung des Korrekturwertes 2 Korrektur für wärmeschutztechnisch verbesserten Randverbund des Glases1) 3 (siehe auch [4], Anhang C)

2

3

'U w [W/(m2ŖK)]

Grundlage

-0,1 0,0

Randverbund erfüllt die Anforderung Σ(d·O) d 0,007 W/K

Randverbund erfüllt nicht die Anforderung Σ(d·O) d 0,007 W/K

4 Korrektur für Sprossen1) 5 6 7

aufgesetzte Sprossen

0,0

-

Sprossen im Scheibenzwischenraum (einfaches Sprossenkreuz)

+0,1

-

Sprossen im Scheibenzwischenraum (mehrfache Sprossenkreuze)

+0,2

Glasteilende Sprossen

+0,3

8 1)

Abweichungen in den Berechnungsannahmen und bei der Messung

wenn nicht bereits bei Berechnung oder Messung berücksichtigt

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

53

In DIN EN ISO 10077-1 [16] ist die Möglichkeit gegeben, den zusätzlichen Wärmedurchlasswiderstand von geschlossenen äußeren Abschlüssen zu berücksichtigen. Auf diese Weise kann das Vorhandensein von Rollläden, Fensterläden o.ä. in die Berechnung miteinbezogen werden. Für übliche Rollläden ergibt sich hiernach ein zusätzlicher Wärmedurchlasswiderstand von etwa 0,2 bis 0,3 m2xK/W, für dichte Abschlüsse ergeben sich Werte bis zu 0,45 m2xK/W. Bei Berechnungen nach EnEV darf dieser zusätzliche Anteil infolge äußerer Abschlüsse nicht berücksichtigt werden. Gemäß [16] ist bei der Berechnung des U-Wertes in einscheibenverglaste Fenster, Kastenfenster und Verbundfenster zu unterscheiden:

Bild 2.1.14-1 a) Einscheibenverglaste Fenster, b) Kastenfenster und c) Verbundfenster nach DIN EN ISO 10 077-1 [16]

Fenster mit Einscheibenverglasung Uw =

Ag ⋅ U g + Af ⋅ U f + A g ⋅ ψ g Ag + Af

(2.1.14-3)

Darin sind: Uw = Bemessungswert des Wärmedurchgangskoeffizienten in W/(m2xK) Ag = Fläche der Verglasung in m2 Ug = Wärmedurchgangskoeffizient der Verglasung in W/(m2xK) Af = Fläche des Rahmens in m2 Uf = Wärmedurchgangskoeffizient des Rahmens in W/(m2xK) Ag = Länge des Randverbundes in m \g = längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient des Randverbundes in W/(mxK) gemäß Tab. 2.1.14-5 Eine Auswertung von Gl. 2.1.14-3 für einen Rahmenanteil A f /(A g +A f )=0,3 und einer Standardfenstergröße von 1,23 m x 1,48 m (= Prüffenstergröße bei experimenteller Bestimmung von U w gemäß [19]) ergibt die für die Berechnung zu verwendenen Nennwerte in DIN V 4108-4 [4] (siehe Tabelle 2.1.14-4). Alternativ dürfen bei der Berechnung auch die tatsächlich vorhandenen Abmessungen angesetzt werden. Weitere tabellierte Werte finden sich in [4] und für einen Rahmenanteil von 20 % in [16].

54

2 Wärmeschutz 2

Tabelle 2.1.14-4 Wärmedurchgangskoe§zient U w [W/(m ŖK)] von Fenstern und Fenstertüren für einen Flächenanteil des Rahmens am Gesamtfenster von 30 % (nach [4])

1

2

Art der Verglasung

Ug [W/(m2ŖK)]

1 2

3

Uf [W/(m2ŖK)] 0,8

1,0

1,2

1,4

1,8

2,2

2,6

3,0

3,4

3,8

3 Einfachglas

5,7

4,2

4,3

4,3

4,4

4,5

4,6

4,8

4,9

5,0

5,1

4

2,2

1,9

2,0

2,0

2,1

2,2

2,3

2,5

2,6

2,8

2,9

5

2,1

1,9

1,9

2,0

2,0

2,2

2,3

2,4

2,5

2,7

2,8

6

2,0

1,8

1,8

1,9

2,0

2,1

2,2

2,4

2,5

2,6

2,7

7

1,9

1,7

1,8

1,8

1,9

2,0

2,1

2,3

2,4

2,5

2,7

8

1,8

1,6

1,7

1,8

1,8

1,9

2,1

2,2

2,4

2,5

2,6

9

1,7

1,6

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,2

2,3

2,4

2,5

10 ZweischeibenIsolierverglasung 11

1,6

1,5

1,6

1,6

1,7

1,8

1,9

2,1

2,2

2,3

2,5

1,5

1,4

1,5

1,6

1,6

1,7

1,9

2,0

2,1

2,3

2,4

12

1,4

1,4

1,4

1,5

1,5

1,7

1,8

2,0

2,1

2,2

2,3

13

1,3

1,3

1,4

1,4

1,5

1,6

1,7

1,9

2,0

2,1

2,2

14

1,2

1,2

1,3

1,3

1,4

1,5

1,7

1,8

1,9

2,1

2,2

15

1,1

1,2

1,2

1,3

1,3

1,5

1,6

1,7

1,9

2,0

2,1

16

1,0

1,1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,7

1,8

1,9

2,0

17

1,5

1,4

1,5

1,6

1,6

1,7

1,9

2,0

2,1

2,3

2,4

18

1,4

1,4

1,4

1,5

1,5

1,7

1,8

2,0

2,1

2,2

2,3

19

1,3

1,3

1,4

1,4

1,5

1,6

1,7

1,9

2,0

2,1

2,2

20

1,2

1,2

1,3

1,3

1,4

1,5

1,7

1,8

1,9

2,1

2,2

21

1,1

1,2

1,2

1,3

1,3

1,5

1,6

1,7

1,9

2,0

2,1

1,0

1,1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,7

1,8

1,9

2,0

23

0,9

1,0

1,1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,6

1,7

1,8

2,0

24

0,8

0,9

1,0

1,1

1,1

1,3

1,4

1,5

1,7

1,8

1,9

25

0,7

0,9

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,5

1,6

1,7

1,8

26

0,6

0,8

0,9

0,9

1,0

1,1

1,2

1,4

1,5

1,6

1,8

27

0,5

0,7

0,8

0,9

0,9

1,0

1,2

1,3

1,4

1,6

1,7

22

DreischeibenIsolierverglasung

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

55

Tabelle 2.1.14-5 Werte des längenbezogenen Wärmedurchgangskoe§zienten \ g für Abstandhalter aus Aluminium und Stahl (kein Edelstahl) [16]

1

1 Rahmenwerksto¦

2

3

Zweischeiben-Isolierglas mit Zweischeiben- oder niedrigem Emissionsgrad (U § 1,3 DreischeibenW/(m2ŖK)), Dreischeiben-Isolierglas Isolierverglasung, mit zwei Beschichtungen mit unbeschichtetes Glas, Luftniedrigem Emissionsgrad oder Gaszwischenraum (U § 0,7 W/(m2ŖK)) \ g [W/(mŖK)] \ g [W/(mŖK)]

2 Holz- und Kunststo¦rahmen

0,04

0,06

3

Metallrahmen mit wärmetechnischer Trennung

0,06

0,08

4

Metallrahmen ohne wärmetechnische Trennung

0

0,02

Teilbereiche mit opaken Füllungen

Uw =

Ag ⋅ U g + Ap ⋅ U p + Af ⋅ U f + A g ⋅ ψ g + A p ⋅ ψ p Ag + Ap + Af

(2.1.14-4)

Darin sind: Uw = Bemessungswert des Wärmedurchgangskoeffizienten in W/(m2xK) Ag = Fläche der Verglasung in m2 Ug = Wärmedurchgangskoeffizient der Verglasung in W/(m2xK) AP = Fläche der opaken Füllung in m2 UP = Wärmedurchgangskoeffizient der opaken Füllung in W/(m2xK) Af = Fläche des Rahmens in m2 Uf = Wärmedurchgangskoeffizient des Rahmens in W/(m2xK) Ag = Länge des Glas-Randverbundes in m \g = längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient des Glas-Randverbundes in W/(mxK) gemäß Tab. 2.1.14-5 Ap = Länge des Randverbundes der opaken Füllung in m \p = längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient des Randverbundes der opaken Füllung in W/(mxK) gemäß Tab. 2.1.14-6

56

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.1.14-6 Werte des längenbezogenen Wärmedurchgangskoe§zienten \ p für Füllungsabstandshalter [13]

1

2

Längenbezogener Wärmeleitfähigkeit der Füllungsabstandshalter Wärmedurchgangskoe§zient O \p [W/(mŖK)] [W/(mŖK)]

1 Füllungstyp

-

0,13

Aluminium/ Aluminium

0,2

0,13 bis 0,201)

0,4

0,23 bis 0,21)

Aluminium/ Glas

0,2

0,14

0,4

0,20

0,2

0,09 bis 0,141)

0,4

0,15 bis 0,181)

2 Typ 1 3 4 5 6

Typ 2

7

Stahl/Glas

8 1)

3

Der Mittelwert dieses Bereiches kann verwendet werden, wenn keine Angaben aus einer Messung oder detaillierten Berechnung zur Verfügung stehen.

Kastenfenster Uw =

1 1 1 − Rsi + Rs − Rse + Uw1 Uw 2

(2.1.14-5)

Darin sind: Uw = Bemessungswert des Wärmedurchgangskoeffizienten des Kastenfensters in W/(m2xK) U w1 = Wärmedurchgangskoeffizient des äußeren Fensters in W/(m2xK) U w2 = Wärmedurchgangskoeffizient des inneren Fensters in W/(m2xK) R si = raumseitiger Wärmeübergangswiderstand des äußeren Fensters R si = 0,13 (m2ăK)/W nach DIN EN ISO 10 077-1 [16] R se = außenseitiger Wärmeübergangswiderstand des inneren Fensters R se = 0,04 (m2ăK)/W nach DIN EN ISO 10 077-1 [16] Rs = Wärmedurchlasswiderstand des Luftraumes zwischen den Verglasungen in (m2ăK)/W gemäß Tabelle 2.1.14-7

Verbundfenster Ug =

1 1 1 − Rsi + Rs − Rse + U g1 Ug2

(2.1.14-6)

2.1 Wärmeschutztechnische Begriffe

57

Darin sind: Ug = Wärmedurchgangskoeffizient der Verglasung in W/(m2xK) U g1 = Wärmedurchgangskoeffizient der äußeren Verglasung in W/(m2xK) U g2 = Wärmedurchgangskoeffizient der inneren Verglasung in W/(m2xK) R si = raumseitiger Wärmeübergangswiderstand des äußeren Fensters R si = 0,13 (m2ăK)/W nach DIN EN ISO 10 077-1 [16] R se = außenseitiger Wärmeübergangswiderstand des inneren Fensters R se = 0,04 (m2ăK)/W nach DIN EN ISO 10 077-1 [16] Rs = Wärmedurchlasswiderstand des Luftraumes zwischen den Verglasungen in (m2ăK)/W gemäß Tabelle 2.1.14-7 Tabelle 2.1.14-7 Wärmedurchlasswiderstand R s von unbelüfteten mit Luft gefüllten Zwischenräumen bei Kasten- und Verbundfenstern mit Zweischeiben-Isolierverglasung [16]

1 1 Dicke des Luftraumes 2 [mm]

2

3

4

5

Einseitige Beschichtung mit normalem Emissionsgrad von

6

0,1

0,2

0,4

0,8

beide Seiten unbeschichtet

3

6

0,211

0,190

0,163

0,132

0,127

4

9

0,298

0,259

0,211

0,162

0,154

5

12

0,376

0,316

0,247

0,182

0,173

6

15

0,446

0,363

0,276

0,197

0,186

7

50

0,406

0,335

0,260

0,189

0,179

8

100

0,376

0,315

0,247

0,182

0,173

9

300

0,333

0,284

0,228

0,171

0,163

58

2 Wärmeschutz

2.2 Bestimmung von Temperaturverteilungen 2.2.1 Stationäre Randbedingungen Rechnerisches Verfahren Unter der Annahme stationärer Bedingungen (q = konst.) gelten für ein Bauteil die Beziehungen gemäß Abschnitt 2.1.8. Für ein mehrschichtiges Bauteil ergeben sich bei bekannten Innen- und Außentemperaturen sowie bekanntem U -Wert die Temperaturen an den Schichtgrenzen.

Bild 2.2.1-1 Ermittlung des Temperaturverlaufes in einem mehrschichtigen Bauteil nach dem rechnerischen Verfahren

Graphisches Verfahren Beim graphischen Verfahren zur Bestimmung des Temperaturverlaufes in einem Bauteil wird ein Diagramm erstellt, bei dem der Temperaturbereich auf der Ordinate (y-Achse) in einem geeigneten Maßstab aufgetragen werden und die Wärmedurchlass- bzw. Wärmeübergangswiderstände auf der Abszisse (x-Achse). Beide Maßstäbe können unabhängig voneinander festgelegt werden. Im Diagramm werden nun die Innentemperatur T i bei R = 0 und die Außentemperatur T e bei R = R T eingezeichnet. Aus Gl. 2.1.8-2 ergibt sich:

q=

(θi − θe ) RT

Darin sind: q = Wärmestromdichte in W/m2 T i = Innentemperatur in K T e = Außentemperatur in K R T = Wärmedurchgangswiderstand in (m2xK)/W

(2.2.1-1)

2.2 Bestimmung von Temperaturverteilungen

59

Die Temperaturen an den Schichtgrenzen können jetzt an den Schnittpunkten zwischen den auf der Abszisse angetragenen Einzelwiderständen und der Geraden abgelesen werden.

Bild 2.2.1-2 Ermittlung des Temperaturverlaufes für das in Bild 2.2.1-1 dargestellte mehrschichtige Bauteil nach dem graphischen Verfahren

Bild 2.2.1-3 Beispiele für Temperaturverläufe in verschiedenenen Außenwandkonstruktionen

60

2 Wärmeschutz

2.2.2 Instationäre Randbedingungen - Binder/Schmidt Verfahren Zur Lösung der allgemeinen Wärmeleitungsgleichung im instationären Zustand ( ∂T / ∂t  0) bedient man sich bei eindimensionalem Wärmestrom (ebenes, homogenes Beuteil) numerischer oder graphischer Näherungsverfahren, bei denen die Differentialgleichung in eine Differenzengleichung gemäß Gl. 2.2.2-1 umgewandelt wird. Ein relativ einfaches graphisches Lösungsverfahren für dieses Problem wurde von Binder [100] und Schmidt [108] entwickelt.

∆θ λ ∆ 2θ = ⋅ ∆t c ⋅ ρ ( ∆ x )2

(2.2.2-1)

Darin sind: 'T = Temperaturdifferenz in K 't = Intervallschritt in s O = Wärmeleitfähigkeit in W/(mŖK) c = spezifische Wärmekapazität in J/(kgŖK) U = Rohdichte in kg/m3 'x = Dicke der Teilschichten in m Zur Berechnung wird ein Bauteil gleichmäßig in n Teilschichten unterteilt.

∆x =

s n

(2.2.2-2)

Darin sind: 'x = Dicke der Teilschichten in m s = Gesamtdicke des Bauteils in m n = Anzahl der Teilschichten Auch der stetige Ablauf der Zeit wird durch Intervallschritte 't ersetzt. Im Zeitpunkt t = m ă't wird der Schicht n die Mittentemperatur T n,m zugeordnet. Beim Übergang zwischen den Zeitschritten m und m +1 ergibt sich damit aus Gl. 2.2.2-1

θ n ,m + 1 − θ n ,m ∆t

=

λ θ n + 1,m − 2 ⋅ θ n ,m + θ n −1,m ⋅ c⋅ρ ( ∆ x )2

(2.2.2-3)

Auflösen von Gl. 2.2.2-3 nach der Temperatur in der Schicht n im nächstfolgenden Zeitschritt m+1 liefert die Bestimmungsgleichung

θ n ,m + 1 =

⎛ λ ⋅ ∆t ⎞ θ θ ⋅ + + 1 − 2 ⋅ ⎜ ⎟ ⋅ θ n ,m n + 1 , m n − 1 , m 2 2 ⎜⎝ c ⋅ ρ ⋅ ( ∆ x) c ⋅ ρ ⋅ ( ∆ x ) ⎟⎠

λ ⋅ ∆t

(

(

)

)

= p ⋅ θ n + 1,m + θ n −1,m + (1 − 2 ⋅ p ) ⋅ θ n ,m mit dem Modul

(2.2.2-4)

2.2 Bestimmung von Temperaturverteilungen p=

λ ⋅ ∆t c ⋅ ρ ⋅ ( ∆ x)

2

∆t ⎞ ⎛ ⎜⎝ = a ⋅ 2 ⎟⎠ ∆x

61

(2.2.2-5)

Damit Gl. 2.2.2-4 stabile Lösungen liefert, muss p d 0,5 sein. Für p = 0,5 ergibt sich die eine vereinfachte Form der Gl. 2.2.2-4, bei der der letzte Term wegfällt und sich die Temperatur T n,m+1 als Mittelwert der Temperaturen T n+1,m und T n-1,m ergibt.

θ n ,m + 1

=

(θn +1,m + θn −1,m ) 2

(2.2.2-6)

Diese Form der Temperaturbestimmung lässt sich nun auf einfache Weise graphisch durchführen, wobei sich die Mittentemperatur in Schicht n im nächsten Zeitschritt m+1 durch lineares Verbinden der Mittentemperaturen der Schichten n+1 und n-1 in Zeitschritt m ergibt (siehe Bild 2.2.2-1). Die Bedingung p = 0,5 lässt sich durch eine geeignete Wahl der Schrittweite für 'x oder 't erreichen. Man wird also c ⋅ ρ ⋅ ( ∆ x) ∆t = 2⋅λ

2



 

(2.2.2-7)

In den vorstehenden Gleichungen sind: T = Temperatur in K n = Teilschicht m = Zeitschritt 't = Intervallschritt in s O = Wärmeleitfähigkeit in W/(mŖK) c = spezifische Wärmekapazität in J/(kgŖK) U = Rohdichte in kg/m3 a = Temperaturleitzahl in m2/s 'x = Dicke der Teilschichten in m

wählen. Damit der Einfluss des Wärmeüberganges in diesem Verfahren berücksichtigt werden kann, wird jeweils ein Richtpunkt X i bzw. X e mit der Temperaturordinate T i bzw. T e im Abstand d Xi bzw. d Xe vor der entsprechenden Bauteiloberfläche eingefügt. d Xi =

λ hi

(2.2.2-8)

d Xe =

λ he

(2.2.2-9)

Darin sind: d Xi = Abstand in Richtung X i in m d Xe = Abstand in Richtung X e in m O = Wärmeleitfähigkeit in W/(mŖK) hi = Wärmeübergangskoeffizient innen in W/(m2ŖK) he = Wärmeübergangskoeffizient außen in W/(m2ŖK)

62

2 Wärmeschutz

Ebenso wird auf jeder Seite des Bauteils eine Hilfsschicht der Dicke 'x mit dem zugehörigen Temperaturbezugspunkt bei 'x /2 hinzugefügt. Für die Schichtdicke 'x ist die folgende Bedingung einzuhalten:

∆x < d Xi bzw. d Xe 2 

(2.2.2-10)

Darin sind: 'x = Dicke der Teilschichten in m d Xi = Abstand in Richtung X i in m d Xe = Abstand in Richtung X e in m

Die grundsätzliche Vorgehensweise wird noch einmal anhand der Darstellung in Bild 2.2.2-1 verdeutlicht. In diesem Bild ist die Bestimmung des Temperaturverlaufes nach den ersten beiden Zeitschritten (m+1 ; m+2 ) beispielhaft für eine 30 cm dicke monolithische Mauerwerkswand (O = 0,99 W/(măK); c = 1000 J/(kgăK); U = 500 kg/m3) bei bekanntem Temperaturverlauf im Ausgangszustand m dargestellt.

Bild 2.2.2-1 Schematische Darstellung des Binder/Schmidt-Verfahrens zur Ermittlung des Temperaturverlaufes in einer monolithischen Außenwand unter instationären Randbedingungen.

2.3 Wärmebrücken

63

2.3 Wärmebrücken 2.3.1 Definition und Formen des Auftretens Definition nach DIN EN ISO 10211-1 [17] Eine Wärmebrücke ist Teil einer Gebäudehülle, wo der ansonsten normal zum Bauteil auftretende Wärmestrom deutlich verändert wird durch: a) eine volle oder teilweise Durchdringung der Gebäudehülle durch Baustoffe mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit (siehe Bild 2.3.1-1 a) b) einen Wechsel in der Dicke der Bauteile (siehe Bild 2.3.1-1 b) c) eine unterschiedlich große Innen- und Außenoberfläche (siehe Bild 2.3.1-1 c)

Bild 2.3.1-1 Beispiele für Bauteilbereiche mit Wärmebrücken a) Stahlbetonstütze in einer Mauerwerksaußenwand b) Installationsschacht in einer Außenwand c) Stahlbetonpfeiler mit beidseitigem Fensteranschluss

Unter den Randbedingungen von DIN 4108-2 muss zur Vermeidung von Schimmelpilzbildung an Wärmebrücken stets eine Temperatur an der Bauteilinnenoberfläche von T Si • 12,6 °C eingehalten werden. Konstruktiv bedingte Wärmebrücken / sto¦bedingte Wärmebrücken Besteht ein Bauteil in nebeneinander liegenden Bereichen aus Baustoffen mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten, so treten an den Übergängen zwischen den Bereichen Wärmebrücken auf. Geometrisch bedingte Wärmebrücken / formbedingte Wärmebrücken Weicht ein Bauteil von der ebenen Form (z.B. Platte, Scheibe) ab, so entstehen an den geometrischen Diskontinuitäten (z.B. Ecken, Kanten) Wärmebrücken. Der Einfluss dieser Wärmebrücken ist dabei abhängig von dem Verhältnis zwischen wärmezuführender Innenoberfläche und wärmeabführender Außenoberfläche im Bereich der Wärmebrücke. Im ungünstigsten Fall steht einer großen Fläche auf der Bauteilaußenseite im Bereich der Wärmebrücke eine kleine Fläche auf der Bauteilinnenseite gegenüber (Kühlrippeneffekt). Dies ist insbesondere dort der Fall, wo ein dreidimensionaler Bauteilanschluss vorliegt.

64

2 Wärmeschutz

Mischformen Hierbei treten die beiden o.g. Phänomene zusammen auf, z.B. Außenwanddurchdringungen bei Balkonplatten oder Deckendurchdringungen von Stützen. Lüftungs- und umgebungsbedingte „Wärmebrücken“ Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Wärmebrücken werden in der Literatur bisweilen auch lüftungsbedingte Wärmebrücken (Wärmeverluste an Undichtigkeiten in der Gebäudehülle) und umgebungsbedingte Wärmebrücken (Wärmeverluste an Stellen mit einer erhöhten Umgebungstemperatur) genannt. Sowohl im Sinne der Definition nach DIN EN ISO 10 211-1 [17] als auch infolge des Fehlens typischer Wärmebrückenmerkmale (z.B. niedrigere Innenoberflächentemperatur) liegt an solchen Stellen allerdings keine Wärmebrücke im eigentlichen Sinne vor.

2.3.2 Längenbezogener Wärmedurchgangskoe§zient \

1)

Die Berechnung des längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten \ erfolgt allgemein nach DIN EN ISO 10 211-1 [17], wobei die vereinfachten Beziehungen aus DIN EN ISO 10 211-2 [18] genutzt werden können. Für ein Modell mit zwei Temperaturrandbedingungen berechnet sich der Gesamtwärmestrom zwischen einem beheizten Bereich i und einem damit verbundenen kälteren Bereich j demnach:

(

Φ = Li , j ⋅ θi − θ j

)

(2.3.2-1)

Darin sind: ) = Wärmestrom in W L i,j = thermischer Gesamtleitwert in W/K T i = Temperatur im beheizten Bereich in °C T j = Temperatur im kälteren Bereich in °C Der thermische Gesamtleitwert gemäß Gl. 2.3.2-2 ist nichts anderes als der Transmissionswärmeverlust über die Systemgrenze (von Bereich i in Bereich j ) innerhalb des modellierten Abschnittes.

(

)

(

Li , j = ∑ F n + ∑ \ m( i , j ) ⋅ A m + ∑ U k ( i , j ) ⋅ Ak n

m

k

)

(2.3.2-2)

Darin sind: L i,j = thermischer Gesamtleitwert in W/K Fn = Verluste über alle n dreidimensionalen Bauteilanschlüsse in W/K \ m ăAm = Verluste über alle m zweidimensionalen Anschlüssen in W/K U k ăA k = Verluste im ungestörten Bereichen k

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird in der Praxis weniger der Wert L i,j genutzt, vielmehr wird die Ausprägung einzelner Wärmebrücken über den längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizient \ beurteilt. Für den hier betrachteten Fall einer zweidimensionalen Wärmebrücke und unter Annahme einer Bezugslänge von Am = 1,0 m ergibt sich aus den vorgenannten Zusammenhängen die verein1)

Hinsichtlich der Berechnung von Wärmebrücken in Wand-Bodenplatten-Anschlüssen als Grundlage für eine detaillierte Ermittlung der Wärmeverluste über das Erdreich nach DIN EN ISO 13 370 [30] sind die Angaben gemäß [30], Anhang A zu beachten (siehe auch Abschnitt 2.6)

2.3 Wärmebrücken

65

fachte Schreibweise zur Berechnung von \ : \ =

) − )0 ) − ∑ U k ( i , j ) ⋅ A k = L2 D − L0 = 'T( i , j ) k 'T( i , j )

(

)

(2.3.2-3)

Für ein Modell mit mehr als zwei Temperaturrandbedingungen berechnet sich der Gesamtwärmestrom gemäß Gl. 2.3.2-4.

{

(

) = ∑ Li , j ⋅ Ti − T j

)}

(2.3.2-4)

Aus Gl. 2.3.2-2 und Gl. 2.3.2-4 leiten sich – unter der Bedingung, dass die trennenden Bauteile einen gleich bleibenden Aufbau aufweisen – für den Fall von drei Temperaturrandbedingungen (Bereiche i , nb und e ; Bezugslänge Am = 1,0 m) die Formulierungen der Gl. 2.3.2-5 bis 2.3.2-6 zur Bestimmung von \ ab.

) = Li ,e ⋅ 'T( i ,e ) + Li ,nb ⋅ 'T( i ,nb ) \ =

(2.3.2-5)

'T( i ,e ) 'T( i ,nb ) ) − U( i ,e ) ⋅ A( i ,e ) ⋅ − U( i ,nb ) ⋅ A ( i ,nb ) ⋅ 'T( i ,e ) 'T( i ,e ) 'T( i ,e )

(2.3.2-6)

Führt man Temperaturkorrekturfaktoren F x an Stelle der Temperaturdifferenzenquotienten ein, ergibt sich folgende Schreibweise:

\ =





(

)

) − ∑ U( i ,m ) ⋅ A( i ,m ) ⋅ Fx( i ,m ) = L2 D − L0 'T( i ,e ) m ={nb ,e}

(2.3.2-7)

In den vorstehenden Gleichungen sind: \ = längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient in W/(măK) ) = Gesamtwärmestrom im Wärmebrückenbereich in W )0 = Gesamtwärmestrom einer gleich großen ungestörten Fläche in W Ak = Länge der Wärmebrücke in m U k(i,j) = Wärmedurchgangskoeffizient in W/(m2ăK) 'T (i,j) = Temperaturdifferenz zwischen innen und außen in °C L 2D = Wärmeverlust im Wärmebrückenbereich in W/K L0 = Wärmeverlust bei einer gleich großen ungestörten Fläche in W/K L i,j = thermischer Gesamtleitwert in W/K Ti = Temperatur innen in °C Tj = Temperatur außen in °C

Zur Berechnung von \ ist es nun nur noch notwendig, den Gesamtwärmestrom ) im Bereich der Wärmebrücke zu berechnen. Diesen erhält man als Ergebnis einer geeigneten numerischen Berechnung unter Nutzung der Finite-Differenzen-Methode oder Finite-Elemente-Methode als der Wärmestrom, der aus dem beheizten Bereich i in andere Bereiche des Modells abfließt. Der \ -Wert ist immer auf die Differenz zwischen den Temperaturen der Innenluft und der Außenluft zu beziehen. Bei Modellen, in denen ohnehin T e in mindestens einem

66

2 Wärmeschutz

Bereich anliegt, ist dies unproblematisch. In Anschlusssituationen wie Innenwandanschlüssen zum unbeheizten Dachgeschoss oder Keller treten als Randbedingungen lediglich T i , T u und/oder T nb auf. Wird in diesen Fällen \ nicht auf 'T (i,e) sondern beispielsweise auf 'T (i,nb) bezogen, wird der zusätzliche Wärmeverlust im Bereich der Wärmebrücke überschätzt (Bei Regelbauteilen erfolgt die Abminderung über die Temperaturkorrekturfaktoren F x , bei Wärmebrücken über den Bezug auf 'T (i,e) ). Bei der Wahl der Längen Ak in Gl. 2.3.2-3 bzw. A(i,m) in Gl. 2.3.2-7 ist zu beachten, dass \ sowohl innenmaßbezogen als auch außenmaßbezogen berechnet werden kann. Sollen die errechneten \ -Werte im Rahmen von Berechnungen gemäß EnEV eingesetzt werden, so sind die Längen Ak bzw. A(i,m) in jedem Fall korrespondierend zu den Systemgrenzen nach EnEV einzusetzen. Erläuterungen zum Verlauf dieser Systemgrenzen sind Abschnitt 2.5.5 zu entnehmen. Der \ -Wert beschreibt die Differenz zwischen dem Wärmeverlust L 2D im Wärmebrückenbereich und dem Wärmeverlust L 0, der bei einer gleich großen ungestörten Fläche auftreten würde. Je kleiner der \ -Wert ist, desto geringer sind die zusätzlichen Wärmeverluste im Bereich der Wärmebrücke. Eine geringe Differenz zwischen L 2D und L 0 kann sich jedoch sowohl bei gut wie auch bei schlecht gedämmten Konstruktionen einstellen. Allein von der Größe des \ -Wertes auf die energetische Qualität von Gebäudehülle und Detailausführung zu schließen, ist daher nicht möglich: Der \ -Wert hängt sowohl von der wärmedämmtechnischen Ausführung der Regelbauteile als auch von der konstruktiven Gestaltung des Anschlussdetails ab. Beispiele zur Verdeutlichung der Zusammenhänge: a) Bei Konstruktionen mit sehr gut wärmegedämmten Regelquerschnitten aber „schlechter“ Detailausführung ergibt sich eine große Differenz (und damit ein großer \ -Wert) zwischen den Wärmeverlusten im Bereich der Wärmebrücke und denen im ungestörten Bauteilbereich, der Gesamt-Wärmeverlust ist aber gering. b) Bei Konstruktionen mit ohnehin „schlecht“ wärmegedämmten Regelquerschnitten ergeben sich so hohe Gesamt-Wärmeverluste, dass die Qualität der Detailausführung energetisch betrachtet nur von untergeordneter Priorität ist. Demnach wird sich in der Regel ein eher kleiner \ -Wert ergeben. c) Bei Konstruktionen mit auch im Anschlussbereich weitergeführten Dämmschichten (keine „Dämmlücke“) fallen mit steigender Dicke dieser Dämmschicht sowohl die Verluste im Regelquerschnitt als auch im Anschlussbereich. Sowohl der Gesamt-Wärmeverlust als auch der \ -Wert nehmen kleine Werte an. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die oftmals im Zusammenhang mit dem „wärmebrückenfreien Konstruieren“ angetroffene Anforderung \ d 0,01 W/(mxK) zwar inhaltlich korrekt ist, aber lediglich aussagt, dass der Bereich der Wärmebrücke energetisch nicht „schlechter“ ist, als die umgebenden Regelbauteile. Des weiteren ist zu beachten, dass sich durchaus auch negative Werte für \ ergeben können, je nach dem ob innenmaßbezogen oder außenmaßbezogen gerechnet wird. Bei außenmaßbezogener Rechnung erfolgt bei einigen Wärmebrücken eine Überschätzung des Wärmeverlustes im ungestörten Bereich. Somit ergibt sich L 0 > L 2D und damit ein negativer Wert für \ . Anhand zweier Anschluss-Situationen werden die vorstehend beschriebenen Zusammenhänge in Bild 2.3.2-1 erläutert.

2.3 Wärmebrücken

67

Bild 2.3.2-1 Entwicklung der Größenordnung des \ -Wertes und des thermischen Leitwertes 2D L bei steigender Dämmschichtdicke. a) Streifengründung ohne umlaufende Dämmung b) Flächengründung mit umlaufender Dämmung

2.3.3 Wärmebrückenkataloge Da sich die Berechnung von \ -Werten relativ aufwändig gestaltet und spezielle EDVProgramme benötigt werden, sind in den letzten 15 Jahren zahlreiche Publikationen (z.B. [104] bis [106]) erstellt worden, in denen eine Vielzahl üblicher Detailausbildungen hinsichtlich ihrer Wärmebrückenwirkung untersucht wurden. Aus diesen Wärmebrückenkatalogen können in der Regel sowohl Werte für den längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizient \ als auch für die niedrigste Temperatur auf der inneren Bauteiloberfläche entnommen werden. Problematisch bei der Nutzung solcher Kataloge ist die Tatsache, dass nahezu alle Kataloge hinsichtlich der den Berechnungen zugrunde gelegten Randbedingungen differieren, die Ergebnisse also nur bedingt vergleichbar bzw. nachvollziehbar sind. Des Weiteren werden in einigen Werken innenmaßbezogene Werte für \ angegeben, in anderen wiederum außenmaßbezogene Werte. Liegen innenmaßbezogene Werte für

68

2 Wärmeschutz

\ vor, so müssen diese – wenn sie für EnEV-Berechnungen herangezogen werden sollen – auf außenmaßbezogene Werte umgerechnet werden. Ein weiteres Problem in der Anwendung solcher Atlanten resultiert aus einer Forderung in [2]. Dort wird als Grundlage für den Gleichwertigkeitsnachweis folgende Anforderung gestellt: DIN 4108, Beiblatt 2, Abschnitt 3.5: „Ebenso können \ -Werte Veröffentlichungen oder Herstellernachweisen entnommen werden, die auf den in diesem Beiblatt festgelegten Randbedingungen basieren“ Eine Vielzahl der vor dem Erscheinen von [2] erarbeiteten Wärmebrückenkataloge erfüllt diese Forderung nicht. Zur Nutzung im Zusammenhang mit einem Gleichwertigkeitsnachweis gemäß [2] sind daher in der Regel nur neuere Atlanten wie [109] oder [110] anwendbar.

2.3.4 Berücksichtigung von Wärmebrücken beim Nachweis nach EnEV Innerhalb des Nachweises des energiesparenden Wärmeschutzes nach EnEV ist die Wärmebrückenwirkung im Bereich von Bauteilanschlüssen bei der Berechnung des Transmissionswärmeverlustes zu berücksichtigen. Dies kann über drei verschiedene Varianten erfolgen: 1. Eine pauschale Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten aller Bauteile der Gebäudehülle um 'U WB = 0,1 W/(m2·K). Bei Anwendung dieser Variante sind aus energetischer Sicht keine weiteren Restriktionen hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Bauteilanschüsse zu beachten. Auf der anderen Seite ist eine ökonomisch sinnvolle Bauplanung auf diesem Wege sicherlich nicht möglich. Daher sollte diese Variante in aller Regel nicht verwendet werden. 2. Eine pauschale Erhöhung der Wärmedurchgangskoeffizienten aller Bauteile der Gebäudehülle um 'U WB = 0,05 W/(m2·K). Diese günstigere, weil geringere pauschale Erhöhung darf nur angesetzt werden, wenn die Bauteilanschlüsse gemäß den Planungsbeispielen nach DIN 4108, Bbl.2 [1] ausgeführt werden. Sobald also mindestens ein Anschlussdetail nicht nach DIN 4108, Bbl. 2 geplant und/oder ausgeführt wird oder werden kann (z.B. weil ein entsprechendes Detail nicht in Bbl. 2 aufgenommen wurde), kommt unter Berücksichtigung der zu Variante 1 getroffenen Aussagen nur eine detaillierte Berechnung gemäß Variante 3 in Frage. In diesem Zusammenhang sei auch noch einmal darauf hingewiesen, dass bei Anwendung des Periodenbilanzverfahrens (vereinfachtes Verfahren) nach EnEV eine Ausführung der Bauteilanschlüsse gemäß DIN 4108, Bbl. 2 geschuldet wird. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass die Anwendung dieses vereinfachten Verfahrens unzulässig ist, sobald auch nur ein Detail von den Planungsbeispielen nach DIN 4108, Bbl. 2 abweicht (bzw. kein Gleichwertigkeitsnachweis erbracht worden ist). 3. Der genaue rechnerische Nachweis der Wärmebrücken mit spezifischen längenbezogenen Wärmedurchgangskoeffizienten \. Bei sorgfältiger Planung lässt sich auf diesem Wege der rechnerische Transmissi-

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Winter

69

onswärmeverlust erheblich reduzieren, da der Wärmebrückenanteil dann weitgehend eliminiert wird. Somit kann bei gleichem Grenzwert die notwendige Dämmstoffdicke der Regelbauteile reduziert werden, was zu einem Flächengewinn und damit zu einem Mehrwert des Objektes führt. Wichtig: Soweit die Wärmebrückenwirkung bei Außenbauteilen bereits bei der Bestimmung des U-Wertes berücksichtigt wurde, darf die wärmeübertragende Umfassungsfläche A, bei der Berücksichtigung der Wärmebrückeneinflüsse nach einem der oben beschriebenen Verfahren, um die entsprechende Bauteilfläche verringert werden.

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Winter Anforderungen an opake Massivbauteile Die gemäß DIN 4108-2 [1] an ein- und mehrschichtige opake Massivbauteile mit einer flächenbezogenen Masse m' t 100 kg/m2 gestellten Anforderungen sind in Tabelle 2.4.1-1 zusammengestellt. Anforderungen an leichte opake Außenbauteile, Rahmen- und Skelettbauarten (m' < 100 kg/m2) Für leichte opake Außenbauteile (m' < 100 kg/m2) sowie Rahmen- und Skelettbauarten sind die gemäß [1] einzuhaltenden Grenzwerte der Tabelle 2.4.1-2 zu entnehmen. Anforderungen für Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen (12 °C ≤ T i ≤ 19 °C) Die Werte der Tabelle 2.4.2-1 sind einzuhalten. Abweichend hiervon gilt für Bauteile nach Zeile 1 der Tabelle 2.4.2-1 ein einzuhaltender Mindestwert R t 0,55 (m2ăW)/K. Anforderungen im Bereich von Wärmebrücken Damit Schimmelpilzbildung auf der Innenoberfläche von Bauteilen vermieden werden kann, darf gemäß DIN 4108-2 [1] der Temperaturfaktor f Rsi an der ungünstigsten Stelle den Wert f Rsi = 0,7 nicht unterschreiten. Da hierbei auch die Randbedingungen gemäß [1] anzusetzen sind, ist dies gleichbedeutend mit einer zu erzielenden Mindesttemperatur auf der Innenoberfläche des Bauteils von T si = 12,6 °C. Der Nachweis f Rsi t 0,7 kann gemäß [1] in Ecken von Außenbauteilen mit gleichartigem Aufbau entfallen, wenn die einzelnen Bauteile die Anforderungen der Tabelle 2.4.1-1 erfüllen. Der Nachweis f Rsi t 0,7 kann gemäß [1] ebenfalls bei Wärmebrücken in Anschlüssen zwischen Bauteilen entfallen, deren konstruktive Ausführung gemäß DIN 4108, Bbl. 2 [2] erfolgt. Hierzu sei angemerkt, dass beide Vereinfachungen zumindest bei dreidimensionalen Anschlusssituationen (z.B. Raumecken) nicht immer zu konservativen Ergebnissen führen. Weitere Berechnungen zur Vermeidung von Schimmelpilzbildung können notwendig sein.

70

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.4.1-1 Mindestwerte für Wärmedurchlasswiderstände von schweren Bauteilen [1]

1

2

Wärmedurchlasswiderstand R [m2ŖK/W] 1 2 3

4

5 6 7 8

9 10 11

12

Außenwände; Wände von Aufenthaltsräumen gegen Bodenräume, Durchfahrten, o¦ene Hausflure, Garagen, Erdreich Wände zwischen fremdgenutzten Räumen; Wohnungstrennwände zu Treppenräumen mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen (z.B. indirekt beheizteTreppenräume); Innentemperatur T i ≤ 10°C, aber Treppenraum mindestens frostfrei Treppenraumwände zu Treppenräumen mit Innentemperaturen T i > 10°C (z.B. Verwaltungsgebäuden, Geschäftshäusern, Unterrichtsgebäuden, Hotels, Gaststätten und Wohngebäuden) Wohnungstrenndecken, Decken zwischen fremden Arbeitsallgemein räumen; Decken unter Räumen zwischen gedämmten Dachschrägen und Abseitenwänden bei ausgebauten in zentralgeheizten Dachräumen Bürogebäuden unmittelbar an das Erdreich grenzend bis zu einer unterer Abschluss Raumtiefe von 5 m nicht unterkellerter über einen nicht belüfteten Hohlraum an das Erdreich Aufenthaltsräume grenzend Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen; Decken unter bekriechbaren oder noch niedrigeren Räumen; Decken unter belüfteten Räumen zwischen Dachschrägen und Abseitenwänden bei ausgebauten Dachräumen; wärmegedämmte Dachschrägen Kellerdecken; Decken gegen abgeschlossene, unbeheizte Hausflure u.ä. nach unten, gegen Garagen (auch beheizte), Decken (auch Dächer), die Durchfahrten (auch verschließbare) und belüftete Aufenthaltsräume gegen die Kriechkeller Außenluft abgrenzen

nach oben, z.B. massive Dächer nach DIN 18530 [9], Dächer und Decken unter Terrassen; Umkehrdächer

1,2 0,07 0,25

0,07

0,35 0,17 0,90 0,90

0,90 0,90 1,75

1,2

2.4 Mindestanforderungen an den Wärmeschutz im Winter

71

Tabelle 2.4.1-2 Einzuhaltende Mindestwerte für Wärmedurchlasswiderstände von leichten Bauteilen, Rahmen- und Skelettbauarten (nach DIN 4108-2 [1])

1

Wärmedurchlasswiderstand R [m2ŖK/W]

1 Bauteil

2 3 4 5 6 7

leichte Außenwände sowie leichte Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen und Dächern mit einer flächenbezogenen Masse m´ < 100 kg/m2 Rahmen- und Skelettbauarten Rolladenkästen

1,75

im Gefachbereich

1,75

als Mittelwert

1,0

als Mittelwert

1,0

für den Deckel

0,55

Anteil der opaken Fläche > 50 % der gesamten Ausfachungsfläche

1,2

opake Ausfachungen von Fensterwänden und Fenstertüren 1) Anteil der opaken Fläche < 50 % der 8 gesamten Ausfachungsfläche 1)

2

1,0

Wärmedurchgangskoeffizient des Rahmens: U f d 2,8 W/(m2ŅK)

Anforderungen an Fenster, Fenstertüren und Türen In [1] werden keine Mindestwerte hinsichtlich des Wärmedurchlasswiderstandes festgelegt. Es wird lediglich vorgeschrieben, dass Fenster, Fenstertüren und Türen in Außenbauteilen von beheizten Räumen mindestens mit Isolier- oder Doppelverglasung auszuführen sind. Entsprechend den diesbezüglichen Angaben in DIN V 4108-4 [4] ist also ein Wärmedurchgangskoeffizient der Verglasung U g d 3,3 W/(m2ăK) einzuhalten. Ein solcher Wert – auch als Mindestanforderung – ist nicht mehr zeitgemäß und vor dem Hintergrund des Standes der Technik nicht sinnvoll. Heutige Standardverglasungen mit wärmeschutztechnischer Ausrichtung weisen einen U-Wert U g d 1,6 W/(m2ăK) auf, in der Regel werden gegenwärtig Fenster mit U g -Werten der Verglasung zwischen 1,1 W/(m2ăK) und 1,3 W/(m2ăK) eingebaut. Bezüglich der Vermeidung von Schimmelpilzbildung sind Fenster von der Bedingung T si t 12,6 °C ausgenommen. Hier wird in DIN 4108-2 [1] auf DIN EN ISO 13788 [22] verwiesen.

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung 2.5.1 Geltungsbereich der EnEV Die EnEV [102] legt Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz sowie die Heizungs-, raumlufttechnischen und zur Warmwasserbereitung dienenden Anlagen fest für:

72 -

2 Wärmeschutz Gebäude mit normalen Innentemperaturen (T i t 19°C an mehr als vier Monaten im Jahr) und Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen (12°C d T i < 19°C an mehr als vier Monaten im Jahr)

-

Die Anforderungen der EnEV gelten mit Ausnahme der Inbetriebnahme von Heizkesseln nicht für: -

Betriebsgebäude, die überwiegend zur Aufzucht oder zur Haltung von Tieren genutzt werden, Betriebsgebäude, soweit sie nach ihrem Verwendungszweck großflächig und lang anhaltend offen gehalten werden müssen, unterirdische Bauten, Unterglasanlagen und Kulturräume für Aufzucht, Vermehrung und Verkauf von Pflanzen, und Traglufthallen, Zelte und sonstige Gebäude, die dazu bestimmt sind, wiederholt aufgestellt und zerlegt zu werden.

-

2.5.2 Bezugsgrößen und Anforderungen für Neubauten Tabelle 2.5.2-1 Einzuhaltende Grenzwerte für Gebäude mit normalen Innentemperaturen beim Nachweis nach EnEV

1

2

1 Anforderungen an den Jahres-Primärenergiebedarf

1)

A 2600 + Ve 100 + AN

2

Wohngebäude mit fossiler Trinkwarmwassererwärmung

3

Wohngebäude mit elektrischer Trinkwarm- Q ´´ ≤ 72, 94 + 75, 29 ⋅ A p Ve wassererwärmung

4 Nichtwohngebäude

Q p´´ ≤ 50, 94 + 75, 29 ⋅

Q p´ ≤ 9, 9 + 24, 1 ⋅

A Ve

5 Anforderungen an den spezifischen Transmissionswärmeverlust1) Nichtwohngebäude mit einem 6 Fensterflächenanteil d 30 % und Wohngebäude

HT ´ ≤ 0, 3 +

Nichtwohngebäude mit einem 7 Fensterflächenanteil ! 30 %

HT ´ ≤ 0, 35 +

1)

0, 15 A ( Ve ) 0, 24

( A Ve )

Die angegebenen Beziehungen für Q P ´, Q P ´´ und H T ´ gelten für Verhältnisse 0,2 m-1 Ň A /V e Ň 1,05 m-1 (zur Bestimmung von A und V e siehe Abschnitt 2.5.5). Außerhalb dieses Bereiches sind – im Sinne eines dann konstanten Anforderungsniveaus – die jeweiligen Grenzwerte bei 0,2 m-1 bzw. 1,05 m-1 einzuhalten.

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

Bild 2.5.2-1 Ablaufdiagramm zur Bestimmung des maßgebenden Berechnungsverfahrens und der einzuhaltenden Anforderungen

73

74

2 Wärmeschutz

2.5.3 Bezugsgrößen und Anforderungen für Änderungen an bestehenden Gebäude und Anlagen sowie für Gebäude mit geringem Volumen (V e ≤ 100 m3) Werden an bestehenden Gebäuden bestimmte, in der EnEV spezifizierte bauliche Veränderungen an Bauteilen der wärmeübertragenden Umfassungsfläche durchgeführt (siehe Tabelle 2.5.3-1), so sind Mindestanforderungen an den Wärmedurchgangskoeffizienten der betroffenen Bauteile gemäß Tabelle 2.5.3-2 einzuhalten. Dieselben Mindestanforderungen gelten auch für neu zu erstellende Gebäude mit geringem Volumen (V e d 100 m3). Die Anforderungen der EnEV gelten bei Veränderungen an bestehenden Gebäuden ebenfalls als erfüllt, wenn das geänderte Gebäude insgesamt die für einen entsprechenden Neubau geltenden Maximalwerte gemäß Bild 2.7.3-1 um nicht mehr als 40 % überschreitet. Ein Nachweis ist nicht erforderlich, wenn die Änderungen weniger als 20 % der jeweiligen Bauteilfläche (bzw. bei Außenwänden weniger als 20 % der gleich orientierten Bauteilfläche) betreffen. Tabelle 2.5.3-1 Zusammenstellung der einen Nachweis erforderlich machenden baulichen Veränderungen von Außenbauteilen

1

3

Fenster, Fenstertüren und Dachflächenfenster

2

Außenwände

1 Bauteil

2 Maßnahmen a) erstmaliger Einbau oder Ersatz b) Anbringen einer Bekleidung in Form von Platten oder plattenartigen Bauteilen oder Verschalungen sowie Mauerwerks-Vorsatzschalen c) Aufbringen von Bekleidungen oder Verschalungen auf der Innenseite d) Einbau von Dämmschichten (Bei einer Kerndämmung gilt der Nachweis bei vollständiger Ausfüllung des Hohlraumes als erfüllt) e) Erneuerung des Außenputzes bei Wänden mit einem Wärmedurchgangskoe§zienten größer als 0,9 W/(m2ŖK) Anmerkung: Eine „Putzreparatur“ mit nachfolgendem Neuanstrich fällt nicht unter diese Regelung. f) Einbau neuer Ausfachungen in Fachwerkwände a) erstmaliger Einbau oder Ersatz b) Einbau zusätzlicher Vor- oder Innenfenster (siehe auch EnEV, Anhang 3, Nr. 2) c) Ersatz der Verglasung Schaufenster und Türanlagen aus Glas sind ausgenommen. Werden Sonderverglasungen eingebaut oder vorhandene Verglasungen gegen Sonderverglasungen ausgetauscht, so gelten gesonderte Anforderungen hinsichtlich des U-Wertes (siehe Tabelle 2.5.3-2). Als Sonderverglasungen gelten: - Schallschutzverglasungen mit einem Schalldämmmaß der Verglasung von Rw,R = 40 dB oder vergleichbare Ausführung - Isoliergläser mit Durchschuss-, Durchbruch- oder Sprengwirkungshemmung - Isoliergläser als Brandschutzglas mit einer Einzelelementdicke von mindestens 18 mm oder vergleichbare Ausführung

(Fortsetzung nächste Seite)

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

75

Tabelle 2.5.3-1 Zusammenstellung der einen Nachweis erforderlich machende bauliche Veränderungen von Außenbauteilen (Fortsetzung)

1

7

8

a) Erneuerung

a) erstmaliger Einbau oder Ersatz b) Ersatz oder neuer Aufbau der Dachhaut bzw. außenseitiger Bekleidungen oder Verschalungen c) Aufbringen oder Erneuern von Bekleidungen oder Verschalungen auf der Innenseite d) Einbau von Dämmschichten e) Einbau zusätzlicher Bekleidungen oder Dämmschichten an Wänden zum unbeheizten Dachraum Ist die mögliche Einbaudicke einer Dämmschicht als Zwischensparrendämmung durch eine innenseitige Bekleidung oder die Sparrenhöhe begrenzt, so gilt der Nachweis mit Einbringen der nach den Regeln der Technik größtmöglichen Dämmschichtdicke als erfüllt.

Flachdächer

6

Maßnahmen

a) erstmaliger Einbau oder Ersatz b) Ersatz oder neuer Aufbau der Dachhaut bzw. außenseitiger Bekleidungen oder Verschalungen (Anmerkung: Wird die Abdichtung vollständig erneuert, gilt die EnEV; wenn nur repariert wird, gilt die EnEV [118 ] nicht.) c) Aufbringen oder Erneuern von Bekleidungen oder Verschalungen auf der Innenseite d) Einbau von Dämmschichten

Wände und Decken gegen unbeheizte Räume und gegen Erdreich

5

a) erstmaliger Einbau oder Ersatz b) Ersatz oder Erneuerung außenseitiger Bekleidungen oder Verschalungen, Feuchtigkeitssperren oder Drainagen c) Aufbringen oder Erneuern von Bekleidungen oder Verschalungen auf der Innenseite von Wänden d) Aufbau oder Erneuerung des Fußbodenaufbaus auf der beheizten Seite (der Nachweis gilt bei Ausnutzung der ohne eine Anpassung der Türhöhen größtmöglichen Dämmschichtdicke mitO = 0,04 W/(mŖK) als erfüllt) e) Anbringen von Deckenbekleidungen auf der Kaltseite f) Einbau von Dämmschichten

Vorhangfassaden

4

Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen; AußenDecken, Wände und Dachschrägen türen beheizter Räume gegen Außenluft

Bauteil

2

a) erstmaliger Einbau oder Ersatz b) Ersatz der Füllungen (Verglasung oder Paneele) Werden Sonderverglasungen gemäß Zeile 2 verwendet, so sind die Anforderungen gemäß Tab. 2.5.3-2, Zl. 12 einzuhalten.

76

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.5.3-2 Einzuhaltende Maximalwerte der Wärmedurchgangskoe§zienten bei baulichen Veränderungen an Außenbauteilen bestehender Gebäude gemäß Tabelle 2.5.3-1 und 3 für Gebäude mit geringem Volumen (V e d 100 m ).

2

1 1 Bauteil

Maßnahme nach Tabelle 2.5.3-1

3

4

maximaler Wärmedurchgangskoe§zient U max 1) [W/(m2ŖK)] für Gebäude mit normalen Innentemperaturen

Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen

allgemein

0,45

0,75

Zl. 2, Nr. b), d) und e)

0,35

0,75

Zl. 3, Nr. a) und b)

1,7 2)

2,8 2)

Zl. 3, Nr. c)

1,5 3)

keine Anforderung

Zl. 3, Nr. a) und b)

2,0 2)

2,8 2)

Zl. 3, Nr. c)

1,6 3)

keine Anforderung

Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen; allgemein 7 Decken, Wände und Dachschrägen beheizter Räume gegen Außenluft

0,30

0,40

8 Flachdächer

allgemein Zl. 7, Nr. a), c), d) 9 Wände und Decken gegen und f) unbeheizte Räume und 10 gegen Erdreich Zl. 7, Nr. b) und e)

0,25

0,40

0,50

keine Anforderung

0,40

keine Anforderung

11 Vorhangfassaden

allgemein

1,9 4)

3,0 4)

allgemein

2,3 4)

3,0 4)

2

3 Außenwände 4 Außen liegenden Fenster, Fenstertüren und 5 Dachflächenfenster wie Zeilen 4 und 5, jedoch 6 mit Sonderverglasung

12

wie Zeile 11, jedoch mit Sonderverglasung

1)

Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils unter Berücksichtigung der neuen und der vorhandenen Bauteilschichten; für die Berechnung opaker Bauteile ist DIN EN ISO 6946 [15] zu verwenden.

2)

Wärmedurchgangskoeffizient des Fensters; er ist technischen Produkt-Spezifikationen zu entnehmen oder nach DIN EN ISO 10077-1 [16] zu ermitteln.

3)

Wärmedurchgangskoeffizient der Verglasung; er ist technischen Produkt-Spezifikationen zu entnehmen oder nach DIN EN 673 [10] zu ermitteln.

4)

Wärmedurchgangskoeffizient der Vorhangfassade; er ist nach den anerkannten Regeln der Technik zu ermitteln.

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

77

Wird bei einem bestehenden Gebäude das beheizte Gebäudevolumen um mindestens 30 m3 erweitert, so sind für den neuen Gebäudeteil die jeweiligen Vorschriften wie für zu errichtende Gebäude einzuhalten. Erfolgt die Beheizung des neuen Gebäudeteils über die bestehende Heizungsanlage, kann in der Regel keine Ermittlung der Effizienz der alten Heizungsanlage erfolgen. In diesen Fällen ist der verschärfte, auf 76 % reduzierte, Anforderungwert für H T ′ gemäß Tab. 2.5.2-1 einzuhalten.

2.5.4 Struktur der Nachweisverfahren für Neubauten Welches Bemessungsverfahren anzuwenden ist, wurde bereits in Abschnitt 2.5.2 dargestellt. Die Struktur der Nachweisführung der einzelnen Verfahren wird hier durch Ablaufdiagramme aufgezeigt. Verfahren für Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen (EnEV, Anhang 2, Nr. 2)

Bild 2.5.4-1 Struktur des EnEV-Nachweises für Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen

Vereinfachtes Verfahren für Wohngebäude mit einen Fensterflächenanteil < 30 % (Periodenbilanzverfahren) (EnEV, Anhang 1, Nr. 3) siehe Bild 2.5.4-2 Detailliertes Verfahren (Monatsbilanzverfahren) (EnEV, Anhang 1, Nr. 2) siehe Bild 2.5.4-3

78

2 Wärmeschutz

Bild 2.5.4-2 Struktur des EnEV-Nachweises nach dem vereinfachten Verfahren für Wohngebäude mit normalen Innentemperaturen und einem Fensterflächenanteil < 30 %

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

Bild 2.5.4-3 Struktur des EnEV-Nachweises nach dem detaillierten Verfahren für Gebäude mit normalen Innentemperaturen

79

80

2 Wärmeschutz

2.5.5 Ermittlung der Eingangsgrößen Wärmeübertragende Umfassungsfläche Die wärmeübertragende Umfassungsfläche eines Gebäudes A (Hüllfläche) umschließt alle Räume, die direkt oder indirekt durch Raumverbund (z.B. über Flure bzw. Dielen) beheizt werden. Andere Räume, für die bestimmungsgemäß keine Beheizung vorgesehen ist, liegen außerhalb der Hüllfläche. Für die Berechnung der Anteile der wärmeübertragenden Umfassungsfläche ist gemäß EnEV der Fall „Außenabmessungen“ gemäß Anhang B in DIN EN ISO 13 789 [23] maßgebend.

Bild 2.5.5-1 Lage der Systemgrenzen beim Nachweis nach EnEV

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

81

Bruttovolumen Das Bruttovolumen V e (auch: „beheiztes Volumen“) ergibt sich als der Rauminhalt, der von der wärmeübertragenden Umfassungsfläche A umschlossen wird. Wärmedurchgangskoe§zienten Die Berechnung der Wärmedurchgangskoeffizienten U der Bauteile der Gebäudehülle erfolgt wie in Abschnitt 2.1.13 (für opake Bauteile) bzw. Abschnitt 2.1.14 (für Fenster) beschrieben. Nutzfläche Die beheizte Nutzfläche A N wird nach der Energieeinsparverordnung sehr vereinfacht aus dem Gebäudevolumen Ve ermittelt: AN = Ve ă 0,32. Damit ergibt sich, wie bislang auch, eine Differenz zur Wohnfläche nach DIN. Die Wohnfläche kann um 10 - 30 % niedriger liegen als die Nutzfläche AN.

2.5.6 Tabellen zur Ermittlung der Wärmeverluste und -gewinne Transmissionswärmeverlust HT Tabelle 2.5.6-1 Tabelle 2.5.6-2 Tabelle 2.5.6-3

→ Berechnung von H T → Temperaturkorrekturfaktoren F xi → Wärmeverluste 'H T,FH über Bauteile mit Flächenheizungen

Lüftungswärmeverlust HV Tabelle 2.5.6-4

→ Berechnung von H V

Solare Wärmegewinne Qs Tabelle 2.5.6-5 Tabelle 2.5.6-6 Tabelle 2.5.6-7 Tabelle 2.5.6-8 Tabelle 2.5.6-9 Tabelle 2.5.6-10 Tabelle 2.5.6-11

→ Berechnung von Q s → solarer Wärmestrom über transparente Bauteile ) s,M → Strahlungsintensitäten und Außentemperaturen für das Referenzklima Deutschland → solarer Wärmestrom über unbeheizte Glasvorbauten ) s,Gvb,M → Strahlungsabsorptionsgrade D verschiedener Oberflächen → solarer Wärmestrom über opake Bauteile ) s,op,M → solarer Wärmestrom über opake Bauteile mit transparenter Wärmedämmung ) s,TWD,M

Interne Wärmegewinne Qi Tabelle 2.5.6-12

→ Berechnung von Q i

82

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.5.6-1 Berechnung des Transmissionsverlustes H T nach dem vereinfachten und dem detaillierten Verfahren

1

2

vereinfachtes Verfahren (Periodenbilanzverfahren)

detailliertes Verfahren (Monatsbilanzverfahren) vereinfachter Ansatz mit Temp.-Korrekturfaktoren:

⎡W ⎤ HT = ∑ ( Ai ⋅ Ui ⋅ Fxi ) + 0 ,05 ⋅ A ⎢ ⎥ ⎣K ⎦

mit: A i = Fläche des Bauteils i [m2] U i = Wärmedurchgangskoe§zient des Bauteils i [W/(m2ŖK)] F xi = Temperatur-Korrekturfaktor [-] gemäß Tabelle 2.5.6-2 A = wärmeübertragende Gebäudehüllfläche [m2]

⎡W ⎤ HT = ∑ ( Ai ⋅ Ui ) + Hu + Ls + HWB + 'HT ,FH ⎢ ⎥ ⎣K ⎦

mit:

∑ (Ai ⋅ Ui ) =

Hu

Ls

spez. Transmissionswärmeverlust über Bauteile gegen Außenluft = spez. Transmissionswärmeverlust über nicht oder niedrig beheizte Räume Hu = ∑ ( Ai ⋅ Ui ⋅ Fxi )

= thermischer Leitwert zwischen beheiztem Raum und Erdreich Ls = ∑ ( Ai ⋅ Ui ⋅ FG ,i ) 1)

→ siehe Tabelle 2.5.6-2 = spez. Wärmeverlust an Wärmebrücken a) H WB = 0,10ŖA (allgemein) b) H WB = 0,05ŖA (Details nach DIN 4108 Bbl. 2) c) H WB = 6 (Ai Ŗ \ i ) (bei genauer Berechnung) 'H T,FH = spez. Wärmeverlust über Bauteile mit Flächenheizungen [W/K] (Berechnung gemäß Tab. 2.5.6-3) detailliertes Berechnungsverfahren:

F x, F G H WB

⎡W ⎤ HT = LD + LS + Hu + 'HT ,FH ⎢ ⎥ ⎣K ⎦

mit: L D = thermischer Leitwert zwischen beheiztem Raum und außen [W/K] LD = ∑ ( Ai ⋅ Ui ) + ∑ ( A i ⋅ \ i )

L s → siehe Abschnitt 2.6 H u → Hu = b ⋅ ⎡⎣ ∑ ( Ai ⋅ Ui ) + ∑ ( A i ⋅\ i )⎤⎦ b= 1)

Hue ; Faktor gemäß [23] Hiu + Hue

Die Verwendung der Temperatur-Korrekturfaktoren F G gilt als Vereinfachung für den EnEVNachweis. Genauere Werte können gemäß [5], Anhang E bzw. [20] berechnet werden.

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung Tabelle 2.5.6-2 Temperatur-Korrekturfaktoren F xi

1

5)

gemäß [5]

2

1 Wärmestrom nach außen über 2 Außenwand, Fenster, Decke über Außenluft 3 Dach (als Systemgrenze) Oberste Geschossdecke 4 (Dach nicht ausgebaut) 5 Wände und Decken gegen Abseiten Wände und Decken gegen unbeheizte Räume Wände und Decken gegen niedrig 7 beheizte Räume Wände und Decken gegen unbeheizte Glasvorbauten mit einer Verglasung als: 8 - Einscheibenverglasung - Zweischeibenverglasung - Wärmeschutzverglasung 9 Unterer Gebäudeabschluss 6

83

3

4

vereinfachtes Verf. detailliertes Verf.

Fe FD

1,0

FD

0,8

Fu

0,8

Fu

0,5

1,0

Fnb

-

0,35

Fu

0,6

0,8 0,7 0,5 siehe Zeile 15 ¦.

FG

10 Temperatur-Korrekturfaktoren für Bauteile gegen Erdreich im detaillierten Verfahren: B´ [m] 1)

11 12 13 14 15 Fußboden des beheizten Kellers

<5 5 bis 10 > 10 Rf bzw. Rw 2) Rf bzw. Rw 2) Rf bzw. Rw 2) d1 >1 d1 >1 d1 >1 FG = Fbf 0,30 0,45 0,25 0,40 0,20 0,35 FG = Fbw 0,40 0,60 0,40 0,60 0,40 0,60

16 Wand des beheizten Kellers Fußboden3) auf dem Erdreich - ohne Randdämmung4) 17 - mit Randdämmung (5m breit, waagerecht) FG = Fbf - mit Randdämmung (2m tief, senkrecht) Kellerdecke und Kellerinnenwand zum unbeheizten Keller 18 FG - mit Perimeterdämmung - ohne Perimeterdämmung 19 Aufgeständerter Fußboden FG

0,45 0,60 0,40 0,50 0,25 0,35 0,30 0,30 0,25 0,25 0,20 0,20 0,25 0,25 0,20 0,20 0,15 0,15

0,55 0,55 0,50 0,50 0,45 0,45 0,70 0,70 0,65 0,65 0,55 0,55 0,90

20 Bodenplatte von niedrig beheizten Räumen FG 0,20 0,55 0,15 0,50 0,10 0,35 1) B ´=A G /(0,5ŅP ); P =exponierter Umfang der Bodenfläche; zu B ´ und P siehe auch Tab. 2.6.1-1 2)

R f , R w = Wärmedurchlasswiderstand von Bodenplatte (floor) oder Kellerwand (wall)

3)

Bei fließendem Grundwasser erhöhen sich die Temperatur-Korrekturfaktoren um 15 %.

4)

Bei einem Wärmedurchlasswiderstand der Randdämmung > 2 (m2ŅK)/W; Bodenplatte ungedämmt.

5)

Die Werte (außer Zeilen 7 bis 9 und 15 bis 17) gelten analog auch für Flächen niedrig beheizter Räume.

84

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.5.6-3 Berechnung des spezifischen Wärmeverlustes 'H T,FH über Bauteile mit 1) Flächenheizungen

1

2 spez. Wärmeverlust [W/K]

1 Bauteil

2 Bauteile, die an Außenluft grenzen

3 Bauteile, die an Erdreich grenzen

4 Bauteile, die an unbeheizte Räume grenzen

'HT ,FH =

Ri Ri ⋅ H0 ⋅ [ = ⋅ H0 ⋅ [ 1 Re − Ri U0

'HT ,FH =

'HT ,FH =

Ri ⋅ H0 ⋅ [ Ah − Ri Ls

Ri ⋅ H0 ⋅ [ 1 − Ri b ⋅ U0

Erläuterungen: R i = Wärmedurchgangswiderstand des Teils der Gebäudehülle zwischen der heizenden Fläche und der Innenluft (einschließlich R si ) R e = Wärmedurchgangswiderstand des Teils der Gebäudehülle zwischen der heizenden Fläche und der Außenluft (einschließlich R se ) U 0 = Wärmedurchgangskoe§zient des Bauteils (ohne Berücksichtigung der Heizung) H 0 = spez. Wärmeverlust des durch die Flächenheizung beheizten Raumes bzw. Gebäudebereiches (ohne Berücksichtigung der Heizung) 5 [ = Anteil des Wärmebedarfs des Raumes bzw. des Gebäudebereiches, der durchschnittlich durch die Flächenheizung gedeckt wird ([ = 1, wenn keine genaueren Angaben vorliegen)2) A h = die Fläche der Flächenheizung L s = der Transmissionswärmeverlustkoe§zient zum Erdreich nach [23], siehe auch Abschnitt 2.6 b = Korrekturfaktor gemäß [23] 1)

Beim öffentlich-rechtlichen Nachweis nach EnEV kann 'H T,FH unberücksichtigt bleiben, wenn eine Wärmedämmung mit d t 8 cm (O d 0,04 W/(mxK) oder ein Wärmedurchlasswiderstand R t 2,0 (m2ŅK)/W) zwischen der Heizfläche und den außen liegenden konstruktiven Bauteilen vorhanden ist.

2)

Die Abschätzung mit [ = 1 (100 % Deckungsanteil) ist nur dann richtig, wenn der betrachtete Raum vollständig über die im Außenbauteil gelegene Flächenheizung beheizt wird. Werden, wie allgemein üblich, zusammenhängende Gebäudezonen gemeinsam beheizt und/oder werden für die Beheizung mehrere Heizsysteme eingesetzt, dann sollte - entsprechend dem tatsächlichen Deckungsanteil - ein Wert [ < 1 abgeschätzt werden.

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

85

Tabelle 2.5.6-4 Berechnung des Lüftungswärmeverlustes H v nach dem vereinfachten und dem detaillierten Verfahren

1

2

vereinfachtes Verfahren (Periodenbilanzverfahren)

detailliertes Verfahren (Monatsbilanzverfahren)

für Gebäude mit Luftdichtheitsprüfung: Hv = 0 ,163 ⋅ Ve

für Gebäude ohne Luftdichtheitsprüfung: Hv = 0 ,190 ⋅ Ve

Luftdichtheitsprüfungen sind nach [12] durchzuführen (i.d.R. „Blower-Door-Test“).

Hv = n ⋅ V ⋅ UL ⋅ c pL

mit: n = Luftwechselrate bei freier Lüftung: n = 0,7 h-1 für Gebäude ohne Luftdichtheitsprüfung n = 0,6 h-1 für Gebäude mit Luftdichtheitsprüfung Luftwechselrate bei maschineller Lüftung: n = n A Ŗ(1-K V )+n x n A = Anlagenluftwechselrate nach [7] (= 0,4 h-1) K V = Nutzungsfaktor des Abluft-/Zuluft-Wärmetauschersystems nach [7], dort als K WRG bezeichnet (Herstellerangabe, vereinfacht kann K WRG gemäß [7] zu 0,6 bei Geräten mit einem Wärmerückgewinnungsgrad (WRG) größer 60 % und zu 0,8 bei Geräten mit einem WRG größer 80 % angesetzt werden) n x = zus. Luftwechselrate infolge Undichtheiten und Fensterö¦nungen; n x = 0,2 h-1, wenn keine genaueren Angaben vorliegen1)

Die Luftwechselrate n 50 bei einer Druckdi¦erenz von 50 Pa zwischen Innen und Außen darf dabei die folgenden Werte nicht überschreiten: n 50 = 3 h-1 bei Gebäuden ohne raumlufttechnische Anlagen n 50 = 1,5 h-1 bei Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen

V

= Luftvolumen (auch: Netto-Volumen) V = 0,8ŖV e allgemein V = 0,76ŖV e bei Gebäuden mit bis zu 3 Vollgeschossen U L Ŗc pL = wirksame Wärmespeicherfähigkeit der Luft (= 0,34 Wh/(m3ŖK)) 1)

Beim öffentlich-rechtlichen Nachweis nach EnEV gilt: n x = 0,2 h-1 für Zu- und Abluftanlagen; n x = 0,15 h-1 für Abluftanlagen.

86

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.5.6-5 Berechnung der solaren Wärmegewinne nach dem vereinfachten (Q s ) und dem detaillierten (Q s,M ) Verfahren

1

2

vereinfachtes Verfahren (Periodenbilanzverfahren)

detailliertes Verfahren (Monatsbilanzverfahren)

m n ⎛ ⎞ 1) Qs = ∑ ⎜ Is , j ,HP ⋅ ∑ 0 ,567 ⋅ g ⊥ ,i ⋅ Ai , j ⎟ j =1 ⎝ i =1 ⎠

mit: j i I s,j,HP

= Orientierung = Bauteil = solare Einstrahlung in der Heizperiode - für senkrechte Fensterflächen und Dachflächenfenster mit Neigungen t 30 °:

- für Dachflächenfenster mit Neigungen < 30°: I s,j,HP = 225 kWh/(m2xa)

g A,i

A i,j 1)

Qs ,M = 0 ,024 ⋅ tM ⋅ () s ,M + ) s ,Gvb ,M

+ ) s ,op ,M + ) s ,TWD ,M )

mit: 0,024

= Umrechnung von [WŖd] in [kWh] 0,024 kWh = 1 WŖd tm = Zahl der Tage eines Monats ) s,M = mittlerer monatl. solarer Wärmestrom durch transparente Bauteile (gemäß Tabelle 2.5.6-6) ) s,Gvb,M = mittlerer monatl. solarer Wärmestrom über unbeheizte Glasvorbauten (gemäß Tabelle 2.5.6-8) ) s,op,M = mittlerer monatl. solarer Wärmestrom über opake Bauteile (gemäß Tabelle 2.5.6-10) Solare Wärmegewinne über opake Bauteile brauchen im Nachweis nach EnEV nicht berücksichtigt zu werden ) s,TWD,M = mittlerer monatl. solarer Wärmestrom über Bauteile mit transparenter Wärmedämmung (gemäß Tabelle 2.5.6-11)

= Gesamtenergiedurchlassgrad bei senkrechtem Strahlungseinfall (nach Herstellerangabe, Anhaltswerte sind in [5], Tab. 6 gegeben) = Fensterfläche (RohbauÖ¦nungsmaße)

Der Wert 0,567 ergibt sich als Standardwert aus F s xF c xF F xF w = 0,9x1,0x0,7x0,9 = 0,567. Weitere Informationen hierzu enthält Tabelle 2.5.6-6.

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

87

Tabelle 2.5.6-6 Berechnung des mittleren monatlichen solaren Wärmestroms ) s,M über transparente Bauteile

1 mittlerer monatl. solarer Wärmestrom über transparente Bauteile 1

m n ⎛ ⎞ ) s ,M = ∑ ⎜ Is ,M , j ⋅ ∑ FS ⋅ FC ⋅ FF ⋅ Fw ⋅ g ⊥ ,i ⋅ Ai , j ⎟ j =1 ⎝ i =1 ⎠

Erläuterungen: j = Orientierung i = Bauteil I s,M,j = mittlere monatl. Strahlungsintensität (gemäß Tabelle 2.5.6-7) Anmerkung: Für die Bestimmung von Is,M,j ist beim EnEV-Nachweis das Referenzklima „Deutschland“ maßgebend. Eine genauere Berechnung anhand der 15 Klimazonen aus DIN 4108-6 [5] ist bei EnEV-Berechnungen nicht zulässig. Fs = Abminderungsfaktor für eine evtl. vorhandene Verschattung (F s = 0,9 für übliche Anwendungsfälle). Eine genauere Berechnung kann wie folgt erfolgen: Fs = F0 Ŗ Ff Ŗ Fh 45° nördlicher Breite Süd

Ost/West

Nord

55° nördlicher Breite Süd

Ost/West

Nord

Teilbeschattungsfaktor F 0 bei horizontalen Überhängen für versch. Überhangwinkel 0° (kein Überhang)

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

30°

0,90

0,89

0,91

0,93

0,91

0,91

45°

0,74

0,76

0,80

0,80

0,79

0,80

60°

0,50

0,58

0,66

0,60

0,61

0,65

Teilbeschattungsfaktor F f bei seitl. Abschattungsflächen für versch. Überhangwinkel

2

0° (kein Überhang)

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

30°

0,94

0,92

1,00

0,94

0,91

0,99

45°

0,84

0,84

1,00

0,86

0,83

0,99

60°

0,72

0,75

1,00

0,74

0,75

0,99

Teilbeschattungsfaktor F h bei Verbauung für versch. Horizontwinkel

Fc FF Fw g A,i A i,j

0° (keine Verbauung)

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

10°

0,97

0,95

1,00

0,94

0,92

0,99

20°

0,85

0,82

0,98

0,68

0,75

0,95

30°

0,62

0,70

0,94

0,49

0,62

0,92

40°

0,46

0,61

0,90

0,40

0,56

0,89

= Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen. (Nur zu berücksichtigen, wenn perm. Sonnenschutz unabh. von der Sonneneinstrahlung in Betrieb ist) = Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil (F F = 0,7, wenn keine genaueren Werte bekannt sind) = Abminderungsfaktor infolge nicht senkrechten Strahlungseinfalls (F w = 0,9) = Gesamtenergiedurchlassgrad bei senkrechtem Strahlungseinfall (nach Herstellerangabe, Anhaltswerte sind in [5], Tab. 6 gegeben) = Fensterfläche (Rohbau-Öffnungsmaße)

88

2 Wärmeschutz

2

3

4

5

6

7

8

1

5 6

7

8

9

10

11

12

13 14

11

12

13

14

Monatliche Mittelwerte I s,M [W/m²]

Neigung

Orientierung

4

10

15

16

Jan bis Dez 1120 1216 1187 1104 810 1177 1142 1063 809 1177 1142 1063 809 1062 1002 923 713 1062 1002 923 713 918 808 711 541 918 808 711 541 857 710 575 433 8,9

Okt bis Mrz 225 295 310 310 270 270 275 270 225 270 275 270 225 220 210 196 155 220 210 195 155 170 150 135 105 170 150 135 105 150 135 125 100 3,3

Strahlungsangebot

2 3

9

Wert für die Heizperiode Is,HP [kWh/m²]

1

Jahreswert [kWh/m²]

Tabelle 2.5.6-7 Mitllere Strahlungsintensitäten I s,M bzw. I s,HP und mittlere Außentemperaturen T e für das Referenzklima Deutschland [5]

0 30 45 Süd 60 90 30 Süd- 45 Ost 60 90 30 Süd- 45 West 60 90 30 45 Ost 60 90 30 45 West 60 90 30 Nord- 45 West 60 90 30 Nord- 45 Ost 60 90 30 45 Nord 60 90 Temp. [°C] Hor.

Monat Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 33 51 57 60 56 45 49 49 44 45 49 49 44 33 32 30 25 33 32 30 25 22 20 18 14 22 20 18 14 20 19 17 14 -1,3

52 67 71 71 61 62 64 62 52 62 64 62 52 51 49 46 37 51 49 46 37 39 35 32 25 39 35 32 25 34 32 29 23 0,6

82 99 101 98 80 93 92 88 70 93 92 88 70 78 74 68 53 78 74 68 53 63 56 49 38 63 56 49 38 54 47 44 34 4,1

190 210 205 190 137 203 198 185 140 203 198 185 140 181 172 160 125 181 172 160 125 151 132 116 89 151 132 116 89 137 101 79 64 9,5

211 213 200 179 119 211 200 182 132 211 200 182 132 199 187 171 131 199 187 171 131 180 158 139 105 180 158 139 105 173 143 109 81 12,9

256 250 231 203 130 248 232 208 146 248 232 208 146 238 221 201 150 238 221 201 150 222 194 168 124 222 194 168 124 217 184 143 99 15,7

255 252 235 208 135 251 236 213 153 251 236 213 153 240 224 205 156 240 224 205 156 221 194 170 128 221 194 170 128 214 180 139 100 18,0

179 186 178 162 112 183 175 161 120 183 175 161 120 170 160 148 115 170 160 148 115 150 133 118 90 150 133 118 90 142 115 90 70 18,3

135 157 157 150 115 149 148 140 109 149 148 140 109 129 123 114 90 129 123 114 90 105 91 81 62 105 91 81 62 90 66 59 48 14,4

75 93 97 95 81 87 88 85 69 87 88 85 69 72 69 65 51 72 69 65 51 57 51 46 35 57 51 46 35 49 45 41 33 9,1

39 55 59 60 54 49 51 51 44 49 51 51 44 38 37 35 28 38 37 35 28 28 26 23 18 28 26 23 18 26 24 22 18 4,7

22 31 34 35 33 28 30 30 26 28 30 30 26 21 20 19 15 21 20 19 15 16 14 13 10 16 14 13 10 15 14 13 10 1,3

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung Tabelle 2.5.6-8 Berechnung des mittleren monatlichen solaren Wärmestroms ) s,GVB,M über unbeheizte Glasvorbauten

1 mittlerer monatlicher solarer Wärmestrom über unbeheizte Glasvorbauten ) s ,Gvb ,M = ) sd + ) si mit: ⎛ U ⎞ ) sd = I p ,M ⋅ FS ⋅ FCe ⋅ FFe ⋅ 0 ,9 ⋅ ge ,⊥ ⋅ ⎜ FCW ⋅ FFW ⋅ 0 ,9 ⋅ gW ,⊥ ⋅ AW + D sp ⋅ Ap ⋅ p ⎟ ⎜ U pe ⎟⎠ ⎝

1

⎛ U ⎞ ) si = (1 − Fu ) ⋅ FS ⋅ FCe ⋅ FFe ⋅ 0 ,9 ⋅ g e ,⊥ ⋅ ⎜ ∑ (Isi ,M ⋅ D si ⋅ Ai ) − I p ,M ⋅ D sp ⋅ Ap ⋅ p ⎟ ⎜ i ⎟ U pe ⎠ ⎝

Mit den unten und in Tabelle 2.5.6-6 genannten Vereinfachungen ergibt sich für übliche Einbausituationen ohne Verschattung und ohne permanente Sonnenschutzvorrichtung: ) sd = I p ,M ⋅ 0 ,567 ⋅ ge ,⊥ ⋅ (0 ,63 ⋅ gW ,⊥ ⋅ AW + D sp ⋅ Ap ⋅ U p ⋅ Rse ) ⎛ ⎞ ) si = 0 , 284 ⋅ ge ,⊥ ⋅ ⎜ ∑ (Isi ,M ⋅ 0 ,8 ⋅ Ai ) − I p ,M ⋅ D sp ⋅ Ap ⋅ U p ⋅ Rse ⎟ ⎝ i ⎠

Erläuterungen: i = Bauteil I p,M = mittlere monatliche Strahlungsintensität auf die absorbierende Oberfläche der opaken Trennwand zwischen beheiztem Raum und Glasvorbau FS = Abminderungsfaktor infolge Verschattung (siehe Tabelle 2.5.6-6) F Ce(W) = Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen an den Fenstern des Glasvorbaus (Index e) und der Trennwand (Index W) (siehe Tabelle 2.5.6-6) F Fe(W) = Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil der Fenster des Glasvorbaus (Index e) und der Trennwand (Index W) (siehe Tabelle 2.5.6-6) g e(W),A = Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung der Fenster des Glasvorbaus (Index e) und der Trennwand (Index W) bei senkrechtem Strahlungseinfall (Anhaltswerte sind in [5], Tab. 6 gegeben) AW = Fläche (Rohbau-Ö¦nungsmaße) der Fenster in der Trennwand 2 D = mittlerer solarer Absorptionsgrad der Strahlung aufnehmenden Flächen der sp Trennwand (typische Werte für D sp sind Tabelle 2.5.6-9 zu entnehmen) Ap = Fläche der opaken Teile der Trennwand Up = Wärmedurchgangskoe§zient der opaken Fläche der Trennwand U pe = Wärmedurchgangskoe§zient zwischen der absorbierenden Oberfläche der Trennwand und dem unbeh. Glasvorbau (i.d.R. gilt: U pe = 1/R se ) Fu = Temperatur-Korrekturfaktor gegen unbeheizte Räume (siehe Tabelle 2.5.6-2) (alternativ kann auch der gemäß [23] berechnete Faktor b verwendet werden) I si,M = mittlere monatliche Strahlungsintensität auf die Teilfläche i der absorbierenden Fläche im Glasvorbau D si = mittlerer solarer Absorptionsgrad der Strahlung aufnehmenden Flächen im Glasvorbau (D si = 0,8, wenn keine genaueren Angaben vorliegen) Ai = Teilfläche i der absorbierenden Fläche im Glasvorbau

89

90

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.5.6-9 Richtwerte für den Strahlungsabsorptionsgrad D verschiedener Oberflächen im energetisch wirksamen Spektrum des Sonnenlichtes (nach DIN V 4108-6 [5])

1

2

3

4

1 Oberfläche

D

Oberfläche

D

2 Wand, heller Anstrich

0,4

Dach, Metall (blank)

0,2

3

Wand, gedeckter Anstrich oder helles Sichtmauerwerk

0,6

Dach, ziegelrot oder Bitumendachbahn

0,6

4

Wand, dunkler Anstrich oder Klinkermauerwerk

0,8

Dach, dunkle Oberfläche

0,8

Tabelle 2.5.6-10 Berechnung des mittleren monatlichen solaren Wärmestroms ) s,op,M über 1) opake Bauteile

1 mittlerer monatlicher solarer Wärmestrom über opake Bauteile m

(

) s ,op ,M = ∑ U ⋅ A j ⋅ Rse ⋅ (D ⋅ Isj ,M − Ff ⋅ hr ⋅ 'Ter ) j =1

)

Mit den unten genannten Vereinfachungen ergibt sich für Berechnungen nach EnEV: 1 m

(

)

(

)

) s ,op ,M = ∑ U ⋅ A j ⋅ Rse ⋅ (0 ,5 ⋅ Isj ,M − 40 ) für waagerechte Bauteile bis 45° Neigung j =1 m

) s ,op ,M = ∑ U ⋅ A j ⋅ Rse ⋅ (0 ,5 ⋅ Isj ,M − 20 ) für senkrechte Bauteile j =1

Erläuterungen: j = Orientierung U = Wärmedurchgangskoe§zient des opaken Bauteils Aj = Gesamtfläche des opaken Bauteils in der Orientierung j R se = äußerer Wärmeübergangswiderstand D = Absorptionskoe§zient des Bauteils (D = 0,5 für Berechnungen nach EnEV) I sj,M = mittl. monatl. Strahlungsintensität auf die Oberfläche des opaken Bauteils Ff = Formfaktor zwischen Bauteil und Himmel (F f = 0,5 für senkrechte Bauteile, F f = 1,0 für waagerechte Bauteile bis 45° Neigung) 2 hr = äußerer Abstrahlungskoe§zient hr = 4 Ŗ HŖ VŖ (T ss +273)3; näherungsweise kann mit h r = 5 Ŗ H gerechnet werden H = Emissionsgrad der Außenoberfläche (H = 0,8 für Berechnungen nach EnEV) V = Stefan-Boltzmann-Konstante, V = 5,67Ŗ10-8 W/(m2ŖK4) T ss = arithmetisches Mittel aus der Oberflächentemperatur und der Temperatur des Himmels 'T er = Di¦erenz zwischen der Temperatur der Umgebungsluft und der Temperatur des Himmels (vereinfachend kann 'T er = 10 K angenommen werden) 1)

Solare Wärmegewinne über opake Bauteile dürfen nach EnEV vernachlässigt werden.

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

91

Tabelle 2.5.6-11 Berechnung des mittleren monatlichen solaren Wärmestroms ) s,TWD,M 1) über opake Bauteile mit transparenter Wärmedämmung

1 mittl. monatl. solarer Wärmestrom über opake Bauteile mit transparenter Wärmedämmung (TWD) m 1 ⎛ D ⋅ gTi ⎞ ) s ,TWD ,M = ∑ U ⋅ A j ⋅ ⎜ ⋅ FS ⋅ FF ⋅ Isj ,M − Ff ⋅ Rse ⋅ hr ⋅ 'Ter ⎟ j =1

⎝ Ue

⎠

Erläuterungen: j = Orientierung U = Wärmedurchgangskoe§zient des opaken Bauteils mit TWD Aj = Gesamtfläche des opaken Bauteils mit TWD in der Orientierung j D = Absorptionskoe§zient des Bauteils (D = 0,5 für Berechnungen nach EnEV) g Ti = Gesamtenergiedurchlassgrad des TWD nach Prüfzeugnis Ue = Wärmedurchgangskoe§zient aller äußeren Schichten, die vor der absorbierenden Schicht liegen FS = Abminderungsfaktor für eine eventuell vorhandene Verschattung (siehe Tabelle 2.5.6-6) FF = Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil des TWD-Systems = mittl. monatl. Strahlungsintensität auf die Oberfläche des opaken Bauteils 2 I sj,M Ff = Formfaktor zwischen Bauteil und Himmel (F f = 0,5 für senkrechte Bauteile, F f = 1,0 für waagerechte Bauteile bis 45° Neigung) R se = äußerer Wärmeübergangswiderstand hr = äußerer Abstrahlungskoe§zient hr = 4 Ŗ HŖ VŖ (T ss +273)3; näherungsweise kann mit hr = 5 Ŗ H gerechnet werden H = Emissionsgrad der Außenoberfläche (H = 0,8 für Berechnungen nach EnEV) V = Stefan-Boltzmann-Konstante, V = 5,67Ŗ10-8 W/(m2ŖK4) T ss = arithmetisches Mittel aus der Oberflächentemperatur und der Temperatur des Himmels 'T er = Di¦erenz zwischen der Temperatur der Umgebungsluft und der Temperatur des Himmels (vereinfachend kann 'T er = 10 K angenommen werden) 1)

Hinsichtlich der Berechnung der solaren Gewinne bei Vorhandensein eines TWD-Systems sei hier für weitere Informationen beispielsweise auf [101] verwiesen.

92

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.5.6-12 Berechnung der internen Wärmegewinne Q i nach dem vereinfachten und dem detaillierten Verfahren

1

2

vereinfachtes Verfahren (Periodenbilanzverfahren)

detailliertes Verfahren (Monatsbilanzverfahren)

Q i = 22 Ŗ A N

Q i,M = 0,024 Ŗ t m Ŗ ) i,M

mit: AN

mit: 0,024

= Gebäudenutzfläche A N = 0,32 Ŗ V e

tm ) i,M q i,M

= Umrechnung von [WŖd] in [kWh] 0,024 kWh = 1 WŖd = Zahl der Tage eines Monats = mittl. monatlicher interner Wärmestrom ) i,M = q i,M Ŗ A N = mittlere interne Wärmeleistung

q i,M = 5 W/m2

q i,M = 6 W/m2

bei Wohngebäuden sowie bei allen anderen Gebäuden, soweit in anerkannten Regeln der Technik keine anderen Werte festgelegt sind. bei Büro- und Verwaltungsgebäuden

2.5.7 Ermittlung des Ausnutzungsgrades der solaren und internen Gewinne Der Ausnutzungsgrad K m sagt aus, welcher Anteil der monatlichen solaren und internen Gewinne genutzt werden kann. ⎧ 1−γ a für γ ≠ 1 ⎪ a+ 1 ⎪ ηm = ⎨ 1 − γ ⎪ a für γ = 1 ⎪⎩ a + 1

J =

(2.5.7-1)

Qs + Qi Qh + QL

(2.5.7-2)

Cwirk 16 ⋅ H

(2.5.7-3)

a = 1+

H = HT + HV

(2.5.7-4)

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

93

Darin sind: Km =
Ausnutzungsgrad J = monatliches Wärmegewinn-/Wärmeverlustverhältnis des Gebäudes a = numerischer Parameter J = monatliches Wärmegewinn-/Wärmeverlustverhältnis des Gebäudes Qs = solare Wärmegewinne in kWh/a Qi = interne Wärmegewinne in kWh/a Qh = Transmissionswärmeverluste in kWh/a Ql = Lüftungswärmeverluste in kWh/a a = numerischer Parameter C wirk = wirksame Wärmespeicherfähigkeit der raumbegrenzenden Flächen in J/(m3.K) H = spezifischer Wärmeverlust inW/K HT = Transmissionswärmeverlust in W/K HV = Lüftungswärmeverlust in W/K

2.5.8 Ermittlung der Anlagenaufwandszahl Die Anlagenaufwandszahl e p beschreibt das Verhältnis der von der haustechnischen Anlagentechnik aufgenommenen Energie zu der von ihr abgegebenen Nutzwärme. Hierbei werden Trinkwasser-, Lüftungs- und Heizungsanlagen berücksichtigt. Je kleiner die Anlagenaufwandszahl e p ist, desto effizienter arbeitet das System. ep =

QH ,P + QL ,P + QTW ,P Qh + Qtw

(2.5.8-1)

Darin sind: Q H,P =
Primärenergiebedarf der Heizanlage Q L,P = Primärenergiebedarf der Lüftungsanlage Q TW,P = Primärenergiebedarf für die Trinkwassererwärmung Qh = Jahres-Heizwärmebedarf (Berechnung nach DIN V 4108-6 [5]; siehe auch Bild 2.5.4-1 bzw. Bild 2.5.4-2) Q tw = Trinkwasser-Wärmebedarf (nach EnEV: Q tw = 12,5 kWh/(m2ăa) für Wohngebäude) Diagrammverfahren Zur Anwendung des Diagrammverfahrens ist zunächst die Anlagenkonfiguration festzulegen. Im Einzelnen stehen in [8] die in Bild 2.5.8-1 aufgelisteten Komponenten zur Verfügung. Weicht die geplante Anlage in einzelnen Bestandteilen von diesen Komponenten ab, ist das Tabellenverfahren zu verwenden. Kann die gewünschte Anlagenkonfiguration aus den Komponenten gemäß Bild 2.5.8-1 zusammengestellt werden, so ist das entsprechende Anlagendiagramm [8] zu entnehmen.

94

2 Wärmeschutz

Wärmeerzeugung und Energieträger für das Heizsystem Wärmeerzeugung und Energieträger für die Trinkwarmwasserb. Solaranlagen

Lüftungsanlagen

Wärmeübergabe an den Raum Anordnung der zentralen Komponenten der Anlagentechnik

NT BW WP EH FW

Gas/Öl: Niedertemperaturkessel Gas/Öl: Brennwert-Kessel Strom: Wärmepumpe Strom: Elektroheizung Fern- und Nahwärme

zen zentral dez dezentral TW solare Unterstützung der Trinkwarmwasserbereitung TWH sol. Unterstützung der Trinkwarmwasserb. und der Heizung ABl Abluftanlage mit/ohne Wärmepumpe WRG Zu-/Abluftanlage ausschließlich mit Wärmerückgewinnung WP Zu-/Abluftanlage mit Wärmepumpe und ggf. mit Wärmerückg. HK FBH EH LH

freie Heizflächen (z.B. Heizkörper) integrierte Heizflächen (z.B. Fußbodenheizung) Elektroheizung Lüftungsheizung

a

überwiegend außerhalb der thermisch gedämmten Hülle

i

überwiegend innerhalb der thermisch gedämmten Hülle

Bild 2.5.8-1 Auswahlmöglichkeiten für Komponenten der Anlagenkonfigurationen gemäß [8], Beiblatt 1

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

95

Tabellenverfahren Formulare zur Anlagenbewertung gemäß DIN 4701-10 im Tabellenverfahren

96

2 Wärmeschutz

2.5 Energiesparender Wärmeschutz - Energiesparverordung

97

98

2 Wärmeschutz

2.6 Wärmeübertragung über das Erdreich

99

2.6 Wärmeübertragung über das Erdreich 2.6.1 Einführung Alternativ zum vereinfachten Ansatz mit Temperaturkorrekturfaktoren darf der thermische Leitwert L s zwischen beheiztem Raum und Erdreich beim Wärmeschutznachweis nach EnEV auch mittels genauerer Ansätze ermittelt werden. Hierzu ist allgemein DIN EN ISO 13370 [20] heranzuziehen, deren Inhalte teilweise auch in DIN 4108-6 [5], Anhang E übernommen wurden. Grundsätzlich zu unterscheiden ist bei der Berechnung gemäß [20] zunächst zwischen den Möglichkeiten, den Leitwert L s als konstante Größe (unter der Annahme stationärer Randbedingungen) oder monatsbezogen unter Berücksichtigung des Temperaturgangs der Außentemperatur zu berechnen. Im ersten Fall ergibt sich L s direkt als Summe der Produkte aus der Fläche jedes wärmeabführenden Bauteils und dem zugehörigen effektiven Wärmedurchgangskoeffizienten (siehe Tabelle 2.6.2-1 bis Tabelle 2.6.5-1, Zeilen 3 und 8). Im zweiten Fall ergibt sich der jeweilige monatliche Leitwert L*s ,M gemäß Gl. 2.6.1-1. L*s ,M =

) x ,M Ti − Te ,M

m −W − E ⎞ ⎛ ) x ,M = Ls ⋅ (Ti ,m − Te ,m ) + L pe ⋅Te , Amp ⋅ cos ⎜ 2 ⋅ S ⋅ ⎟ 12 ⎝ ⎠



 

(2.6.1-1) (2.6.1-2)

Darin sind: L *s,M = monatlicher thermischer Leitwert in W/K ) x,M = Wärmestrom des Bauteils x im Monat M in W Ls = thermischer Leitwert in W/K L pe = harmonischer thermischer Leitwert in W/K T e,Amp = Amplitude der Außentemperatur in K m = Monatsnummer (m = 1 bis 12) W = Nummer des Monats mit der niedrigsten Innentemperatur (W = 1 auf der Nordhalbkugel; W = 7 auf der Südhalbkugel) E = Phasenverschiebung in Monaten E = 0 bei aufgeständerten Bodenplatten E = 1 bei Bodenplatten auf Erdreich ohne Randdämmung oder mit raumseitiger waagerechter Randdämmung sowie bei beheizten und unbeheizten Kellern E = 2 bei Bodenplatten auf Erdreich mit senkrechter oder außen liegender waagerechter Randdämmung Ti = Jahresmittel der Innentemperatur in °C T e,m = Jahresmittel der Außentemperatur in °C

In den nachfolgenden Abschnitten 2.6.2 bis 2.6.5 sind für verschiedene bauliche Anwendungssituationen die zur Berechnung von L s und L pe notwendigen Bestimmungsgleichungen zusammengestellt. In Tabelle 2.6.1-1 wird eine Übersicht über die in diese Gleichungen einfließenden Parameter gegeben.

100

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.6.1-1 Für die Bestimmung von L s und L pe notwendige Parameter

1 1 Formelzeichen

2 Einheit 2

3 Erläuterung

2

AG

m

3

B’

m

B’ =

4

D

m

Breite oder Höhe einer Randdämmung

5

Rf

m2ŖK/W

Wärmedurchlasswiderstand der Bodenplatte (incl. vollflächiger Dämmschichten und einem ggf. vorhandenen Bodenbelag)

6

Rg

m2ŖK/W

Wärmedurchlasswiderstand einer evtl. vorh. Dämmschicht auf dem Boden des Kriechkellers

7

Rn

m2ŖK/W

Wärmedurchlasswiderstand der waagerechten oder senkrechten Randdämmung (oder der Gründung bei Leichtfundamentmauern)

8

Rw

m2ŖK/W

9

P

m

Wärmedurchlasswiderstand der Kellerwand exponierter Umfang der Bodenplatte (Gesamtlänge der Außenwand, die das beheizte Gebäude von der äußeren Umgebung oder von einem unbeheizten Raum außerhalb der gedämmten Gebäudehülle trennt)

10

c

J/(kgŖK)

11

d’

m

12

dt

m

Bodenplattenfläche charakteristisches Bodenplattenmaß AG 0 ,5 ⋅ P

spez. Wärmekapazität von ungefrorenem Erdreich zusätzliche wirksame Dicke infolge der Randdämmung d ⎞ ⎛ d ’ = R ’⋅ O = ⎜ Rn − n ⎟ ⋅ O O ⎠ ⎝

wirksame Gesamtdicke der Bodenplatte d t = w + O ⋅ (Rsi + Rf + R se ) mit R si = 0,17 m2ŖK/W1); R se = 0,04 m2ŖK/W

13

dg

m

wirksame Gesamtdicke der Bodenkonstruktion eines Kriechkellers d g = w + O ⋅ (Rsi + Rg + R se ) mit R si = 0,17 m2ŖK/W1); R se = 0,04 m2ŖK/W

14

d bw

m

wirksame Gesamtdicke der Kellerwand d bw = O ⋅ (Rsi + Rw + R se ) mit R si = 0,13 m2ŖK/W; R se = 0,04 m2ŖK/W

(Fortsetzung nächste Seite)

2.6 Wärmeübertragung über das Erdreich

101

Tabelle 2.6.1-1 Für die Bestimmung von L s und L pe notwendige Parameter (Fortsetzung)

15

1

2

3

Formelzeichen

Einheit

w

m

Erläuterung Dicke der Umfassungswände einschließlich sämtlicher Schichten periodische Eindringtiefe

16

d

m

G = 3

17

U

kg/m

18

O

W/(mŖK)

1)

3,15 ⋅ 107 ⋅ O S ⋅ U ⋅c

- für Ton oder Schlu¦: d = 2,2 m - für Sand oder Kies: d = 3,2 m - für homogenen Fels: d = 4,2 m

Dichte von ungefrorenem Erdreich Wärmeleitfähigkeit von ungefrorenem Erdreich (O = 2,0 W/(mŖK), wenn keine genaueren Werte vorliegen)

Gilt bei abwärts gerichtetem Wärmestrom. Bei aufwärts gerichtetem Wärmestrom, z.B. im Falle von Bodenplatten mit eingelassenem Heizsystem oder im Falle von Kühlräumen gilt R si = 0,10 (m2ŅK)/W.

Wärmebrücken am Wand-Bodenplatten-Anschluss Den in DIN EN ISO 13370 [20] beschriebenen Berechnungsverfahren liegt die Annahme zugrunde, dass zwischen Bodenplatte und Wand keine wärmetechnischen Wechselwirkungen stattfinden. In der Regel ist diese Voraussetzung so nicht gegeben und es werden Wärmebrücken im Wand-Bodenplatten-Anschluss vorliegen. Bei der Berechnung thermischer Leitwerte gemäß den nachfolgend beschriebenen Berechnungsverfahren sind diese Wärmebrückeneinflüsse am Wand-Bodenplatten-Anschluss daher gesondert zu berücksichtigen. Der stationäre thermische Leitwert L s wird dann mit dem so modifizierten U -Wert U * anstelle von U 0 bestimmt: U * = U0 +





\ ⋅ AWB A

Darin sind: U* = modifizierter U-Wert in W/(m2ŖK) U0 = U-Wert des Regelbauteils (z.B. Bodenplatte) in W/(m2ŖK) \ = längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient in W/(mŖK) AWB = Länge der Wärmebrücke in m A = Fläche des Regelbauteils in m2

(2.6.1-3)

102

2 Wärmeschutz

2.6.2 Wärmeverluste über erdberührte Bodenplatten (nicht unterkellert) Tabelle 2.6.2-1 Berechnung der Leitwerte L s und L pe für erdberührte Bodenplatten

1

2

3

4

Bodenplatte ungedämmt oder vollständig gedämmt

1

1)

2

e¦ektiver Wärmedurchgangskoe§zient U 0 der Bodenplatte ⎛ π ⋅B’ ⎞ 2 ⋅λ ⋅ ln ⎜ + 1⎟ U0 = für d t < B ’ (wenig oder gar nicht gedämmte Bodenpl.) π ⋅ B ’+ d t ⎝ d t ⎠ U0 =

λ 0 , 457 ⋅ B '+ d t

für d t t B ’ (gut gedämmte Bodenplatte)

thermischer Leitwert L s Ls = AG ⋅ U 0

harmonischer thermischer Leitwert L pe ⎛δ ⎞ Lpe = 0 ,37 ⋅ P ⋅ λ ⋅ ln ⎜ + 1⎟ ⎝ dt ⎠

6

7

8

Bodenplatte mit Randdämmung

5

e¦ektiver Wärmedurchgangskoe§zient U 0 der Bodenplatte wie Zeile 2 Korrekturwert '\ ⎛ D ⎞⎤ λ ⎡ ⎛D ⎞ + 1 ⎥ bei waagerechter Randdämmung ∆ψ = − ⋅ ⎢ln ⎜ + 1⎟ − ln ⎜ π ⎢⎣ ⎝ d t ⎠ ⎝ d t + d ’ ⎟⎠ ⎥⎦ ⎛ 2 ⋅D ⎞⎤ λ ⎡ ⎛ 2 ⋅D ⎞ ∆ψ = − ⋅ ⎢ln ⎜ + 1⎟ − ln ⎜ + 1⎟ ⎥ bei senkr. Randdämmung/Leichtfundament π ⎢⎣ ⎝ d t ⎠ ⎝ d t + d ’ ⎠ ⎥⎦

thermischer Leitwert L s Ls = AG ⋅ U 0 + P ⋅ '\ harmonischer thermischer Leitwert L pe

9

−D −D ⎡⎛ ⎞ ⎛ δ ⎞⎤ ⎞ ⎛δ + 1⎟ + e δ ⋅ ln ⎜ + 1⎟ ⎥ bei waager. Randdämm. Lpe = 0 ,37 ⋅ P ⋅ λ ⋅ ⎢⎜1 − e δ ⎟ ⋅ ln ⎜ ⎝ d t ⎠ ⎥⎦ ⎠ ⎝ dt + d ’ ⎠ ⎢⎣⎝

−2 ⋅D −2 ⋅D ⎡⎛ ⎞ ⎛ δ ⎞ ⎛δ ⎞⎤ + 1⎟ + e δ ⋅ ln ⎜ + 1⎟ ⎥ bei senkr. Randdämm. Lpe = 0 ,37 ⋅ P ⋅ λ ⋅ ⎢⎜1 − e δ ⎟ ⋅ ln ⎜ ⎝ d t ⎠ ⎥⎦ ⎠ ⎝ dt + d ’ ⎠ ⎢⎣⎝

1)

Eine Erläuterung aller allgemeinen Eingangswerte enthält Abschnitt 2.6.1

2.6 Wärmeübertragung über das Erdreich

103

2.6.3 Wärmeverluste über aufgeständerte Bodenplatten (Kriechkeller) Tabelle 2.6.3-1 Berechnung der Leitwerte L s und L pe für aufgeständerte Bodenplatten

1)

1

1

e¦ektiver Wärmedurchgangskoe§zient U g für den Wärmetransport über das Erdreich Ug =

⎛ π ⋅B’ ⎞ 2 ⋅λ ⋅ ln ⎜ + 1⎟ π ⋅ B ’+ d g ⎝ d g ⎠

U g gemäß [20], Anhang F

wenn der Kriechkeller mit z d 0,5 m in das Erdreich ragt wenn der Kriechkeller mit z > 0,5 m in das Erdreich ragt

e¦ektiver Wärmedurchgangskoe§zient U x für den Wärmetransport über die Wände und durch Belüftung des Kriechkellers 2 ⋅ h ⋅ Uw 1450 ⋅ ε ⋅ υ ⋅ fw Ux =

B’

+

B’

Darin sind: 2 U w = U-Wert der Wände des Kriechkellers oberhalb des Erdreiches H = auf den Umfang der Bodenplatte bezogene Fläche der Lüftungsö¦nungen [m2/m] X = mittlere Windgeschwindigkeit in 10 m Höhe [m/s] (lt. [5], Anhang E: X = 4 m/s) f w = Windabschirmungsfaktor f w = 0,02 bei geschützter Lage (z.B. Stadtkern) f w = 0,05 bei mittlerer Lage (z.B. Stadtrand) f w = 0,10 bei exponierter Lage (z.B. ländlicher Bereich) e¦ektiver Wärmedurchgangskoe§zient U für die aufgeständerte Bodenplatte

3

2) 1 1 1 = + U Uf U g + U x

wenn der Kriechkeller mit z d 0,5 m in das Erdreich ragt

U gemäß [20], Anhang F

wenn der Kriechkeller mit z > 0,5 m in das Erdreich ragt

thermischer Leitwert L s Ls = AG ⋅ U

harmonischer thermischer Leitwert L pe 4

⎛δ ⎞ 0 ,37 ⋅ P ⋅ λ ⋅ ln ⎜ + 1⎟ + U x ⋅ AG ⎝ dg ⎠ Lpe = Uf ⋅ λ + U x + Uf δ

1)

Eine Erläuterung aller allgemeinen Eingangswerte enthält Abschnitt 2.6.1

2)

U f ist der Wärmedurchgangskoeffizient der Bodenplatte (der Decke über dem Kriechkeller)

104

2 Wärmeschutz

2.6.4 Wärmeverluste bei beheiztem Keller Tabelle 2.6.4-1 Berechnung der Leitwerte L s und L pe für beheizte Keller

1

1)

2

4

5

6

7

8

9 1)

Wärmeverluste durch die Kellerwand

3

Gesamtwärmeverluste

2

Wärmeverluste durch den Kellerfußboden

1

e¦. Wärmedurchgangskoe§zient U bf für den Wärmetransport über den Kellerfußboden ⎛ π ⋅B’ ⎞ 2 ⋅λ U bf = ⋅ ln ⎜ + 1⎟ für (d + 0 ,5 ⋅ z ) < B ’ t π ⋅ B ’+ d t + 0 ,5 ⋅ z ⎝ d t + 0 ,5 ⋅ z ⎠ U bf =

λ 0 , 457 ⋅ B ’+ d t + 0 ,5 ⋅ z

für (d t + 0 ,5 ⋅ z ) ≥ B ’

thermischer Leitwert L s,bf Ls ,bf = AG ⋅ U bf

harmonischer thermischer Leitwert L pe,bf −z ⎛δ ⎞ Lpe ,bf = 0 ,37 ⋅ P ⋅ λ ⋅ e δ ⋅ ln ⎜ + 1⎟ ⎝ dt

⎠

e¦ektiver Wärmedurchgangskoe§zient U bf für den Wärmetransport über die Kellerwand ⎞ 2 ⋅ λ ⎛ 0 ,5 ⋅ d t ⎞ ⎛ z U bw = ⋅ 1+ ⋅ ln +1 für d bw < d t π ⋅ z ⎜⎝ d bw + z ⎟⎠ ⎜⎝ d bw ⎟⎠ U bw =

⎞ 2 ⋅ λ ⎛ 0 ,5 ⋅ d t ⎞ ⎛ z ⋅ ln ⎜ + 1⎟ ⋅ ⎜1 + ⎟ π ⋅z ⎝ d t + z ⎠ ⎝ d bw ⎠

für d bw ≥ d t

thermischer Leitwert L s,bw

Ls ,bw = z ⋅ P ⋅ U bw = Abw ⋅ U bw

harmonischer thermischer Leitwert L pe,bw −z ⎞ ⎛ δ ⎛ ⎞ + 1⎟ Lpe ,bw = 0 ,37 ⋅ P ⋅ λ ⋅ 2 ⋅ ⎜1 − e δ ⎟ ⋅ ln ⎜ d ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ bw

thermischer Gesamt-Leitwert L s Ls = Ls ,bf + Ls ,bw

harmonischer thermischer Gesamt-Leitwert L pe Lpe = Lpe ,bf + Lpe ,bw

Eine Erläuterung aller allgemeinen Eingangswerte enthält Abschnitt 2.6.1

2.6 Wärmeübertragung über das Erdreich

105

2.6.5 Wärmeverluste bei unbeheiztem oder teilweise beheiztem Keller Tabelle 2.6.5-1 Berechnung der Leitwerte L s und L pe für unbeheizte und teilbeheizte Keller

1

1)

2

1

e¦. Wärmedurchgangskoe§zient U für den Wärmetransport über den unbeheizten Keller

2

3

Wärmeverluste bei unbeheiztem Keller

AG 1 1 = + U Uf AG ⋅ U bf + z ⋅ P ⋅ U bw + h ⋅ P ⋅ Uw + 0 ,33 ⋅ n ⋅V

4

1)

Wärmedurchgangskoe§zient der Kellerdecke (mit R si = R se = 0,17 m2ŖK/W) e¦. Wärmedurchgangskoe§zient für den Kellerfußboden nach Tab. 2.6.3-1, Zl. 2 e¦. Wärmedurchgangskoe§zient für die Kellerwand nach Tab. 2.6.3-1, Zeile 5 Wärmedurchgangskoe§zient der Kellerwand oberhalb des Erdreiches Luftwechselrate des Kellers (n = 0,3 h-1, wenn genauere Angaben fehlen) Luftvolumen des Kellers

thermischer Leitwert L s Ls = AG ⋅ U

harmonischer thermischer Leitwert L pe Lpe

Wärmeverluste bei teilweise beheiztem Keller

5

mit: Uf = U bf = U bw = Uw = n = V =

−z ⎞ ⎛ ⎞ ⎛δ 0 ,37 ⋅ P ⋅ λ ⋅ ⎜ 2 − e δ ⎟ ⋅ ln ⎜ + 1⎟ + h ⋅ P ⋅ Uw + 0 ,33 ⋅ n ⋅ V ⎠ ⎝ dt ⎝ ⎠ = AG ⋅ Uf ⋅ λ (AG + z ⋅ P ) ⋅ δ + h ⋅ P ⋅ Uw + 0 ,33 ⋅ n ⋅V + AG ⋅ Uf

Vorgehensweise: 1. Berechnung des Wärmeverlustes für ein vollständig beheiztes Kellergeschoss 2. Berechnung des Wärmeverlustes für ein vollständig unbeheiztes Kellergeschoss 3. Berechnung des tatsächlichen Wärmeverlustes, indem die unter 1. und 2. berechneten Werte proportional zu den Flächenanteilen der beheizten bzw. unbeheizten erdberührten Teile des Kellers zusammengefasst werden.

Eine Erläuterung aller allgemeinen Eingangswerte enthält Abschnitt 2.6.1

106

2 Wärmeschutz

2.6.6 Wärmetechnische Bemessung von Gebäudegründungen zur Vermeidung von Frosthebung gemäß DIN EN ISO 13793 Einführung Die Frostsicherheit von Gebäudegründungen wird im Allgemeinen durch eine Ausführung gemäß DIN 1054 [ 25 ], Abschnitt 7.1.2 angestrebt. Demnach muss, sofern die Frostsicherheit nicht auf andere Weise nachgewiesen wird, der Abstand von der dem Frost ausgesetzten Fläche bis zur Sohlfläche der Gründung mindestens 0,80 m betragen. Ein alternatives Verfahren zum Nachweis der Frostsicherheit enthält DIN EN ISO 13793 [34]. Demnach können Frosthebungen auf drei verschiedene Weisen vermieden werden: a) die Gründungstiefe reicht bis unter die Frosteindringtiefe (es ist also: Hf • H0) b) das frostempfindliche Erdreich wird bis unter die Frosteindringtiefe entfernt und durch frostunempfindliches Material ersetzt c) die Gründung wird wärmegedämmt, um zu verhindern, dass das Erdreich unterhalb der Gründung gefriert. Wird eine Dämmung angeordnet, so ist zwischen beheizten und unbeheizten Gebäuden zu unterscheiden, da bei unbeheizten Gebäuden die Wärmeverluste über das Erdreich geringer sind. Frostindex Der Frostindex F ist die Summe der Differenzen zwischen dem Gefrierpunkt und der mittleren täglichen Außenlufttemperatur innerhalb der Frostperiode. Es werden sowohl positive als auch negative Differenzen berücksichtigt. F = 24 ⋅

∑ (θ

f

− θ d, j

)

(2.6.6-1)

j

 

Darin sind: j = Anzahl der Tage in der Frostperiode F = Frostindex für einen Winter [Kăh] T f = Gefrierpunkt; T f = 0 °C T d,j = mittlere tägliche Außenlufttemperatur für den Tag j [°C]

Die Frostperiode beginnt an dem Tag, ab dem die Summe über den Winter stets positiv bleibt (d.h., ab dem das Erdreich nicht mehr vollständig auftaut). Sie endet an dem Tag, an dem die höchste Gesamtsumme für den Winter ermittelt wird. Bemessungswert des Frostindex Der Bemessungswert des Frostindex F d ist der Wert, der statistisch betrachtet einmal in n Jahren überschritten wird. Daher wird er auch mit F n bezeichnet, wobei n unter Berücksichtigung des jeweils geforderten Sicherheitsniveaus festzulegen ist. Bei Gebäuden wird hier üblicherweise ein Wert F50 oder F100 berechnet. Die statistische Auswertung erfolgt unter Nutzung der Gumbel-Verteilung.

2.6 Wärmeübertragung über das Erdreich

107

s Fn = F + F ⋅ ( yn − y ) sy

F=

(2.6.6-2)

∑F

i

(2.6.6-3)

m

∑(F − F)

2

sf =

i

(2.6.6-4)

m −1

Darin sind: F n = Bemessungswert des Frostindex in Kăh F = mittlerer Frostindex in Kăh F i = Frostindex für den Winter i m = Anzahl der zur Berechnung der Fi herangezogenen Winter; nach Möglichkeit sollte m • 20 sein s f = Standardabweichung sy = Verteilungsparameter gemäß Tab. 2.6.6-1 yn = Verteilungsparameter gemäß Tab. 2.6.6-2 y = Verteilungsparameter gemäß Tab. 2.6.6-1 Tabelle 2.6.6-1 Verteilungsparameter sy und yn für unterschiedliche Werte von m

1 1

2

3

Verteilungsparameter

2

m

y

sy

3

10

0,50

0,95

4

15

0,51

1,02

5

20

0,52

1,06

6

25

0,53

1,09

7

30

0,54

1,11

8

40

0,54

1,14

9

50

0,55

1,16

10

60

0,55

1,17

11

70

0,56

1,19

12

80

0,56

1,19

13

90

0,56

1,20

14

100

0,56

1,21

108

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.6.6-2 Verteilungsparameter yn für unterschiedliche Wert von n

1

2

3

4

5

6

1

n

5

10

20

50

100

2

yn

1,50

2,25

2,97

3,90

4,60

Gründungstiefe Die Gründungstiefe H f ist die Tiefe der Gründung unterhalb des äußeren Erreichniveaus inkl. gut entwässerter, frostunempfindlicher Materialschichten unterhalb der Gründung. Frosteindringtiefe in ungestörtem Erdreich Die Frosteindringtiefe H 0 ist nationalen Karten oder Tabellen zu entnehmen oder wie folgt näherungsweise zu berechnen H0 =

7200 ⋅ Fd ⋅ λ f L + C ⋅ θ e, m

(2.6.6-5)

Darin sind: Fd = Bemessungswert des Frostindex [Kăh] Of = Wärmeleitfähigkeit des gefrorenen Erdreiches in W/(măK); O f = 2,5 W/(măK), wenn keine genaueren Daten vorliegen L = latente Wärme beim Gefrieren von Wasser im Erdreich je Volumeneinheit in J/m3; L = 150ă106 J/m3, wenn keine genaueren Angaben vorliegen C = Wärmekapazität des ungefrorenen Erdreiches je Volumeneinheit in J/(m3ăK); C = 3ă106 J/(m3ăK) , wenn keine genaueren Angaben vorliegen T e,m = mittlere Jahresaußenlufttemperatur in °C Bemessung für Bodenplatten auf Erdreich bei beheizten Gebäuden Der Nachweis wird durch das Einbringen einer vertikalen Randdämmung mit einem Mindest-Wärmedurchlasswiderstand gemäß Tab. 2.6.6-3 sowie ggf. zusätzlich einer horizontalen Erdreichdämmung erbracht. Grundsätzlich gilt: Für Fd ” 30000 Kăh ist keine Erdreichdämmung erforderlich.

Fall 1 (Es wird ausschließlich eine vertikale Randdämmung eingebracht): Die Gründungstiefe muss an den Wänden mindestens H f und an den Ecken sowie an begrenzten unbeheizten Teilen auf einer Länge L c von diesen Teilen mindestens die größere Tiefe H fc gemäß Tab. 2.6.6-4 betragen.

2.6 Wärmeübertragung über das Erdreich

109

Tabelle 2.6.6-3 Mindest-Wärmedurchlasswiderstand Rv einer vertikalen Randdämmung für Bodenplatten auf Erdreich

1 1 2

2

Fd in KŖh

3

0,0 < R f < 1,0 [(m2ŖK)/W]

4

5

6

1,0 < R f < 2,6 [(m2ŖK)/W]

7

2,6 < R f < 5,0 [(m2ŖK)/W]

h ” 0,3 in m

0,3 < h ” 0,6 in m

h ” 0,3 in m

0,3 < h ” 0,6 in m

h ” 0,3 in m

0,3 < h ” 0,6 in m

3

5 000

-

-

0,5

0,8

0,8

1,0

4

10 000

0,5

0,8

1,0

1,0

1,5

2,0

5

20 000

0,8

1,0

1,0

1,2

1,5

2,3

6

30 000

1,0

1,0

1,0

1,3

1,5

2,5

7

40 000

1,0

1,0

1,2

1,5

1,7

2,7

8

50 000

1,0

1,2

1,4

1,7

2,0

3,0

9

60 000

1,2

1,4

1,8

2,1

2,4

3,4

10

70 000

1,4

1,6

2,1

2,4

2,8

3,6

Tabelle 2.6.6-4 Gründungstiefe bei Bodenplatten auf Erdreich ohne Erdreichdämmung

1

2

3

4

1

Fd [KŖh]

Hf [m]

H fc [m]

Lf [m]

2

F d ” 30 000

0,35

0,35

-

3

30 000 < F d ” 35 000 35 000 < F d ” 40 000

0,40

0,60

1,0

0,50

0,80

1,0

40 000 < F d ” 45 000 45 000 < F d ” 50 000

0,60

1,00

1,5

0,75

1,30

1,5

50 000 < F d ” 55 000 55 000 < F d ” 60 000

0,90

1,60

1,5

1,10

1,80

2,0

60 000 < F d ” 65 000 65 000 < F d ” 70 000

1,30

2,00

2,0

1,50

2,20

2,5

4 5 6 7 8 9 10

Fall 2 (Zusätzlich zur vertikalen Randdämmung wird in den Ecken eine Erdreichdämmung angeordnet): Die Gründungstiefe muss rund um das Gebäude mindestens H f gemäß Tab. 2.6.6-5 betragen. Zusätzlich ist an den Ecken und im Bereich begrenzter unbeheizter Teile in einem Anstand L c von diesen Stellen eine Erdreichdämmung der Breite b gc mit einem Mindest-Wärmedurchlasswiderstand R g = 1,0 (m2ăK)/W vorzusehen. Die einzelnen Größen sind erläuternd in Bild 2.6.6-1 dargestellt.

110

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.6.6-5 Gründungstiefe und Eckdämmung bei Bodenplatten auf Erdreich

1

Fd

2

3

4

[KŖh]

[m]

Hf

b gc [m]

[m]

2

F d ” 30 000

0,35

-

-

3

30 000 < F d ” 35 000 35 000 < F d ” 40 000

0,40

0,50

1,0

0,50

0,50

1,0

40 000 < F d ” 45 000 45 000 < F d ” 50 000

0,60

0,50

1,5

0,75

0,60

1,5

50 000 < F d ” 55 000 55 000 < F d ” 60 000

0,90

0,80

1,5

1,10

0,80

2,0

60 000 < F d ” 65 000 65 000 < F d ” 70 000

1,30

0,80

2,0

1,50

1,00

2,5

1

4 5 6 7 8 9 10

Lc

Bild 2.6.6-1 Erläuterung der maßgebenden Größen

Fall 3 (Zusätzlich zur vertikalen Randdämmung wird rund um das Gebäude eine Erdreichdämmung angeordnet): Die Gründungstiefe darf in diesem Fall bis zu einem mindestens einzuhaltenden Wert von 0,4 m reduziert werden. Für F d > 30000 Kăh ist eine Erdreichdämmung im Eckbereich und im Bereich begrenzter unbeheizter Teile in einem Abstand L c gemäß Tab. 2.6.6-6 von diesen Stellen erforderlich. Eine geeignete Kombination des Wärmedurchlasswiderstandes R gc und der erforderlichen Breite b gc der Erdreichdämmung ist aus Bild 2.6.6-2 b) anhand des Bemessungswertes des Frostindex F d abzuleiten.

2.6 Wärmeübertragung über das Erdreich

111

Tabelle 2.6.6-6 Länge Lc der Erdreichdämmung an den Ecken

1

2

1

Fd [KŖh]

Lc [m]

2

F d ” 30 000

-

3

30 000 < F d ” 35 000 35 000 < F d ” 40 000

1,0

40 000 < F d ” 45 000 45 000 < F d ” 50 000

1,5

50 000 < F d ” 55 000 55 000 < F d ” 60 000

1,5

60 000 < F d ” 65 000 65 000 < F d ” 70 000

2,0

4 5 6 7 8 9 10

1,0 1,5 2,0 2,5

Bild 2.6.6-2: a) Breite b gc und Wärmedurchlasswiderstand R gc der Erdreichdämmung entlang der Wände, für Bodenplatten auf Erdreich; b) Breite b gc und Wärmedurchlasswiderstand R gc der Erdreichdämmung an den Ecken und begrenzten unbeheizten Teilen, für Bodenplatten auf Erdreich

Für F d > 37500 Kăh ist eine Erdreichdämmung auch entlang der aufgehenden Wände erforderlich. Der Wärmedurchlasswiderstand R gw und die Breite b gw ist in Abhängigkeit des Frostindex F d aus Bild 2.6.6-2 a) zu entnehmen. Danach ist die Erdreichdämmung im Eckbereich gemäß Bild 2.6.6-2 b) und Tab. 2.6.6-6 zu dimensionieren.

112

2 Wärmeschutz

2.7 Sommerlicher Wärmeschutz 2.7.1 Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach DIN 4108-2 Nachzuweisen ist, dass der solare Wärmeeintrag S in kritische Räume bzw. Raumbereiche an der Außenfassade unterhalb eines zulässigen Grenzwertes S zul liegt. S ≤ S zul

(2.7.1-1)

Der Nachweis darf allgemein entfallen, wenn der auf die Grundfläche bezogene Fensterflächenanteil f AG die Werte gemäß Tabelle 2.7.1-1 nicht überschreitet und darüber hinaus bei Ein- und Zweifamilienhäusern, deren Fenster in Ost-, West- und Südausrichtung mit außen liegenden Sonnenschutzeinrichtungen mit F c d 0,3 versehen sind. Das Nachweisverfahren gemäß DIN 4108-2 [1] ist nicht anwendbar, wenn die zum nachzuweisenden Raum oder Raumbereich korrespondierende Außenwand mit einer Doppelfassade ausgestattet ist, oder im Außenwandbereich transparente Wärmedämmsysteme angeordnet sind. Ist dem nachzuweisenden Raum ein unbeheizter Glasvorbau vorgelagert, so ist für die Nachweisführung die Art der Belüftung des nachzuweisenden Raumes zu beachten: a) Erfolgt die Belüftung des nachzuweisenden Raumes ausschließlich über den unbeheizten Glasvorbau, dann gilt der Nachweis als erfüllt, wenn: - der unbeheizte Glasvorbau mit einer Sonnenschutzvorrichtung mit einem Abminderungsfaktor F c d 0,30 ausgestattet ist und - im unteren und oberen Glasbereich Lüftungsöffnungen vorhanden sind, die mindestens 10 % der Glasfläche ausmachen. b) Erfolgt die Belüftung des nachzuweisenden Raumes nicht über den unbeheizten Glasvorbau, so kann der Glasvorbau bei der Nachweisführung vernachlässigt werden. Tabelle 2.7.1-1 Zulässige Werte des auf die Grundfläche bezogenen Fensterflächenanteils f AG , bei deren Unterschreitung auf einen Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes verzichtet werden darf (nach [1]).

1

1

Neigung der Fenster gegenüber der Horizontalen

2

2

Orientierung der Fenster

3

1)

auf die Grundfläche bezogener Fensterflächenanteil2) f AG [%]

Nord-West über Süd bis Nord-Ost

10

alle anderen Nordorientierungen

15

alle Orientierungen

7

über 60° bis 90° 3 4

0° bis 60°

(Hinweise siehe nächste Seite)

2.7 Sommerlicher Wärmeschutz

113

Hinweis: Den angegebenen Fensterflächenanteilen liegen Klimawerte der Klimaregion B (siehe Bild 2.7.1-3) zugrunde. 1) 2)

Sind im nachzuweisenden Raum mehrere Orientierungen mit Fenstern vorhanden, ist der kleinere Grenzwert für f AG bestimmend Der Fensterflächenanteil f AG ergibt sich aus dem Verhältnis der Fensterfläche (lichte Rohbaumaße) zur Grundfläche des nachzuweisenden Raumes bzw. Raumbereiches (lichte Raummaße, siehe auch DIN 4108-2 [1], Abschn. 8.4). Liegen Fenster in mehreren Orientierungen vor, so ist die Summe aller Fensterflächen zu bilden

Kann der Nachweis aus einem der o.g. Gründe nicht nach dem hier beschriebenen Verfahren aus [1] geführt werden, so sind geeignete Simulationsverfahren oder andere genauere Nachweisverfahren zu verwenden. Sonneneintragskennwert S m

m

∑ ( Aw, j ⋅ gtotal , j ) ∑ ( Aw, j ⋅ g⊥ ⋅ FC ) S=

j =1

AG

=

j =1

AG

(2.7.1-2)

Darin sind: S = Sonneneintragskennwert AG = Grundfläche des Raumes in m2 A w,j = die in der Orientierung j gelegene Fensterfläche in m2 (mit lichten Rohbaumaßen bestimmt) gA = der Gesamtenergiedurchlassgrad nach DIN EN 410 [9] FC = der Abminderungsfaktor gemäß Tabelle 2.7.1-2 für eine fest installierte Sonnenschutzvorrichtung

A G wird aus den lichten Rohbaumaßen berechnet. Die größte dabei anzusetzende Raumtiefe entspricht der dreifachen lichten Raumhöhe. Für Räume mit gegenüberliegenden Fassaden ist bei einem Fassadenabstand von mehr als der sechsfachen lichten Raumhöhe ein getrennter Nachweis für die fassadennahen Raumbereiche zu führen (siehe Bild 2.7.1-2). Werden die genannten maximalen Raumtiefen nach Bild 2.7.1-2 überschritten, so sind bei der Ermittlung der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit C wirk die raumumschließenden Bauteile nur soweit zu berücksichtigen, wie sie das Volumen bestimmen, das aus der Grundfläche A G und der lichten Raumhöhe gebildet werden.

114

2 Wärmeschutz

Bild 2.7.1-1 Berechnung der Grundfläche A G für verschiedene Raumgeometrien bei Überschreitung der maximal anzusetzenden Raumtiefen. Zusätzlich sind die bei der Berechnung der wirksamen Wärmespeicherfähigkeit C wirk zu berücksichtigenden Wandabschnitte hervorgehoben.

Bei der Bestimmung des Abminderungsfaktors F C für fest installierte Sonnenschutzvorrichtungen ist grundsätzlich zwischen innen liegenden und außen liegenden Sonnenschutzvorrichtungen zu unterscheiden (siehe Tabelle 2.7.1-2). Werden als außen liegender Sonnenschutz bauliche Elemente (Vordächer, Loggien oder freistehende Lamellen) oder Markisen genutzt (Tabelle 2.7.1-2, Zeilen 12 bis 14), dann muss sichergestellt sein, dass die betreffenden Fenster nicht direkt besonnt werden. Dies ist dann der Fall, wenn: -

bei Südorientierung der vertikale Abdeckwinkel E t 50° ist; bei Ost- oder Westorientierung der vertikale Abdeckwinkel E t 85°oder der horizontale Abdeckwinkel J t 115° ist.

Zu den jeweiligen Winkelbereichen gehören Abweichungen ± 22,5°. Bei Zwischenorientierungen (Süd-Ost oder Süd-West) ist ein vertikaler Abdeckwinkel E t 80° erforderlich. Bezüglich der Winkelmaße für E und J ist Bild 2.7.1-2 zu beachten.

Bild 2.7.1-2 Ermittlung der Winkel E und J für bauliche Verschattungen und Markisen

2.7 Sommerlicher Wärmeschutz

115

Tabelle 2.7.1-2 Anhaltswerte für Abminderungsfaktoren F C fest installierter Sonnenschutzvorrichtungen (nach [1])

1 1 Sonnenschutzvorrichtung

2

1)

FC

2 ohne Sonnenschutzvorrichtung 3 innen liegend oder zwischen den Scheiben 4

1,0 2)

- weiß oder reflektierende Oberfläche mit geringer Transparenz

0,75

5

- helle Farben oder geringe Transparenz

3)

0,8

6

- dunkle Farben oder höhere Transparenz

0,9

7 außen liegend 8

- drehbare Lamellen, hinterlüftet

0,25 3)

9

- Jalousien und Sto¦e mit geringer Transparenz , hinterlüftet

0,25

10

- Jalousien, allgemein

0,4

11

- Rollläden, Fensterläden

12 13 14

- Vordächer, Loggien, freistehende Lamellen

0,3 4)

0,5

4)

0,4

4)

0,5

- Markisen , oben und seitlich ventiliert - Markisen , allgemein

1)

Sonnenschutzvorrichtungen müssen fest installiert sein. Übliche dekorative Vorhänge sind nicht als Sonnenschutzvorrichtung im Sinne von DIN 4108-2 [1] zu betrachten.

2)

Die Tabellenwerte für innen und zwischen den Scheiben liegende Sonnenschutzvorrichtungen sind als obere Grenzwerte zu interpretieren. Für solche Sonnenschutzvorrichtungen empfiehlt es sich, genauere Werte zu ermitteln

3)

Als gering transparent gelten Sonnenschutzvorrichtungen mit einer Transparenz unter 15%

4)

siehe Bild 2.7.1-2

Zulässiger Sonneneintragskennwert Szul S zul = ∑ S x Darin sind: S zul = zulässiger Sonneneintragskennwert Sx = anteilige Sonneneintragskennwerte gemäß Tabelle 2.7.1-3

(2.7.1-3)

116

2 Wärmeschutz

Tabelle 2.7.1-3 Anteilige Sonneneintragskennwerte S x zur Bestimmung von S zul (nach [1])

1

2

Gebäudelage bzw. Bauart, Fensterneigung und Orientierung

Sx

1 Klimaregion1) 1.1

- Geb. in Klimaregion A (Te,max d 16,5 °C

; Ti,max = 25 °C)

0,04

1.2

- Geb. in Klimaregion B (16,5 °C < Te,max < 18 °C ; Ti,max = 26 °C)

0,03

1.3

- Geb. in Klimaregion C (Te,max t 18 °C

0,015

; Ti,max = 27 °C)

Gebäudelage bzw. Bauart, Fensterneigung und Orientierung

Sx

2 Bauart (mit C wirk gemäß Gl. 2.9.3-1; f gew gemäß Gl. 2.9.3-2) 2.1

- leichte Bauart (ohne Nachweis von C wirk / A G )

0,06Ŗf gew

2.2

- mittlere Bauart (50 Wh/(m2ŖK) d C wirk / A G d 130 Wh/(m2ŖK))

0,10Ŗf gew

2.3

- schwere Bauart (C wirk / A G > 130 Wh/(m2ŖK))

0,115Ŗf gew

2)

3 Erhöhte Nachtlüftung während der zweiten Nachthälfte 3.1

- bei leichter und mittlerer Bauart

0,02

3.2

- bei schwerer Bauart

0,03

4 Sonnenschutzverglasung3) mit g A d 0,4

0,03

5 Fenster der Größe A w,neig mit einer Neigung zur Horizontalen d 60°

- 0,12ŖA w,neig / A G

Nord-, Nordost- und Nordwest-orientierte Fenster der Größe A w,nord 6 soweit mit Neigungen gegenüber der Horizontalen > 60 ° sowie Fenster, die dauernd vom Gebäude selbst verschattet werden

0,10ŖA w,nord / A w,gesamt

1)

Eine Übersicht über die grobe Abgrenzung der drei Klimaregionen gibt die Karte in Bild 2.7.1-3

T e,max = Höchstwert der mittleren monatlichen Außentemperatur T i,max = Grenzwert der Innentemperatur Anmerkung: Die mit dieser Einteilung verbundene Forderung der DIN 4108-2, dass der

Grenzwert der Innentemperatur T i,max an nicht mehr als 10 % der Aufenthaltszeit in beheizten Gebäuden überschritten werden darf, ist problematisch. Nur durch den Nachweis S < Szul und ohne zusätzliche technische Kühlung sind diese absolut definierten Grenzwerte in vielen Fällen nicht einhaltbar. 2)

Bei Ein- und Zweifamilienhäusern kann i.d.R. von einer erhöhten Nachtlüftung ausgeg. werden

3)

Als gleichwertig hierzu gelten Sonnenschutzverglasungen, welche die diffuse Strahlung permanent reduzieren und deren g total < 0,4 erreicht

2.7 Sommerlicher Wärmeschutz

Bild 2.7.1-3 Sommerklimaregionen für den Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes nach [1]

117

118

2 Wärmeschutz

Wärmespeicherfähigkeit der raumumschließenden Bauteile Gemäß DIN 4108-2 [1] wird zwischen leichter, mittlerer und schwerer Bauart differenziert. Das Kriterium hierfür bildet die wirksame Wärmespeicherfähigkeit. Cwirk = ∑ c j ⋅ ρ j ⋅ d j ⋅ A j

(2.7.1-4)

j



Darin sind: C wirk = wirksame Wärmespeicherfähigkeit in J/(m3ăK) j = Bauteilschicht cj = spezifische Wärmekapazität des Baustoffes in Schicht j (siehe auch Tabelle 2.1.3-1) in J/(kgăK) Uj = Rohdichte des Baustoffes in Schicht j in kg/m3 dj = wirksame Schichtdicke in m Aj = wirksame Bauteilfläche (bei Außenbauteilen außenmaßbezogen, bei Innenbauteilen innenmaßbezogen berechnet) in m2

Als wirksam sind Schichten oder Schichtanteile anzusehen, die im Bauteil weniger als 10 cm entfernt von der inneren Oberfläche gelegen sind (10 cm-Regel). Weisen raumtrennende Innenbauteile eine Dicke von weniger als 20 cm auf, so darf auf jeder Raumseite höchstens die halbe Wanddicke angesetzt werden. Liegen Wärmedämmschichten (d.h. Schichten mit O < 0,1 W/(măK) und R > 0,25 m2ăK/W) in hier relevanten Bauteilbereichen vor, so dürfen nur die raumseitig gelegenen Schichten Berücksichtigung finden. Diese Vorgehensweise entspricht dem vereinfachten Verfahren gemäß DIN EN ISO 13 786 [21].

Raumgeometrie Der Einfluss der Raumgeometrie findet innerhalb des Nachweisverfahrens über den gewichteten Formfaktor Berücksichtigung. A + 0 ,3 ⋅ AAW + 0 ,1 ⋅ AD f gew = W AG

(2.7.1-5)

Darin sind: f gew = gewichteter Formfaktor AW = Fensterfläche einschließlich Dachflächenfenster in m2 (mit lichten Rohbaumaßen bestimmt) in m2 A AW = Außenwandfläche (Außenmaße) in m2 AD = wärmeübertragende Dach- und Deckenfläche (Außenmaße) in m2 AG = Grundfläche des nachzuweisenden Raumes (lichte Rohbaumaße) in m2

2.8 Luftdichtheit

119

2.8 Luftdichtheit 2.8.1 Anforderungen und Planungsempfehlungen gemäß DIN 4108-7 Im Hinblick auf eine dauerhafte Wirksamkeit einer Luftdichtheitsschicht ist es von besonderer Bedeutung, dass sowohl Planung als auch Ausführung fachgerecht vorgenommen werden und dass nur Materialien eingesetzt werden, die als System (z.B. Folie + Kleber) ihre Eignung unter Beweis gestellt haben. Ferner ist sicherzustellen, dass die Luftdichtheitschicht oder ihre Anschlüsse weder während des Einbaus noch danach beschädigt werden. DIN 4108-7 [6] enthält Anforderungen und Planungsempfehlungen zur Erlangung einer hinreichend luftdichten Gebäudehülle in beheizten oder klimatisierten Gebäuden. Die Planungsempfehlungen in [6] geben Hinweise zur Ausführung von Stößen in der Luftdichtheitschicht, zu Anschlüssen an angrenzende Bauteilen und zur Ausführung von Durchdringungen. Nicht erfasst werden funktionsbedingte Durchdringungen oder Öffnungen in der Gebäudehülle (wie z.B. Rollladengurt-Führungen oder Briefkästen). Bei diesen ist eine konstruktionsbedingt luftdichte Ausführung vorzusehen. Anforderungen Wird bei einem Gebäude die Luftdichtheit überprüft, so sind bei einer Druckdifferenz von 50 Pa zwischen Innen und Außen die nachfolgenden Luftwechselraten bzw. Luftvolumenströme nicht zu überschreiten. Werden Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung eingesetzt, so sollten die jeweiligen Grenzwerte deutlich unterschritten werden. a) Allgemeine volumenbezogene Anforderung an die Luftwechselzahl - bei Gebäuden ohne raumlufttechnische Anlagen: n 50 d 3 h-1 - bei Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen: n 50 d 1,5 h-1 b) Alternative, auf die Nettogrundfläche bezogene, Anforderungsgröße für Gebäude, deren lichte Geschosshöhe 2,6 m nicht übersteigt. - bei Gebäuden ohne raumlufttechnische Anlagen: w 50 d 7,8 m3/(m2xh) - bei Gebäuden mit raumlufttechnischen Anlagen: w 50 d 3,9 m3/(m2xh) Als zusätzliche Kenngröße kann der auf die Hüllfläche bezogene Leckagestrom q 50 verwendet werden, der den Wert q 50 = 3,0 m3/(m2xh) nicht überschreiten darf. Weitergehende Anforderungen an die Luftdichtheit werden beispielsweise bei Passivhäusern gestellt. Hier gilt für die Luftwechselzahl die Anforderung n 50 d 1,5 h-1. Materialien Verputzte Bauteile aus Mauerwerk sowie Betonbauteile gelten im Sinne der DIN 4108-7 als luftdicht. Bei anderen Konstruktionen kann die Luftdichtheitsschicht entweder aus luftdichten Bahnen (z.B. aus Kunststoff, Bitumen oder Papierwerkstoffen) oder aus Plattenmaterialien (z.B. Gipsfaserplatten, Gipskarton-Bauplatten, Faserzementplatten, Bleche oder Holzwerkstoffplatten) hergestellt werden. Zur Erlangung einer insgesamt luftdichten Ausführung ist - wie bereits erwähnt - insbesondere auch auf die Anschlussbereiche dieser Materialien untereinander oder zu angrenzenden Bautei-

120

2 Wärmeschutz

len zu achten. Stöße, Überlappungen und Durchdringungen sind auf ein notwendiges Minimum zu reduzieren und in der Planung zu berücksichtigen. Materialien zur Abdichtung von Fugen sind entsprechend der zu erwartenden Bewegungen der angrenzenden Bauteile auszuwählen. Zu beachten ist, dass bei vorkomprimierten Materialien die Luftdichtheit erst bei einer ausreichenden verbleibenden Restkomprimierung im Einbauzustand erreicht wird. Entsprechende produktspezifische Informationen sind vom jeweiligen Hersteller anzufordern. In diesem Zusammenhang sei ferner darauf hingewiesen, dass beispielsweise durch die Verwendung von Montageschäumen in der Regel keine ausreichende Luftdichtheit erzielt werden kann. Planungsempfehlungen In den nachfolgenden Bildern sind die Planungsempfehlungen der DIN 4108-7 übersichtlich und thematisch geordnet zusammengestellt.

Bild 2.8.1-1 Ausführung von Überlappungen für Luftdichtheitsschichten aus Bahnen bei Stößen im Feld, auf harter Hinterlage und bei Aufsparrendämmung

2.8 Luftdichtheit

Bild 2.8.1-2 Anschluss von Luftdichtheitsschichten aus Bahnen an Massivbauteile

Bild 2.8.1-3 Anschluss von Luftdichtheitsschichten aus Bahnen an Holzbauteile

Bild 2.8.1-4 Ausführung von Durchdringungen bei Luftdichtheitsschichten aus Bahnen

121

122

2 Wärmeschutz

Bild 2.8.1-5 Ausführung von Überlappungen für Luftdichtheitsschichten aus Platten bei Stößen im Feld und auf harter Hinterlage

Bild 2.8.1-6 Anschluss von Luftdichtheitsschichten aus Platten an Massivbauteile

2.8 Luftdichtheit

123

Bild 2.8.1-7 Fensteranschlüsse (der Glattstrich ist vor dem Einbau des Fensters vorzunehmen)

125

3 Feuchteschutz 3.1 Feuchteschutztechnische Begri¦e 3.1.1 Wasserdampf Die Atmosphäre als Lufthülle der Erde ist ein Gemisch verschiedener Gase. Unter der Bezeichnung „feuchte Luft“ wird das Gasgemisch aus trockener Luft und Wasserdampf verstanden. Die wesentlichen Bestandteile der trockenen Luft sind Stickstoff, Sauerstoff, Edelgase (z.B. Argon) und Kohlendioxid. Hinzu treten Verunreinigungen wie Staubpartikel und Abgase. Wasserdampf (Wasser im gasförmigen Zustand) ist wie alle anderen hier betrachteten Gase unsichtbar. Tabelle 3.1.1-1 Kennwerte des Gasgemisches Luft im oberflächennahen Bereich der Atmosphäre

1

2

Bestandteile

Zeichen

3

2 Sticksto¦

N2

Anteil [Vol.-%] 78,08

3 Sauersto¦

O2

20,93

4 Argon

Ar

0,9325

5 Kohlendioxid

CO2

0,03

6 Wasserdampf

H2O

variabel von 0 bis 4%

1

3.1.2 Wasserdampfpartialdruck Der thermische Zustand des Gasgemisches der feuchten Luft, das Verhalten und die Eigenschaft eines idealen Gases, wird mit der „idealen Gasgleichung“ beschrieben. p ⋅V = m ⋅ R ⋅T

(3.1.2-1)

Darin sind: p = Gasdruck [Pa] V =

Gasvolumen [m3] m = Gasmasse [g] T = thermodynamische Temperatur (T = θ+273,15) [K] R = spezifischen Gaskonstante [J/(kgăK  (Paăm3)/(kgăK)] Der Wasserdampfpartialdruck pD bzw. der Partialdruck der trockenen Luft pL wird mit den Kenngrößen für Wasserdampf (mD, RD) bzw. trockene Luft (mL,RL) in entsprechender Weise bestimmt. pD =

mD ⋅ RD ⋅ T V

(3.1.2-2)

126

3 Feuchteschutz

pL =

mL ⋅ RL ⋅ T V

(3.1.2-3)

Der Gesamtdruck - der Luftdruck p (Barometerdruck) - ergibt sich nach dem Gesetz von Dalton als Summe der Partialdrücke (Teildrücke) der trockenen Luft pL und des Wasserdampfes pD. p = pO2 + pCO2 + pN2 + ... + pD = pL + pD

(3.1.2-4)

Darin sind: p = Gesamtdruck (Luftdruck) [Pa] pO = Partialdruck der Gaskomponente des Sauerstoffes [Pa] 2 pCO = Partialdruck der Gaskomponente des Kohlendioxides [Pa] 2 pN = Partialdruck der Gaskomponente des Stickstoffes [Pa] 2 pL = Partialdruck der trockenen Luft [Pa] pD = Wasserdampfpartialdruck [Pa] Tabelle 3.1.2-1 Spezifische Gaskonstanten R der Bestandteile des Gasgemisches Luft

1

2

Bestandteile

Zeichen

3

2 Sticksto¦

N2

spez. Gaskonstante R [J/(kgŖK)] 296,8

3 Sauersto¦

O2

259,8

4 Argon

Ar

208,2

5 Kohlendioxid

CO2

188,9

6 trockene Luft

-

RL = 287,05

7 Wasserdampf

H2O

RD = 461,5

1

3.1.3 Wasserdampfsättigungsdruck Als Wasserdampfsättigungsdruck pS wird der Wasserdampfpartialdruck im Sättigungszustand bezeichnet. Dies entspricht dem höchstmöglichen Wasserdampfpartialdruck bei 100% Luftfeuchte, dessen Überschreitung nicht möglich ist. Für Temperaturen 0 °C ” q ” 30 °C gilt:

T ⎞ ⎛ pS = 288, 68 ⋅ ⎜ 1, 098 + ⎟ 100 ⎠ ⎝

8,02

(3.1.3-1)

Für Temperaturen -20 °C ” q < 0 °C gilt: 12 ,30

T ⎞ ⎛ pS = 4, 689 ⋅ ⎜ 1, 486 + ⎟ 100 ⎝ ⎠

(3.1.3-2)

3.1 Feuchteschutztechnische Begriffe

127

Darin sind: pS = Wasserdampfsättigungsdruck [Pa] T = Temperatur [°C] Tabelle 3.1.3-1 Wasserdampfsättigungsdruck pS nach DIN 4108-3 [6]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

,7

,8

,9

1

Lufttemperatur T

2

[°C]

3

30

4244 4269 4294 4319 4344 4369 4394 4419 4445 4469

4

29

4006 4030 4053 4077 4101 4124 4148 4172 4196 4219

5

28

3781 3803 3826 3848 3871 3894 3916 3939 3961 3984

6

27

3566 3588 3609 3631 3652 3674 3695 3717 3793 3759

7

26

3362 3382 3403 3423 3443 3463 3484 3504 3525 3544

8

25

3169 3188 3208 3227 3246 3266 3284 3304 3324 3343

9

24

2985 3003 3021 3040 3059 3077 3095 3114 3132 3151

10

23

2810 2827 2845 2863 2880 2897 2915 2932 2950 2968

11

22

2645 2661 2678 2695 2711 2727 2744 2761 2777 2794

12

21

2487 2504 2518 2535 2551 2566 2582 2598 2613 2629

13

20

2340 2354 2369 2384 2399 2413 2428 2443 2457 2473

14

19

2197 2212 2227 2241 2254 2268 2283 2297 2310 2324

15

18

2065 2079 2091 2105 2119 2132 2145 2158 2172 2185

16

17

1937 1950 1963 1976 1988 2001 2014 2027 2039 2052

17

16

1818 1830 1841 1854 1866 1878 1889 1901 1914 1926

18

15

1706 1717 1729 1739 1750 1762 1773 1784 1795 1806

19

14

1599 1610 1621 1631 1642 1653 1663 1674 1684 1695

20

13

1498 1508 1518 1528 1538 1548 1559 1569 1578 1588

21

12

1403 1413 1422 1431 1441 1451 1460 1470 1479 1488

22

11

1312 1321 1330 1340 1349 1358 1367 1375 1385 1394

23

10

1228 1237 1245 1254 1262 1270 1279 1287 1296 1304

24

9

1148 1156 1163 1171 1179 1187 1195 1203 1211 1218

25

8

1073 1081 1088 1096 1103 1110 1117 1125 1133 1140

26

7

1002 1008 1016 1023 1030 1038 1045 1052 1059 1066

27

6

935

942

949

955

961

968

975

982

988

995

28

5

872

878

884

890

896

902

907

913

919

925

29

4

813

819

825

831

837

843

849

854

861

866

(Fortsetzung nächste Seite)

Wasserdampfsättigungsdruck pS [Pa] ,0

,1

,2

,3

,4

,5

,6

128

3 Feuchteschutz

Tabelle 3.1.3-1 Wasserdampfsättigungsdruck pS nach DIN 4108-3 [6] (Fortsetzung)

1

2

3

4

Lufttemperatur T

5

6

7

8

9

10

11

Wasserdampfsättigungsdruck pS [Pa]

[°C]

,0

,1

,2

,3

,4

,5

,6

,7

,8

,9

30

3

759

765

770

776

781

787

793

798

803

808

31

2

705

710

716

721

727

732

737

743

748

753

32

1

657

662

667

672

677

682

687

691

696

700

33

0

611

616

621

626

630

635

640

645

648

653

34

-0

611

605

600

595

592

587

582

577

572

567

35

-1

562

557

552

547

543

538

534

531

527

522

36

-2

517

514

509

505

501

496

492

489

484

480

37

-3

476

472

468

464

461

456

452

448

444

440

38

-4

437

433

430

426

423

419

415

412

408

405

39

-5

401

398

395

391

388

385

382

379

375

372

40

-6

368

365

362

359

356

353

350

347

343

340

41

-7

337

336

333

330

327

324

321

318

315

312

42

-8

310

306

304

301

298

296

294

291

288

286

43

-9

284

281

279

276

274

272

269

267

264

262

44

-10

260

258

255

253

251

249

246

244

242

239

45

-11

237

235

233

231

229

228

226

224

221

219

46

-12

217

215

213

211

209

208

206

204

202

200

47

-13

198

197

195

193

191

190

188

186

184

182

48

-14

181

180

178

177

175

173

172

170

168

152

49

-15

165

164

162

161

159

158

157

155

153

152

50

-16

150

149

148

146

145

144

142

141

139

138

51

-17

137

136

135

133

132

131

129

128

127

126

52

-18

125

124

123

122

121

120

118

117

116

115

53

-19

114

113

112

111

110

109

107

106

105

104

54

-20

103

102

101

100

99

98

97

96

95

94

3.1.4 Norm-Atmosphäre Die Normatmosphäre wird durch den Normzustand - dem Normdruck pN bei der Normtemperatur TN und Normdichte ρN festgelegt und bezieht sich auf die Meereshöhe bei NN. Definiert ist der Normzustand durch pN = 760 Torr = 1013,25 hPa und die Normtemperatur TN = 273,15 K = 0 °C sowie die Normdichte ρN = 1,292 kg/m3 [34].

3.1 Feuchteschutztechnische Begriffe

129

3.1.5 Relative Luftfeuchte Die relative Luftfeuchte I ist ein dimensionsloser oder in Prozent angegebener Wert und kennzeichnet das Verhältnis aus Wasserdampfpartialdruck pD und Wasserdampfsättigungsdruck pS bzw. die tatsächlich vorhandene Wasserdampfkonzentration cD im Verhältnis zur Wasserdampfsättigungskonzentration cS bei einer bestimmten Temperatur. p c I= D = D (3.1.5-1) pS cS Darin sind: I = relative Luftfeuchte [-] pD = Wasserdampfpartialdruck [Pa] pS = Wasserdampfsättigungsdruck [Pa] cD = Wasserdampfkonzentration [g/m3] cS = Wasserdampfsättigungskonzentration [g/m3]

Bild 3.1.5-1 Abhängigkeit der aufnehmbaren Wasserdampfmenge von der Lufttemperatur (Beispiel: Wasserdampfgesättigte Luft (I=100 %) enthält bei einer Lufttemperatur von 3 T= 20 °C eine Wasserdampfmenge von cS =17,25 g/m und bei einer relativen Luftfeuchte 3 von I= 60 % eine Wasserdampfmenge von cD =10,38 g/m )

130

3 Feuchteschutz

3.1.6 Konzentration der trockenen Luft Die Konzentration des Gases der trockenen Luft cL ist das Verhältnis der Masse der trockenen Luft mL zum Volumen des Gasgemisches V. cL =

mL p − φ ⋅ pS p − pD = = V RL ⋅ T RL ⋅ T

(3.1.6-1)

Darin sind: cL = Konzentration der trockenen Luft [g/m3] mL = Masse der trockenen Luft [g] V = Luftvolumen [m3] p = Gesamtdruck (Barmoterdruck) [Pa] φ = relative Luftfeuchte [-] pS = Wasserdampfsättigungsdruck [Pa] pD = Wasserdampfpartialdruck [Pa] T = thermodynamische Temperatur (T=θ+273,15) [K] RL = spezifische Gaskonstante für trockene Luft [J/(kgŖK)] (RL=287,05 J/(kgŖK))

3.1.7 Wasserdampfkonzentration Die Wasserdampfkonzentration cD ist die Feuchtigkeitsmenge mD bezogen auf das Volumen des Gasgemisches V. Die Wasserdampfkonzentration cD wird auch als absolute Luftfeuchtigkeit bzw. als Wasserdampfdichte bezeichnet. cD =

mD φ ⋅ pS pD = = V RD ⋅ T RD ⋅ T

(3.1.7-1)

Darin sind: cD = Wasserdampfkonzentration [g/m3] mD = Wasserdampfmasse [g] V = Luftvolumen [m3] φ = relative Luftfeuchte [-] pS = Wasserdampfsättigungsdruck [Pa] pD = Wasserdampfpartialdruck [Pa] T = thermodynamische Temperatur (T=θ+273,15) [K] RD = spezifische Gaskonstante für Wasserdampf [J/(kgŖK)] (RD=461,5 J/(kgŖK))

3.1.8 Wasserdampfsättigungskonzentration Die Wasserdampfsättigungskonzentration cS entspricht der maximalen Menge an Wasserdampf (I =100%), die ein bestimmtes Luftvolumen bei einer bestimmten Temperatur enthalten kann. Jeder Wasserdampfsättigungskonzentration ist ein gewisser Wasserdampfsättigungsdruck pS zugeordnet.

3.1 Feuchteschutztechnische Begriffe cS =

131

mS pS = V RD ⋅ T

(3.1.8-1)

Darin sind: cS = Wasserdampfsättigungskonzentration [g/m3] mS = maximale Wasserdampfmasse [g] V = Luftvolumen [m3] pS = Wasserdampfsättigungsdruck [Pa] T = thermodynamische Temperatur (T=θ +273,15) [K] RD = spezifische Gaskonstante für Wasserdampf [J/(kgŖK)] (RD=461,5 J/(kgŖK)) Tabelle 3.1.8-1 Wasserdampfsättigungskonzentration und Wasserdampfsättigungsdruck in Abhängigkeit der Lufttemperatur

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

24

23

22

21

Lufttemperatur T[°C]

1 2

30 3

3 cS [g/m ] 4 pS [Pa] 5 3

6 cS [g/m ] 7 pS [Pa]

29

28

27

26

25

30,26 28,66 27,14 25,68 24,30 22,97 21,71 20,51 19,37 18,28 4244

4006

3781

3566

3362

3169

2985

20

19

18

17

16

15

14

2810 2645 13

12

2487 11

17,25 16,26 15,33 14,44 13,60 12,80 12,04 11,32 10,64

9,99

2340

2197

2065

1937

1818

1706

1599

1312

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

9,38

8,80

8,25

7,73

7,24

6,78

6,34

5,93

5,55

5,18

1228

1148

1073

1002

935

872

813

759

705

657

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-7

-8

-9

12 cS [g/m ] 13 pS [Pa]

4,84

4,47

4,13

3,81

3,51

3,24

2,98

2,74

2,52

2,32

611

562

517

476

437

401

368

337

310

284

14

-10

-11

-12

-13

-14

-15

-16

-17

-18

-19

2,13

1,96

1,80

1,65

1,51

1,38

1,26

1,15

1,05

0,96

260

237

217

198

181

165

150

137

125

114

8 3

9 cS [g/m ] 10 pS [Pa] 11 3

3

15 cS [g/m ] 16 pS [Pa]

1498 1403

3.1.9 Taupunkttemperatur Die Taupunkttemperatur TS bezeichnet diejenige Temperatur, bei der die Wasserdampfsättigungskonzentration cS bzw. der Wasserdampfsättigungsdruck pS der Luft erreicht ist. Die relative Luftfeuchtigkeit beträgt in diesem Zustand 100%. Wird die feuchte Luft unter die Taupunkttemperatur abgekühlt, kommt es zu einem Phasenwechsel

132

3 Feuchteschutz

von „gasförmig“ zu „flüssig“ und ein Teil des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes wird als überschüssige Feuchtigkeit in flüssiger Form als Tauwasser ausgeschieden. 1

I 8,02 TS = ( ) ⋅ (109, 8 + T ) − 109, 8 100

(3.1.9-1)

Darin sind: φ = Relative Luftfeuchte [-] T = Temperatur [°C]

Bild 3.1.9-1 Taupunkttemperatur Ts [°C] der Luft in Abhängigkeit der relativen Feuchte I [%] und Lufttemperatur T[°C] (Beispiel: Wird eine Luftmenge mit einer Lufttemperatur von T= 20 °C und relativen Luftfeuchtigkeit von I= 50 % im Bereich einer kalten Oberfläche, z.B. Außenwandinnenoberfläche, abgekühlt, so fällt an der betre¦enden Oberfläche erst Tauwasser aus, wenn die Taupunkttemperatur Ts = 9,3 °C unterschritten wird.)

3.1 Feuchteschutztechnische Begriffe

133

Tabelle 3.1.9-1 Taupunkttemperatur der Luft in Abhängigkeit der relativen Feuchte und Lufttemperatur nach [6]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

relative Luftfeuchte I [%]

2

Lufttemperatur T [°C]

3

30

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 10,5 12,9 14,9 16,8 18,4 20,0 21,4 22,7 23,9 25,1 26,2 27,2 28,2 29,1

4

29

9,7 12,0 14,0 15,9 17,5 19,0 20,4 21,7 23,0 24,1 25,2 26,2 27,2 28,1

5

28

8,8 11,1 13,1 15,0 16,6 18,1 19,5 20,8 22,0 23,2 24,2 25,2 26,2 27,1

6

27

8,0 10,2 12,2 14,1 15,7 17,2 18,6 19,9 21,1 22,2 23,3 24,3 25,2 26,1

7

26

7,1

9,4 11,4 13,2 14,8 16,3 17,6 18,9 20,1 21,2 22,3 23,3 24,2 25,1

8

25

6,2

8,5 10,5 12,2 13,9 15,3 16,7 18,0 19,1 20,3 21,3 22,3 23,2 24,1

9

24

5,4

7,6

9,6 11,3 12,9 14,4 15,8 17,0 18,2 19,3 20,3 21,3 22,3 23,1

10

23

4,5

6,7

8,7 10,4 12,0 13,5 14,8 16,1 17,2 18,3 19,4 20,3 21,3 22,2

11

22

3,6

5,9

7,8

9,5 11,1 12,5 13,9 15,1 16,3 17,4 18,4 19,4 20,3 21,2

12

21

2,8

5,0

6,9

8,6 10,2 11,6 12,9 14,2 15,3 16,4 17,4 18,4 19,3 20,2

13

20

1,9

4,1

6,0

7,7

9,3 10,7 12,0 13,2 14,4 15,4 16,4 17,4 18,3 19,2

14

19

1,0

3,2

5,1

6,8

8,3

9,8 11,1 12,3 13,4 14,5 15,5 16,4 17,3 18,2

15

18

0,2

2,3

4,2

5,9

7,4

8,8 10,1 11,3 12,5 13,5 14,5 15,4 16,3 17,2

16

17

-0,6 1,4

3,3

5,0

6,5

7,9

9,2 10,4 11,5 12,5 13,5 14,5 15,3 16,2

17

16

-1,4 0,5

2,4

4,1

5,6

7,0

8,2

9,4 10,5 11,6 12,6 13,5 14,4 15,2

18

15

-2,2 -0,3 1,5

3,2

4,7

6,1

7,3

8,5

9,6 10,6 11,6 12,5 13,4 14,2

19

14

-2,9 -1,0 0,6

2,3

3,7

5,1

6,4

7,5

8,6

9,6 10,6 11,5 12,4 13,2

20

13

-3,7 -1,9 -0,1 1,3

2,8

4,2

5,5

6,6

7,7

8,7

9,6 10,5 11,4 12,2

21

12

-4,5 -2,6 -1,0 0,4

1,9

3,2

4,5

5,7

6,7

7,7

8,7

9,6 10,4 11,2

22

11

-5,2 -3,4 -1,8 -0,4 1,0

2,3

3,5

4,7

5,8

6,7

7,7

8,6

9,4 10,2

23

10

-6,0 -4,2 -2,6 -1,2 0,1

1,4

2,6

3,7

4,8

5,8

6,7

7,6

8,4

1

9,2

3.1.10 Wasserdampf-Di¦usionsübergangswiderstand Zwischen der Bauteiloberfläche (z.B. Wandinnenoberfläche) und der angrenzenden Luft (z.B. Innenraumluft) bildet sich eine mehr oder weniger ruhende Luftschicht (Grenzschicht) aus, die dem Wasserdampfdiffusionsaustausch einen Widerstand entgegenstellt. Der Feuchtetransport in dieser Grenzschicht wird als Wasserdampf-Diffusionsübergang bezeichnet und durch den strömungsabhängigen Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand 1/ß quantifiziert.

134

3 Feuchteschutz

Für den inneren Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand gilt: 1 −1 = 106 ⋅ ⎡⎣( Ti − Tsi ) ⋅ ( 0, 01 ⋅ Ti + 2, 46 ) + 0, 48 ⋅ Ti + 91⎤⎦ ßi

(3.1.10-1)

Darin sind: Ei = innerer Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand [(m2ăhăPa)/kg] Ti = Lufttemperatur [K] Tsi = Oberflächentemperatur [K] (T=θ +273,15) [K]



Für den äußeren Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand gilt: Der äußere Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand 1/ße wird in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit angegeben. Tabelle 3.1.10-1 Wasserdampf-Di¦usionsübergangswiderstand 1/ße [101]

1 1

Windgeschwindigkeit

2 Windstille 3 Wind 5 m/s 4 Sturm 25 m/s

2

1/ße [m2ŖhŖPa/kg] 1 3 ,3 ⋅ 10 −4 1 6 ,3 ⋅ 10 −4 1 25 ⋅ 10 −4

Anmerkung: Bei feuchteschutztechnischen Berechnungen zur Beurteilung der Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen (z.B. bei der Anwendung des Glaser-Verfahrens) werden die Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstände 1/ßi und 1/ße in der Regel vernachlässigt, da sie im Vergleich zum Wasserdampf-Diffusionsdurchlasswiderstand Z (siehe Abschnitt 3.1.13) des Bauteils sehr klein sind (1/ß«Z).

3.1.11 Wasserdampf-Di¦usionsleitkoe§zient ruhender Luft Der Diffusionsleitkoeffizient GDL von Wasserdampf in ruhender Luft gibt an, wieviel kg Wasserdampf durch 1 m2 einer Luftschicht von 1 m Dicke je Stunde diffundieren, wenn die Dampfdruckdifferenz zu beiden Seiten der Schicht 1 Pa beträgt. δ DL =



DD RD ⋅ T

(3.1.11-1)

Darin sind: GDL = Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient ruhender Luft [kg/(mŖhŖPa)] DD = Diffusionskoeffizient von Wasserdampf in ruhender Luft [m2/h]

3.1 Feuchteschutztechnische Begriffe

135

T = thermodynamische Temperatur (T=θ +273,15) [K] RD = spezifische Gaskonstante für Wasserdampf [J/(kgŖK)] (RD = 461,5 J/(kgŖK)) Der Diffusionskoeffizient DD von Wasserdampf in Luft wird nach der von Schirmer [107] aufgestellten empirischen Beziehung ermittelt. 1,81

p ⎛ T ⎞ DD = 0, 083 ⋅ o ⋅ ⎜ ⎟ p ⎝ 273 ⎠

(3.1.11-2)

Darin sind: DD = Diffusionskoeffizient von Wasserdampf in ruhender Luft [m2/h] p = Luftdruck (Barometerdruck) [Pa] po = Normdruck (po=1013,25 Pa) [Pa] po/p § 1 T = thermodynamische Temperatur (T=θ +273,15) [K]

Anmerkung: 1) Bei Diffusionsberechnungen bleibt der vorhandene Luftdruck p meist unberücksichtigt und wird zu po/p =1 gesetzt. 2) Beim Nachweis des Tauwasserschutzes nach DIN 4108-3 [6] nach dem Glaser-Verfahren ist zur Bestimmung des Wasserdampfdiffusionswiderstandes Z (siehe Abschnitt 3.1.13) mit DD=0,089 m2/h bzw. 1/GDL#1,5Ŗ106 PaŖmŖh/kg zu rechnen.

3.1.12 Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl Die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl P (kurz: P-Wert) ist eine Baustoffkenngröße. Unter ihr wird der Quotient aus dem Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient GDL von ruhender Luft und dem Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient GD des Baustoffes verstanden. Der P-Wert gibt somit an, den wievielfachen Widerstand der jeweils betrachtete Baustoff einer Wasserdampfdiffusion durch eben diesen Baustoff hindurch - bei gleichen Randbedingungen - gegenüber einer Wasserdampfdiffusion durch Luft entgegenstellt. Als Bezugsgröße für die Bestimmung der Diffusionswiderstandszahlen Pder unterschiedlichen Baustoffe wird dabei der P-Wert der Luft mit PL 1 angesetzt.

G P = DL GD

 

(3.1.12-1)

Darin sind: P = Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl [-] GDL= Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient ruhender Luft [kg/(mŖhŖPa)] GD = Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient des Baustoffes [kg/(mŖhŖPa)]

Bei der experimentellen Bestimmung der Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl P, insbesondere bei hygroskopischen, porösen Baustoffen, zeigt sich häufig, dass dieser feuchteabhängig ist und im Allgemeinen bei der Messung unter feuchten Bedingungen

136

3 Feuchteschutz

(Messung im hohen Luftfeuchtebereich: Feuchtbereichsverfahren) kleinere Werte der Diffusionswiderstandszahl P bestimmt werden, als unter trockenen Bedingungen (Messung im niedrigen Luftfeuchtebereich: Trockenbereichsverfahren). Tabelle 3.1.12-1 Anhaltswerte für die Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl verschiedener Bausto¦e nach DIN EN 12524 [16]

1 1 Bausto¦ 2 3

2

3

Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl P [-] trocken feucht

Vollziegel

16

10

4

Kalksandstein

20

15

5

Normalbeton U= 1800 kg/m3

100

60

6

Normalbeton U= 2400 kg/m3

130

80

7

Beton mit Leichtzuschlägen

15

10

8

Porenbeton

10

6

9

Sperrholz U= 500 kg/m3

200

70

250

110

11

Sperrholz U= 1000 kg/m3 Spanplatte U= 300 kg/m3

50

10

12

Spanplatte U= 600 kg/m3

50

15

13 Dämmsto¦e

Mineralwolle

1

1

14

Expandierter Polystyrolhartschaum

60

60

15

Schaumglas

praktisch dampfdicht

16

Holzwolle-Leichtbauplatten

5

3

17 Putze und Mörtel

Gipsputz

10

6

18

Kalk, Sand

10

6

19

Zement, Sand

10

6

Mauerwerk

Beton

Holz -und 10 Holzwerksto¦e

Wahl des P-Wertes für poröse Bausto¦e bei stationären Di¦usionsberechnungen Nach DIN EN ISO 15148 [30] wird für vereinfachte Nachweisverfahren (z.B. GlaserVerfahren) empfohlen, nur die aus dem Trockenbereichsverfahren ermittelten P-Werte zu verwenden. In DIN 4108-3 [6] wird dagegen darauf hingewiesen, dass bei der Berechnung nach dem Glaser-Verfahren die ungünstigeren P-Werte anzuwenden sind (siehe Abschnitt 3.4.2). D.h. es werden bei der Diffusionsberechnung für Bauteilschichten von innen bis zur Tauwasserebene die kleineren P-Werte (Feuchtbereichsverfahren) und für Bauteilschichten von der Tauwasserebene bis zur Außenoberfläche die größeren P-Werte (Trockenbereichsverfahren) angesetzt. Hierdurch wird die größte rechnerische Tauwassermenge und somit der ungünstigste Fall bestimmt.

3.1 Feuchteschutztechnische Begriffe

137

3.1.13 Wasserdampf-Di¦usionsdurchlasswiderstand Mit dem Wasserdampf-Diffusionsduchlasswiderstand Z wird der Widerstand beschrieben, den ein Bauteil dem Wasserdampfdurchgang entgegensetzt. Für einschichtige homogene Bauteile gilt: Z=

d 1 = ⋅µ ⋅ d δ D δ DL

(3.1.13-1)

Für mehrschichtige homogene Bauteile gilt: n

Z=

∑ i =1

  

di = δ Di

n

∑δ i =1

1

⋅ µ i ⋅ di

(3.1.13-2)

DLi

Darin sind: Z = Wasserdampf-Diffusionsdurchlasswiderstand [(m2ŖhŖPa)/kg] GD = Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient des Baustoffes [kg/(mŖhŖPa)] GDL= Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient ruhender Luft [kg/(mŖhŖPa)] P = Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl [-] d = Schichtdicke [m]

Der Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizienten GD gibt an, welche Wasserdampfmenge in kg innerhalb einer Stunde bei einer Partialdruckdifferenz von 1 Pa durch eine 1 m dicke Schicht eines Stoffes über eine Fläche von 1 m2 diffundiert.

3.1.14 Wasserdampf-Di¦usionsdurchgangskoe§zient Mit dem Wasserdampf-Diffusionsdurchgangskoeffizienten kD wird der Gesamtwiderstand beschrieben, den ein Bauteil und die oberflächennahen Luftschichten gemeinsam dem Wasserdampfdurchgang entgegensetzen. Für einschichtige homogene Bauteile gilt: ⎛ 1 1 ⎞ kD = ⎜ + Z + ⎟ ße ⎠ ⎝ ßi

 

−1

(3.1.14-1)

Darin sind: kD = Wasserdampf-Diffusionsdurchgangskoeffizient [kg/(m2ŖhŖPa)] Ei = innerer Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand [(m2ŖhŖPa)/kg] Z = Wasserdampf-Diffusionsdurchlasswiderstand [(m2ŖhŖPa)/kg] Ee= äußerer Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand [(m2ŖhŖPa)/kg]

Für mehrschichtige homogene Bauteile gilt: ⎛ 1 1 ⎞ kD = ⎜ + Z + ⎟ ße ⎠ ⎝ ßi

−1

n ⎛ ⎛ 1 ⎞ 1 ⎞ 1 ⎟ ⎜ ⎜ = + ⋅ µ i ⋅ di ⎟ + ⎜ δ DL ⎟ ße ⎟ ⎜ ßi i ⎠ i =1 ⎝ ⎠ ⎝

∑

−1

(3.1.14-2)

138

   

3 Feuchteschutz Darin sind: kD = Wasserdampf-Diffusionsdurchgangskoeffizient [kg/(m2ŖhŖPa)] Ei = innerer Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand [(m2ŖhŖPa)/kg] Z = Wasserdampf-Diffusionsdurchlasswiderstand [(m2ŖhŖPa)/kg] Ee = äußerer Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand [(m2ŖhŖPa)/kg] GDL = Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffizient ruhender Luft [kg/(mŖhŖPa)] P = Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl [-] d = Schichtdicke [m]

Für mehrschichtige inhomogene Bauteile (mit q Abschnitten) gilt: kD = fa ⋅ kDa + fb ⋅ kDb + ... + fq ⋅ kDq

(3.1.14-3)

Darin sind: kD = Wasserdampf-Diffusionsdurchgangskoeffizient [kg/(m2ŖhŖPa)] fa-q = Teilflächen der Abschnitte a bis q kDa-q = Wasserdampf-Diffusionsdurchgangswiderstände der jeweiligen Abschnitte

3.1.15 Wasserdampf-Di¦usionsstromdichte Die Wasserdampf-Diffusionsstromdichte g gibt an, welche Wasserdampfmenge durch eine zur Richtung des Wasserdampfdiffusionsstromes senkrechte Bauteilfläche stündlich transportiert wird. Der Wasserdampfdiffusionsstrom stellt sich stets entlang eines Wasserdampfpartialdruckgefälles ein. Hierbei diffundiert Wasserdampf vom höheren Potential (höherer Wasserdampfpartialdruck) zum niedrigeren Potential (niedriger Wasserdampfpartialdruck). g = kD ⋅ ( pi − pe )

(3.1.15-1)

Darin sind: g = Wasserdampf-Difffusionsstromdichte [kg/(m2Ŗh)] kD = Wasserdampf-Diffusionsdurchgangskoeffizient [kg/(m2ŖhŖPa)] pi = innenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] pe = außenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] Finden in einem Bauteil keine Tauwasserbildung oder Verdunstungen an Wasser statt und findet keine zeitliche Veränderung der anliegenden Temperaturen statt, dann ist die Wasserdampfdiffusionsstromdichte g in jeder Schicht des Bauteils konstant. Dementsprechend ergeben sich äquivalente Formulierungen für den Bereich des inneren und äußeren Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstände: g = βi ⋅ ( pi − psi )

(3.1.15-2)

g = βe ⋅ ( pse − pe )

(3.1.15-3)

Darin sind: g = Wasserdampf-Difffusionsstromdichte [kg/(m2Ŗh)]

3.1 Feuchteschutztechnische Begriffe



pi pe psi pse Ei Ee

= = = = = =

139

innenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] außenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] Wasserdampfpartialdruck an innenseitiger Oberfläche [Pa] Wasserdampfpartialdruck an außenseitiger Oberfläche [Pa] innerer Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand [kg/(m2ŖhŖPa)] äußerer Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstand [kg/(m2ŖhŖPa)]

3.1.16 Wasserdampfdi¦usionsäquivalente Luftschichtdicke Für Bausto¦schichten gilt: Die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd beschreibt, den wievielfachen Widerstand eine Baustoffschicht der Dicke d der Diffusion entgegengesetzt als eine gleich dicke Luftschicht. sd = µ ⋅ d

(3.1.16-1)

Darin sind: sd = wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke [m] P = Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl [-] d = Schichtdicke [m] Für Luftschichten (Grenzschichten) gilt: Durch die an den Bauteiloberflächen innen- und außenseitig „anhaftenden“ Luftschicht (Grenzschicht) erfolgt ebenfalls ein Feuchtetransport auf dem Wege der Wasserdampfdiffusion (siehe Abschnitt 3.1.10). Auch für diese Grenzschichten kann wie für Baustoffschichten die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke als das Maß für deren Widerstand gegen Wasserdampfdiffusion angegeben werden.

Grenzschicht an der Bauteilinnenseite Für die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Grenzschicht an der Bauteilinnenoberfläche sd,i können vereinfachend die in Tabelle 3.1.16-1 angegebenen Werte in Abhängigkeit der Wasserdampfdiffusionsstromrichtung verwendet werden. Tabelle 3.1.16-1 Werte der wasserdampfdi¦usionsäquivalenten Luftschichtdicke der Grenzschicht an der Bauteilinnenoberfläche nach DIN 15026 [29]

1 1 Wasserdampfdi¦usionsstromrichtung

2

sd,i [m]

2 aufwärts

0,004

3 horizontal

0,008

4 abwärts

0,03

Grenzschicht an der Bauteilaußenseite Die wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Grenzschicht an der Außenoberfläche sd,e hängt von der Windgeschwindigkeit v ab und kann gemäß DIN

140

3 Feuchteschutz

15026 [29] nach Gl. 3.1.16-2 berechnet werden. sd, e =

1 67 + 90 ⋅ v

(3.1.16-2)

Darin sind: sd,e = äquivalente Luftschichtdicke an der Außenoberfläche der Grenzschicht [m] Q = Windgeschwindigkeit [m/s]

3.1.17 Sorptionsisotherme Sorptionsisotherme beschreiben für jeden Stoff einen charakteristischen Zusammenhang zwischen der relativen Luftfeuchte I der Umgebungsluft und dem Gleichgewichtsfeuchtegehalt eines Stoffes bei einer konstanten Temperatur. Mit steigender relativer Luftfeuchte erhöht sich die Materialfeuchte eines Baustoffes durch Adsorption (Anlagerung von Feuchtigkeit an den Porenwandungen in hygroskopischen Baustoffen bei Aufnahme von Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft) und mit sinkender relativer Luftfeuchte nimmt die Materialfeuchte durch Desorption (Abgabe von Feuchtigkeit an die Umgebungsluft) ab.

Bild 3.1.17-1 Schematische Darstellung einer Sorptionsisotherme (Adsorption- und Desorptionsisotherme)

3.1 Feuchteschutztechnische Begriffe

141

3.1.18 Massebezogener Feuchtegehalt Der massebezogene Feuchtegehalt eines Baustoffes gibt das Verhältnis der Masse des Wasseranteils im Baustoff zur Masse des trockenen Baustoffes an. u=

m f − mt mW ⋅ 100 = ⋅ 100 mt mt

(3.1.18-1)

Darin sind: u = massebezogener Feuchtegehalt [Gew.%] mW = Masse des enthaltenen Wassers [kg] mf = feuchte Masse des Baustoffes [kg] mt = trockene Masse des Baustoffes [kg]

3.1.19 Volumenbezogener Feuchtegehalt Der volumenbezogene Feuchtegehalt eines Baustoffes gibt das Verhältnis des Volumens des Wasseranteils im Baustoff zum Volumen des trockenen Baustoffes an. V ρ ψ = W ⋅ 100 = u ⋅ t ⋅ 100 Vt ρW

 

(3.1.19-1)

Darin sind: \ = volumenbezogener Feuchtegehalt des Baustoffes [Vol.%] VW = Volumen des enthaltenen Wassers [m3] Vt = Volumen des (darr)trockenen Baustoffes [m3] Ut = Darrdichte des Baustoffes [kg/m3] UW = Dichte von Wasser UW = 1000 kg/m3 u = massebezogener Feuchtegehalt des Baustoffes [Gew.%]

3.1.20 Gleichgewichtsfeuchtegehalt Die Gleichgewichtsfeuchte bzw. Ausgleichsfeuchte eines Baustoffes kennzeichnet den Feuchtegehalt, die sich allmählich bei einer Lagerung in Luft konstanter relativer Luftfeuchte und Temperatur im Baustoff einstellt. Der Feuchtegehalt wird durch einen Index gekennzeichnet (z.B. u50 ), der dem Zahlenwert derjenigen relativen Luftfeuchte entspricht, mit welcher der Baustoff im Gleichgewicht steht.

3.1.21 Praktischer Feuchtegehalt Der praktische Feuchtegehalt kennzeichnet den Feuchtegehalt eines Baustoffes, der bei einer Untersuchung einer hinreichenden Anzahl von genügend ausgetrockneten Gebäuden, die zum dauernden Aufenthalt dienen, in 90% aller Fälle nicht überschritten wird. Für die Beuteilung des praktischen Feuchtegehaltes wird im Allgemeinen die Ausgleichsfeuchte bei einem Umgebungsklima von 80% relativer Luftfeuchte herangezogen.

142

3 Feuchteschutz

Tabelle 3.1.21-1 Ausgleichsfeuchtegehalt von Bausto¦en nach DIN 4108-4 [7]

1

1

2

Bausto¦

Feuchtegehalt u [kg/kg]

2 Beton mit geschlossenem Gefüge mit porigen Zuschlagen

0,13

3

Leichtbeton mit haufwerksporigem Gefüge mit dichten Zuschlägen nach DIN 4226-1 [12]

0,03

4

Leichtbeton mit haufwerksporigem Gefüge mit porigen Zuschlägen nach DIN 4226-2 [13]

0,045

5 Gips, Anhydrit 6 Gussasphalt, Asphaltmastix 7

Holz, Sperrholz, Spanplatten, Holzfaserplatten, Schilfrohrplatten und -matten, organische Faserdämmsto¦e

8

Pflanzliche Faserdämmsto¦e aus Seegras, Holz-, Torf- und Kokosfasern und sonstige Fasern

0,02 0 0,15 15

3.1.22 Kritischer Feuchtegehalt Der kritische Feuchtegehalt ukr kennzeichnet die untere Grenze für den möglichen kapillaren Wassertransport eines Baustoffes und liegt beispielsweise bei Porenbeton zwischen 18-25 Vol.%, bei Ziegeln zwischen 2,5-5,0 Vol.% und bei Kalksandsteinen bei 14 Vol.% Feuchtegehalt.

3.1.23 Maximaler Feuchtegehalt Der maximale Feuchtegehalt umax bezeichnet die maximale Wasseraufnahme eines Baustoffes. Hierbei sind alle dem Wasser zugänglichen Poren eines Baustoffes vollständig gefüllt.

3.2 Bestimmung des Wasserdampfpartialdruckverlaufes 3.2.1 Rechnerisches Verfahren Unter der Annahme stationärer Randbedingungen (g = konst.) gelten für ein Bauteil die Beziehungen gemäß Abschnitt 3.1.15. Für ein mehrschichtiges Bauteil können die Wasserdampfpartialdrücke an den Schichtgrenzen bei bekannten Wasserdampfpartialdruck innen- und außenseitig sowie bekanntem Wasserdampf-Diffusionsdurchgangskoeffizientem kD rechnerisch bestimmt werden (siehe oberer Bildteil in Bild 3.2.2-1). 3.2.2 Graphisches Verfahren Beim graphischen Verfahren zur Bestimmung des Wasserdampfpartialdruck-Verlaufes in einem Bauteil ohne Tauwasserausfall im Inneren wird ein Diagramm erstellt, bei dem der Wasserdampfpartialdruck auf der Ordinate (y-Achse) und die Wasserdampf-

3.2 Bestimmung des Wasserdampfpartialdruckverlaufes

143

durchgangs- bzw. Wasserdampfübergangswiderstände auf der Abszisse (x-Achse) in einem geeigneten Maßstab aufgetragen werden. Beide Maßstäbe können unabhängig voneinander festgelegt werden. Im Diagramm werden nun der Wasserdampfpartialdruck pi an der innenseitigen Grenzschicht und der Wasserdampfpartialdruck pe an der außenseitigen Grenzschicht eingezeichnet. Die Wasserdampfdiffusionsstromdichte g nach Gl. 3.1.15-1 stellt im Diagramm dann die Steigung der Geraden dar, welche die beiden eingezeichneten Punkte miteinander verbindet. Die Wasserdampfpartialdrücke an den Schichtgrenzen können jetzt an den Schnittpunkten zwischen den auf der Abszisse angetragenen Einzelwiderständen und der Geraden abgelesen werden (siehe unterer Bildteil in Bild 3.2.2-1).

.

Bild 3.2.2-1 Ermittlung des Wasserdampfpartialdruckverlaufes in einem mehrschichtigen Bauteil ohne Tauwasserausfall im Inneren nach dem rechnerischen (oberer Bildteil) und graphischen (unterer Bildteil) Verfahren

144

3 Feuchteschutz

Anmerkung: Bei feuchteschutztechnischen Berechnungen zur Beurteilung der Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen (z.B. bei der Anwendung des Glaser-Verfahrens) werden die Wasserdampf-Diffusionsübergangswiderstände (siehe 3.1.10) in der Regel vernachlässigt, so dass für die Wasserdampfpartialdrücke an den Oberflächen des Bauteils gilt: psi = pi = φi ⋅ pS ( θi )

(3.2.2-1)

pse = pe = φe ⋅ pS ( θe )

(3.2.2-2)

Darin sind: psi = Wasserdampfpartialdruck an Innenoberfläche [Pa] pse = Wasserdampfpartialdruck an Außenoberfläche [Pa] pi = Wasserdampfpartialdruck der Innenraumluft [Pa] pe = Wasserdampfpartialdruck der Außenluft [Pa] φi = Relative Luftfeuchte der Innenraumluft [-] φe = Relative Luftfeuchte der Außenluft [-] pS = Wasserdampfsättigungsdruck [Pa] θi = Temperatur der Innenraumluft [°C] θe = Temperatur der Außenluft [°C]

3.2.3 Zusammenstellung der wasserdampfdi¦usiontechnischen Größen Tabelle 3.2.3-1 Zusammenstellung der relevanten Größen zur Beschreibung der Wasserdampfdi¦usion

1

1

Wasserdampf-Di¦usionsstromdichte (siehe Abschnitt 3.1.15) g = kD ⋅ ( pi − pe ) Wasserdampf-Di¦usionsdurchgangskoe§zient (siehe Abschnitt 3.1.14)

2

kD = (

1 1 + Z + )−1 ßi ße

Wasserdampf-Di¦usionsdurchlasswiderstand (siehe Abschnitt 3.1.13) 3

n

Z=

∑δ i =1

4

1

⋅ µ i ⋅ di

DLi

Wasserdampf-Di¦usionsübergangswiderstand (siehe Abschnitt 3.1.10) 1 / ßi ; 1 / ße

2

3.3 Schlagregenschutz

145

3.3 Schlagregenschutz Die zu treffenden Maßnahmen zur Sicherstellung des Schlagregenschutzes von Wänden richten sich nach der Intensität der Schlagregenbeanspruchung, die durch Wind und Niederschlag sowie durch die örtliche Lage und die Gebäudeart bestimmt wird.

3.3.1 Schlagregenbeanspruchungsgruppen Zur überschlägigen Ermittlung der Beanspruchungsgruppen ist die Übersichtskarte zur Schlagregenbeanspruchung zu verwenden. Lokale Abweichungen sind möglich und müssen im Einzelfall berücksichtigt werden. Nach DIN 4108-3 wird die Beanspruchung von Außenwänden durch Schlagregen in drei Schlagregenbeanspruchungsgruppen unterteilt: Tabelle 3.3.1-1 Schlagregenbeanspruchungsgruppen nach DIN 4108-3 [6]

1

2

3

4

Schlagregenbeanspruchungsgruppen

1 Gebäuden in Gebieten 2

3 allgemeine Lagen

Beanspruchung 1 gering

Beanspruchung 2 mittel

Beanspruchung 3 stark

< 600 mm

600 mm - 800 mm

> 800 mm

gültig auch mit größeren Niederschlagsmengen

gültig auch mit größeren Niederschlagsmengen

-

4

besonders windgeschützte Lagen

5

Hochhäuser, Häuser in exponierter Lagen

-

windreiche Lagen (z.B. Küstengebiete, 6 Mittel- und Hochgebirgslagen, Alpenvorland)

-

maßgebend auch bei maßgebend auch bei geringer Schlagremittlerer Schlagregenbeanspruchung genbeanspruchung

-

maßgebend auch bei geringer Schlageregenbeanspruchung

146

3 Feuchteschutz

Bild 3.3.1-1 Übersicht zu den Schlagregenbeanspruchungsgruppen gemäß DIN 4108-3 [6]

3.3 Schlagregenschutz

147

3.3.2 Kriterien für Putze und Beschichtungen Putze und Beschichtungen werden nach DIN 4108-3 [6] in wasserabweisende und wasserhemmende Systeme unterteilt und müssen den Anforderungen der Tabelle 3.3.2-1 genügen. Tabelle 3.3.2-1 Anforderungen an Putze und Beschichtungen

1

2

3

4

Wasseraufnahmekoe§zient

Produkt

2 wasserhemmend

w [kg/m2Ŗh0,5] 0,5 < w < 2,0

wasserdampfdi¦usionsäquivalente Luftschichtdicke sd [m] -1)

w Ŗs d [kg/mŖh0,5] -1)

3 wasserabweisend

≤ 0,5

≤ 2,0

≤ 0,2

1

1)

Putz, Beschichtung

Keine Festlegung bei wasserhemmenden Putzen bzw. Beschichtungen

3.3.3 Zuordnung von Bauteilkonstruktionen und Beanspruchungsgruppen nach DIN 4108-3 In DIN 4108-3 werden Beispiele für die Zuordnung von Bauteilkonstruktionen in Abhängigkeit von der Schlagregenbeanspruchung angegeben. Konstruktionsbeispiele sind für Außenwände in Tabelle 3.3.3-1 und für Fugenabdichtungsarten in Tabelle 3.3.3-2 zusammengestellt. Tabelle 3.3.3-1 Beispiele für die Zuordnung von Außenwandkonstruktionen und Beanspruchungsgruppen nach DIN 4108-3 [6]

1

1

2

3

Beanspruchungsgruppe I

Beanspruchungsgruppe II

Beanspruchungsgruppe III

Außenwände aus Mauerwerk, Wandbauplatten, Beton u.ä. sowie aus Holzwolle-Leichtbauplatten und Mehrschicht-Leichtbauplatten nach DIN 1101 [3], ausgeführt nach DIN 1102 [4] bekleidet mit: Wasserhemmendem Außen- Wasserabweisendem Außen2 Außenputz nach DIN 18550-1 [23] ohne putz nach DIN 18550-1 [23] putz nach DIN 18550-1 [23] bis besondere Anforderungen DIN 18550-4 [25] oder Kunstharzputz nach DIN 18558 [26] Einschaliges Sichtmauerwerk nach DIN 1053-1 [2] mit Innenputz und einer Außenwanddicke inkl. Innenputz von: 3 d ≥ 31 cm (Fortsetzung nächste Seite)

d ≥ 37,5 cm

Zweischaliges Verblendmauerwerk nach DIN 1053-1 [2] mit Innenputz sowie - mit Luftschicht und Wärmedämmung - mit Kerndämmung

148

3 Feuchteschutz

Tabelle 3.3.3-1 Beispiele für die Zuordnung von Außenwandkonstruktionen und Beanspruchungsgruppen nach DIN 4108-3 [6] (Fortsetzung)

1

1

2

3

Beanspruchungsgruppe I

Beanspruchungsgruppe II

Beanspruchungsgruppe III

Außenwände mit im Dickbett oder Dünnbett außen angemörtelten Fliesen oder Platten nach 4 DIN 18515-1 [17] mit wasserabweisendem Ansetzmörtel 5

Außenwände mit gefügedichter Betonaußenschicht nach DIN EN 206-1 [28] bzw. DIN 1045-2 [1] sowie DIN 4219-1 [9] und DIN 4219-2 [10]

Wände mit hinterlüfteten Außenwandbekleidungen nach DIN 18516-1 [19], DIN 18516-3 [20] 6 und DIN 18516-4 [21] (offene Fugen zwischen den Bekleidungsplatten beeinträchtigen den Regenschutz nicht) 7

Wände mit Außendämmung durch ein Wärmedämmputzsystem nach DIN 18550-3 [24] oder durch ein zugelassenes Wärmedämmverbundsystem

8 Außenwände in Holzbauart mit Wetterschutz nach DIN 68800-2 [27], Abschn. 8.2 Tabelle 3.3.3-2 Beispiele für die Zuordnung von Fugenabdichtungsarten und Beanspruchungsgruppen nach DIN 4108-3 [6]

1

1

2

3

4

Fugenart

Beanspruchungsgruppe I

Beanspruchungsgruppe II

Beanspruchungsgruppe III

2 Vertikal3 fugen

konstruktive Fugenausbildung1)

4

O¦ene, schwellenförmige Fugen mit einer Schwellenhöhe2) h h ≥ 60 mm h ≥ 80 mm h ≥ 100 mm

5 Horizontalfugen 6 1)

Fugen nach DIN 185401) [22]

Fugen nach DIN 18540 [22] mit zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen, z.B. mit Schwellenhöhe h ≥ 50 mm

Fugen nach DIN 18540 [22] dürfen nicht bei Bauten in einem Bergsenkungsgebiet verwendet werden. Bei Setzungsfugen ist die Verwendung nur dann zulässig, wenn die Verformungen bei der Bemessung der Fugenmaße berücksichtigt werden. 2) Bild zur Erläuterung der Schwellenhöhe h 7

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

149

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3 Unter dem Begriff des „klimabedingten Feuchteschutzes“ werden alle diejenigen Maßnahmen zusammengefasst, die einer unzulässigen Erhöhung der Feuchtekonzentration im Bauteil oder auf den Oberflächen entgegenwirken.

3.4.1 Tauwasserbildung und Schimmelpilzbildung auf Bauteiloberflächen Tauwasserausfall auf Bauteiloberflächen tritt auf, wenn die Oberflächentemperatur Tsi die Taupunkttemperatur TS der angrenzenden Raumluft unterschreitet. Zur Beurteilung der Gefahr von Schimmelpilzbildung ist dieses Kriterium zwar hinreichend, aber nicht notwendig, da bereits eine rel. Luftfeuchte auf der Bauteiloberfläche von mehr als 80% über einen Zeitraum von einigen Tagen ausreicht, um vielen Schimmelpilzarten ausreichende Wachstumsbedingungen zu ermöglichen. Zur Beurteilung der Schimmelpilzbildung wird daher in DIN 4108-2 [5] ein weiterer Vergleichswert eingeführt: der Temperaturfaktor ƒRsi. Unter den stationären Randbedingungen der DIN 4108-2 (θi = 20 °C; θe = -5 °C; φi = 50 %) ist ein Wert ƒRsi • 0,7 einzuhalten, was einer Mindestoberflächentemperatur von 12,6 °C entspricht. Bauteiloberflächentemperatur Zur Vermeidung von Tauwasserausfall an den raumseitigen Oberflächen von Bauteilen darf die Oberflächentemperatur Tsi die Taupunkttemperatur TS der angrenzenden Raumluft nicht unterschreiten θ si ≥ θS

(3.4.1-1)

Darin sind: Tsi = Bauteiloberflächentemperatur [°C] TS = Taupunkttemperatur der Raumluft, nach Abschnitt 3.1.9 [°C] Mindestwärmeschutz Zur Gewährleistung der Tauwasserfreiheit an Innenoberflächen werden nach DIN 4108-3 Mindestwerte für den Wärmedurchlasswiderstand R von Bauteilen gefordert. Diese Mindestwerte sind unabhängig von weitergehenden energetischen Forderungen immer einzuhalten. Neben den Anforderungen an den Mindestwärmeschutz gemäß DIN 4108-2 [5] ist gemäß DIN 4108-3 [6] der erforderliche Wärmedurchlasswiderstand Rmin einzuhalten.

Für ebene Bauteile ohne Wärmebrücken gilt: Rvorh ≥ Rmin

(3.4.1-2)

θ − θe Rmin ≥ Rsi ⋅ i − ( Rsi + Rse ) θi − θS

(3.4.1-3)

150

  

3 Feuchteschutz Darin sind: Rvorh = Wärmedurchlasswiderstand des Bauteils [(m2ăK)/W] Rmin = Mindestwärmedurchlasswiderstand [(m2ăK)/W] TS = Taupunkttemperatur nach Abschnitt 3.1.9 [°C] Ti = Raumlufttemperatur Ti = 20 °C Te = Außenlufttemperatur Te = -5 °C Rsi = Wärmeübergangswiderstand innen [W/(m2ăK)] Rsi = 0,25 W/(m2ăK) (beheizte Räume) Rsi = 0,17 W/(m2ăK) (unbeheizte Räume) Rse = Wärmeübergangswiderstand außen [W/(m2ăK)] Rse = 0,04 W/(m2ăK)

Für Bauteile mit Wärmebrücken gilt: Für Bauteile mit Wärmebrücken ist zur Vermeidung von Tauwasserbildung an den Innenoberflächen die niedrigste Temperatur der raumseitigen Oberfläche an der Wärmebrücke maßgebend. Nähere Informationen enthält Abschnitt 2.3.

3.4.2 Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen Das Glaser-Verfahren bildet die Grundlage der Nachweisführung gemäß DIN 41083 [6]. Es ist ein sowohl rechnerisches als auch graphisches Verfahren, mit dem eine mögliche Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen infolge von Wasserdampfdiffusionsvorgängen abgeschätzt werden kann. Ziel des Berechnungsverfahrens nach Glaser ist sowohl die Bestimmung der Kondensationsstelle als auch der Kondensationsmenge (Tauwassermenge) sowie die Nachweisführung, dass das gegebenfalls ausfallende Tauwasser im Winter (Tauperiode) nicht zu einer unzulässigen Feuchteanreicherung in der Konstruktion führt und im Sommer (Verdunstungsperiode) wieder austrocknen kann. Das Glaser-Verfahren basiert auf der Erstellung eines Diffusionsdiagrammes unter stationären Verhältnissen (zeitlich konstanter Wasserdampfdiffusionsstrom) und unter festgelegten klimatischen Randbedingungen für das Außen- und Raumklima. Ein Nachweis ist prinzipiell für alle Bauteile zu führen, es sei denn, sie sind gemäß DIN 4108-3 [6] als nicht tauwassergefährdet eingestuft.

Nachweisfreie Bauteilkonstruktionen nach DIN 4108-3 In DIN 4108-3 [6] werden unterschiedliche Bauteilkonstruktionen definiert, bei deren Einsatz kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist, sofern diese Konstruktionen einen ausreichenden Wärmeschutz nach DIN 4108-2 [5] aufweisen und gemäß DIN 4108-7 [8] luftdicht ausgeführt sind. Die Nachweisfreiheit gilt nur, wenn Klimarandbedingungen entsprechend Tabelle 3.4.3-1 anliegen. Weichen die Klimarandbedingungen ab, so ist ein Tauwassernachweis zu führen.

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

151

Außenwände Tabelle 3.4.2-1 Außenwände aus Mauerwerk nach DIN 1053-1 [2] mit ausreichendem Wärmeschutz nach DIN 4108-3 [6], für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist

1

2

4

5

6

7

mit Außendämmung

3

mit Innendämmung1 ) bzw. 2)

2

ohne zusätzliche Wärmedämmschicht

1 Bauart

3 Außenschichten

einschalig

verblendet nach DIN 1053-1 [2] verputzt nach DIN 18550-1 [23] angemörtelte Bekleidung nach DIN 18515-1 [17] angemauerte Bekleidung nach DIN 18515-2 [18] (Fugenanteil der Bekleidung ≥ 5%) - hinterlüftete Außenwandbekleidung nach DIN 18516-1 [20]

zweischalig: a) mit Putzschicht b) mit Luftschicht

- verblendet nach DIN 1053-1 [2] - verputzt nach DIN 18550-1 [23] (Außenschale vollfugig mit Fingerspalt vor Innenschale errichtet)

einschalig

-

zweischalig: a) mit Luftschicht b) mit Kerndämmung

- verblendet nach DIN 1053-1 [2] - verputzt nach DIN 18550-1 [23] Außenschale vollfugig mit Fingerspalt vor Innenschale errichtet)

einschalig

-

zweischalig: a) mit Luftschicht b) mit Putzschicht

- verblendet nach DIN 1053-1 [2] - verputzt nach DIN 18550-1 [23] (Außenschale vollfugig mit Fingerspalt vor Innenschale errichtet)

-

WDVS gemäß Zulassung Wärmedämmputzsystem nach DIN 18550-3 [24] verputzte HWL- bzw. ML-Platten nach DIN 1101 [3] hinterlüftete Bekleidung nach DIN 18516-1 [19] mit Wärmedämmung

verblendet nach DIN 1053-1 [2] verputzt nach DIN 18550-1 [23] angemörtelte Bekleidung nach DIN 18515-1 [17] angemauerte Bekleidung nach DIN 18515-2 [18] (Fugenanteil der Bekleidung ≥ 5%) - hinterlüftete Außenwandbekleidung nach DIN 18516-1 [20]

1) Wände mit innenseitig angebrachter Wärmedämmschicht, bei einem Wärmedurchlasswiderstand R ≤ 1,0 (m2K)/W der Dämmschicht und einem Werte sd,i ≥ 0,5 m von Dämmschicht und Innenputz bzw. Innenbekleidung zusammen 2) Wände mit Innendämmung aus Holzwolleleichtbauplatten nach DIN 1101 [3] bei einem Wärmedurchlasswiderstand R ≤ 0,5 (m2K)/W der Dämmschicht

152

3 Feuchteschutz

Tabelle 3.4.2-2 Außenwände aus Normalbeton nach DIN EN 206-1 [28] bzw. DIN 1045-2 [1] und Wände aus gefügedichtem Leichtbeton nach DIN 4219-1 [9] und DIN 4219-2 [10] und Wände aus haufwerksporigem Leichtbeton nach DIN 4232 [14] mit ausreichendem Wärmeschutz nach DIN 4108-3 [6], für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist

1

2

3

2

6

7

ohne Wärmedämmschicht mit Außendämmung 1)

5

mit Innendämmung

4

Bauart

2)

3

Außenschichten gefügedichter bzw. haufwerksporiger Leichbeton

Normalbeton - Verblendmauerwerk nach DIN 1053-1 [2]

- Sichtbeton

- verputzt nach DIN 18550-1 [23] - angemörtelte Bekleidung nach DIN 18515-1 [17] - angemauerte Bekleidung nach DIN 18515-2 [18] (Fugenanteil der Bekleidung ≥ 5%) - hinterlüftete Außenwandbekleidung nach DIN 18516-1 [19] -

WDVS gemäß Zulassung Wärmedämmputzsystem nach DIN 18550-3 [24] verputzte HWL- bzw. ML-Platten nach DIN 1101 [3] hinterlüftete Bekleidung nach DIN 18156-1 [19] mit Wärmedämmung

- verputzt nach DIN 18550-1 [23] - Verblendmauerwerk nach DIN 1053-1 [2] - angemörtelte Bekleidung nach DIN 18515-1 [17] - angemauerte Bekleidung nach DIN 18515-2 [18] (Fugenanteil der Bekleidung ≥ 5%) - hinterlüftete Außenwandbekleidung nach DIN 18516-1 [19] entsprechend Zeile 6

-

1) Wände mit innenseitig angebrachter Wärmedämmschicht, bei einem Wärmedurchlasswiderstand R Ň 1,0 (m2K)/W der Dämmschicht und einem Werte sd,i › 0,5 m von Dämmschicht und Innenputz bzw. Innenbekleidung zusammen 2) Wände mit Innendämmung aus Holzwolleleichtbauplatten nach DIN 1101[3] bei einem Wärmedurchlasswiderstand R Ň 0,5 (m2K)/W der Dämmschicht Tabelle 3.4.2-3 Kelleraußenwände mit ausreichendem Wärmeschutz nach DIN 4108-3 [6], für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist

1 1 2

2 Bauart

Wände mit außenseitiger Perimeterdämmung

- einschaliges Mauerwerk nach DIN 1053-1 [2] - Beton nach DIN EN 206-1 [28] bzw. DIN 1045-2 [1]

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

153

Tabelle 3.4.2-4 Außenwände in Holzbauart nach DIN 68800-2 [27] mit ausreichendem Wärmeschutz nach DIN 4108-3 [6], für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist

1 1

2 Bauart

Wände mit raumseitier 2 di¦usionshemmender Schicht mit sd,i ≥ 2 m:

- äußere Beplankung aus Holz oder Holzwerksto¦en mit hinterlüftetem Wetterschutz - Wärmedämmverbundsystem (WDVS) gemäß Zulassung - Mauerwerk-Vorsatzschale mit Luftschicht

Tabelle 3.4.2-5 Holzfachwerkaussenwände mit Luftdichtheitsschicht mit ausreichendem Wärmeschutz nach DIN 4108-3 [6], für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist

1 1

Bauart

2

Wände mit wärmedämmender Ausfachung

3

Wände mit Innendämmung über - Wärmedämmung Fachwerk und Gefach - Holzwolleleichtbauplatten nach DIN 1101 [3]

Wände mit außenseitiger 4 Dämmung über Fachwerk und Gefach 2) 1) 2)

2

- Sichtfachwerk

- WDVS gemäß Zulassung - Wärmedämmputz - hinterlüftete Außenwandbekleidung

Wärmedurchlasswiderstand R Ň 1,0 (m2K)/W der Dämmschicht und einem Wert 1,0 ≤ sd,i ≤ 2,0 m von Dämmschicht und Innenputz bzw. Innenbekleidung zusammen

äußerer sd,e -Wert ≤ 2,0 m

Dächer Zu den belüfteten Dächern zählen solche Dachkonstruktionen, bei denen über der Wärmedämmung direkt eine Luftschicht (belüftete Luftschicht) angeordnet ist, die über Zu- und Abluftöffnungen verfügt und somit mit der Außenluft in Verbindung steht. Zu den nicht belüfteten Dächern zählen Dachkonstruktionen ohne belüftete Luftschicht direkt über der Wärmedämmung, die aber außenseitig im weiteren Dachaufbau Luftschichten oder Lüftungsebenen angeordnet haben können. Die Anforderungen an die Dachkonstruktionen sind für nicht belüftete Dächer in Tabelle 3.4.2-6 und für belüftete Dächer in Tabelle 3.4.2-7 zusammengestellt.

154

3 Feuchteschutz

Tabelle 3.4.2-6 Anforderungen an nicht belüftete Dächer, für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist

1 1 Dachkonstruktion

2

3

Wasserdampf-Di¦usionsäquivalente Luftschichtdicke sd [m]

Wärmedurchlasswiderstand Ru [m2K/W]

2 mit nicht belüfteter Dachdeckung 3

sd,e < 2,0 Ru ≤ 0,2·R

4

sd,i ≥ 1001)

mit belüfteter Dachdeckung oder mit zusätzlich belüfteter Luftschicht unter nicht belüfteter 5 Dachdeckung und einer Wärmedämmung zwischen, unter und/oder über den Sparren und zusätzlicher regensichernder Schicht 6

sd,e < 2,0

7

sd , e ≤ 0,1 ⎧≥ 1, 0 ⎪ sd , i 2 ) = ⎨≥ 2, 0 für sd , e4 ) ≤ 0, 3 ⎪≥ 6, 0 ⋅ s sd , e > 0, 3 d,e ⎩

8 9

Ru ≤ 0,2·R

10 mit Dachabdichtung und di¦usionshemmender Schicht unterhalb der Wärmedämmschicht

11

sd,i ≥ 1001)3)

Ru ≤ 0,2·R

mit Dachabdichtung und ohne di¦usionshemmender Schicht an der Unterseite und ohne 12 zusätzliche Wärmedämmung gilt für Dächer aus Porenbeton nach DIN 4223 [11] mit Dachabdichtung und Wärmedämmung oberhalb der Dachabdichtung und 13 dampfdurchlässiger Auflast auf der Wärmedämmschicht 1) 2)

sd,i =
diffusionshemmende Schicht unterhalb der Wärmedämmschicht sd,i =
Die Summe der Werte der wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicken aller Schichten, die sich unterhalb der Wärmedämmschicht bzw. unterhalb gegebenenfalls vorhandener Untersparrendämmungen befinden bis zur ersten belüfteten Luftschicht.

3)

sd,i = Bei diffusionsdichten Dämmstoffen (z.B. Schaumglas) auf starren Unterlagen kann auf eine zusätzliche diffusionshemmende Schicht verzichtet werden.

4)

sd,e =
Bei nicht belüfteten Dächern mit sd,e Ň 0,2 m kann auf chemischen Holzschutz verzichtet werden, wenn die Bedingungen nach DIN 68800-2 [27] eingehalten werden.

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

155

sd,e =
Die Summe der Werte der wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicken aller Schichten, die sich oberhalb der Wärmedämmschicht bis zur ersten belüfteten Luftschicht befinden. Ru

=
Wärmedurchlasswiderstand aller Bauteilschichten des Gefachbereiches unterhalb einer raumseitigen diffusionshemmenden Schicht

R

=
Wärmedurchlasswiderstand des gesamten Bauteils

Tabelle 3.4.2-7 Anforderungen an belüftete Dächer für die kein rechnerischer Tauwassernachweis erforderlich ist 1 1

2

Kenngröße

Anforderungen

2 Dachneigung < 5°

3

wasserdampfdi¦usionsäquivalente Luftschichtdicke sdWert der raumseitigen di¦usionshemmenden Schicht

Wärmedurchlasswiderstand Ru [m2·K/W] der Schichten 4 unterhalb der raumseitigen di¦usionshemmenden Schicht

sd,i ≥ 100 m Ru ≤ 0,2 · R

5 Dachneigung ≥ 5°

6 sd-Wert der Schichten unterhalb der Belüftungsschicht 7 Höhe des freien Lüftungsquerschnitt Freier Lüftungsquerschnitt von Zu- und Abluftö¦nungen je 2 9 Meter [cm /m]

8

Traufen

h ≥ 2 cm

AL1 ≥ A ⋅ a1 ⋅ 0, 002 AL2 ≥ A ⋅ a2 ⋅ 0, 002 AL1 ( AL2 ) ≥ 200 cm2 / m

10 11 First / Grat 12

sd ≥ 2,0 m

AL3 ≥ A ⋅ ( a1 + a2 ) ⋅ 0, 0005 AL3 ≥ 50 cm2 / m

156

3 Feuchteschutz

3.4.3 Ablauf der Nachweisführung im Glaser-Verfahren Die Verfahrensweise bei der Nachweisführung nach dem Glaser-Verfahren wird nachfolgend schrittweise beschrieben und in Bild 3.4.3-1 zusammengefasst dargestellt.

Bild 3.4.3-1 Ablaufdiagramm zum Nachweisverfahren der Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen (Glaser-Verfahren)

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

157

1. Schritt - Zusammenstellung der klimatischen Randbedingungen Als Eingangswerte für die Berechnung werden die klimatischen Randbedingungen zusammengestellt.

Für nicht klimatisierte Wohn- und Büroräume sowie Räume vergleichbarer Nutzung gilt Tabelle 3.4.3-1. Für andere Nutzungsbedingungen, z.B. in Schwimmbädern, in klimatisierten bzw. deutlich anders beaufschlagten Räumen oder bei extremem Außenklima, sind das tatsächliche Raumklima und das Außenklima am Standort des Gebäudes mit deren zeitlichem Verlauf zu berücksichtigen (siehe [6], [102] bis [106]). Tabelle 3.4.3-1 Klimarandbedingungen für Tauperiode und Verdunstungsperiode

1 1

2

3

Bauteil

Wände

Dächer

2 Zeit

3

4

5

Klima

Temperatur Ti bzw. Te [°C]

relative Luftfeuchte Ii bzw. Ie [%]

Tauperiode tT = 1440 h

Innen

+20

50

Außen

-10

80

Verdunstungsperiode tV = 2160 h

Innen

+12

70

Tauwasserebene

+12

100

Außen

+12

70

Tauperiode tT = 1440 h

Innen

+20

50

Außen

-10

80

Verdunstungsperiode tV = 2160 h

Innen

+12

70

Dachoberfläche

+20

-

Außen

+12

70

Anhand der jeweiligen Temperaturen werden die Sättigungsdampfdrücke pS auf der Raum- und Außenseite nach Gl. 3.1.3-1 bzw. Gl. 3.1.3-2 berechnet oder aus Tab. 3.1.3-1 abgelesen. Mit der relativen Luftfeuchte φ lassen sich daraus die Wasserdampfpartialdrücke p ableiten. Alle Werte werden im oberen Teil von Bild 3.4.3-2 zusammengefasst niedergelegt.

Anmerkung: Der Wasserdampfpartialdruck an der Innenoberfläche des Bauteils entspricht hier dem Wasserdampfpartialdruck der Innenluft pi und der an der Außenoberfläche dem Wasserdampfpartialdruck der Außenluft pe (siehe Abschnitt 3.2.2). 2. Schritt - Berechnung der Wasserdampfsättigungsdrücke Als Ausgangssituation wird für das Bauteil eine Diffusionsberechnung unter winterlichen Randbedingungen (Tauperiode) durchgeführt. Die Bestimmung der Wasserdampfsättigungdrücke erfolgt dann tabellarisch, gemäß unterer Teil von Bild 3.4.3-2.

158

3 Feuchteschutz

Bild 3.4.3-2 Tabellenblatt zum Glaser-Verfahren

Erläuterungen zum unteren Teil von Bild 3.4.3-2 Spalten c bis k: Spalte c Teilschichten Das Bauteil wird in Teilschichten (mindestens an den Baustoffgrenzen) unterteilt. Bauteilschichten mit großem Temperaturabfall ('T>10 °C) werden in weitere Teilschichten - üblicherweise Drittelung der Schichten - unterteilt. Die Teilschichten werden von innen nach außen einschließlich der thermischen Grenzschichten eingetragen. Spalte d

Schichtdicke d [m]

Spalte e

Wärmeleitfähigkeit O[W/mK]

Spalte f Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl P[-] Für die Tauperiode sind die ungünstigeren P-Werte (siehe Abschnitt 1.4)

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

159

anzuwenden, d.h für Bauteilschichten von innen bis zur Tauwasserebene werden die kleineren P-Werte und für Bauteilschichten von der Tauwas serebene bis zur Außenoberfläche die größeren P-Werte angesetzt (siehe Abschnitt 3.1.15). Spalte g Wärmedurchlasswiderstand R [m2K/W] Für die Bauteilschichten wird der Wärmedurchlasswiderstand R bestimmt. Die Wärmeübergangswiderstände für die thermischen Grenzschichten werden nach Tabelle 2.1.10-1 angesetzt. Spalte h Wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke sd [m] Für außenseitige Bauteilschichten mit einer wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke sd < 0,1 m ist sd = 0,1 m anzusetzen. Spalte i Temperaturdifferenzen 'T[°C] Spalte j Schichtgrenztemperaturen T[°C] Spalte k Wasserdampfsättigungsdruck pS [Pa] Diese werden nach Tabelle 3.1.3-1 bzw. Gl. 3.1.3-1 und Gl. 3.1.3-2 für alle Schichten ermittelt. 3. Schritt - Graphische Darstellung des pS -Verlaufes Die Wasserdampfsättigungsdrücke pS werden dabei auf der Ordinate (y-Achse) aufgetragen. Die wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicken sd der Bauteilschichten werden auf der Abzisse (x-Achse) in einem geeigneten und entsprechenden sd skalierten Maßstab aufgetragen. Beide Maßstäbe können unabhängig voneinander festgelegt werden. Die an den Schichtgrenzen entsprechend dem 2. Schritt ermittelten Wasserdampfsättigungsdrücke pS werden linear miteinander verbunden.

Bild 3.4.3-3 Beispiel: Wasserdampfsättigungsdruckverlauf für die Tauperiode

160

3 Feuchteschutz

4. Schritt - Darstellung des pD -Verlaufes bei tauwasserfreiem Querschnitt Es werden die unter Schritt 1 berechneten Wasserdampfpartialdrücke p an den Oberflächen des Bauteils im Diffusionsdiagramm eingetragen. Besteht nun die Möglichkeit, die Wasserdampfpartialdrücke pi und pe geradlinig miteinander zu verbinden, ohne die Sättigungsdampfdruckkurve zu berühren, entspricht die Neigung der Geraden einem konstantem Wasserdampfdiffusionsstrom bzw. einer konstanten Wasserdampfstromdichte g und somit einem tauwasserfreiem Bauteilquerschnitt (siehe Bild 3.4.3-4). Ansonsten ist gemäß Schritt 5 zu konstruieren, denn der Wasserdampfpartialdruck kann niemals über dem maximal möglichen Wasserdampfsättigungsdruck liegen.

Bild 3.4.3-4 Beispiel: Di¦usionsdiagramm für die Tauperiode bei einem Bauteil ohne Tauwasserausfall (Fall a) siehe Tabelle 3.4.3-3)

5. Schritt - Darstellung des pD -Verlaufes bei Tauwasserausfall im Querschnitt Ist die Konstruktion der geradlinigen Verbindung der Wasserdampfpartialdrücke nicht möglich, ohne die Wasserdampfsättigungsdruckkurve zu berühren, so fällt im Bauteil Tauwasser aus. Der tatsächliche Wasserdampfpartialdruckverlauf wird bestimmt, indem im Diffusionsdiagramm ausgehend von pi und pe die Tangenten (Umhüllende) an die Kurve des Sättigungsdruckes gezeichnet werden. Die Berührungsstellen pSW der Tangenten mit dem Kurvenzug des Wasserdampfsättigungsdruckes begrenzen den Ort oder Bereich des Tauwasserausfalls (siehe Bild 3.4.3-5). Die Neigung der Wasserdampfpartialdruckkurve von der raumseitigen Bauteiloberfläche bis zur - ggf. ersten - Tauwasserebene (TW) entspricht der Wasserdampf-Diffusionsstromdichte gi. Die wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicken der

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

161

Bauteilschichten in diesem Bereich werden zu sdi zusammengefasst. Die Neigung der Wasserdampfpartialdruckkurve von der - bei Tauwasserausfall in einem Bereich oder mehreren Ebenen der äußersten - Tauwasserebene bis zur außenseitigen Bauteiloberfläche entspricht der Wasserdampf-Diffusionsstromdichte ge. Die wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicken der Bauteilschichten werden zu sde zusammengefasst. Bei Tauwasserausfall in einem Bereich oder in mehreren Ebenen werden die wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicken in dem Bereich bzw. im Bereich zwischen den Ebenen zu einem Gesamtwert sdz zusammengefasst.

Bild 3.4.3-5 Beispiel: Di¦usionsdiagramm für die Tauperiode in einem Bauteil mit Tauwasseraufall in einer Ebene (Fall b) siehe Tabelle 3.4.3-3)

6. Schritt - Berechnung der Tauwassermenge Die Bestimmung der ausfallenden Tauwassermenge mW,T im Bauteil erfolgt anhand des Diffusionsdiagrammes. Nach DIN 4108-3 [6] werden drei mögliche Fälle des Tauwasserausfalls im Bauteil unterschieden:

Fall b) - Tauwasserausfall in einer Ebene Dieser Fall kennzeichnet den Tauwasserausfall zwischen zwei Bauteilschichten, z.B. zwischen den Bauteilschichten 2 und 3 in Zeile 3 der Tabelle 3.4.3-3. mW ,T = tT ⋅ ( g i − g e )

(3.4.3-1)

162

3 Feuchteschutz gi =

ge =

pi − pSW 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sdi pSW − pe 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sde

(3.4.3-2)

(3.4.3-3)

Fall c) - Tauwasserausfall in zwei Ebenen Dieser Fall kennzeichnet den Tauwasserausfall zwischen zwei Bauteilschichten, z.B. zwischen den Schichten 1 und 2 sowie zwischen den Schichten 3 und 4 in Zeile 4 der Tabelle 3.4.3-3. mW ,T = mW ,T 1 + mW ,T 2

(3.4.3-4)

mW ,T 1 = tT ⋅ ( g i − g z )

(3.4.3-5)

mW ,T 2 = tT ⋅ ( g z − g e )

(3.4.3-6)

pi − pSW 1

(3.4.3-7)

gi =

1, 5 ⋅ 106 ⋅ sdi

p − pSW 2 g z = SW 1 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sd z ge =

pSW 2 − pe 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sde

(3.4.3-8) (3.4.3-9)

Fall d) - Tauwasserausfall in einem Bauteilbereich Dieser Fall kennzeichnet den Tauwasserausfall in einer mehr oder weniger breiten Bauteilzone, z.B. in einem Bereich zwischen den beiden Berührungsstellen pSW1 und pSW2, z.B. in Schicht 2 in Zeile 5 der Tabelle 3.4.3-3. mW ,T = tT ⋅ ( g i − g e ) gi =

ge =

pi − pSW 1 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sdi pSW 2 − pe 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sde

(3.4.3-10) (3.4.3-11)

(3.4.3-12)

In Tabelle 3.4.3-3 werden die Diffusionsdiagramme für die Tau- und Verdunstungsperiode der verschiedenen Fälle zusammengestellt. Die in der Tauperiode tT ausfallende Tauwassermenge mW,T wird in allen Fällen als Differenz der eindiffundierenden Feuchtigkeitsmenge und der aus dem Bauteil ausdiffundierende Feuchtigkeitsmenge

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

163

bestimmt. Fall a) beschreibt ein Bauteil ohne Tauwasserausfall siehe Zeile 2 der Tabelle 3.4.3-3. Erläuterungen zu den Gl. 3.4.3-1 bis Gl. 3.4.3-12 Darin sind: mW,T = flächenbezogene Tauwassermenge [kg/m2] mW,T1 = flächenbezogene Tauwassermenge in der 1. Tauwasserebene [kg/m2] mW,T2 = flächenbezogene Tauwassermenge in der 2. Tauwasserebene [kg/m2]

tT

= Dauer der Tauperiode gemäß Tabelle 3.4.3-1 [h]

gi

= Wasserdampf-Difffusionsstromdichte [kg/(m2Ŗh)] Fall b) von raumseitiger Bauteiloberfläche bis zur Tauwasserebene Fall c) von raumseitiger Bauteiloberfläche bis zur 1. Tauwasserebene Fall d) von raumseitiger Bauteiloberfläche bis zum Anfang des Tauwasserbereiches = Wasserdampf-Difffusionsstromdichte [kg/(m2Ŗh)] Fall b) von außenseitiger Bauteiloberfläche bis zur Tauwasserebene Fall c) von außenseitiger Bauteiloberfläche bis zur 1. Tauwasserebene Fall d) vom Ende des Tauwasserbereiches bis zur außenseitigen Bauteiloberfläche = Wasserdampf-Difffusionsstromdichte [kg/(m2Ŗh)] Fall c) zwischen 1. und 2. Tauwasserebene

ge

gz pi pe pSW pSW1 pSW2

= = = = =

sdi

= wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten [m] Fall b) zwischen innenseitiger Bauteiloberfläche und Tauwasserebene Fall c) zwischen innenseitiger Bauteiloberfl. und 1. Tauwasserebene Fall d) zwischen innenseitiger Bauteiloberfl. und 1. Tauwasserebene

sde

= wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten [m] Fall b) zwischen Tauwasserebene u. außenseitiger Bauteiloberfläche Fall c) zwischen 2. Tauwasserebene u. außenseitiger Bauteiloberfläche Fall d) zwischen dem Ende des Tauwasserbereiches und außenseitigen Bauteiloberfläche

sdz

= wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten [m] Fall c) zwischen 1. und 2. Tauwasserebene

innenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] außenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] Wasserdampfsättigungsdruck in der Tauwasserebene [Pa] Wasserdampfsättigungsdruck in der 1. Tauwasserebene[Pa] Wasserdampfsättigungsdruck in der 2. Tauwasserebene[Pa]

164

3 Feuchteschutz

Tabelle 3.4.3-2 Di¦usionsdiagramme der Fälle a bis d für die Tau- und Verdunstungsperiode

Fall

Tauperiode

Verdunstungsperiode

4

c: Tauwasserausfall in zwei Ebenen

5

d: Tauwasserausfall in einem Bauteilbereich

3

3

a: Bauteil ohne Tauwasserausfall

2

2

b: Tauwasserausfall in einer Ebene

1

1

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

165

Nachweis zur Vermeidung extremer Feuchteansammlung Im Sinne einer extremen Feuchteansammlung gilt die Tauwasserbildung im Bauteil als unschädlich, wenn eine zulässige flächenbezogene Tauwassermenge nicht überschritten wird.

mW,T ” zul mW,T

(3.4.3-13)

Darin sind: mW,T = Flächenbezogene Tauwassermenge [kg/m2] zul mW,T = zulässige Tauwassermenge gemäß Tabelle 3.4.3-4 [kg/m2] Tabelle 3.4.3-4 zulässige Tauwassermenge nach DIN 4108-3 [6]

1

1

2

Bauteil

zul mW,T [kg/m2]

2 Dach- und Wandkonstruktionen allgemein

1,0

Tauwasserausfall an Berührungsflächen mit einer kapillar nicht wasser3 aufnahmefähiger Schicht1) (z.B. bei Luftschichten oder Faserdämmstoffen einerseits sowie Dampfsperren oder Beton andererseits)

0,5

neben der Begrenzung nach Zeile 2 oder Zeile 3 wird bei Holz und Holzwerksto¦en eine massebezogene Erhöhung des Feuchtegehaltes eingeschränkt: zul mW ,T = a ⋅ d ⋅ ρ 4

⎧0, 03 für Holzwerkstoffe a=⎨ ⎩0, 05 für Holz d = Dicke des Baustoffs [ m ] ρ = Rohdichte des Baustoffs [ kg / m 3 ] Holzwolle-Leichtbauplatten und Mehrschicht-Leichtbauplatten nach DIN 1101 [3] sind hiervon ausgenommen

1)

Für Holzbauteile gilt nach DIN 68800-2 [27] auch dann eine rechnerische Tauwassermenge mW,T = 1,0 kg/m2 als zulässig, wenn Tauwasser an Berührungsflächen von kapillar nicht was seraufnahmefähige Schichten auftritt, sofern die rechnerische Verdunstungsmenge mW,V mindestens das 5-fache der auftretenden Tauwassermenge beträgt.

7. Schritt - Berechnung der Verdunstungswassermenge Im Fall der Tauwasserbildung im Innern eines Bauteiles wird der Nachweis erforderlich, dass das Tauwasser in der Verdunstungsperiode wieder vollständig ausdiffundiert. Es ist daher ein weiteres Diffusionsdiagramm (siehe Bild 3.4.3-6) für die Verdunstungsperiode zu erstellen. Durch die in der Verdunstungsperiode geltenden Randbedingungen (nach Tabelle 3.4.3-1) ergeben sich innen- und außenseitig die gleichen Wasserdampf-

166

3 Feuchteschutz

sättigungsdrücke pS und Wasserdampfpartialdrücke pD. Nur in der Tauwasserebene (TW) wird eine relative Luftfeuchtigkeit von I =100% angenommen. Durch lineare Verbindung der Wasserdampfpartialdrücke von den Bauteiloberflächen bis zur Tauwasserebene ergibt sich der Wasserdampfpartialdruckverlauf. Die Neigungen der Geraden von der Tauwasserebene bis zu den Bauteiloberflächen entsprechen der nach innen und außen diffundierenden Feuchtigkeitsmenge. Eine Ausnahme bilden Flachdachquerschnitte, bei denen in der Verdunstungsperiode ungleiche Temperaturen außen- und innenseitig vorherrschen. In solchen Fällen kann nach DIN 4108-3 [6] mit einer erhöhten Außenoberflächentemperatur (+20°C) gerechnet werden, was dazu führt, dass auch in der Verdunstungsperiode die Wasserdampfsättigungsdrücke analog Bild 3.4.3-3 berechnet werden müssen.

Anmerkung: Bei Flachdächern mit dampfdichter äußerer Dachhaut findet Tauwasserausfall in der Tau- und Verdunstungsperiode statt. Eine solche, während der Verdunstungsperiode auftretende Tauwasserbildung wird nach DIN 4108-3 nicht berücksichtigt. In einem solchen Fall verweist die DIN 4108-3 für genauere Berechnungen auf das Berechnungsverfahren nach DIN EN ISO 13788 [33] (siehe Abschnitt 3.5).

Bild 3.4.3-6 Beispiel: Di¦usionsdiagramm für die Verdunstungsperiode bei einem Bauteil mit Tauwasserbildung in einer Ebene (Fall b) siehe Tabelle 3.4.3-3)

In Tabelle 3.4.3-3 sind die für die Fälle b) bis d) zutreffenden Diffusionsdiagramme in der Verdunstungsperiode zusammengestellt. Die Verdunstungsmenge mW,V in der Verdunstungsperiode tV ergibt sich durch Summation der aus dem Bauteil nach innen und außen ausdiffundierenden Feuchtigkeitsmenge.

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

167

Das während der Tauperiode im Innern des Bauteils ausfallende Tauwasser muss vollständig während der Verdunstungsperiode wieder ausdiffundieren können.

mW,T ” mW,V

(3.4.3-14)

Darin sind: mW,T = flächenbezogene Tauwassermenge [kg/m2] mW,V = flächenbezogene Verdunstungsmenge [kg/m2]

Fall b) - Verdunstungsmenge nach Tauwasserausfall in einer Ebene Die Verdunstung erfolgt aus der Ebene des Tauwasserausfalls (TW) zu beiden Oberflächen des Bauteils. Für die flächenbezogene Verdunstungsmenge mW,V, die während der Verdunstungsperiode aus dem Bauteil abgeführt werden kann, gilt: mW ,V = tV ⋅ ( g i + g e )

(3.4.3-15)

pSW − pi 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sdi

(3.4.3-16)

gi =

ge =

pSW − pe 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sde

(3.4.3-17)

Fall c) - Verdunstungsmenge nach Tauwasserausfall in zwei Ebenen Zu Beginn der Verdunstungsperiode wird zwischen beiden Tauwasserebenen als Wasserdampfpartialdruck der Wasserdampfsättigungsdruck entsprechend den zugrunde gelegten Temperaturbedingungen angenommen. Die Verdunstung erfolgt zunächst von beiden Tauwasserebenen zur jeweils näher liegenden Oberfläche. Ein Diffusionsstrom zwischen beiden Tauwasserebenen sowie eine erneut auftretende Tauwasserbildung während der Verdunstungsperiode wird nicht berücksichtigt.

gi =

ge =

pSW − pi 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sdi pSW − pe 1, 5 ⋅ 106 ⋅ sde

(3.4.3-18)

(3.4.3-19)

Wird die Tauwassermenge in einer Bauteilebene (z.B. in der 1. Tauwasserebene) zu einem Verdunstungszeitpunkt (z.B. tV1 < tV) vor Ende der Verdunstungsperiode tV nach Tabelle 3.4.3-1 abgeführt, so wird für die restliche Zeit eine Verdunstung aus der anderen Bauteilebene (z.B. von der 2. Tauwasserebene) zu beiden Oberflächen hin angenommen. Die Bestimmung der Verdunstungszeiten tV1 und tV2 erfolgt mit mW,T1 und mW,T2 nach Gl. 3.4.3-5 bzw. 3.4.3-6.

168

3 Feuchteschutz tV 1 =

tV 2 =

mW ,T 1

(3.4.3-20)

gi mW ,T 2

(3.4.3-21)

ge

Für tV1 > tV und tV2 > tV gilt: Sind beide Zeitspannen größer als die Länge der Verdunstungsperiode tV nach Tabelle 3.4.3-1, gilt für die Verdunstungsmenge mW,V die insgesamt aus dem Bauteil abgeführt werden kann: mW ,V = tV ⋅ ( g i + g e )

(3.4.3-22)

Für tV1 < tV bzw. tV2 < tV und tV1 < tV2 gilt: Ist mindestens eine Zeitspanne tV1 und tV2 kleiner als die Verdunstungszeit tV nach Tabelle 3.4.3-1, gilt für die Bestimmung der Verdunstungsmenge mW,V : tV1 < tV2 gilt: ⎛ ⎞ pSW − pi mW ,V = tV 1 ⋅ ( g i + ge ) + ( tV − tV 1 ) ⋅ ⎜ + ge ⎟ ⎜ 1, 5 ⋅ 106 ⋅ ( s + s ) ⎟ di dz ⎝ ⎠

(3.4.3-23)

tV1 > tV2 gilt: ⎛ ⎞ pSW − pi ⎟ mW ,V = tV 2 ⋅ ( g i + g e ) + ( tV − tV 2 ) ⋅ ⎜ g i + 6 ⎟ ⎜ 1, 5 ⋅ 10 ⋅ ( sde + sdz ) ⎠ ⎝

(3.4.3-24)

Fall d) - Verdunstungsmenge nach Tauwasserausfall in einem Bauteilbereich Bei diesem Fall wird angenommen, dass die Verdunstung von der Mitte des vom Tauwasserausfall betroffenen Bereiches aus zu beiden Bauteiloberflächen hin erfolgt (siehe Zeile 5 der Tabelle 3.4.3-3). Für die flächenbezogene Verdunstungsmenge mW,V, die während der Verdunstungsperiode aus dem Bauteil abgeführt werden kann, gilt:

gi =

ge =

pSW − pi 6

1, 5 ⋅ 10 ⋅ ( sdi + 0, 5 ⋅ sdz ) pSW − pe 1, 5 ⋅ 10 ⋅ (0, 5 ⋅ sdz + sde ) 6

mW ,V = tV ⋅ ( g i + g e )

(3.4.3-25)

(3.4.3-26)

(3.4.3-27)

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

169

Erläuterungen zu den Gl. 3.4.3-15 bis Gl. 3.4.3-27 Darin sind: mW,V = flächenbezogene Verdunstungsmenge [kg/m2] mW,T1 = flächenbezogene Tauwassermenge in der 1. Tauwasserebene [kg/m2] mW,T2 = flächenbezogene Tauwassermenge in der 2. Tauwasserebene [kg/m2]

tV tV1 tV2

= Dauer der Verdunstungseriode gemäß Tabelle 3.4.3-1 [h] = Verdunstungszeit 1 [h] = Verdunstungszeit 2 [h]

gi

= Wasserdampf-Difffusionsstromdichte [kg/(m2Ŗh)] Fall b) von raumseitiger Bauteiloberfläche bis zur Tauwasserebene Fall c) von raumseitiger Bauteiloberfläche bis zur 1. Tauwasserebene Fall d) von raumseitiger Bauteiloberfläche bis zum Anfang des Tauwasserbereiches

ge

= Wasserdampf-Difffusionsstromdichte [kg/(m2Ŗh)] Fall b) von außenseitiger Bauteiloberfläche bis zur Tauwasserebene Fall c) von außenseitiger Bauteiloberfläche bis zur 1. Tauwasserebene Fall d) vom Ende des Tauwasserbereiches bis zur außenseitigen Bauteiloberfläche

pi pe pSW

= innenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] = außenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] = Wasserdampfsättigungsdruck in der Tauwasserebene [Pa]

sdi

= wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten [m] Fall b) zwischen innenseitiger Bauteiloberfläche und Tauwasserebene Fall c) zwischen innenseitiger Bauteiloberfläche u. 1. Tauwasserebene Fall d) zwischen innenseitiger Bauteiloberfläche u. 1. Tauwasserebene

sde

= wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten [m] Fall b) zwischen Tauwasserebene und außenseitiger Bauteiloberfläche Fall c) zwischen 2. Tauwasserebene u. außenseitiger Bauteiloberfläche Fall d) zwischen dem Ende des Tauwasserbereiches und außenseitigen Bauteiloberfläche

sdz

= wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten [m] Fall c) zwischen 1. und 2. Tauwasserebene

170

3 Feuchteschutz

3.4.4 Bemessung einer erforderlichen Dampfbremse Um eine Tauwasserbildung im Innern zu verhindern, kann eine sogenannte Dampfbremse bzw. Dampfsperre angeordnet werden. Nach DIN 4108-3 [6] werden Bauteilschichten je nach ihrer wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke sd als diffusionsoffen (sd ” 0,5 m), diffusionshemmend (0,5 m<sd ”1500 m) oder diffusionsdicht (sd •1500 m) bezeichnet. Die Lage der Dampfbremse bzw. -sperre ergibt sich aus dem Diffusionsdiagramm: Sie wird vor der tauwassergefährdeten Schicht auf der Seite mit dem höheren Potential angeordnet. Rechnerisch Rechnerisch ergibt sich der Wert der erforderlichen wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke sd,erf der Dampfbremse, zu: sd, erf = sde ⋅

pi − pe − sdi − sde pSW − pe

(3.4.4-1)

Darin sind: pi = Wasserdampfpartialdruck der Innenraumluft [Pa] pe = Wasserdampfpartialdruck der Außenluft [Pa] pSW = Wasserdampfsättigungsdruck in der Tauwasserebene [Pa] sdi = wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicken der Bauteilschichten von der Tauwasserebene bis zur raumseitigen Bauteiloberfläche [m] sde = wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicken der Bauteilschichten von der Tauwasserebene bis zur außenseitigen Bauteiloberfläche [m] Graphisch Alternativ zur rechnerischen Ermittlung kann der Wert sd,erf auch graphisch bestimmt werden. Die graphische Bestimmung des sd -Wertes der erforderlichen Dampfbremse bzw. -sperre eines tauwassergefährdeten Bauteils wird anhand des Bildes 3.4.4-1 erläutert. Im Diffusionsdiagramm wird dazu ein Teil der Wasserdampfpartialdruckkurve pD folgendermaßen verlängert: 1. Beginnend von Punkt A (Entspricht dem Punkt des vorhandenen Wasserdampfpartialdruckes der Außenluft pe) 2. Über den Punkt Z (Entspricht dem Berührpunkt pSW der Wasserdampfsättigungsdruckkurve pS mit der Wasserdampfpartialdruckkurve pD in der Tauwasserebene) 3. Bis zum Punkt E (Entspricht dem Schnittpunkt mit der horizontalen Verlängerung des Wasserdampfpartialdruckes der Innenraumluft pi) Der erforderliche sd -Wert der Dampfbremse, der Abstand von der Bauteiloberfläche bis zum Punkt E, kann dann auf der x-Achse (Abzisse) abgelesen werden.

3.4 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN 4108-3

171

Bild 3.4.4-1 Graphische Bemessung einer Dampfbremse bzw. -sperre (A = Anfangspunkt; Z = Zwischenpunkt; E = Endpunkt, pi =Wasserdampfpartialdruck der Innenraumluft; pe = Wasserdampfpartialdruck der Außenluft; pSW = Wasserdampfsättigungsdruck in der Tauwasserebene)

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788 Die in DIN EN ISO 13788 [33] beschriebenen Verfahren dienen zum Einen zur Berechnung der raumseitigen Oberflächentemperatur von Bauteilen oder Bauelementen zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte, unterhalb derer bei der gegebenen Raumtemperatur und relativen Luftfeuchte eine Schimmelpilzbildung wahrscheinlich ist (siehe Abschnitt 3.5.3) und zum Anderen zur Berechnung möglicher Tauwasserbildung im Bauteilinneren infolge von Wasserdampfdiffusion (siehe Abschnitt 3.5.4).

3.5.1 Außenseitige klimatische Randbedingungen Lufttemperatur und relative Feuchte Die außenseitigen klimatischen Randbedingungen müssen für den Standort des Gebäudes repräsentativ sein und sind entweder von meteorologischen Diensten des betreffenden Landes zu beziehen oder durch Messungen nach den Bestimmungen (Anforderungen an meteorologische Geräte und Bestimmungsverfahren) der World Meteorological Organisation zu ermitteln. Die Randbedingungen sind für schwere Bauteile, die an die Außenluft oder ans Erdreich grenzen, und leichte Bauteile folgen-

172

3 Feuchteschutz

dermaßen zu ermitteln:

Für Bauteile, die an die Außenluft grenzen, sind, sofern nicht anders angegeben, monatliche Mittelwerte der außenseitigen Lufttemperatur Te und der relativen Luftfeuchtigkeit Ie zu verwenden. Für Bauteile, die ans Erdreich grenzen, ist der jährliche Mittelwert der außenseitigen Lufttemperatur anzuwenden und als relative Feuchtigkeit ist Ie=100% anzunehmen. Für leichte Bauteile ist der jährliche Mittelwert der außenseitigen Lufttemperatur anzuwenden und als relative Feuchtigkeit ist I= 95% anzunehmen. Seit 1985 existieren für das Altbundesgebiet Testreferenzjahre - abgekürzt als TRY (= Test Reference Year) -, die aus Datensätzen ausgewählter meteorologischer Elemente für jede Stunde eines Jahres für verschiedene Regionen Deutschlands bestehen und den charakteristischen jährlichen Witterungsverlauf für ein Jahr beschreiben. Jeder Region in Deutschland wurde einer Klimazone zugeordnet und eine Repräsentanzstation bestimmt. Die Klimazonen und die entsprechenden Repräsentanzstationen können der Zonenkarte (siehe Bild 3.5.1-1) bzw. Tabelle 3.5.1-1 entnommen werden. Die Klimarandbedingungen der Außenluft - Lufttemperatur Te und relative Luftfeuchtigkeit Ie - der Repräsentanzstation können der Tabelle 3.5.1-2 entnommen werden. Tabelle 3.5.1-1 Regionen bzw. Klimazonen und entsprechende Repräsentanzstationen

1 1 Region

2

3

Zone

Repräsentanzstation

2 Nordseeküste

1

3 Ostseeküste

2

Bremerhaven, Teil von Cuxhaven Rostock-Warnemünde

4 Nordwestdeutsches Tiefland

3

Hamburg-Fuhlsbüttel

5 Nordostdeutsches Tiefland

4

Potsdam

6 Niederrheinisch-westfäliche Bucht und Emsland

5

Essen

7 Nördliche und westliche Mittelgebirge, Randgebiete

6

Bad Marienberg

8 Nördliche und westliche Mittelgebirge, zentrale Bereiche

7

Kassel

9 Oberharz und Schwarzwald (mittlere Lagen)

8

Braunlage

10 Thüringer Becken und Sächsisches Hügelland

9

Chemnitz

11 Südöstliches Mittelgebirge bis 1 000 m

10

Hof

12 Erzgebirge, Böhmer- und Schwarzwald oberhalb 1 000 m

11

Fichtelberg

13 Oberrheingraben und unteres Neckartal

12

Mannheim

14 Schwäbisch-fränkisches Stufenland und Alpenvorland

13

Passau

15 Schwäbische Alb und Baar

14

Stötten

16 Alpenrand und -täler

15

Garmisch-Partenkirchen

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

Bild 3.5.1-1 Klimazonen 1 bis 15 nach DIN 4710 [15] für 15 Städte der Bundesrepublik Deutschland

173

174

3 Feuchteschutz

Tabelle 3.5.1-2 Monatliche und jährliche Klimate (Temperatur der Außenluft Teund relative Feuchtigkeit Ie) der Repräsentanzstationen

1 1

Repräsentanzstation

2

Bremerhaven

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Klimate1) Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Jahr Te[°C]

1

1,5

4

7,4 12,1 15,2 16,7 16,8 14,2 10,3 5,6

2,4

9

Ie[%]

94

91

86

79

88

91

94

88

76

78

81

79

83

3

RostockWarnemünde

Te[°C]

0,2

0,7

3,1

6,3 11,3 14,9 16,7 16,7 13,9 9,9

5,2

1,9

8,4

Ie[%]

95

91

85

82

90

93

90

4

HamburgFuhlsbüttel

Te[°C]

0,3

0,9

3,6

7,1 11,9 15,2 16,5 16,5 13,5 9,6

5

1,7

8,5

Ie[%]

94

90

82

76

72

73

77

77

83

87

90

94

86

5

Potsdam

Te[°C]

-2

-0,4 33,3 4,6

6,3

8,2

8,9

8,8

7,8

6,2

4,4

3,4

6

65

66

67

70

78

84

6

Essen

7

Bad Marienberg

8

Kassel

9

Braunlage

10

Chemnitz

11

Hof

12

Fichtelberg

13

Mannheim

14

Passau

15

Stötten

16 1)

GarmischPartenkirchen

78

80

81

81

83

88

Ie[%]

93

87

74

67

88

91

81

Te[°C]

2,7

2,8

5,2

7,3 11,1 13,9 15,3 15,6 13,6 10,5 5,8

3,6

8,1

Ie[%]

83

80

76

77

84

90

Te[°C] Ie[%] Te[°C]

77

81

83

83

85

-1,6 -0,9 2,2

5,8 10,5 13,4 15,2 15

12

7,9

2,6 -0,3 6,8

93

86

80

71

79

84

89

91

84

0,1

1,1

4,2

8,1 12,7 15,8 17,3 17,1 13,9 9,5

4,4

1,4

8,8

Ie[%]

88

82

75

69

68

82

85

87

81

Te[°C]

-2,3 -1,8 0,8

4,6

9,5 12,7 14,2 14,2 11,1 7,3

2

-1,1

6

71

81 73 69

82 73 69

74 70

77

Ie[%]

89

78

73

70

81

86

88

81

Te[°C]

-1,2 -0,6 3,5

6,5

12 14,6 16,3 16,5 13,1 9,4

3,6

1

7,9

Ie[%]

83

66

82

83

79

83 79

75

70

72 70

71 69

72 69

79 75

75

Te[°C]

-3

-2

1,4

5,5 10,4 13,6 15,3 14,9 11,8 7,3

1,8 -1,6 6,3

Ie[%]

93

88

80

72

70

71

86

Te[°C]

-5,1 -4,8 -2,4 1,3

6,3 71

70

71

77

82

90

83

9,5 11,2 11,2 8,2

4,5 -0,9 -3,9

3

71

73

80

Ie[%]

85

83

82

74

Te[°C]

1,1

2,5

6

9,9 14,3 17,4 19,3 18,8 15,4 10,4 5,2

2,2 10,2

Ie[%]

89

81

73

67

87

Te[°C]

-2,6 -0,5 3,4

8

Ie[%]

93

69

Te[°C]

-2,2 -1,1 2,1

83

76

67

68

70 66

71 69

76 76

84

12,7 15,6 17,3 16,8 13,5 8,4 69

72

71

74

79

79 87

82

80

2,7 -1,1 7,9

83

88

90

83

5,9 10,3 13,4 15,6 15,3 12,5 7,9

2,3

-1

6,8

69

80

Ie[%]

89

78

81

85

Te[°C]

-2,9 -1,1 2,3

6,4 10,9 13,9 15,9 15,4 12,7

8

2

-2,4 6,8

Ie[%]

86

67

77

80

88

83 79

75 70

69 67

71 70

68 70

70 73

73 75

81

Die relative Feuchtigkeit der Außenluft wurde nach den Angaben der DIN 4710 [15] berechnet.

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

175

Wasserdampfpartialdruck pe = φe ⋅ psat ( θe )

(3.5.1-1)

mit: 17 ,269⋅θe ⎧ ⎪610 ,5 ⋅ ln 237 ,3 + θe gilt für θ ≥ 0°C ⎪ e psat ( θe ) = ⎨ 21 ,8875⋅θe ⎪ ⎪⎩610 ,5 ⋅ ln 265 ,5 + θe gilt für θe < 0°C

(3.5.1-2)

Darin sind: pe = monatlicher außenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] psat = monatlicher Wasserdampfsättigungsdruck der Außenluft [Pa] φe = monatliche relative Luftfeuchtigkeit der Außenluft [-] θe = monatlicher Außenlufttemperatur [°C]

3.5.2 Raumseitige klimatische Randbedingungen Lufttemperatur und relative Feuchte Die raumseitigen klimatischen Randbedingungen - relative Luftfeuchtigkeit Ii und Lufttemperatur Tisind entsprechend der zu erwarteten Gebäudenutzung als monatliche Werte anzusetzen.

Für konditionierte Innenraumluft gilt: Die relative Luftfeuchtigkeit der Innenraumluft Ii ist dabei nur dann monatlich als konstant anzusetzen, wenn diese durch z.B. Klimatisierung des Gebäudes sichergestellt werden kann. Für nutzungsbedingte Innenraumluft gilt: Die monatliche relative Luftfeuchtigkeit wird durch eine anzunehmende oder bekannte Feuchtebelastung der Innenraumluft des Gebäudes festgelegt. Dies erfolgt durch die Ermittlung eines nutzungsbedingten Wasserdampfpartialdruckgefälles 'p, das die Feuchtebelastung der Innenraumluft durch folgende Ansätze berücksichtigt: -

vereinfachend anhand von Luftfeuchteklassen (Fall 1) bei bekannter Feuchtezufuhr und konstanter Luftwechselrate (Fall 2) bei bekannter Feuchtezufuhr und variabler Luftwechselrate (Fall 3)

Fall 1) - Raumseitige Luftfeuchteklassen Bei unbekannter Feuchtebelastung wird ein Grenzwert für 'p anhand von Luftfeuchteklassen angesetzt. Die Luftfeuchte wird in Abhängigkeit der Nutzung des Gebäudes in fünf Luftfeuchteklassen unterteilt, wodurch eine Einteilung von geringer (z.B. Lager) bis extremer Feuchtebeanspruchung (z.B. Schwimmbäder) vorgenommen wurde.

176

3 Feuchteschutz

Tabelle 3.5.2-1 Anhaltswerte zur Wahl der raumseitigen Luftfeuchteklasse nach DIN EN ISO 13788 [33]

1

2

1

Gebäude

Luftfeuchteklassen

2

Lager

1

3

Büros, Geschäfte

2

4

Wohnhäuser mit geringer Belegung

3

5

Wohnhäuser mit hoher Belegung, Sporthallen, Küchen, Kantinen, Gebäude mit Gasöfen ohne Schornsteinanschluss

4

6

Besondere Gebäude, z.B. Wäschereien, Brauereien, Schwimmbäder

5

In Bild 3.5.2-1 wird für jede Klasse der Grenzwert des Wasserdampfpartialdruckgefälles 'p (entsprechend das Gefälle der Wasserdampfkonzentration 'c) abhängig von der mittleren monatlichen Außenlufttemperatur Te angegeben. Die Luftfeuchteklasse 5 wird nach oben hin nicht begrenzt und ist daher für dieses Verfahren nicht anzuwenden. Für die Ermittlung der Feuchtebelastung des Innenraumes sollte für jede Luftfeuchteklasse der obere Grenzwert angewendet werden, es sei denn, es wird nachgewiesen, dass die Bedingungen weniger ungünstig sind.

Bild 3.5.2-1 Grenzwerte der Wasserdampfpartialdruckdi¦erenz 'p (als auch 'c) für die gewählte Luftfeuchteklasse nach Tabelle 3.5.2-1 in Abhängigkeit der mittleren Außenlufttemperatur Te. (Beispiel: Für ein Wohnhaus in Luftfeuchteklasse 3 ergibt sich bei θe = 8°C ein 'p von 486 Pa.)

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

177

Fall 2) - bekannte Feuchtezufuhr und konstante Luftwechselrate Die Berechnung des Wasserdampfpartialdruckgefälles 'p erfolgt bei raumseitiger bekannter Feuchtezufuhr und einer monatlichen konstant anzusetzenden Luftwechselrate n nach: ∆p =



G ⋅ RD ⋅ T n⋅V

(3.5.2-1)

Darin sind: 'p = nutzungsbedingter Wasserdampfpartialdruckgefälle [Pa] G = Feuchtebelastung des Innenraumes [kg/h] n = Luftwechselrate [h-1] V = Gebäudevolumen [m3] RD = spezifische Gaskonstante für Wasserdampf [J/(kgK)] T = thermodynamische Temperatur [K]

Fall 3) - bekannte Feuchtezufuhr und variable Luftwechselrate Die Berechnung des Wasserdampfpartialdruckgefälles 'p erfolgt sinngemäß wie in Fall 2) nach Gl. 3.5.2-1, nur unter Ansatz einer monatlich veränderlichen Luftwechselrate n, die nach folgendem Ansatz bestimmt wird: n = 0 , 2 + 0 ,04 ⋅ θe 

(3.5.2-2)

Darin sind: n = Luftwechselrate [h-1] θe = monatliche Außenlufttemperatur [°C]

Wasserdampfpartialdruck a) Konditionierte Innenraumluft mit Ii =konstant pi = (φi + 0, 05) ⋅ psat (θi )

(3.5.2-3)

mit: 17 ,269⋅θi ⎧ ⎪610 ,5 ⋅ ln 237 ,3 + θi gilt für θ ≥ 0°C ⎪ i psat ( θi ) = ⎨ 21 ,8875⋅θi ⎪ ⎪⎩610 ,5 ⋅ ln 265 ,5 + θi gilt für θi < 0°C

Darin sind: pi = raumseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] psat = Wasserdampfsättigungsdruck der Raumluft gemäß Gl. 3.5.3-2 [Pa] φi = konstant anzusetzende relative Luftfeuchtigkeit der Raumluft [-] θi = Raumlufttemperatur [°C]

(3.5.2-4)

178

3 Feuchteschutz

b) Nutzungsbedingte Innenraumluft

pi = 1 ,1 ⋅ ∆p + pe



(3.5.2-5)

Darin ist: pi = raumseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] 'p = nutzungsbedingtes Wasserdampfpartialdruckgefälle nach Abschnitt 3.5.2 entsprechend Fälle 1) bis 3) [Pa] pe = außenseitiger Wasserdampfpartialdruck nach Gl. 3.5.1-1 [Pa]

3.5.3 Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kriti-

scher Oberflächenfeuchte Das Berechnungsverfahren nach DIN EN ISO 13788 [33] zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte basiert zunächst auf der Ermittlung einer monatlichen zulässigen raumseitigen Bauteiloberflächentemperatur unter Berücksichtigung der Feuchtebelastung des betrachteten Raumes und der äußeren Klimarandbedingungen. Daraus folgend wird ein monatlicher Mindest-Temperaturfaktor der raumseitgen Bauteiloberfläche ermittelt und zur Beurteilung des Bauteils der kritische Monat mit maximalem Wert herangezogen. Struktur des Nachweisverfahren bei schwerer Bauweise Klimatische Randbedingungen Als Eingangswerte für die Berechnung sind die außenseitigen klimatischen Randbedingungen Lufttemperatur T und relative Luftfeuchtigkeit I festzulegen. Die außenseitigen klimatischen Randbedingungen sind für den Standort des Gebäudes nach Abschnitt 3.5.1 und die raumseitigen nach Abschnitt 3.5.2 festzulegen. Wasserdampfpartialdruck Die Berechnung des monatlichen außenseitigen Wasserdampfpartialdruckes pe erfolgt gemäß Gl. 3.5.1-1 (siehe Abschnitt 3.5.1). Hierbei ist der monatliche Wasserdampfsättigungsdruck psat der Außenluft entsprechend der empirischen Gleichung Gl. 3.5.1-2 bzw. alternativ nach Tab. 3.1.3-1 anzusetzen. Die Bestimmung des monatlichen raumseitigen Wasserdampfpartialdruck pi erfolgt entsprechend konditionierter nach Gl. 3.5.2-3 bzw. nutzungsbedingter nach Gl. 3.5.2-5 Randbedingungen. Niedrigste zulässige Innenoberflächentemperatur Tsi,min Die Berechnung der niedrigsten monatlich zulässigen raumseitigen Oberflächentemperatur Tsi,min(psat) erfolgt nach Gl. 3.5.3-1. Hierbei ist der kritische Wasserdampfsättigungsdruck psat an der raumseitigen Bauteiloberfläche in der Regel mit dem 80%Luftfeuchtigkeits-Kriterium (Isi d zu bestimmen, um einem Schimmelpilzbefall an der Bauteilinnenoberfläche vorzubeugen. Falls erforderlich können auch andere Kriterien, z.B. (Isi d zur Vermeidung von Korrosion, angewendet werden.

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788 ⎧ ⎛ psat ⎞ ⎪ 237 , 3 ⋅ ln ⎜ ⎟ ⎝ 610 ,5 ⎠ gilt für p ≥ 610 ,5 Pa ⎪ sat ⎪ ⎛ psat ⎞ ⎪ 17 , 269 − ln ⎜ ⎟ ⎝ 610 ,5 ⎠ ⎪ θ si ,min = ⎨ ⎪ 265 ,5 ⋅ ln ⎛ psat ⎞ ⎜ 610 ,5 ⎟ ⎪ ⎠ gilt für p < 610 ,5 Pa ⎝ ⎪ sat p ⎛ ⎪ 21 ,875 − ln sat ⎞ ⎟ ⎜ ⎪⎩ ⎝ 610 ,5 ⎠

179

(3.5.3-1)

mit: psat ( θ si ) =



pi 0 ,8

(3.5.3-2)

Darin sind: Tsi,min = niedrigste zulässige Innenoberflächentemperatur [°C] psat = kritischer Wasserdampfsättigungsdruck an der raumseitigen Bauteiloberfläche nach Gl. 3.5.2-4 [Pa] pi = raumseitiger Wasserdampfpartialdruck nach Gl. 3.5.2-3 bzw. Gl. 3.5.2-5 [Pa]

Berechnung des monatlichen Mindest-Temperaturfaktors fRsi,min fRsi ,min =

θ si ,min − θe θi − θe

(3.5.3-3)

Darin ist: fRsi,min = monatlicher Mindesttemperaturfaktor [-] Tsi,min = monatliche niedrigste zulässige Innenoberflächentemperatur nach Gl. 3.5.3-1 [°C] θe = monatlicher Außenlufttemperatur [°C] θi = monatliche Raumlufttemperatur [°C] Zur Beurteilung der raumseitigen Bauteiloberflächentemperatur hinsichtlich einer Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte eines Bauteiles wird aus allen monatlich ermittelten Mindest-Temperaturfaktoren fRsi,min der Monat mit dem maximalen Wert nach Gl. 3.5.3-3 herangezogen: fRsi,max = max fRsi,min ( Jan., Febr ., März, April ,...) Darin ist: fRsi,max = Maximalwert der monatlichen Mindesttemperaturfaktoren [-] fRsi,min = monatliche Mindesttemperaturfaktoren [-]

(3.5.3-4)

180

3 Feuchteschutz

Nachweis Das Bauteil ist dann so zu bemessen, dass der tatsächliche fRsi-Wert der Bauteilkonstruktion den fRsi,max-Wert auf der ungestörten Fläche und an den ungünstigsten Stellen im Bereich von Wärmebrücken überschritten wird. fRsi > fRsi ,max

(3.5.3-5)

Darin ist: fRsi =Temperaturfaktor des Bauteils [-] fRsi,max =Maximalwert der monatlichen Mindesttemperaturfaktoren nach Gl. 3.5.3-8 [-]

a) Temperaturfaktor fRsi bei eindimensionalem Wärmestrom Für homogene ebene Bauteile (eindimensionale Fälle, z.B. für die Bewertung des Regelaufbaus einer Außenwand) gilt: fRsi ,1 D =

U −1 − Rsi

(3.5.3-6)

U −1

Darin ist: U = Wärmedurchgangskoeffizient des Bauteils [W/(m2K)] Rsi = Wärmeübergangswiderstand gemäß DIN 4108-3 [(m2K)/W] (siehe Tabelle 2.1.10-1)

b) Temperaturfaktor fRsi bei mehrdimensionalem Wärmestrom Die rechnerische Ermittlung des Temperaturfaktors von zwei- bzw. dreidimensionalen Wärmebrücken kann nach DIN EN ISO 10211-1 [31] und zusätzlich für linienförmige Wärmebrücken nach DIN EN ISO 10211-2 [32] erfolgen.

fRsi ,3 D =

1 1 fRsi ,2 Dx

+

1 fRsi ,2 Dy

+

1 fRsi ,2 Dz

+

2

(3.5.3-7)

fRsi ,1 D

Darin sind: fRsi,3D = Temperaturfaktor bei mehrdimensionalen Wärmestrom längs der x-Achse [-] fRsi,2Dx = Minimaler Temperaturfaktor der linienförmigen Wärmebrücke längs der x-Achse [-] fRsi,2Dy = Minimaler Temperaturfaktor der linienförmigen Wärmebrücke längs der y-Achse [-] fRsi,2Dz = Minimaler Temperaturfaktor der linienförmigen Wärmebrücke längs der z-Achse [-] fRsi,1D = arithmetischer Mittelwert der Temperaturfaktoren der wärmetechnisch homogenen Teile neben der linienförmigen Wärmebrücke [-]

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

Bild 3.5.3-1 Struktur des Nachweisverfahrens bei schwerer Bauweise

181

182

3 Feuchteschutz

Struktur des Nachweisverfahren für Fenster und bei leichter Bauweise Außenseitige klimatische Randbedingungen Bei leichten Bauteilen, die weniger als einen Tag benötigen, um auf Temperaturschwankungen zu reagieren (hier sind insbesondere Fenster und Türen angesprochen), wird ein jährlicher Ansatz gewählt, d.h. es ist als Eingangswert für die Berechnung der jährliche Mittelwert der Außenlufttemperatur Te für den Standort des Gebäudes gemäß Abschnitt 3.5.1 festzulegen. Als außenseitige relative Luftfeuchtigkeit wird Ie =95% angenommen. Berechnung des außenseitigen Wasserdampfpartialdruckes pe pe = 0 ,95 ⋅ psat ( θe )

(3.5.3-8)

Darin ist: pe = monatlicher außenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] psat = monatlicher Wasserdampfsättigungsdruck der Außenluft nach Gl. 3.5.1-2 [Pa] Berechnung der jährlichen niedrigsten zulässigen Innenoberflächentemperatur Tsi,min Die jährliche niedrigste zulässige raumseitige Oberflächentemperatur Tsi,min wird nach Gl. 3.5.3-1 ermittelt. Hierbei ist der kritische Wasserdampfsättigungsdruck psat der raumseitigen Bauteiloberfläche mit 100%-Luftfeuchtigkeits-Kriterium (Tsi =100%) und pi nach Abschnitt 3.5.2 zu ermitteln. psat ( θ si ) =

pi 1 ,0

(3.5.4-9)

Darin ist: psat = monatlicher Wasserdampfsättigungsdruck der Raumluft [Pa] pi = monatlicher raumseitiger Wasserdampfpartialdruck nach Gl. 3.5.2-5 [Pa] Berechnung des jährlichen Mindest-Temperaturfaktors fRsi,min Die Berechnung des Mindest-Temperaturfaktors fRsi,min erfolgt nach Gl. 3.5.3-3 mit der niedrigsten Oberflächentemperatur Tsi,min(psat) nach Gl. 3.5.3-1 mit einer angenommenen raumseitigen Lufttemperatur Ti und dem jährlichen Mittelwert der Außenlufttemperatur Te. Zur Beurteilung der raumseitigen Bauteiloberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte eines Bauteiles wird aus allen jährlich ermittelten Mindest-Temperaturfaktoren fRsi,min nach Gl. 3.5.3-3 der maximale Wert herangezogen. fRsi,max = max fRsi,min ( z. B. Jahr1996,..., Jahr 2006) Darin ist: fRsi,max = Maximalwert der jährlichen Mindesttemperaturfaktoren [-] fRsi,min = jährliche Mindesttemperaturfaktoren nach Gl. 3.5.3-3 [-]

(3.5.3-10)

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

183

Das Bauteil ist so zu bemessen, dass der tatsächliche fRsi-Wert der Bauteilkonstruktion (Bemessungstemperaturfaktor) den fRsi,max -Wert an den ungünstigsten Stellen im Bereich von Wärmebrücken überschreitet. Hierbei ist der Bemessungstemperaturfaktor, insbesondere bei Fensterrahmen infolge der komplexen Form und Vielfalt der für Fensterrahmen verwendeten Stoffe und der Wechselwirkungen zwischen dem Glas, dem Fensterrahmen und der Wand, in der sich das Fenster befindet, durch mehrdimensionale Berechnungsverfahren zu ermitteln.

3.5.4 Tauwasserbildung im Bauteilinnern Das Berechnungsverfahren nach DIN EN ISO 13788 [33] basiert auf der Ermittlung einer jährlichen Feuchtebilanz zur Berechnung der Höchstmenge an angesammelter Feuchte infolge Tauwasserbildung im Bauteilinneren und baut auf der Berechnungsmethode nach dem Glaser-Verfahren nach DIN 4108-3 [6] auf (siehe Abschnitt 3.4). Es können sich jedoch im Vergleich zum Nachweisverfahren nach DIN 4108-3 durch die monatlich wechselnden anzusetzenden klimatischen Randbedingungen (Temperatur und relative Feuchte) sowohl Kondensations- als auch Verdunstungszonen in verschiedenen Ebenen des Bauteils gleichzeitig bilden, was hier berücksichtigt wird. Eine Beurteilung des Bauteils hinsichtlich einer zulässigen bzw. unzulässigen Tauwassermenge ist jedoch nicht vorgesehen. Das Bauteil wird nur hinsichtlich einer vollständigen Austrocknung des Querschnitts beurteilt. Struktur des Berechnungsverfahrens Die jährliche Feuchtebilanzrechnung - beginnend mit dem ersten Monat, in dem Tauwasserbildung auftritt ( Anfangsmonat) - erfolgt mit den klimatischen Randbedingungen nach Abschnitt 3.5.1 und 3.5.2. Es wird für diesen Anfangsmonat entsprechend dem Glaser-Verfahren (siehe Abschnitt 3.4.5) ein Diffusionsdiagramm erstellt (siehe Schritt 2) und die ausfallende Tauwassermenge mc im Bauteil anhand der ein- und ausdiffundierenden Feuchtemengen bestimmt (siehe Schritt 3). Für die darauffolgenden Monate wird dieser Prozess wiederholt und aus den Tauwassermengen mc an jedem Monatsende ein kumulierter Wert Ma ermittelt (siehe Schritt 4). Wenn sich im Jahresverlauf die klimatischen Randbedingungen derart ändern, dass kein weiteres Tauwasser anfällt, beginnt der Austrocknungsvorgang. Der Nachweis ist erbracht, sobald am Ende eines Monats das ausgefallene Tauwasser wieder komplett verdunstet ist. Ermittlung des Anfangsmonats Als Ausgangssituation wird für das Bauteil eine Diffusionsberechnung für einen beliebigen Monat mj (Probemonat) gemäß Schritt 1, 2 und 3 durchgeführt und festgestellt, ob Tauwasser ausfällt. Der Anfangsmonat ist dann folgendermaßen zu bestimmen:

Fall a) In Monat mj fällt Tauwasser aus Wird für den Probemonat mj (z.B. April) eine Tauwasserbildung ermittelt, so ist die Berechnung für das Bauteil mit den vorangegangenen Monaten mj-(1...n) (im Beispiel März, Februar, Januar...) wiederholt durchzuführen, bis der erste Monat (z.B. Dezember) ohne Tauwasserbildung ermittelt werden kann. Der Anfangsmonat ist dann der darauf folgende Monat (Januar) und entspricht somit dem ersten Monat mit auftreten-

184

3 Feuchteschutz

der Tauwasserbildung. Wird jedoch kein Monat ohne Tauwasserbildung gefunden, so dass für das Bauteil eine Tauwasserbildung für alle zwölf Monate ermittelt wird, ist der Anfangsmonat beliebig zu wählen.

Fall b) In Monat mj fällt kein Tauwasser aus Wird für den Probemonat mj (z.B. April) keine Tauwasserbildung ermittelt, so ist die Diffusionsberechnung für das Bauteil mit den darauf folgenden Monaten mj+(1...n) (im Beispiel Mai, Juni, Juli...) wiederholt durchzuführe, bis der erste Monat (z.B. August) mit Tauwasserbildung gefunden wird. Dieser entspricht dann dem Anfangsmonat (August). Wird jedoch kein Monat mit Tauwasserbildung gefunden, so wird das Bauteil als frei von Tauwasser bezeichnet. 1. Schritt - Zusammenstellung der klimatischen Randbedingungen Als Eingangswerte für die Berechnung werden die monatlichen klimatischen Randbedingungen zusammengestellt.

Außenseitigen Randbedingungen Die Temperatur Teund relative Luftfeuchtigkeit Ieder Außenluft sind nach Abschnitt 3.5.1 festzulegen. Die Berechnung des außenseitigen Wasserdampfpartialdruckes pe,M erfolgt nach Gl. 3.5.3-1. Raumseitigen Randbedingungen Die Raumlufttemperatur Ti und die relative Luftfeuchtigkeit Ii sind gemäß Abschnitt 3.5.2 festzulegen. Die Berechnung des raumseitigen Wasserdampfpartialdruckes pi,M erfolgt bei Räumen mit: a) konditionierter Innenraumluft: pi,M nach Gl. 3.5.2-3 b) nutzungsbedingten Innenraumluft: pi,M nach Gl. 3.5.2-5 2. Schritt - Erstellung der Di¦usionsdiagramme Für das Bauteil wird eine Diffusionsberechnung für den Anfangsmonat nach dem Glaser-Verfahren (siehe Abschnitt 3.4) durchgeführt und festgestellt, ob Tauwasser ausfällt. Berechnung der Wasserdampfsättigungsdrücke Das Bauteil wird in Teilschichten unterteilt, wobei Bauteile mit hohem Wärmedurchlasswiderstand (z.B. Wärmedämmstoffe) in Bauteilschichten mit einem Wärmedurchlasswiderstand von maximal 0,25 m2·K/W unterteilt werden sollen. Anmerkung: Dies führt zu einem zeichnerischen Aufwand, welcher insbesondere bei Wärmedämmstoffen, wie z.B. Mineralwolle mit P=1, einiges Geschick dabei erfordert, die wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicken sd aller Bauteilschichten graphisch darstellen zu können. Die Teilschichten werden von außen nach innen einschließlich der thermischen Grenzschichten sowie der zugehörigen Kenngrößen (dies sind: die Schichtdicke d, die Wärmeleitfähigkeit O und die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl P)im Tabellenblatt im unteren Teil von Bild 3.4.3-2 in den Spalten c bis f eingetragen. Für dampfdichte Materialien mit großem P-Wert ist P=100 000 anzunehmen. Für die Bauteilschichten wird der Wärmedurchlasswiderstand R bestimmt. Die Wär-

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

185

meübergangswiderstände für die thermischen Grenzschichten werden nach Tabelle 3.5.4-1 angesetzt. In Spalte h werden die wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicken sd eingetragen (siehe Abschnitt 3.1.16). Nachfolgend werden die in den Schichten auftretenden Temperaturdifferenzen 'T berechnet und in Spalte i notiert. Abschließend werden die Schichtgrenztemperaturen T (Spalte j) und der von den Temperaturen abhängige Wasserdampfsättigungsdruck psat (Spalte k) (nach Tabelle 3.1.3-1 bzw. Gl. 3.1.3-1 und Gl. 3.1.3-2) für alle Schichten ermittelt. Tabelle 3.5.4-1 Wärmedurchlasswiderstände an den Oberflächen von Bauteilen

1 1 2 3 4

2 Oberfläche

raumseitig außenseitig

an Verglasung und Rahmen alle anderen Oberflächen

3 Wärmedurchlasswiderstand Rsi , Rse [m2K/W] 0,13 0,25 0,04

186

3 Feuchteschutz

Bild 3.5.4-1 Tabellenblatt zum Berechnungsverfahren nach DIN EN ISO 13788 [33]

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

187

Darstellung des pS -Verlaufes Die berechneten Wasserdampfsättigungsdrücke des gewählten Monats werden graphisch in einem Diffusionsdiagramm entsprechend dem Schritt 3 des Glaser-Verfahrens nach Abschnitt 3.4.3 dargestellt. Darstellung des pD -Verlaufes Bei der Darstellung des tatsächlichen Wasserdampfpartialdruckverlaufes sind folgende Fälle zu unterschieden: Fall 1) Fall 2) Fall 3) Fall 4)

Bauteil ohne Tauwasserausfall Bauteil mit Tauwasserbildung an einer oder mehreren Bauteilebenen Bauteil mit Verdunstung an einer oder mehreren Bauteilebenen Bauteil mit Tauwasserausfall und Verdunstung an Bauteilebenen

Im Fall 1) wird der Verlauf des Wasserdampfpartialdruckes pD entsprechend dem Schritt 4 des Glaser-Verfahrens nach Abschnitt 3.4.3 erstellt. Dieser Fall ist nur möglich, wenn zum einen kein akkumuliertes Tauwasser vom Vormonat vorhanden ist und zum anderen die raum- und außenseitigen Wasserdampfpartialdrücke pi und pe geradlinig miteinander verbunden werden können, ohne die Wasserdampfsättigungsdruckkurve zu berühren. Die Neigung der Geraden entspricht einem konstantem Wasserdampfdiffusionsstrom bzw. einer konstanten Wasserdampfstromdichte und somit einem tauwasserfreien Bauteilquerschnitt (siehe Bild 3.5.4-2).

Bild 3.5.4-2 Bauteil ohne Tauwasserausfall

Im Fall 2) wird der Verlauf des Wasserdampfpartialdruckes pD entsprechend dem Schritt 5 des Glaser-Verfahrens nach Abschnitt 3.4.3 erstellt. Die Konstruktion der geradlinigen Verbindung der raum- und außenseitigen Wasserdampfpartialdrücke pi und

188

3 Feuchteschutz

pe ist nicht möglich, ohne die Wasserdampfsättigungsdruckkurve zu berühren: es fällt Tauwasser aus. Der tatsächliche Wasserdampfpartialdruckverlauf wird dann bestimmt, indem im Diffusionsdiagramm ausgehend von pi und pe die Tangenten (Umhüllende) an die Kurve des Sättigungsdruckes gezeichnet werden. Die Berührungsstellen pc der Tangenten mit dem Kurvenzug des Wasserdampfsättigungsdruckes begrenzen den Ort des Tauwasserausfalls, z.B. zwischen den Bauteilschichten 2 und 3 in Bild 3.5.4-3. Dieser Fall ist nur möglich bei einem Bauteil ohne bzw. mit Tauwasserbildung im vorangegangenen Monat. D.h. es verändern sich die klimatischen Randbedingungen derart, dass im aktuellen Monat die Tauwasserbildung an Ebenen des Bauteils erstmalig auftritt bzw. sich fortsetzt.

Bild 3.5.4-3 Tauwasserausfall in einer Bauteilebene

Bedingt durch die wechselnden monatlichen klimatischen Randbedingungen kann in einem Bauteil Tauwasser an einer Ebene, aber auch an mehreren Ebenen ausfallen, wobei sich die unterschiedlichen Ebenen in verschiedenen Monaten bilden können. In Bild 3.5.4-4 wird ein Bauteil dargestellt, in dem Tauwasser an zwei Ebenen, gekennzeichnet durch die Berührungsstellen pc1 bzw. pc2 der Tangenten mit dem Kurvenzug des Wasserdampfsättigungsdruckes, ausfällt. Der Tauwasserausfall ist gesondert für beide Ebenen nach Schritt 3 zu betrachten.

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

189

Bild 3.5.4-4 Tauwasserausfall in zwei Bauteilebenen

Im Fall 3) liegen klimatische Randbedingungen derart vor, dass das im Bauteil akkumulierte Tauwasser wieder verdunsten kann. Die Konstruktion des Wasserdampfpartialdruckverlaufes ist zunächst entsprechend Fall 1) möglich. D.h. die raum- und außenseitigen Wasserdampfpartialdrücke pi und pe können geradlinig miteinander verbunden werden, ohne die Wasserdampfsättigungsdruckkurve zu berühren. Jedoch ist in diesem Fall an den Ebenen mit vorangegangenem Tauwasserausfall eine relative Luftfeuchtigkeit von I=100% anzunehmen, so dass an diesen Grenzflächen mit Verdunstung der Wasserdampfpartialdruck gleich dem Wasserdampfsättigungsdruck anzunehmen ist. Der Verlauf des Wasserdampfpartialdruckes pD wird daher in der Art bestimmt, dass Verbindungsgeraden zwischen dem raumseitigen Wasserdampfpartialdruck pi und dem Wasserdampfsättigungsdruck an Ebenen mit Verdunstung sowie dem außenseitigen Wasserdampfpartialdruck pe erstellt werden (siehe Bild 3.5.4-5 bzw. Bild 3.5.4-6). Hierbei darf die Wasserdampfpartialdruckkurve an keiner weiteren Ebene die Wasserdampfsättigungsdruckkurve berühren, ansonsten ist nach Fall 4) zu verfahren. Dieser Fall ist nur möglich bei einem Bauteil mit vorangegangener Tauwasserbildung bzw. bei fortgesetzter monatlicher Verdunstung.

190

3 Feuchteschutz

Bild 3.5.4-5 Verdunstung in einer Bauteilebene

Bild 3.5.4-6 Verdunstung in zwei Bauteilebenen

Im Fall 4) ist ebenfalls an den Grenzflächen mit Verdunstung der Wasserdampfpartialdruck gleich dem Wasserdampfsättigungsdruck anzunehmen (siehe Bild 3.5.4-7). Aus dieser Bedingung resultierend zeigt sich nun jedoch, dass die Wasserdampfpartialdruckkurve pD (Verbindungsgeraden zwischen dem raumseitigen Wasserdampfpartialdruck pi mit dem Wasserdampfsättigungsdruck an Ebenen mit Verdunstung peV und dem außenseitigen Wasserdampfpartialdruck pe) die Kurve des Wasserdampfsättigungsdruckes an einer weiteren Ebene berührt bzw. übersteigen würde. In diesem Fall sind an die Ebene pc1 Tangenten an die Sättigungsdampfdruckkurve zu konstruieren (Bild 3.5.4-7). Somit bilden sich in diesem Fall Tau- und Verdunstungsebenen gleich-

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

191

zeitig. Dieser Fall ist nur möglich bei einem Bauteil mit vorangegangener Tauwasserbildung bzw. bei fortgesetzter monatlicher Verdunstung.

Bild 3.5.4-7 Gleichzeitige Tauwasserbildung und Verdunstung in unterschiedlichen Bauteilebenen

3. Schritt - Berechnung der Tauwasser- und Verdunstungsmengen Die ausfallende Tauwasser- bzw. Verdunstungsmenge im Bauteil an einer oder mehreren Ebenen wird anhand des Diffusionsdiagrammes bestimmt (siehe Tabelle 3.5.4-8). Es werden folgende geometrische Fälle der Tauwasserbildung und der Verdunstung an einer oder mehreren Grenzflächen unterschieden: Fall a) - ohne Tauwasserausfall Dieser Fall kennzeichnet den unbehinderten Wasserdampf-Diffusionsstrom durch das Bauteil (siehe Zeile 2 der Tabelle 3.5.4-8). Die Wasserdampfmenge, die in den Stunden tM eines Monats hindurchdiffundiert, kann nach Gl. 3.5.4-1 ermittelt werden. ⎛ p − pe ⎞ m = t M ⋅ 0, 00072 ⋅ ⎜ i ⎟ ⎜ s′d,T ⎟ ⎝ ⎠

(3.5.4-1)

Darin ist: m = Wasserdampfdifusionsmenge [kg/m2] tm = Stunden des Monats [h] pi = monatlich raumseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] siehe Abschnitt 3.5.1 pe = monatlich aussenseitiger Wasserdampfpartialdruck [Pa] siehe Abschnitt 3.5.2 s'd,T = Summe der wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicken des Bauteils [m]

192

3 Feuchteschutz

Fall b) - Tauwasserausfall bzw. Verdunstung in einer Ebene Dieser Fall kennzeichnet den Tauwasserausfall bzw. Verdunstung zwischen zwei Bauteilschichten, z.B. zwischen den Bauteilschichten 2 und 3 in Zeile 3 der Tabelle 3.5.4-8. Die in den Stunden tM eines Monats ausfallende Tauwasser- bzw. Verdunstungsmenge mc wird nach Gl. 3.5.4-2 ermittelt. Ein positiven Ergebnis der Gleichung kennzeichnet Tauwasserbildung, ein negatives Ergebnis Verdunstung. ⎛ p − pc p − pe ⎞ mc = t M ⋅ 0, 00072 ⋅ ⎜ i − c ⎟ ⎜ s′d,T − s′d, c s′d, c ⎟⎠ ⎝

(3.5.4-2)

Darin ist: mc = flächenbezogene Tauwasser bzw. Verdunstungsmenge [kg/m2] tm = Stunden des Monats [h] pi = monatlicher raumseitiger Wasserdampfpartialdruck siehe Abschnitt 3.5.1 [Pa] pe = monatlicher aussenseitiger Wasserdampfpartialdruck siehe Abschnitt 3.5.2 [Pa] pc = Wasserdampfpsättigungsdruck in Tauwasserebene siehe Bild 3.5.4-3 bzw. Bild 3.5.4-5 [Pa] s'd,T = Summe der wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicken des Bauteils [m] s'd,c = wasserdamdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten zwischen aussenseitiger Bauteiloberfläche und Tauwasserebene [m] Fall c) - Tauwasserausfall bzw. Verdunstung in zwei Ebenen Die Tauwasser- bzw. Verdunstungsmenge wird für jede Ebene mit Tauwasserbildung, d.h. bei zwei Ebenen mit Tauwasserbildung, z.B. zwischen den Schichten 1 und 2 sowie zwischen den Schichten 3 und 4 in Zeile 4 der Tabelle 3.5.4-8, ermittelt. Die in den Stunden tM eines Monats ausfallende Tauwasser- bzw. Verdunstungsmenge mc1 bzw. mc2 wird nach den Gl. 3.5.4-3 bzw. Gl. 3.5.4-4 ermittelt. Ein positiven Ergebnis der Gleichung kennzeichnet Tauwasserbildung, ein negatives Ergebnis Verdunstung. ⎛ p − pc2 p − pc1 ⎞ mc2 = t M ⋅ 0, 00072 ⋅ ⎜ i − c2 ⎟ ⎜ s′d,T − s′d, c2 s′d, c2 − s′d, c1 ⎟ ⎝ ⎠ ⎛ p − pc1 p − pe ⎞ mc1 = t M ⋅ 0, 00072 ⋅ ⎜ c2 − c1 ⎟ ⎜ s′d, c2 − s′d, c1 s′d, c1 ⎟⎠ ⎝

(3.5.4-3) (3.5.4-4)

Darin sind: mc1,2 = flächenbezogene Tauwasser bzw. Verdunstungsmengen in den Tauwasserebenen 1 bzw. 2 [kg/m2] tm = Stunden des Monats [h] pi = monatlicher raumseitiger Wasserdampfpartialdruck siehe Abschnitt 3.5.1 [Pa]

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

pe pc1,2 s´d,T s'd,c1 s'd,c2

193

= monatlicher aussenseitiger Wasserdampfpartialdruck siehe Abschnitt 3.5.2 [Pa] = Wasserdampfpsättigungsdruck in Tauwasserebenen 1 bzw. 2 [Pa] = Summe der wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicken des Bauteils [m] = wasserdamdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten zwischen aussenseitiger Bauteiloberfläche und 1. Tauwasserebene [m] = wasserdamdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten zwischen aussenseitiger Bauteiloberfläche und 2. Tauwasserebene [m]

Fall d) - Tauwasserausfall und Verdunstung in Bauteilebenen Die Tauwassermenge wird für die Ebene mit Tauwasserbildung z.B. zwischen den Schichten 1 und 2 und die Verdunstungsmenge wird für die Ebene mit Verdunstung, z.B. zwischen den Schichten 3 und 4 in Zeile 4 der Tabelle 3.5.4-8, bestimmt. Die in den Stunden tM eines Monats ausfallende Tauwassermenge mc und die Verdunstungsmenge meV wird nach den Gl. 3.5.4-5 bzw. Gl. 3.5.4-6 ermittelt. ⎛ p − peV p − pc1 ⎞ meV = t M ⋅ 0, 00072 ⋅ ⎜ i − eV ⎟ ⎜ s′d,T − s′d, c2 s′d, c2 − s′d, c1 ⎟ ⎝ ⎠

(3.5.4-5)

⎛ p − pc1 p − pe ⎞ mc = t M ⋅ 0, 00072 ⋅ ⎜ eV − c1 ⎟ ⎜ s′d, c2 − s′d, c1 s′d, c1 ⎟⎠ ⎝

(3.5.4-6)

Darin sind: mc = flächenbezogene Tauwassermenge in der Tauwasserebenen [kg/m2] mV = flächenbezogene Verdunstungsmenge in der Tauwasserebenen mit Verdunstung [kg/m2] tm = Stunden des Monats [h] pi = monatlich raumseitiger Wasserdampfpartialdruck siehe Abschnitt 3.5.1 [Pa] pe = monatlicher aussenseitiger Wasserdampfpartialdruck siehe Abschnitt 3.5.2 [Pa] pc1 = Wasserdampfpsättigungsdruck in der Tauwasserebene [Pa] peV = Wasserdampfpsättigungsdruck in der Tauwasserebene mit Verdunstung [Pa] s'd,T = Summe der wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicken des Bauteils [m] s'd,c1 = wasserdamdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten zwischen aussenseitiger Bauteiloberfläche und 1. Tauwasserebene [m] s'd,c2 = wasserdamdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke der Baustoffschichten zwischen aussenseitiger Bauteiloberfläche und 2. Tauwasserebene [m]

4 c: Tauwasserausfall in zwei Ebenen

5

d: Verdunstung- und Tauwasserausfall in einer Ebene

2

3 a: Bauteil ohne Tauwasserausfall

1

b: Tauwasserausfall in einer Ebene

194 3 Feuchteschutz

Tabelle 3.5.4-2 Di¦usionsdiagramme der Fälle a bis d für Tauwasserausfall und Verdunstung

1 2 3

Fall Tauwasserausfall Verdunstung

3.5 Klimabedingter Feuchteschutz nach DIN EN ISO 13788

195

4. Schritt - Ergebnis der Jahresbilanzberechnung Die Tauwassermengen mc nach Schritt 3 und die akkumulierende Tauwassermenge Ma werden berechnet und in einem Tabellenblatt zusammengestellt (siehe Bild 3.5.4-9). Wenn sich im Jahresverlauf die Temperaturen ändern, so dass kein weiteres Tauwasser anfällt, beginnt der Austrocknungsvorgang. Dieser ist an den negativen Werten für mc zu erkennen und hält an, bis das akkumulierte Tauwasser verdunstet ist. Wird für die Tauwassermenge Ma in einer Grenzfläche am Monatsende ein negativer Wert ermittelt, dann ist sie als Null anzugeben. Folgende Kriterien werden zur Beurteilung des zu untersuchenden Bauteils nach DIN EN ISO 13788 [33] herangezogen:

a) Es fällt für keinen Monat an keiner Ebene des Bauteils Tauwasser aus. In diesem Fall darf angegeben werden, dass das Bauwerk frei von Tauwasserbildung im Bauteilinneren ist. b) Es fällt an einer oder mehreren Ebenen des Bauteils Tauwasser aus, das jedoch wieder in den wärmeren Monaten vollständig verdunsten kann. In diesem Fall ist die maximale Tauwassermenge, die an jeder Ebene auftritt, sowie der Monat, in dem der Höchstwert vorkam, anzugeben. Ferner sind gesetzliche Bestimmungen und weitere Hinweise in Produktnormen hinsichtlich der Gefahr der Verschlechterung des Zustandes von Baustoffen sowie der Verminderung der Wärmedämmung als Folge der berechneten maximalen Tauwassermenge zu berücksichtigen. c) Das Tauwasser, das sich an einer oder mehreren Grenzflächen gebildet hat, verdunstet unvollständig in den wärmeren Monaten. In diesem Fall ist anzugeben, dass das Bauwerk die Beurteilung nicht bestanden hat. Die Höchstmenge der Feuchte, die sich an jeder Ebene bildet, sowie die Feuchtemenge, die nach 12 Monaten an jeder Ebene verbleibt, sind anzugeben. Das Bauteil kann dann ggf. mit einem genaueren numerischen Verfahren nachgewiesen werden, so dass die Konstruktion die Anforderungen erfüllt. d) Es fällt an einer oder mehreren Ebenen des Bauteils in jedem Monat Tauwasser aus. In diesem Fall ist anzugeben, dass das Bauwerk die Beurteilung nicht bestanden hat. Das Bauteil kann dann ggf. mit einem genaueren numerischen Verfahren nachgewiesen werden, so dass die Konstruktion die Anforderungen erfüllt.

196

3 Feuchteschutz

Bild 3.5.4-8 Tabellenblatt zur Jahresbilanzrechnung nach DIN EN ISO 13788 [33]

197

4 Schallausbreitung 4.1 Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung 4.1.1 Schallschwingung Allgemein versteht man unter dem Begriff des Schalls die mechanische Schwingung eines elastischen Mediums, das sich in einem beliebigen Aggregatzustand (fest, flüssig, gasförmig) befinden kann. Eine mechanische Schwingung wiederum ist definiert als eine zeitlich periodische Zustandsänderung, die auftritt, wenn bei der Störung des mechanischen Gleichgewichtes Kräfte wirksam werden, die dieses Gleichgewicht wiederherzustellen versuchen. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Teilchen des elastischen Mediums um ihren Ruhepunkt bewegen, wird als Schallschnelle v [m/s] bezeichnet. Die Geschwindigkeit, mit der sich diese Teilchenschwingungen im Medium ausbreiten (durch elastische Kopplung der einzelnen Teilchen werden diese in Form einer Kettenreaktion mit einer entsprechenden zeitlichen Verzögerung ebenfalls in Schwingungen versetzt), wird als Schallgeschwindigkeit c [m/s] bezeichnet. Bild 4.1.1-1 zeigt in einer Prinzipskizze den zeitlichen Verlauf einer harmonischen Schwingung im Medium Luft mit Kennzeichnung der zentralen Begriffe.

Bild 4.1.1-1 Darstellung der zeitabhängigen Überlagerung von atmosphärischem Druck patm und Schalldruck p(t) mit Angabe der Periodendauer T, der Schalldruckamplitude p0 und dem e¦ektiven Schalldruck pe¦

e¦ektiver Schalldruck 1 peff = ⋅ T

T

∫ [ p ⋅ sin(ω ⋅ t)] 0

2

dt

mit ω = 2 ⋅ π ⋅ f

0

Darin sind: peff = effektiver Schalldruck in dB T = Periodendauer in s p0 = Schalldruckamplitude in Pa ω = Kreisfrequenz in rad/s f = Frequenz in Hz t = Zeit in s

(4.1.1-1)

198

Schallausbreitung

Frequenz f =

1 T

(4.1.1-2)

Darin sind: f = Frequenz in Hz T = Periode in s Ein reiner Ton wird durch eine einzige Frequenz beschrieben, vgl. Bild 4.1.1-2 oben. In der Natur kommt ein reiner Ton jedoch kaum vor.

Bild 4.1.1-2 Darstellung des Schalldruckes p als Funktion der Zeit t (jeweils links) und der entsprechenden Frequenzanalyse (jeweils rechts) für einen reinen Ton (oben, Frequenz f1), einen Klang (mittig, Frequenzen f1, f2 und f3) sowie ein Geräusch (unten, Frequenzband, aufgeteilt in Frequenzbereiche mit den Eckfrequenzen fo und fu sowie der entsprechenden Mittenfrequenz fm)

4.1 Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung

199

Ein Klang entsteht aus der Überlagerung unterschiedlicher Frequenzen (bzw. Töne). Durch eine Fourier-Analyse lässt sich ein Klang in eben diese zerlegen (Bild 4.1.1-2 mittig). Ein Geräusch wiederum besteht aus einer beliebigen Überlagerung einer Vielzahl von Tönen und weist in der Regel ein kontinuierliches Frequenzspektrum auf. Zur Frequenzanalyse wird das Frequenzspektrum in Oktaven oder häufiger noch in Terzen zerlegt, die durch ihre jeweiligen Mittenfrequenzen fm sowie durch untere und obere Eckfrequenzen fu und fo beschrieben werden (Bild 4.1.1-2 unten).

Wellenlänge

λ=

c f

(4.1.1-3)

Darin sind: λ = Wellenlänge in m c = Schallgeschwindigkeit in m/s f = Frequenz in Hz

Frequenzspektrum Das Frequenzspektrum wird in unterschiedliche Bereiche eingeteilt. Für die Bauakustik (= baulicher Schallschutz) wird der sogenannte „bauakustisch relevante Bereich“ als Frequenzintervall von 100 bis 3150 Hz definiert, für die Raumakustik liegt das Frequenzintervall im Bereich von 63 bis 8000 Hz.

Bild 4.1.1-3 Darstellung und Benennung unterschiedlicher Bereiche des Frequenzbandes

Tabelle 4.1.1-1 stellt die Oktav- und Terzmittenfrequenzen mit ihren jeweiligen oberen und unteren Eckfrequenzen zusammen und gibt - Luftschall vorausgesetzt - beispielhaft für die Terzmittenfrequenzen die Wellenlängen an.

200

Schallausbreitung

Tabelle 4.1.1-1 Zusammenstellung von Oktav- und Terzmittenfrequenzen mit ihren jeweiligen oberen und unteren Eckfrequenzen sowie Wellenlängen für die Terzmittenfrequenzen (Luftschall vorausgesetzt)

1 1

2

3

4

Oktavband

5

6

7 Wellenlänge von fm

Terzband

2

fm [Hz]

fu [Hz]

fo [Hz]

fm [Hz]

fu [Hz]

fo [Hz]

λ [m]

3

31,5

22,5

45

31,5

28

35,5

10,7

4

40

35,5

45

8,5

5

50

45

56

6,8

63

56

71

5,4

7

80

71

90

4,3

8

100

90

112

3,4

125

112

140

2,7

10

160

140

180

2,1

11

200

180

224

1,7

250

224

280

1,4

13

315

280

355

1,1

14

400

355

450

0,85

500

450

560

0,68

16

630

560

710

0,61

17

800

710

890

0,42

1000

890

1120

0,34

19

1250

1120

1410

0,27

20

1600

1410

1800

0,21

2000

1800

2240

0,17

22

2500

2240

2800

0,14

23

3150

2800

3550

0,11

4000

3550

4500

0,085

25

5000

4500

5600

0,068

26

6300

5600

7100

0,061

8000

7100

9000

0,042

10000

9000

11200

0,034

6

9

12

15

18

21

24

27 28

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

45

90

180

355

710

1400

288

5600

90

180

355

710

1400

288

5600

11200

4.1 Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung

201

4.1.2 Schallgeschwindigkeiten Die Schallgeschwindigkeit ist diejenige Geschwindigkeit, mit der sich mechanische Schwingungen in einem elastischen Medium fortpflanzen; sie ist in den unterschiedlichen Medien von verschiedenen Parametern abhängig. Tabelle 4.1.2-1 Exemplarische Zusammenstellung der Schallgeschwindigkeiten in unterschiedlichen elastischen Medien

1

1

2

3

4

Medium

Schallgeschwindigkeit c [m/s]

Medium

Schallgeschwindigkeit c [m/s]

2

Luft

344

Ziegel

3600

3

Kork

500

Granit

3850

4

Wasser

1480

Eichenholz

4100

5

Polystyrol

1800

Stahl

5050

6

Beton

3100

Aluminium

5200

7

Kiefernholz

3600

Quarzglas

5400

4.1.3 Definition unterschiedlicher Schallpegel Schalldruckpegel Als Schalldruck p wird die Amplitude einer Schallschwingung bezeichnet. Die Größe der Amplitude beginnt bei der Hörschwelle mit 20 —Pa, die Schmerzgrenze ist bei 20 Pa erreicht. Eine Obergrenze ist nicht vorgegeben, sie hängt allein von der eingesetzten schallerzeugenden Energie ab. Zum Vergleich: der atmosphärische Druck, dem der Schalldruck überlagert wird, beträgt rund 0,1 MPa. Der Schalldruckpegel Lp errechnet sich wie folgt: p2 p L p = 10 ⋅ log 2 = 20 ⋅ log p0 p0

(4.1.3-1)

Darin sind: Lp = Schalldruckpegel in dB p = Schalldruck in Pa p0 = Bezugswert (Hörschwelle mit p0 = 20 µPa) Der Minimalwert des Schalldruckpegels liegt damit bei der Hörschwelle mit 0 dB, die Schmerzgrenze bei 120 dB. Tabelle 4.1.3-1 gibt zur Veranschaulichung dieses logarithmischen Wertes einige Beispiele.

202

Schallausbreitung

Tabelle 4.1.3-1 Beispiele für Schalldruckpegel

1

1

2

Geräusch

Schalldruckpegel Lp [dB]

2

Hörschwelle

0

3

Leises Blätterrauschen

15 bis 20

4

Ruhige Wohnlage

30 bis 40

5

Leise Unterhaltung, ruhiges Büro

40 bis 50

6

Normale Unterhaltung

50 bis 60

7

Starker Straßenverkehr

70 bis 80

8

Rufen, Schreien

80 bis 85

9

Lkw in Vorbeifahrt

80 bis 90

10

Druckerei, Preßlufthammer in 10 Meter Entfernung

90 bis 100

11

Schnellzug in Vorbeifahrt

100 bis 110

12

Kesselschmiede

110 bis 120

13

Propellerflugzeug in 3 Meter Entfernung

120 bis 130

Addition und Subtraktion von Schallpegeln Addition n unterschiedlicher Schalldruckpegel: n

L p, ges = 10 ⋅ log

∑ 10

0 , 1⋅ Lp, j

(4.1.3-2)

j= 1

Addition n gleicher Schalldruckpegel:

(4.1.3-3)

L p, ges = L p, i + 10 ⋅ log n Subtraktion von Schallpegeln: n ⎤ ⎡ 0 , 1⋅ Lp, ges 0 , 1⋅ Lp,i ⎥ − 10 L p,1 = 10 ⋅ log ⎢ 10 ⎥ ⎢ ⎦ i= 2 ⎣

∑

Darin sind: Lp,ges = Lp,j = n = Lp,i = Lp,1 =

Gesamtschalldruckpegel in dB Schalldruckpegel der Einzelgeräusche in dB ganze Zahl Schalldruckpegel in dB Schalldruckpegel eines Einzelgeräusches in dB

(4.1.3-4)

4.1 Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung

203

In Tabelle 4.1.3-2 sind Angaben zur Bewertung von Schalldruckpegeldifferenzen ∆Lp (oder auch Schalldruckpegeländerungen) zusammengestellt. Tabelle 4.1.3-2 Bewertung von Schalldruckpegeldi¦erenzen ∆Lp

1

2

3

1

Schalldruckpegeldifferenz ∆Lp [dB]

Faktor der Erhöhung bzw. Reduzierung Schallenergie [-]

subjektive Einschätzung

2

±1

1,25 bzw. 0,75

Grenze der akustischen Differenzierungsfähigkeit = Änderung gerade wahrnehmbar

3

±3

2,0 bzw. 0,5

deutlich wahrnehmbar

4

± 10

10,0 bzw. 0,10

doppelte bzw. halbierte Lautstärke

Mittelung zeitlich veränderlicher Schallpegel Die nachfolgenden Gleichungen gelten gleichermaßen für die unterschiedlichen, vorstehend beschriebenen Schallpegel; nach DIN 45641 [7] sind zur Kennzeichnung des jeweiligen Pegels entsprechende Indizierungen vorzunehmen (Beispiel: p für Schalldruck, v für Schallschnelle). ⎤ ⎡ T 1 Leq = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ 10 0,1⋅ L( t ) dt ⎥ ⎥ ⎢T ⎥⎦ ⎢⎣ 0

∫

(4.1.3-5)

Darin sind: Leq = äquivalenten Dauerschallpegel in dB T = Mittelungsdauer in s L(t)= zeitlich veränderlicher Schallpegel in dB Besteht der zeitlich veränderliche Schallpegel aus einzelnen abschnittsweise konstanten äquivalenten (Dauer-)Schallpegeln Leq,i („Stufenverlauf“), so berechnet man: n ⎤ ⎡ 1 0 , 1⋅ Leq ,i ⎥ ⎢ Leq = 10 ⋅ log ⋅ Ti ⋅ 10 ⎥ ⎢T ⎦ ⎣ i= 1

∑

n

mit T =

∑T

i

i= 1

Darin sind: Leq = äquivalenten Dauerschallpegel in dB T = Mittelungsdauer in s Ti = Teildauer in s n = ganze Zahl Leq,i = einzelne abschnittsweise Schallpegel in dB

(4.1.3-6)

204

Schallausbreitung

Ist jede Teildauer Ti gleich lang, so vereinfacht sich die Berechnung: n ⎤ ⎡ 1 ⎢ Lm = 10 ⋅ log ⋅ 10 0,1⋅ Li ⎥ ⎥ ⎢n ⎦ ⎣ i= 1

∑

(4.1.3-7)

Darin sind: Lm = Mittelungspegel in dB n = Anzahl der Schallpegelwerte Li = einzelne Schallpegel in dB Mittelung örtlicher veränderlicher Schallpegel Die Mittelung örtlich veränderlicher Schallpegel L(V), L(S) oder L(Z) zu einem Mittelungspegel L' erfolgt: ⎤ ⎡ 1 0 , 1⋅ L(V ) ⎢ L ' = 10 ⋅ log ⋅ 10 dV ⎥ ⎥ ⎢V ⎥⎦ ⎢⎣ V

(4.1.3-8)

⎤ ⎡ 1 L ' = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ 10 0,1⋅ L( S) dS ⎥ ⎥ ⎢S ⎥⎦ ⎢⎣ S

∫

(4.1.3-9)

⎤ ⎡ 1 L ' = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ 10 0,1⋅ L( Z ) dZ ⎥ ⎥ ⎢Z ⎥⎦ ⎢⎣ Z

(4.1.3-10)

∫

∫

Darin sind: L' = Mittelungspegel in dB V = Volumen in m3 S = Fläche in m2 Z = Strecke in m

Anmerkung: Ist die Fläche S eine Hüllfläche um eine Schallquelle oder ein Teil von ihr, wird L'p als Messflächen-Schalldruckpegel bezeichnet. Der Mittelungspegel von n Mittelungspegeln L'i (mit i = 1 bis n) für einzelne Teilvolumina, Teilflächen oder Teillinien wird entsprechend den Vorgaben der Gl. 4.1.3-6 berechnet. Ist jede Teilfläche Si gleich groß, so vereinfacht sich die Ermittlung des äquivalenten Dauerschallpegels zu einem Mittelungspegel Lm aus den n Schallpegelwerten Li entsprechend Gl.4.1.3-7.

4.1 Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung

205

4.1.4 Lautstärkeempfinden und Frequenzbewertung Das Lautstärkeempfinden des Menschen ist subjektiv geprägt sowie stark frequenzabhängig: Töne tiefer Frequenzen werden bei konstantem Schalldruckpegel erheblich leiser empfunden als höhere.

Bild 4.1.4-1 Zusammenhang von subjektiv empfundenem Lautstärkepegel LN und dem objektiv messbaren Schalldruckpegel Lp. Eine Übereinstimmung von LN und Lp besteht nur bei der Frequenz f = 1000 Hz.

Zur Berücksichtigung dieser subjektiven Beurteilung werden messtechnisch ermittelte Schalldruckpegel durch sogenannte Schallpegelkorrekturwerte ∆L modifiziert. Nach DIN 60651 [9] differenziert man nach drei unterschiedlichen Kurven: A (für niedrige Schallpegel mit LN ≈ 40 phon), B (mittlere Schallpegel mit LN ≈ 80 phon) und C (für hohe Schallpegel mit LN ≈ 100 phon), wobei jedoch meist eine Korrektur nach Kurve A erfolgt. Die Art der Bewertung wird in der Einheit als dB(A), dB(B) oder dB(C) vermerkt.

Bild 4.1.4-2 Schalldruckpegelkorrektur ∆L nach DIN 60651 für die Bewertungen A, B und C

206

Schallausbreitung

Tabelle 4.1.4-1 Schalldruckpegelkorrekturwerte ∆L nach DIN 60651 [9] für die Bewertungen A, B und C

1

2

3

5

Schalldruckpegelkorrekturwert ∆L [dB]

Frequenz [Hz]

1

4

2

A-Bewertung

B-Bewertung

C-Bewertung

16

-57,6

-28,5

-8,5

4

20

-50,5

-24,2

-6,2

5

25

-44,7

-20,4

-4,4

6

31,5

-39,4

-17,1

-3,0

7

40

-34,6

-14,2

-2,0

8

50

-30,2

-11,6

-1,3

9

63

-26,2

-9,3

-0,8

10

80

-22,5

-7,4

-0,5

11

100

-19,1

-5,6

-0,3

12

125

-16,1

-4,2

-0,2

13

160

-13,3

-3,0

-0,1

14

200

-10,9

-2,0

0

15

250

-8,6

-1,3

0

16

315

-6,6

-0,8

0

17

400

-4,8

-0,5

0

18

500

-3,2

-0,3

0

19

630

-1,9

-0,1

0

20

800

-0,8

0

0

21

1000

0

0

0

22

1250

0,6

0

0

23

1600

1,0

0

-0,1

24

2000

1,2

-0,1

-0,2

25

2500

1,3

-0,2

-0,3

26

3150

1,2

-0,4

-0,5

27

4000

1,0

-0,7

-0,8

28

5000

0,5

-1,2

-1,3

-0,1

-1,9

-2,0

bauakustisch relevanter Bereich

3

29 6300 (Fortsetzung nächste Seite)

4.1 Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung

207

Tabelle 4.1.4-1 Schalldruckpegelkorrekturwerte ∆L nach DIN 60651 [9] für die Bewertungen A, B und C (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Schalldruckpegelkorrekturwert ∆L [dB]

Frequenz [Hz] A-Bewertung

B-Bewertung

C-Bewertung

30

8000

-1,1

-2,9

-3,0

31

10000

-2,5

-4,3

-4,4

32

12500

-4,3

-6,1

-6,2

33

16000

-6,6

-8,5

-8,5

34

20000

-9,3

-11,2

-11,2

4.1.5 Schallausbreitung Punktschallquellen Unter idealen Randbedingungen (keine Abschirmungen, Reflexionen oder Absorption etc.) wird sich der Schall, der von einer Punktschallquelle abgestrahlt wird, in konzentrischen Kugelschalen ausbreiten.

Bild 4.1.5-1 Schallausbreitung einer Punktschallquelle mit dem Schall-Leistungspegel LW unter idealen Randbedingungen. Dabei stellen sich in den Abständen r1 und r2 von der Schallquelle die Schalldruckpegel Lp1 und Lp2 ein.

Die Abnahme des Schalldruckpegels von r1 nach r2 lässt sich wie folgt bestimmen: ⎛r ⎞ ∆ L p = 20 ⋅ log ⎜ 2 ⎟ ⎝ r1 ⎠ Darin sind: ∆Lp= Abnahme des Schalldruckpegels in dB r1 = Abstand 1 in m r2 = Abstand 2 in m

(4.1.5-1)

208

Schallausbreitung

Für eine kugelförmig abstrahlende Punktschallquelle gilt: L p = LW − 11 − 20 ⋅ log r

(4.1.5-2)

Darin sind: Lp = Schalldruckpegel in dB LW = Schall-Leistungspegel in dB r = Abstand von der Mitte in m Im Abstand r = 28 cm entspricht dann der Schalldruckpegel Lp dem Schall-Leistungspegel LW. Für eine halbkugelförmig abstrahlende Punktschallquelle (Schallquelle z.B. direkt über dem Boden) gilt: L p = LW − 8 − 20 ⋅ log r

(4.1.5-3)

Darin sind: Lp = Schalldruckpegel in dB LW = Schall-Leistungspegel in dB r = Abstand von der Mitte in m Im Abstand r = 40 cm entspricht dann der Schalldruckpegel Lp dem Schall-Leistungspegel LW. Linienschallquellen Unter idealen Randbedingungen (keine Abschirmungen, keine Reflexionen, keine Absorption etc.) wird sich der Schall, der von einer sehr langen linienförmigen Schallquellen abgestrahlt wird, in konzentrischer Zylinderschalen ausbreiten.

Bild 4.1.5-2 Schallausbreitung einer sehr langen linienförmigen Schallquelle mit dem SchallLeistungspegel LW unter idealen Randbedingungen. Dabei stellen sich in den Abständen r1 und r2 von der Schallquelle die Schalldruckpegel Lp1 und Lp2 ein.

Die Abnahme des Schalldruckpegels von r1 nach r2 lässt sich unter Vernachlässigung der Zylinderkappen wie folgt bestimmen:

4.1 Physikalische Grundlagen der Schallausbreitung ⎛r ⎞ ∆ L p = 10 ⋅ log ⎜ 2 ⎟ ⎝ r1 ⎠

209

(4.1.5-4)

Darin sind: ∆Lp= Abnahme des Schalldruckpegels in dB r1 = Abstand 1 in m r2 = Abstand 2 in m Für eine zylinderförmig abstrahlende linienförmige Schallquelle gilt: L p = LW − 8 − 10 ⋅ log r

(4.1.5-5)

Darin sind: Lp = Schalldruckpegel in dB LW = Schall-Leistungspegel in dB r = Abstand von der Mitte in m Im Abstand r = 16 cm entspricht dann der Schalldruckpegel Lp dem Schall-Leistungspegel LW. Für eine halbzylinderförmig abstrahlende linienförmige Schallquelle (Schallquelle z.B. direkt über dem Boden) gilt: L p = LW − 5 − 10 ⋅ log r

(4.1.5-6)

Darin sind: Lp = Schalldruckpegel in dB LW = Schall-Leistungspegel in dB r = Abstand von der Mitte in m Im Abstand r = 32 cm entspricht dann der Schalldruckpegel Lp dem Schall-Leistungspegel LW.

4.2 Immissionsgrenzwerte bei Schallausbreitung im Freien 4.2.1 Anforderungen und Orientierungswerte Anforderungen nach TA Lärm Die Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm - TA Lärm [11] dient sowohl dem Schutz der Allgemeinheit und der Nachbarschaft vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Geräusche als auch der entsprechenden Vorsorge (schädliche Umwelteinwirkungen sind hier Geräuschimmissionen, die nach Art, Ausmaß oder Dauer geeignet sind, Gefahren, erhebliche Nachteile oder erhebliche Belästigungen herbei führen). Sie gilt für Anlagen, die als genehmigungsbedürftige oder nicht genehmigungsbedürftige Anlagen den Anforderungen des zweiten Teiles des BImSchG [10] entsprechen.

210

Schallausbreitung

Sie gilt nicht für: - Sportanlagen, die der Sportanlagenlärmschutzverordnung unterliegen, - sonstige nicht genehmigungsbedürftige Freizeitanlagen sowie Freiluftgaststätten, - nicht genehmigungsbedürftige landwirtschaftliche Anlagen, - Schießplätze, auf denen mit Waffen ab Kaliber 20 geschossen wird, - Tagebaue und die zum Betrieb eines Tagebaus erforderlichen Anlagen, - Baustellen, - Seehafenumschlagsanlagen, - Anlagen für soziale Zwecke. Der maßgebliche Immissionsort ist derjenige Ort im Einwirkungsbereich der Anlage, an dem eine Überschreitung der Immissionsrichtwerte nach Tabelle 4.2.1-1 am ehesten zu erwarten ist. Wenn im Einwirkungsort der Anlage aufgrund der Vorbelastung (das ist die bereits bestehende Belastung eines Ortes mit Geräuschimmissionen von allen Anlagen im Sinne der TA Lärm, jedoch ohne den Immissionsbeitrag der zu beurteilenden Anlage) zu erwarten ist, dass die Immissionsrichtwerte an einem anderen Ort überschritten werden, so ist zusätzlich auch derjenige Ort, an dem die Gesamtbelastung (das ist die Belastung eines Ortes mit Geräuschimmissionen, die von allen Anlagen im Sinne der TA Lärm hervorgerufen wird) den maßgeblichen Immissionsrichtwert am höchsten übersteigt, als zusätzlicher maßgeblicher Immissionsort festzulegen. Tabelle 4.2.1-1 Immissionsrichtwerte für Immissionsorte außerhalb von Gebäuden nach [11]

1

2

Immissionsort

Immissionsrichtwerte der Beurteilungspegel1) Lr [dB(A)]

1

tags 6.00 bis 22.00 Uhr

2

nachts 22.00 bis 6.00 Uhr

3

in Industriegebieten

70

4

in Gewerbegebieten

65

50

5

in Kern-, Dorf- und Mischgebieten

60

45

6

in allgemeinen Wohn- und Kleinsiedlungsgebieten

552)

402)

7

in reinen Wohngebieten

502)

352)

8

in Kurgebieten, für Krankenhäuser und Pflegeanstalten

452)

352)

1)

Einzelne kurzzeitige Geräuschspitzen dürfen die Immissionsrichtwerte am Tage um maximal 30 dB(A) und in der Nacht maximal um 20 dB(A) überschreiten.

2)

Der ermittelte Beurteilungspegel ist wegen der erhöhten Störwirkung der Geräusche an Werktagen zwischen 6.00 und 7.00 Uhr sowie zwischen 20.00 und 22.00 Uhr ebenso wie an Sonn- und Feiertagen zwischen 6.00 und 9.00 Uhr, 13.00 und 15.00 Uhr sowie zwischen 20.00 und 22.00 Uhr um 6 dB(A) zu erhöhen. Von der Berücksichtigung dieses Zuschlages kann abgesehen werden, soweit dies wegen der besonderen örtlichen Verhältnisse unter Berücksichtigung des Schutzes vor schädlichen Umwelteinwirkungen erforderlich ist.

4.2 Immissionsgrenzwerte bei Schallausbreitung im Freien

211

Ist wegen voraussehbarer Besonderheiten beim Betrieb einer Anlage zu erwarten, dass in seltenen Fällen oder über eine begrenzte Zeitdauer, aber nicht an mehr als zehn Tagen oder Nächten eines Kalenderjahres und nicht an mehr als an jeweils zwei aufeinander folgenden Wochenenden, die Immissionsrichtwerte nach Tab. 4.2.1-1 auch bei Einhaltung des Standes der Technik zur Lärmminderung nicht eingehalten werden können, so kann eine Überschreitung im Rahmen des Genehmigungsverfahrens zugelassen werden. Dann gelten die Immissionsrichtwerte bei diesen seltenen Ereignissen nach Tab. 4.2.1-2. Tabelle 4.2.1-2 Immissionsrichtwerte für Immissionsorte außerhalb von Gebäuden für seltene Ereignisse nach [11]

1

2

Immissionsort

Immissionsrichtwerte der Beurteilungspegel Lr [dB(A)]

1

2 3

in Industriegebieten

tags 6.00 bis 22.00 Uhr

nachts 22.00 bis 6.00 Uhr

70

55

1)

4

in Gewerbegebieten

70

551)

5

in Kern-, Dorf- und Mischgebieten

702)

552)

6

in allgemeinen Wohn- und Kleinsiedlungsgebieten

7

in reinen Wohngebieten

702)3)

552)3)

8

in Kurgebieten, für Krankenhäuser und Pflegeanstalten

1)

Einzelne kurzzeitige Geräuschspitzen dürfen die Immissionsrichtwerte am Tage um maximal 25 dB(A) und in der Nacht maximal um 15 dB(A) überschreiten.

2)

Einzelne kurzzeitige Geräuschspitzen dürfen die Immissionsrichtwerte am Tage um maximal 20 dB(A) und in der Nacht maximal um 10 dB(A) überschreiten.

3)

Der ermittelte Beurteilungspegel ist wegen der erhöhten Störwirkung der Geräusche an Werktagen zwischen 6.00 und 7.00 Uhr sowie zwischen 20.00 und 22.00 Uhr ebenso wie an Sonn- und Feiertagen zwischen 6.00 und 9.00 Uhr, 13.00 und 15.00 Uhr sowie zwischen 20.00 und 22.00 Uhr um 6 dB(A) zu erhöhen. Von der Berücksichtigung dieses Zuschlages kann abgesehen werden, soweit dies wegen der besonderen örtlichen Verhältnisse unter Berücksichtigung des Schutzes vor schädlichen Umwelteinwirkungen erforderlich ist.

Die TA Lärm erhebt zusätzlich Anforderungen an die Begrenzung von Geräuschübertragung (Luftschall, Körperschall) innerhalb des Gebäudes gegenüber betriebsfremden, schutzbedürftigen Räumen.

212

Schallausbreitung

Tabelle 4.2.1-3 Immissionsrichtwerte für Immissionsorte innerhalb von Gebäuden

1

1

2

Immissionsort: betriebsfremder schutzbedürftiger Raum nach DIN 4109 [2]1)

Immissionsrichtwerte der Beurteilungspegel2) Lr [dB(A)]

2 3

in Industriegebieten

4

in Gewerbegebieten

5

in Kern-, Dorf- und Mischgebieten

6

in allgemeinen Wohn- und Kleinsiedlungsgebieten

7

in reinen Wohngebieten

8

in Kurgebieten, für Krankenhäuser und Pflegeanstalten

tags 6.00 bis 22.00 Uhr

nachts 22.00 bis 6.00 Uhr

353)

253)

1)

Vgl. auch Abschnitt 5

2)

Vgl. auch Abschnitt 5

3)

Einzelne kurzzeitige Geräuschspitzen dürfen die Immissionsrichtwerte um maximal 10 dB(A) überschreiten.

Anforderungen nach Sportanlagenlärmschutzverordnung Die 18. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (18. BImSchV), kurz: Sportanlagenlärmschutzverordnung [1], gilt für die Errichtung, die Beschaffenheit und den Betrieb von Sportanlagen, sofern sie einer Genehmigung nach § 4 des BImSchG [10] nicht bedürfen. Zur Sportanlage zählen auch Einrichtungen, die mit der Sportanlage in einem engen räumlichen Zusammenhang stehen. Zur Nutzungsdauer der Sportanlage gelten auch die Zeiten des An- und Abfahrverkehrs sowie des Zu- und Abgangs. Sportanlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass die in Tabelle 4.2.1-4 genannten Immissionsrichtwerte unter Anrechnung der Geräuschimmissionen anderer Sportanlagen nicht überschritten werden. Dabei ist zu beachten, dass weitergehende Vorschriften, vor allem zum Schutz der Sonn- und Feiertags-, Mittags- und Nachtruhe oder zum Schutz besonders empfindlicher Gebiete, davon unberührt bleiben. Gegebenenfalls sind Nebenbestimmungen und Anordnungen im Einzelfall entsprechend §5 der 18. BImSchV [1] projektbezogen zu überprüfen.

4.2 Immissionsgrenzwerte bei Schallausbreitung im Freien

213

Tabelle 4.2.1-4 Immissionsrichtwerte nach der Sportanlagenlärmschutzverordnung [1]

1

2

3

4

5

1

Immissionsrichtwerte der Beurteilungspegel 1) Lr [dB(A)]

2

an Werktagen

Immissionsort

3

tags

Ruhezeit

nachts

6.00 bis 22.00 Uhr

22.00 bis 6.00 Uhr

4

6.00 bis 8.00 Uhr 20.00 bis 22.00 Uhr

5

an Sonn- und Feiertagen

in Gewerbegebieten

8

in Kern-, Dorf- und Mischgebieten

9

in allgemeinen Wohn- und Kleinsiedlungsgebieten

10 in reinen Wohngebieten 11

in Kurgebieten, für Krankenhäuser und Pflegeanstalten

in Aufenthaltsräumen von Wohnungen, die baulich 12 aber nicht betrieblich mit der Sportanlage verbunden sind

innerh. von Geb.

7

außerhalb von Gebäuden

6

tags

Ruhezeit2)

nachts

7.00 bis 22.00 Uhr

7.00 bis 9.00 Uhr 13.00 bis 15.00 Uhr 20.00 bis 22.00 Uhr

22.00 bis 7.00 Uhr

65

60

50

60

55

45

55

50

40

50

45

35

45

45

35

35

-

25

1)

Einzelne kurzzeitige Geräuschspitzen dürfen die Immissionsrichtwerte außerhalb des Gebäudes am Tage um maximal 30 dB(A) und in der Nacht maximal um 20 dB(A) und innerhalb des Gebäudes um maximal 10 dB(A) überschreiten.

2)

Die Ruhezeit von 13.00 bis 15.00 Uhr ist nur zu berücksichtigen, wenn die Nutzungsdauer der Sportanlage oder der Sportanlagen in der Zeit von 9.00 bis 20.00 Uhr mindestens vier Stunden beträgt

Anforderungen nach der Verkehrslärmschutzverordnung Die 16. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (16. BImSchV), kurz: Verkehrslärmschutzverordnung [12], gilt für den Bau oder die wesentliche Änderung von öffentlichen Straßen sowie von Schienenwegen der Eisenbahn und Straßenbahnen (im Folgenden mit Straßen- und Schienenwegen abgekürzt).

214

Schallausbreitung

Tabelle 4.2.1-5 Immissionsrichtwerte nach der Verkehrslärmschutzverordnung [12]

1

2

Immissionsort1)

Immissionsrichtwerte der Beurteilungspegel2) Lr [dB(A)]

1

2

tags 6.00 bis 22.00 Uhr

nachts 22.00 bis 6.00 Uhr

3

an Krankenhäusern, Schulen, Kurheimen und Altenheimen

57

47

4

in reinen und allgemeinen Wohn- und Kleinsiedlungsgebieten

59

49

5

in Kern-, Dorf- und Mischgebieten

64

54

6

in Gewerbegebieten

69

59

1)

Die Art der bezeichneten Anlagen und Gebiete ergibt sich aus den Festsetzungen in den Bebauungsplänen. Sonstige in den Bebauungsplänen festgesetzte und nicht festgesetzte Flächen für Anlagen und Gebiete sind als bauliche Anlagen im Außenbereich (Zeilen 3, 5 und 6) entsprechend ihrer Schutzbedürftigkeit zu beurteilen.

2)

Wird die zu schützende Nutzung nur am Tag oder nur in der Nacht ausgeübt, so ist nur der Immissionsgrenzwert für diesen Zeitraum anzuwenden.

Orientierungswerte nach DIN 18005-1 Bbl. 1 In Beiblatt 1 zu DIN 18005-1 [6] werden für die städtebauliche Planung (nicht für die Zulassung von Einzelvorhaben, wie z.B. nach TA Lärm) Orientierungswerte der Immissions-Beurteilungspegel angegeben. Es handelt sich dabei nicht um normative Festlegungen sondern um zusätzliche Informationen. Diese Orientierungswerte haben dabei vorrangig Bedeutung für die Planung von Neubaugebieten mit schutzbedürftigen Nutzungen und für die Neuplanung von Flächen, von denen Schallemissionen ausgehen und auf vorhandene oder geplante schutzbedürftige Nutzungen einwirken können. Da die Orientierungswerte allgemein, d.h. sowohl für Großstädte als auch für ländliche Gemeinden gelten, können örtliche Gegebenheiten in bestimmten Fällen eine Variation dieser Werte erforderlich machen. Die Orientierungswerte nach DIN 18005-1 Bbl. 1 [6] sind in Tabelle 4.2.1-6 zusammengestellt.

4.2 Immissionsgrenzwerte bei Schallausbreitung im Freien

215

Tabelle 4.2.1-6 Schalltechnische Orientierungswerte für die städtebauliche Planung nach [6]

1 Immissionsort1) 1

2

2

3

4

Orientierungswerte der Beurteilungspegel2) Lr [dB(A)] tags

nachts

6.00 bis 22.00 Uhr

22.00 bis 6.00 Uhr

3

Emissionsart 13)

Emissionsart 23)

4

reine Wohngebiete, Wochenendhausgebiete, Ferienhausgebiete

50

35

40

5

allgemeine Wohn-, Kleinsiedlungsund Campingplatzgebiete

55

40

45

6

Friedhöfe, Kleingarten- und Parkanlagen

7

besondere Wohngebiete

60

40

45

8

Dorf- und Mischgebiete

60

45

50

9

Kern- und Gewerbegebiete

65

50

55

sonstige Sondergebiete, sofern 10 sie schutzbedürftig sind, je nach Nutzungsart

45 bis 65

55

35 bis 65

1)

Als Immissionsort gelten die maßgebenden Ränder der Baufläche oder der überbaubaren Grundstücksfläche oder Flächen sonstiger Nutzung

2)

Die Beurteilungspegel der Geräusche verschiedener Arten von Schallquellen (Verkehr, Industrie und Gewerbe, Freizeitlärm) sollen wegen der unterschiedlichen Einstellung der Betroffenen zu verschiedenen Arten von Geräuschquellen jeweils für sich allein mit den Orientierungswerten verglichen und nicht addiert werden.

3)

Emissionsart 1: Industrie-, Gewerbe- und Freizeitlärm sowie Geräusche von vergleichbaren öffentlichen Betrieben. Emissionsart 2: alle anderen Lärmquellen

4.3 Ermittlung von Schallimmissionen nach TA Lärm 4.3.1 Allgemeines Nach der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) [11] setzt sich der maßgebliche Beurteilungspegel Lr,G am maßgebenden Immissionsort zusammen aus einer Vorbelastung Lr,V und der Zusatzbelastung Lr,Z. Dabei versteht man unter der Vorbelastung die Belastung eines Ortes mit Geräuschimmissionen von allen Anlagen im Sinne der TA Lärm ohne den Immissionsbeitrag der zu beurteilenden Anlage, jedoch unter Einbeziehung der Verkehrsgeräusche auf öffentlichen Verkehrsflächen.

216

Schallausbreitung

Unter der Zusatzbelastung versteht man denjenigen Immissionsbeitrag, der durch die zu beurteilende Anlage einschließlich ihrer internen Verkehrsgeräusche hervorgerufen wird. Die Ermittlung der einzelnen Einflüsse erfolgt in einer Kombination von Mess- und Rechenverfahren. Der maßgebliche Beurteilungspegel wird für den maßgeblichen Immissionsort bestimmt. Dieser liegt -

-

bei bebauten Flächen 0,5 m außerhalb vor der Mitte des geöffneten Fensters des vom Geräusch am stärksten betroffenen Raumes nach DIN 4109 [2], bei unbebauten Flächen oder bebauten Flächen, die keine Gebäude mit schutzbedürftigen Räumen enthalten, an dem am stärksten betroffenen Rand der Fläche, wo nach dem Bau- und Planungsrecht Gebäude mit schutzbedürftigen Räumen erstellt werden dürfen, bei mit der zu beurteilenden Anlage baulich verbundenen schutzbedürftigen Räumen, bei Körperschallübertragung sowie bei der Einwirkung tieffrequenter Geräusche in dem am stärksten betroffenen schutzbedürftigen Raum.

Die TA Lärm sieht nach Nummer A 1.2 für die Ermittlung der Geräuschimmissionen im Regelfall folgende Vorgehensweise vor: -

Ermittlung der Geräuschimmissionen aus Vorbelastung durch Messung und Ermittlung der Geräuschimmissionen aus Zusatzbelastung durch überschlägige oder detaillierte Prognose.

Grundsätzlich hängt die Genauigkeit der Immissionsprognosen wesentlich von der Zuverlässigkeit der Eingangsparameter ab, die mit entsprechender Sorgfältigkeit zu ermitteln sind. Die Vorgehensweisen zur Prognostizierung von Geräuschimmissionen sind im Folgenden in zusammengefasster Form dargestellt.

4.3.2 Ermittlung der Geräuschimmissionen aus Vorbelastung durch Messung Die Geräuschimmissionen sind an den maßgeblichen Immissionsorten zu ermitteln. Ist dieses nicht möglich (z.B. bei Fremdgeräuscheinwirkung oder bei Seltenheit von Mitwindwetterlagen), lassen sich die Immissionen unter Umständen auch durch Messungen an Ersatzimmissionsorten in Verbindung mit Schallausbreitungsberechnungen substituieren. n ⎤ ⎡ 1 0 , 1⋅ Lr ,i ⎥ LV , r = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ 10 ⎥ ⎢n ⎦ ⎣ i= 1

(4.3.2-1)

N ⎡ ⎤ 1 0 , 1⋅( LAeq , j − Cmet + KT , j + K I , j ) ⎥ Lr , i = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ T j ⋅ 10 ⎢T ⎥ r ⎥⎦ j= 1 ⎣⎢

(4.3.2-2)

∑

∑

4.3 Ermittlung von Schallimmissionen nach TA Lärm

217

k ⎡ ⎤ 1 0 , 1⋅ LAFT ( t ), j ⎥ L AFTeq = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ 10 ⎢k ⎥ ⎥⎦ ⎣⎢ j = 1

∑

(4.3.2-3)

K I , j = L AFTeq, j − L Aeq, j

(4.3.2-4)

Die Zusammenstellung aller Parameter sowie ihre Beschreibungen, Einheiten und Ermittlungsvorgaben erfolgt in Tabelle 4.3.2-1. Tabelle 4.3.2-1 Zusammenstellung aller Parameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben (A-bewertete Größen mit der Zeitbewertung F nach DIN EN 60651 [9]) zur Ermittlung der Geräuschimmission aus Vorbelastung

1 1)

2

3

4

1

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach

2

LV,r

maßgeblicher Beurteilungspegel der Vorbelastung

dB(A)

Gl. 4.3.2-1

3

n

Anzahl der gemessenen Beurteilungspegel

-

Messung

4

Lr,i

Beurteilungspegel der Messung i

dB(A)

Gl. 4.3.2-2

5

T

Teilzeit, die Summe aller Teilzeiten muss am Tage 16 h und in der Nacht 1 h betragen

h

Anzahl der gewählten Teilzeiten

-

Messung

6

N

7

Cmet

meteorologische Korrektur

dB(A)

8

LAeq

A-bewerteter Mittelungspegel zur Beurteilung der Geräuschimmissionen

dB(A)

A-bewerteter Maximalpegel des Schalldruckpegels zur Beurteilung von Geräuschspitzen

dB(A)

Zuschlag für Ton- und/oder Informationshaltigkeit von Geräuschspitzen

dB(A)

nach Auffälligkeit: 0, 3 oder 6 dB(A)

DIN ISO 6913-2 [4]

Messung nach DIN 45645-1 [8]

9

LAFmax

10

KT

11

LAFT(t)

A-bewerteter Taktmaximalpegel mit Taktlänge von 5 s

dB(A)

Messung nach DIN 45645-1 [8]

12

LAFTeq

A-bewerteter Taktmaximal-Mittelungspegel zur Ermittlung des Zuschlags für Impulshaltigkeit des zu beurteilenden Geräusches

dB(A)

Gl. 4.3.2-3 aus den LAFT(t)2)

13

k

Anzahl der Takte (Taktlänge 5 Sekunden)

-

Messung

14

KI

Zuschlag für Impulshaltigkeit

dB(A)

Gl. 4.3.2-4

1)

Zur Kennzeichnung von Zeitintervallen wird der Index j angehängt, wobei j die Nummer des jeweiligen Intervalls bezeichnet.

2)

Diese Formel gilt nur bei gleichen Taktzeiten (hier: 5 Sekunden). Für ungleiche Taktintervalle wird auf DIN 45641 [8] Abschnitt 3 verwiesen.

218

Schallausbreitung

4.3.3 Ermittlung der Geräuschimmissionen aus Zusatzbelastung mit der überschlägigen Prognose Die überschlägige Prognose der Geräuschimmission ist für die Vorplanung und in denjenigen Fällen ausreichend, in denen die nach ihr berechneten Beurteilungspegel zu keiner Überschreitung der Immissionsrichtwerte führen. Bei der überschlägigen Prognose werden die Mittelungspegel am maßgeblichen Immissionsort mit Hilfe der A-bewerteten Schall-Leistungspegel, der Einwirkzeiten und der Richtungskorrekturen der Schallquellen sowie einer vereinfachten Schallausbreitungsberechnung ermittelt, bei der eine schallausbreitungsbegünstigende Wetterlage zugrundegelegt und nur die geometrische Schallausbreitungsdämpfung berücksichtigt wird.

0 , 1⋅ LV ,r 0 , 1⋅ LZ ,r ⎤ LG, r = 10 ⋅ log ⎡⎢ 10 + 10 ⎥⎦ ⎣

(4.3.3-1)

N ⎡ ⎤ 1 0 , 1⋅( LAeq , j − Cmet + KT , j + K I , j ) ⎥ LZ, r = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ T j ⋅10 ⎢T ⎥ ⎢⎣ r j = 1 ⎥⎦

(4.3.3-2)

⎤ ⎡ 1 0 , 1⋅ LAeq ,k , j ⎥ L Aeq, j = 10 ⋅ log ⎢ ⋅ (TE, k , j ⋅10 ⎥ ⎢ Tj ⎦ k ⎣

∑

(4.3.3-3)

L Aeq, k , j = LWAeq + DI + K 0 − 20 ⋅ log( sm ) − 11

(4.3.3-4)

∑

LWAeq = LI − R ' w − 4 + 10 ⋅ log

L AF max = 10 ⋅ log

∑ 10

S S0

0 , 1⋅ LAF max,k

(4.3.3-5)

(4.3.3-6)

k

Die Zusammenstellung aller Berechnungsparameter sowie ihre Beschreibungen, Einheiten und Ermittlungsvorgaben erfolgt in Tabelle 4.3.3-1.

4.3 Ermittlung von Schallimmissionen nach TA Lärm

219

Tabelle 4.3.3-1 Zusammenstellung aller Berechnungsparameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben (A-bewertete Größen) zur Ermittlung der Geräuschimmissionen aus Zusatzbelastung für den maßgeblichen Immissionsort mit der überschlägigen Prognose

1

2

3

4

1

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach

2

LG,r

maßgeblicher Beurteilungspegel der Gesamtbelastung, der sich nach Inbetriebnahme der Anlage einstellt

dB(A)

Gl. 4.3.3-1

3

LV,r

maßgeblicher Beurteilungspegel der Vorbelastung

dB(A)

Tabelle 4.3.2-1

4

LZ,r

maßgeblicher Beurteilungspegel der Zusatzbelastung aus allen Teilzeiten Tj

dB(A)

Gl. 4.3.3-2

5

T

h

Messung

6

Cmet

meteorologische Korrektur

dB(A)

DIN ISO 6913-2 [4]

7

KT

Zuschlag für Ton- und/oder Informationshaltigkeit von Geräuschspitzen

dB(A)

nach Auffälligkeit: 0, 3 oder 6 dB(A)

8

KI

Zuschlag für Impulshaltigkeit

dB(A)

nach Störwirkung: 0, 3 oder 6 dB(A)

dB(A)

Gl. 4.3.3-3

Teilzeit; die Summe Tr aller Teilzeiten muss am Tage 16 h und in der Nacht 1 h betragen

9

LAeq,j

Beurteilungspegel für jeden maßgeblichen Immissionsort der Anlage für die Teilzeit j, berechnet aus den Pegeln und Einwirkzeiten aller Schallquellen k

10

LAeq,k,j

Mittlerer A-bewerteter Schall-Leistungspegel der Schallquelle k in der Teilzeit j

dB(A)

Gl. 4.3.3-4

11

LWAeq

von Teilflächen der Außenhaut eines Gebäudes abgestrahlter mittlerer Schall-Leistungspegel1)

dB(A)

VDI 2571 [13] bzw. Gl. 4.3.3-5

12

Tj

13

TE,k,j

14

LΙ

15

R'w

16

S

Teilzeit j

h

Einwirkzeit der Schallquelle k in der Teilzeit j

h

Messung und Planungsunterl.

Mittlerer A-bewerteter Schalldruckpegel im Innern des Gebäudes

dB(A)

VDI 2571 [16]

bewertetes Luftschalldämm-Maß

dB(A)

DIN 4109 [2]

Fläche des schallübertragenden Bauteils

17 S0 Bezugsfläche (S0 = 1,0 m2) (Fortsetzung nächste Seite)

2

m

Planungsunterl.

m2

VDI 2571 [13]

220

Schallausbreitung

Tabelle 4.3.3-1 Zusammenstellung aller Berechnungsparameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben (A-bewertete Größen) zur Ermittlung der Geräuschimmissionen aus Zusatzbelastung für den maßgeblichen Immissionsort mit der überschlägigen Prognose (Fortsetzung)

1

2

3

4

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach DIN ISO 9613 [4] bzw. VDI 2714 [14]

18

DI

Richtwirkungsmaß bei Eigenabschirmung des Gebäudes

dB(A)

19

K0

Raumwinkelmaß2)

dB(A)

20

sm

Abstand des Immissionsortes vom Emissionsort (Schallquelle)3)

m

Planungsunterlagen

21

Lr,Trf,k,j4)

Beurteilungspegel der Verkehrsvorgänge auf dem Teil k des Betriebsgrundstückes (= Schallquelle k) für die Teilzeit j

dB(A)

DIN 18005-1 [5]

22

LAFmax

A-bewerteter maximaler Schall-Leistungspegel Pegel kurzzeitiger Geräuschspitzen5) der Anlage

dB(A)

Gl. 4.3.3-6

23

LAFmax,k

A-bewerteter maximaler Schall-Leistungspegel Pegel kurzzeitiger Geräuschspitzen der Schallquelle k

dB(A)

Messung oder Planungsunterl.

1)

Bei Räumen, in denen der Innenpegel durch Schall mit starken tieffrequenten Komponenten bestimt wird (Beispiele: langsam laufende Siebe oder Mühlen, Kolbenkompressoren, Auspacktrommeln, Motorenprüfstände, Brenner in Verbindung mit Feuerungsanlagen, langsam laufende Ventilatoren), ergeben sich nach [13] zu niedrige Schall-Leistungspegel. Hier muss dann für die in‘s Freie abgestrahlte Schall-Leistung ein Sicherheitszuschlag von +5 dB(A) berücksichtigt werden.

2)

Reflexionen, die nicht im Raumwinkelmaß enthalten sind, sind durch die Annahme von Spiegelschallquellen zu berücksichtigen.

3)

Wenn der Abstand des Immissionsortes vom Mitelpunkt der Anlage mehr als das Zweifache ihrer größten Ausdehnung beträgt, kann für alle Schallquellen einheitlich statt sm der Abstand des Immissionsortes vom Mittelpunkt der Anlage eingesetzt werden.

4)

Einführung des Index' Trf für Traffic (V wie Verkehr könnte zu Verwechslungen mit der Vorbelastung V führen).

5)

Dieser Pegel ist nur zu ermitteln, wenn zu erwarten ist, dass kurzzeitige Geräuschspitzen von der Anlage die entsprechenden zulässigen Höchstwerte nach TA Lärm überschreiten. In diesem Fall sind die beschriebenen Schallausbreitungsberechnungen statt mit den mittleren Schall-Leistungspegeln aller Schallquellen mit den maximalen Schall-Leistungspegeln der Schallquellen mit kurzzeitigen Geräuschspitzen zu wiederholen.

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

221

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2 4.4.1 Anwendungsbereich Teil 2 der DIN ISO 9613 [4] legt ein Verfahren der Genauigkeitsklasse 2 zur Berechnung der Dämpfung des Schalls bei Ausbreitung im Freien fest, mit dem sich die Pegel von Geräuschimmissionen in einem Abstand von verschiedenen Schallquellen vorausberechnen lassen. Dieses Verfahren besteht speziell aus Oktavband-Algorithmen (Bandmittenfrequenzen von 63 bis 8000 Hz) zur Berechnung der Dämpfung von Schall, der von einer oder mehreren punktförmigen Schallquellen ausgeht, wobei diese Schallquellen beweglich oder feststehend sein können. Sind jedoch für die Schallquellen nur ihre A-bewerteten Schall-Leistungspegel bekannt, so können die Dämpfungswerte bei 500 Hz verwendet werden. Tabelle 4.4.1-1 Zusammenstellung verschiedener praxisrelevanter Schallquellen und ihre Beurteilung hinsichtlich der Anwendbarkeit der DIN ISO 9613-2 [4]

1 1

2

3

Anwendbarkeit von DIN ISO 9613-2 Schallquelle

2

gegeben

nicht gegeben

3

Straßen- oder Schienenverkehr

x

4

Industrielärm

x

5

Bautätigkeiten

x

6

Fluglärm

x

7

Druckwellen infolge von Sprengungen, militärischer oder ähnlicher Aktivitäten

x

8

andere bodennahe Schallquellen

in der Regel

Mit dem Verfahren nach DIN ISO 9613-2 lassen sich grundsätzlich drei verschiedene Immissionswerte berechnen (siehe Tab. 4.4.1-2).

222

Schallausbreitung

Tabelle 4.4.1-2 Zusammenstellung und Vergleich der nach DIN ISO 9613-2 ermittelbaren Immissionswerte

1

1

2

Bezeichnung

Kurzzeichen

2

3

4

Angabe des Pegels

5

6

Einheit

Einwirkzeitraum

dB

Kurzzeit1)

für Oktavband- A-bewertete mittenEinzahlangabe frequenzen

äquivalenter Oktavband3 Dauerschalldruckpegel bei Mitwind

LfT(DW)

äquivalenter A-bewerteter 4 Dauerschalldruckpegel bei Mitwind

LAT(DW)

x

dB(A)

Kurzzeit1)

A-bewerteter LangzeitMittelungspegel

LAT(LT)

x

dB(A)

Langzeit2)

5

x

1)

Die Dauer des Beurteilungszeitraumes wird dadurch bestimmt, dass in diesem Zeitraum die für die Schallausbreitung (von der Schallquelle zum Immissionsort) möglichst günstigen Witterungsbedingung vorherrschen.

2)

Zeitraum von mehreren Monaten bis zu einem Jahr. In diesem Zeitraum treten im Regelfall eine Vielzahl unterschiedlicher Witterungsbedingungen (sowohl für die Schallausbreitung günstige als auch ungünstige) ein.

4.4.2 Randbedingungen Die im Nachfolgenden beschriebenen Algorithmen enthalten spezielle Terme zur Berücksichtigung der folgenden physikalischen Effekte: -

geometrische Ausbreitung Luftabsorption Bodeneffekte allgemeine Bebauung einschließlich Industriegelände Bewuchs Reflexion an Flächen Abschirmung durch Hindernisse

Für die hier beschriebene Rechenverfahren gelten Mitwindausbreitungsbedingungen, die wie folgt definiert werden: -

-

Windrichtung innerhalb eines Winkels von ±45° von der Geraden, die den Mittelpunkt der maßgeblichen Schallquelle mit dem Mittelpunkt des festgelegten Immissionsgebietes verbindet, wobei der Wind von der Schallquelle zum Immissionsgebiet weht und Windgeschwindigkeiten zwischen etwa 1 m/s und 5 m/s, gemessen in einer Höhe von 3 m bis 11 m über dem Boden.

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

223

Anmerkung Die angegebenen Algorithmen gelten in gleicher Weise auch für die Schallausbreitung in einer gut entwickelten, leichten Bodeninversion, wie sie üblicherweise in klaren, windstillen Nächten auftritt. Grundsätzlich gelten die nachfolgend beschriebenen Gleichungen für die Dämpfung des Schalls, der von Punktschallquellen emittiert wird. Ausgedehnte Schallquellen (Beispiele: Straßen- oder Schienenverkehr, Industriegelände aus einer oder mehreren Einzelanlagen mit oder ohne innerbetrieblichem Verkehr) sind daher in eine Vielzahl von Punktschallquellen zu zerlegen, wobei jede dieser einzelnen Punktschallquellen dann eine bestimmte Schall-Leistung und eine bestimmte Schallausbreitungscharakteristik aufweist. Eine Linienschallquelle wird somit in einzelne Linienabschnitte, eine Flächenschallquelle in einzelne Teilflächen unterteilt, die unter dem Gesichtspunkt der Schallemission dann durch eine einzelne Punktschallquelle repräsentiert wird. Eine Gruppe von Punktschallquellen kann jedoch wiederum auch durch eine sogenannte äquivalente Punktschallquelle in der Mitte dieser Gruppe beschrieben werden, wenn alle folgende Bedingungen gelten: 1. Die Schallquellen weisen näherungsweise die gleichen Schall-Leistungspegel sowie Höhen über dem Boden auf. 2. Zwischen den Schallquellen und dem Immissionsort liegen dieselben Ausbreitungsbedingungen vor. 3. Der Abstand d von der einzelnen äquivalenten Punktschallquelle zum Immissionsort ist mehr als doppelt so groß wie die größte Abmessung Hmax der Schallquellen.

Bild 4.4.2-1 Skizze zum Verhältnis des Abstandes d (Emissionsort zu äquivalenter Punktschallquelle) zur größten Abmessung HMax von Schallquellen

Zusätzlich zu den realen Schallquellen werden ggf. Spiegelschallquellen eingeführt, um Reflexionen an Wänden und Decken (nicht jedoch am Boden) zu berücksichtigen.

224

Schallausbreitung

4.4.3 Rechenvorgaben Äquivalenter Oktavband-Dauerschalldruckpegel bei Mitwind

(4.4.3-1)

L fT ( DW ) = LW + DC + A

Tabelle 4.4.3-1 Zusammenstellung aller Berechnungsparameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben zur Ermittlung des äquivalenten Oktavband-Dauerschalldruckpegels bei Mitwind LfT(DW)

1

2

3

4

1

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach

2

LfT(DW)

äquivalenter Oktavband-Dauerschalldruckpegel bei Mitwind

dB

Gl. 4.4.3-1

3

LW

Oktavband-Schall-Leistungspegel, bezogen auf eine Bezugsschall-Leistung von 1 pW

dB

Messung

4

DC

Richtwirkungskorrektur

dB

Gl. 4.4.3-4

dB

Bild 4.4.3-5

5

DΙ

1)

Richtwirkungsmaß der Punktschallquelle 2)

6

DΩ

Richtwirkungsmaß zur Berücksichtigung einer Schallausbreitung in Raumwinkeln Ω ≤ 4π

dB

Gl. 4.4.3-5 bzw. Tabelle 4.4.3-4

7

Ω

Raumwinkel

sr3)

Planungsunterlagen

8

A

Oktavbanddämpfung

dB

Gl. 4.4.3-6

9

Adiv

Dämpfung aufgrund geometrischer Ausbreitung

dB

Gl. 4.4.3-7

10

Aatm

Dämpfung aufgrund von Luftabsorption

dB

Gl. 4.4.3-8

11

Agr

Dämpfung aufgrund des Bodeneffektes

dB

Gl. 4.4.3-9 bzw. 4.4.3-14

12

Abar

Dämpfung aufgrund von Abschirmung

dB

Gl. 4.4.3-17

13

Amisc

Dämpfung aufgrund verschiedener anderer Effekte4)

dB

Tabelle 4.4.3-12

1)

Das Richtwirkungsmaß DΙ wird nach VDI 2714 [14] Abschnitt 5.1 auch mit DI (directivity index) bzw. nach VDI 2571 [13] Abschnitt 3.4.1 auch mit ∆LZ bezeichnet

2)

Das Richtwirkungsmaß DΩ wird nach VDI 2714 [14] Abschnitt 5.2 ermittelt, wobei dort der Begriff Raumwinkelmaß K0 verwendet wird.

3)

Die Einheit des Raumwinkels ist Sterad (Kurzzeichen: sr)

4)

Unter den verschiedenen anderen Effekten werden hier die Effekte infolge von Bebauung, Industriegelände oder Bewuchs verstanden.

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

225

Äquivalenter A-bewerteter Dauerschalldruckpegel bei Mitwind ⎡ n ⎛ 8 ⎞⎤ 0 , 1⋅⎡⎣ LfT ( ij )+ Af ( j )⎤⎦ ⎟ ⎥ ⎢ ⎜ 10 L AT ( DW ) = 10 ⋅ log ⎢ ⎟⎥ ⎜ ⎢⎣ i = 1 ⎝ j = 1 ⎠ ⎥⎦

∑∑

(4.4.3-2)

Tabelle 4.4.3-2 Zusammenstellung aller Berechnungsparameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben zur Ermittlung des äquivalenten A-bewerteten Dauerschalldruckpegels bei Mitwind LAT(DW)

1

2

3

4

1

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach

2

LAT(DW)

dB(A)

Gl. 4.4.3-2

3

LfT(ij)

äquivalenter Oktavband-Dauerschalldruckpegel bei Mitwind

dB

Ergebnisse aus Gleichung 4.4.3-1

4

i

Index zur Indentifizierung der Schallquelle i mit Ausbreitungsweg i

5

j

Index zur Angabe der betrachteten Oktavbandmittenfrequenz von 63 bis 8000 Hz

6

n

Anzahl der Schallquellen mit Ausbreitungswegen

7

Af(j)

äquivalenter A-bewerteter Dauerschalldruckpegel bei Mitwind

Planungsunterlagen

Korrekturwerte für die genormte A-Bewertung

Planungsunterlagen dB

Tabelle 4.4.3-3

Tabelle 4.4.3-3 Korrekturwerte Af für die A-Bewertung für ein Oktavspektrum

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Parameter

Einheit

2

Oktavmittenfrequenz

Hz

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

3

Korrekturwert Af

dB

- 26

- 16

-9

-3

0

+1

+1

-1

Äquivalenter A-bewerteter Langzeit-Mittelungspegel L AT ( LT ) = L AT ( DW ) − Cmet

(4.4.3-3)

Darin sind: LAT(LT) = äquivalenter A-bewerteter Langzeit-Mittelungspegel in dB(A) LAT(DW) = äquivalenter A-bew. Dauerschalldruckpegel bei Mitwind in dB(A) Cmet = meteorologische Korrektur in dB(A) gemäß Gl. 4.4.3-29 u. -30

226

Schallausbreitung

Richtwirkungskorrektur DC = DI + DΩ

(4.4.3-4)

Darin sind: DC = Richtwirkungskorrektur in dB DΙ = Richtwirkungsmaß der Punktschallquelle in dB DΩ = Raumwinkelmaß in dB gemäß Gl. 4.4.3-5 Das Richtwirkungsmaß der Punktschallquelle DΙ gibt an, um wieviel Dezibel der Schalldruckpegel der Schallquelle in der betrachteten Ausbreitungsrichtung höher oder niedriger ist als der einer ungerichteten Schallquelle gleicher Schall-Leistung im gleichen Abstand. Für das Richtwirkungsmaß schallabstrahlender Gebäudeflächen (Eigenabschirmung von Gebäuden) können die Angaben aus Bild 4.4.3-1 verwendet werden.

Bild 4.4.3-1 Näherungswerte für die Richtwirkungsmaße DΙ (bzw. DΙ nach VDI 2714 [14] oder ∆LZ nach VDI 2571 [13]) von schallabstrahlenden Gebäudeflächen (Dach, Wand, Fenster etc.) bei mittleren Frequenzen nach [14]. Die für DΙ angegebenen Werte gelten jeweils für die in Pfeilrichtung befindlichen Immissionsorte (Aufpunkte)

Anmerkung: Dabei ist zu beachten, dass das Richtwirkungsmaß prinzipiell frequenzabhängig ist, die Angaben nach Bild 4.4.3-1 jedoch für Berechnungen mit A-Schalldruckpegeln vorgesehen sind. Für eine exakte frequenzabhängige Darstellung von DI wird auf Anhang A der VDI 2714 verwiesen, wobei hier jedoch eine genaue Kenntnis der Richtcharakteristik der jeweiligen Quelle (z.B. Schornstein) vorausgesetzt wird. Den Einfluß durch Reflexionen an schallharten Flächen, die sich in unmittelbarer Nähe von der Schallquelle befinden, berücksichtigt das Richtwirkungsmaß DΩ. Es kann für beliebige Raumwinkel berechnet oder für einfache Randbedingungen Tabelle 4.4.3-4 entnommen werden. ⎛ 4π ⎞ DΩ = 10 ⋅ log ⎜ ⎟ ⎝Ω⎠

(4.4.3-5)

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

227

Darin sind: DΩ = Richtwirkungsmaß in dB Ω = Raumwinkel in sr Tabelle 4.4.3-4 Raumwinkel Ω und Raumwinkelmaß DΩ entsprechend der Lage der Schallquelle in unmittelbarer Nähe von reflektierenden Flächen

1

2

3

4

1

Lage der Schallquelle

Schallabstrahlung in

2

frei im Raum, hoch über dem Boden

Ganzraum

4π

0

3

in oder unmittelbar vor (über) einer stark reflektierenden Fläche (z.B. über Boden)

Halbraum

2π

+3

4

vor zwei aufeinander senkrecht stehenden Flächen (z.B. über Boden und vor Wand)

Viertelraum

π

+6

5

vor drei aufeinander senkrecht stehenden Flächen (z.B. über Boden und vor Wandinnenecke)

Achtelraum

π/2

+9

Raumwinkel Ω Raumwinkelmaß DΩ [sr] [dB]

Anmerkung Grundsätzlich kann der Einfluss reflektierender Flächen nahe der Schallquelle auch entsprechend VDI 2714 [14] Abschnitt 7 durch die Anordnung von Spiegelschallquellen berücksichtigt werden. In Abschnitt 5.2 der VDI 2714 wird jedoch empfohlen, hierauf zu verzichten, wenn die reflektierende Fläche schallhart ist und für den Abstand s entsprechend Bild 4.4.3-2 gilt: s > 8⋅aQ⋅cosϑ.

Bild 4.4.3-2 Reflektierende Fläche mit: Schallquelle Q, Spiegelschallquelle Q', Abstand von Schallquelle zur reflektierender Fläche aQ, Abstand von Immissionsort zur reflektierenden Fläche aA, Strecke s und Winkel ϑ

228

Schallausbreitung

Dämpfung - Oktavbanddämpfung Der Oktavbanddämpfungsterm A setzt sich aus den in Tabelle 4.4.3-1 genannten Dämpfungseinflüssen zusammen. Die Ermittlung der einzelnen Dämpfungsterme erfolgt in den nachfolgenden Abschnitten. A = Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amisc

(4.4.3-6)

Dämpfung - Geometrische Ausbreitung Adiv Die geometrische Dämpfung berücksichtigt die kugelförmige Schallausbreitung einer Punktschallquelle im Freifeld. ⎡ ⎤ d Adiv = ⎢ 20 ⋅ log + 11⎥ d0 ⎣ ⎦

(4.4.3-7)

Darin sind: Adiv = Dämpfungsterm für die geometrische Ausbreitung in dB d = Abstand zwischen Schallquelle und Immissionsort in m d0 = Bezugsabstand (d0 = 1,0 m)

Dämpfung - Luftabsorption Aatm Die Luftabsorption ist abhängig von der Entfernung zwischen Schallquelle und Emissionsort sowie vom Absorptionskoeffizienten der Luft. Dieser ist wiederum abhängig von der Frequenz des Schalls, der Umgebungstemperatur und der relativen Luftfeuchte, weniger jedoch vom Umgebungsdruck. Bei der Berechnung von Immissionen sollte der Absorptionskoeffizient auf Mittelwerten basieren, die sich aus dem ortsüblichen Schwankungsbereich der Witterungsbedingungen ergeben.

Aatm =

α⋅d 1000

Darin sind: Aatm = Dämpfungsterm der Luftabsorption in dB α = Absorptionskoeffizient der Luft für Oktavbänder in dB/km gemäß Tab. 4.4.3-5 d = Abstand zwischen Schallquelle und Immissionsort in m

(4.4.3-8)

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

229

Tabelle 4.4.3-5 Absorptionskoe§zienten der Luft α für Oktavbänder

1

1)

2

1

Zustand der Luft1)

2

Temperatur rel. Feuchte [°C] [%]

3

4

5

6

7

8

9

10

Absorptionskoeffizient der Luft α für Oktavbandmittenfrequenzen [dB/km] 63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

3

10

70

0,1

0,4

1,0

1,9

3,7

9,7

32,8

117,0

4

20

70

0,1

0,3

1,1

2,8

5,0

9,0

22,9

76,6

5

30

70

0,1

0,3

1,0

3,1

7,4

12,7

23,1

59,3

6

15

20

0,3

0,6

1,2

2,7

8,2

28,2

88,8

202,0

7

15

50

0,1

0,5

1,2

2,2

4,2

10,8

36,2

129,0

8

15

80

0,1

0,3

1,1

2,4

4,1

8,3

23,7

82,8

Für abweichende Witterungsbedingungen siehe DIN 9613-1 [3]

Dämpfung - Bodene¦ekt Agr

Bild 4.4.3-3 Definition der drei Bereiche zur Bestimmung der Bodendämpfung. Darin ist dp der Abstand zwischen Schallquelle und Immissionsort, hs die Höhe der Schallquelle und hr die Höhe des Immissionsortes über dem Boden

Die Bodendämpfung resultiert primär aus der Überlagerung des sich direkt ausbreitenden Schalles mit dem am Boden reflektierten Schall. Bei Mitwindbedingungen stellt sich ein abwärts gekrümmter Ausbreitungsweg ein, der sicherstellt, dass die Dämpfung in erster Linie durch die Bodenoberflächen in der Nähe der Schallquelle und des Immissionsortes bestimmt wird. Im Rahmen des hier beschriebenen Verfahrens, das nur für näherungsweise ebene Untergründe (also bei waagerechten oder konstant geneigten Flächen) anwendbar ist, wird unterschieden zwischen (siehe Bild 4.4.3-3): -

Quellbereich (schallquellennaher Bereich), Mittelbereich (der entfällt, wenn sich Quell- und Empfängerbereich überlappen)

230

-

Schallausbreitung

und Empfängerbereich.

Die Rechenvorgaben zur Ermittlung des Dämpfungsterms für den Bodeneffekt Agr sind nachfolgend zusammengestellt.

(4.4.3-9)

Agr = As + Ar + Am

Tabelle 4.4.3-6 Zusammenstellung aller Parameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben zur Berechnung des Dämpfungsterms des Bodene¦ektes Agr

1

2

3

4

1

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach

2

Agr

Dämpfungsterm des Bodeneffektes

dB

Gl. 4.4.3-9

3

As

Dämpfungsterm für den Quellbereich

dB

4

Ar

Dämpfungsterm für den Empfängerbereich

dB

5

Am

Dämpfungsterm für den Mittelbereich

dB

6

G(s,r,m)

Bodenfaktor für die drei o.g. Bereiche

-

Tabelle 4.4.3-8

7

hs,r

Höhe der Schallquelle (Index s) bzw. des Immissionsortes (Index r)

m

Planungsunterlagen

8

dp

Auf die Bodenebene projizierter Abstand zwischen Schallquelle und Immissionsort

m

Planungsunterlagen

9

a' Funktionen, die den Einfluss des Abstandes zwischen Schallquelle und Immissionsort sowie der Quell- bzw. Empfängerhöhe auf die Bodendämpfung angeben

dB

Bild 4.4.3-4 oder Gl. 4.4.3-10 bis Gl. 4.4.3-13

Zwischenwert für den Mittelbereich

dB

Tabelle 4.4.3-9

10

b'

11

c'

12

d'

13

q

2

a '( h) = 1, 5 + 3, 0 ⋅ e −0,12⋅( h − 5 ) ⋅ (1 − e 2

+5, 7 ⋅ e −0,09⋅ h ⋅ (1 − e

−2, 8⋅10 −6 ⋅ d p2

2

b '( h) = 1, 5 + 8, 6 ⋅ e −0,09⋅ h ⋅ (1 − e 2

d '( h) = 1, 5 + 5, 0 ⋅ e −0,9⋅ h ⋅ (1 − e

(4.4.3-10)

(4.4.3-11)

)

−0 , 02⋅ d p

−0 , 02⋅ d p

)

)

−0 , 02⋅ d p

c '( h) = 1, 5 + 14, 0 ⋅ e −0, 46⋅ h ⋅ (1 − e 2

−0 , 02⋅ d p

Tabelle 4.4.3-7

)

)

(4.4.3-12) (4.4.3-13)

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

231

Tabelle 4.4.3-7 Zusammenstellung der erforderlichen Rechenalgorithmen für die Dämpfungsterme nach Gl. 4.4.3-9 in Oktavbändern

1 1

2

Oktavbandmittenfrequenzen [Hz]

3

4

Dämpfungsterme [dB]

2

Quellbereich As

Mittelbereich Am

Empfängerbereich Ar

-3q

-1,5

3

63

-1,5

4

125

-1,5 + Gs ⋅ a'(hs)

-1,5 + Gr ⋅ a'(hr)

5

250

-1,5 + Gs ⋅ b'(hs)

-1,5 + Gr ⋅ b'(hr)

6

500

-1,5 + Gs ⋅ c'(hs)

-1,5 + Gr ⋅ c'(hr)

7

1000

-1,5 + Gs ⋅ d'(hs)

8

2000

9

4000

10

8000

-1,5 + Gr ⋅ d'(hr)

-3q ⋅ (1-Gm)

-1,5 ⋅ (1-Gs)

-1,5 ⋅ (1-Gr)

Tabelle 4.4.3-8 Bodenfaktor G

1)

1

2

3

1

Kategorie

Beispiele

Bodenfaktor G

2

Harter Boden

Straßenpflaster, Wasser, Eis, Beton, festgestampfter Boden, jede andere Oberfläche geringer Porosität

0

3

Poröser Boden

mit Gras, Bäumen oder anderem Bewuchs bedeckte Böden sowie jede für Pflanzenwachstum geeignete Oberfläche, wie z.B. Ackerland

1

4

Mischboden

0 bis 11)

Mischung aus hartem und porösem Boden

G entspricht hier dem Prozentsatz des Anteils porösen Bodens

Tabelle 4.4.3-9 Ermittlung der Zwischenwerte q

1

2

Bedingung

Zwischenwert q [dB]

2

dp ≤ 30 ⋅ (hs + hr)

0

3

dp > 30 ⋅ (hs + hr)

1 - [30 ⋅ (hs + hr)]/dp

1

232

Schallausbreitung

Bild 4.4.3-4 Graphische Ermittlung der Funktionen a', b', c' und d' auf Basis der Gl. 4.4.3-10 bis 4.4.3-13

Dämpfung - Vereinfachtes Verfahren für den Bodene¦ekt Agr Der Bodeneffekt lässt sich für beliebig geformte Bodenoberflächen mit einem vereinfachten Verfahren ermitteln, wenn die drei folgenden Bedingungen gelten: -

Es ist nur der A-bewertete Schalldruckpegel von Interesse, der Schall breitet sich über porösen Böden oder gemischten Böden mit einem überwiegenden Anteil an porösen Böden aus und der Schall ist kein reiner Ton.

Wird das hier vorgestellte vereinfachte Verfahren angewendet, muss die Richtwirkungskorrektur DC nach Gl. 4.4.3-4 ein korrigiertes Richtwirkungsmaß DΩ enthalten, vgl. Angaben in Tabelle 4.4.3-10.

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

233

Die Rechenvorgaben zur vereinfachten Ermittlung des Dämpfungsterms für den Bodeneffekt Agr sind nachfolgend zusammengestellt. Agr = 4, 8 −

hm =

2 ⋅ hm ⎛ 300 ⎞ ⋅ ⎜ 17 + ⎟ ≥0 d ⎝ d ⎠

(4.4.3-14)

F d

(4.4.3-15)

⎡ DΩ = 10 ⋅ log ⎢ 1 + ⎢ ⎣

2 d 2p + ( hs − hr ) ⎤ ⎥ 2 d 2p + ( hs + hr ) ⎥⎦

(4.4.3-16)

Tabelle 4.4.3-10 Zusammenstellung aller Parameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben zur vereinfachten Berechnung des Dämpfungsterms des Bodene¦ektes Agr

1

2

3

4

1

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach

2

Agr

Dämpfungsterm des Bodeneffektes

dB

Gl. 4.4.3-14

3

hm

mittlere Höhe des Schallausbreitungsweges über dem Boden

m

Gl. 4.4.3-15

4

F

Fläche

m2

Bild 4.4.3-5

5

hs

Höhe der Schallquelle über dem Boden

m

6

hr

Höhe des Empfängers über dem Boden

m

7

d

Abstand von Schallquelle zu Empfänger

m

8

dp

auf die Bodenebene projizierter Abstand von Schallquelle zu Empfänger

m

9

DΩ

für das vereinfachte Verfahren korrigiertes Richtwirkungsmaß

dB

Bild 4.4.3-5 Skizze zur Definition der Fläche F

Planungsunterlagen

Gl. 4.4.3-16

234

Schallausbreitung

Dämpfung - Abschirmung Abar Die Schallausbreitung von der Schallquelle (Emissionsort) zum Empfänger (Immissionsort) kann durch abschirmende Hindernisse (z.B. Schallschutzwände, Gebäude, Wälle, Böschungen) behindert werden, wobei das Hindernis im Allgemeinen als Schallschirm bezeichnet wird. In den einen Teil des Bereiches hinter diesem Schallschirm gelangt der Schall nicht direkt, sondern nur durch Beugung an den Schirmkanten sowie durch Reflexionen und Streuungen. Eine abschirmende Wirkung stellt sich bei Schallschirmen jedoch nur ein, wenn -

die flächenbezogene Masse des Schallschirmes mindestens 10 kg/m2 beträgt, der Schallschirm eine geschlossene Oberfläche ohne Spalte, Risse und Lücken aufweist und die Horizontalabmessungen des Schallschirmes (lr + ll) senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Schallquelle und Empfänger größer ist als die Wellenlänge λ des Schallsignals bei der entsprechend betrachteten Oktavband-Mittenfrequenz (vgl. Bild 4.4.3-6).

Bild 4.4.3-6 Draufsicht auf zwei unterschiedliche Schallschirme (oben: Wand, unten: Gebäude, Wall o.ä.) mit Angabe von lr und ll (senkrechte Horizontalabweichungen von der Verbindungslinie zwischen Schallquelle S und Empfänger R) zur Überprüfung der Abschirmwirkung

Die Beugung eines Schallsignals erfolgt an einem Schallschirm sowohl an der Schirmoberkante als auch an seinen senkrechten seitlichen Begrenzungskanten. Bild 4.4.3-7 zeigt die entsprechenden Schallausbreitungswege an der Prinzipskizze eines sehr kurzen Schallschirmes (bei langen Schallschirmen mit ausreichenden horizontalen Schirmüberständen ist die seitliche Schallbeugung ohne praktische Auswirkung auf den Empfänger). Erfüllt der betreffende Schallschirm diese Anforderungen, ist er für die nachfolgenden Berechnungen als Rechteckelement mit senkrechten Kanten darzustellen, vgl. auch Bild 4.4.3-8), wobei die Schirmoberkante jedoch schräg ansteigend oder abfallend sein kann.

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

235

Bild 4.4.3-7 Mögliche Schallausbreitungswege infolge Beugungse¦ekten an einem Schallschirm (Prinzipskizze eines sehr kurzen Schallschirmes) mit Schallquelle S und Empfänger R

Die Rechenvorgaben zur Ermittlung des Dämpfungsterms für die Abschirmung Abar (in Anlehnung an die Ausführungen der VDI 2720 [15] auch Einfügungsdämpfungsmaß genannt) sind nachfolgend zusammengestellt. Abar = DZ − Agr > 0

(4.4.3-17)

Abar = DZ > 0

(4.4.3-18)

mit: C ⋅ C ⋅ z ⋅ K met ⎤ ⎡ DZ = 10 ⋅ log ⎢ 3 + 2 3 ⎥⎦ λ ⎣

C3 =

⎛ 5⋅λ⎞ 1+ ⎜ ⎝ e ⎟⎠

2

1 ⎛ 5⋅λ⎞ +⎜ ⎟ 3 ⎝ e ⎠

2

2 z = ⎡⎢( dss + dsr ) + a2 ⎤⎥ ⎦ ⎣

(4.4.3-20)

0, 5

2 z = ⎡⎢( dss + dsr + e ) + a2 ⎤⎥ ⎦ ⎣

K met =

dss ⋅ dsr ⋅ d 2⋅ z ( −1)⋅ 2000 e

(4.4.3-19)

−d 0, 5

(4.4.3-21)

−d

(4.4.3-22)

(4.4.3-23)

236

Schallausbreitung

Tabelle 4.4.3-11 Zusammenstellung aller Parameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben zur Berechnung des Dämpfungsterms der Abschirmung Abar

1

1

2

3

4

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach

Dämpfungsterm der Abschirmung um die Oberkante des Schallschirm

dB

Gl. 4.4.3-17

Dämpfungsterm der Abschirmung um die seitliche Begrenzungskante des Schallschirm

dB

Gl. 4.4.3-18

dB

Gl. 4.4.3-19

2

Abar 3 4

DZ

Abschirmmaß für jedes Oktavband1)

5

C2

Proportionalitätsfaktor für den Schirmwert: C2 = 202)

-

-

6

C3

Faktor zur Beugungsdifferenzierung3)

-

Gl. 4.4.3-20

7

λ

Wellenlänge des Schalls bei der jeweils betrachteten Oktavband-Mittenfrequenz

m

Planungsunterlagen

Weglängenunterschied des gebeugten und des direkten Schalls bei Einfachbeugung4)

m

Gl. 4.4.3-21

Weglängenunterschied des gebeugten und des direkten Schalls bei Doppelbeugung4)

m

Gl. 4.4.3-22

8

z 9 10

dss

Abstand von Schallquelle zur (ersten) Beugungskante

m

11

dsr

Abstand von (zweiter) Beugungskante zu Empfänger (Aufpunkt)

m

Bilder 4.4.3-8 bzw. 4.4.3-9 und Planungsunterlagen

12

a

Abstand zwischen Schallquelle und Empfänger parallel zum Schallschirm

m

Bild 4.4.3-10

13

Kmet

Korrekturfaktor für meteorologische Einflüsse5)

-

Gl. 4.4.3-23

1)

Zur Berechnung des Abschirmmaßes wird angenommen, dass nur ein maßgeblicher Schallausbreitungsweg von der Schallquelle zum Empfänger existiert. Trifft diese Annahme nicht zu, sind für die anderen maßgeblichen Ausbreitungswege separate Berechnungen durchzuführen. Die sich dann ergebenden Einzelergebnisse sind für den Immissionsort (Aufpunkt) anschließend energetisch zu addieren.

2)

Dieser Wert schließt Bodenreflexionen mit ein. Werden diese jedoch in Sonderfällen durch Spiegelschallquellen berücksichtigt, erhöht sich der Faktor C2 auf 40.

3)

Die in Gl. 4.4.1-20 angegebene Rechenvorschrift gilt für Doppelbeugungen (in VDI 2740 [15] auch allgemein für Mehrfachbeugungen). Bei Einfachbeugung (e = 0) gilt C3 = 1.

4)

Verläuft die Sichtlinie zwischen Schallquelle und Empfänger oberhalb der Schirmoberkante („freie Sicht“) so erhält z ein negatives Vorzeichen.

5)

Für z < 0 und seitliche Beugung um Schallschirme gilt Kmet = 1.

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

237

Bild 4.4.3-8 Definition der geometrischen Größen zur Bestimmung des Schirmwertes z bei Einfachbeugung

Bild 4.4.3-9 Definition der geometrischen Größen zur Bestimmung des Schirmwertes z bei Doppelbeugung

Bild 4.4.3-10 Definition des Abstandes a zwischen Schallquelle (S) und Empfänger (R) parallel zum Schallschirm

238

Schallausbreitung

Anmerkung Das Abschirmmaß DZ sollte unabhängig vom betrachteten Oktavband im Falle einer Einfachbeugung einen Wert von 20 dB und im Falle einer Mehrfachbeugung einen Wert von 25 dB nicht überschreiten.

Dämpfung - Zusätzliche Dämpfungsarten Amisc Der Term Amisc umfasst die Dämpfung von Schall auf seinem Ausbreitungsweg infolge von - Bewuchs (Afol), - Industriegelände (Asite) und - Bebauung (Ahous). Vorausgesetzt wird hier zur Berechnung der einzelnen Dämpfungseffekte eine gekrümmte Mitwindsituation, die näherungsweise durch einen Kreisbogen mit einem Radius von r = 5000 m dargestellt wird. Die Rechenvorgaben zur Ermittlung des Dämpfungsterms für die zusätzlichen Dämpfungsarten Amisc sind nachfolgend zusammengestellt. Tabelle 4.4.3-12 Zusammenstellung aller Parameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben zur Berechnung des Dämpfungsterms für zusätzliche Dämpfungsarten Amisc

1

2

3

4

1

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach

2

Afol

Dämpfungsterm für Bewuchs1)2)

dB

Tabelle 4.4.3-13

3

df

Durch den Bewuchs verlaufende Weglänge

m

Gl. 4.4.3-24

4

d1

Teilweglänge im Bereich der Schallquelle

m

5

d2

Teilweglänge im Bereich des Empfängers

m

Bild 4.4.3-12 in Verbindung mit Planungsunterl.

6

Asite

Dämpfungsterm für Industriegelände3)

dB

Tabelle 4.4.3-14

7

ds

Durch die Installationen eines Industriegebietes verlaufende Weglänge

m

Bild 4.4.3-13 in Verbindung mit Planungsunterl.

8

Ahous

Dämpfungsterm für Bebauung4)

dB(A)

Gl. 4.4.3-25

9

Ahous,1

Partial-Dämpfungsterm 1

dB(A)

Gl. 4.4.3-26

10

db

m

Gl. 4.4.3-27

%

Planungsunterl.

dB(A)

Gl. 4.4.3-28

%

Planungsunterl.

11

B

12

Ahous,2

13

p

Durch die Bebauung verlaufende Weglänge 5)

Bebauungsdichte entlang des Weges db Partial-Dämpfungsterm 26) Fassadendichte7)

(Fortsetzung nächste Seite)

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

239

1)

Voraussetzung für einen Dämpfungsbeitrag durch Bewuchs mit Bäumen und Sträuchern ist, dass der Bewuchs so dicht ist, dass er die Sicht des Ausbreitungswegs vollständig blockiert.

2)

Der Dämpfungsterm Afol sollte 24 dB nicht überschreiten.

3)

Der Dämpfungsterm Asite ist auf 10 dB begrenzt.

4)

Der Dämpfungsterm Ahous sollte 10 dB(A) nicht überschreiten.

5)

Die Bebauungsdichte ist definiert als der Quotient aus Gesamtgrundfläche der Häuser und gesamter Baugrundfläche (also einschließlich der von Häusern bedeckten Fläche).

6)

Dieser Term kann dann angesetzt werden, wenn es eine ausgeprägte Gebäudereihe in der Nähe einer Straße, Eisenbahnstrecke oder ähnlichen Korridors gibt. Voraussetzung ist dabei, dass dieser Term kleiner als das Einfügungsmaß eines Schallschirmes Abar an derselben Stelle mit der mittleren Höhe der Gebäude ist.

7)

Die Fassadendichte ist definiert als der Quotient aus Länge der Fassaden und der Gesamtlänge der Straße, Eisenbahnstrecke oder ähnlichen Korridors. Dieser Wert ist begrenzt auf max. 90%.

Bewuchs Afol d f = d1 + d2

(4.4.3-24)

Tabelle 4.4.3-13 Dämpfungsterm Afol eines Oktavbandgeräusches aufgrund von Schallausbreitung über eine durch dichten Bewuchs verlaufende Weglänge df

1 1

3 Dämpfungsterm Afol [dB]

Bandmittenfrequenz [Hz]

2

1)

2

Weglänge: 10 ≤ df ≤ 20

Weglänge: 20 < df ≤ 2001)

3

63

0

0,02 ⋅ df

4

125

0

0,03 ⋅ df

5

250

1

0,04 ⋅ df

6

500

1

0,05 ⋅ df

7

1000

1

0,06 ⋅ df

8

2000

1

0,08 ⋅ df

9

4000

2

0,09 ⋅ df

10

8000

2

0,12 ⋅ df

Bei Weglängen über 200 m sollte das Dämpfungsmaß für 200 m verwendet werden.

240

Schallausbreitung

Bild 4.4.3-11 Definition der Teilstrecken d1 und d2 für einen gekrümmten Schallausbreitungsradius von r = 5000 m durch einen dichten Bewuchs. Die Skizze gilt sinngemäß auch für eine entsprechende Bebauung.

Industriegelände Asite

Bild 4.4.3-12 Definition der Weglänge ds für einen gekrümmten Schallausbreitungsradius von r = 5000 m durch die Installationen einer Industrieanlage

Tabelle 4.4.3-14 Dämpfungsterm Asite eines Oktavbandgeräusches aufgrund von Schallausbreitung über eine durch Installationen in Industrieanlagen verlaufende Weglänge ds

1)

1

2

1

Bandmittenfrequenz [Hz]

Dämpfungsterm Asite1) [dB]

3

63

0,02 ⋅ ds

4

125

0,03 ⋅ ds

5

250

0,04 ⋅ ds

6

500

0,05 ⋅ ds

7

1000

0,06 ⋅ ds

8

2000

0,08 ⋅ ds

9

4000

0,09 ⋅ ds

10

8000

0,12 ⋅ ds

Der Dämpfungsterm Asite ist auf 10 dB begrenzt.

4.4 Ermittlung von Schallimmissionen nach DIN ISO 9613-2

241

Bebauung Ahouse Ahous = Ahous,1 + Ahous, 2

(4.4.3-25)

Ahous,1 = 0, 1 ⋅ B ⋅ db

(4.4.3-26)

db = d1 + d2

(4.4.3-27)

p ⎤ ⎡ Ahous, 2 = −10 ⋅ log ⎢ 1 − ⎣ 100 ⎥⎦

(4.4.3-28)

(Beschreibungen siehe Tab. 4.4.3-12) Meteorologische Korrektur Cmet Dem A-bewerteten Langzeit-Mittelungspegel LAT(LT) liegt ein Zeitintervall zugrunde, das mehrere Monate oder auch ein Jahr beträgt. Ein solcher Zeitraum beinhaltet im Regelfall eine Vielzahl unterschiedlicher Witterungsbedingungen, die eine Schallausbreitung begünstigen oder auch behindern. Zur Erfassung dieses Langzeitverhaltens wird die meteorologische Korrektur Cmet eingeführt. Die Rechenvorgaben zur Ermittlung der meteorologischen Korrektur Cmet sind zusammen mit Angabe aller anderen erforderlichen Parameter und Beschreibungen sowie Ermittlungsvorgaben nachfolgend zusammengestellt.

Für d p ≤ 10 ⋅ ( hs + hr )

gilt:

Für d p > 10 ⋅ ( hs + hr )

gilt: Cmet = C0 ⋅ ⎢ 1 −

Cmet = 0

(4.4.3-29)

⎡ ⎢⎣

10 ⋅ ( hs + hr ) ⎤ ⎥ dp ⎥⎦

(4.4.3-30)

Tabelle 4.4.3-15 Abschätzungen für C0

1

2

1

Beschreibung des Betrachtungsbereiches

C0 [dB]

2

Für Schallausbreitung günstige Witterungsbedingungen während der Hälfte des betrachteten Zeitraumes und während der anderen Hälfte Dämpfungen - gegenüber den günstigen Witterungsbedingungen - um mindestens 10 dB erhöht

+3

3

Beschränkung des Bereiches der Erfahrungswerte

4

Regelfall

0 bis +5 ≤ +2

242

Schallausbreitung

Tabelle 4.4.3-16 Zusammenstellung aller Parameter sowie ihrer Beschreibungen und Ermittlungsvorgaben zur Berechnung der meteorologischen Korrektur Cmet

1

2

3

4

1

Parameter

Beschreibung

Einheit

Ermittlung nach

2

Cmet

dB

Gl. 4.4.3-29 und Gl. 4.4.3-30

dB

lokale Wetterstationen, Abschätzungen nach Tabelle 4.4.3-15

Meteorologische Korrektur

3

C0

Faktor zur Berücksichtigung statistischer Daten für Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Temperaturgradienten

4

hs

Höhe der Schallquelle über dem Boden

m

5

hr

Höhe des Empfängers über dem Boden

m

6

dp

auf die Bodenebene projizierter Abstand von Schallquelle zu Empfänger

m

Planungsunterlagen

243

5 Bauakustik 5.1 Grundlagen des Luftschallschutzes 5.1.1 Schalltransmissionsgrad p (f) τ( f ) = τ pe ( f )

(5.1.1-1)

Darin sind: τ(f) = frequenzabhängiger Schalltransmissionsgrad pτ(f) = transmittierte (die auf der Rückseite des Bauteils abgestrahlte) frequenzabhängige Schall-Leistung in W pe(f) = auftreffende frequenzabhängige Schall-Leistung in W

Bild 5.1.1-1 Aufteilung der Schalleistung eines auf eine Wand auftre¦enden Schallsignals mit pe(f) = auftre¦ende Schall-Leistung, pG(f) = dissipierte (in Wärme umgewandelte) Schall-Leistung, pU(f) = reflektierte Schall-Leistung und pW(f) = auf der Rückseite der Wand abgestrahlte Schall-Leistung

Spricht man von der absorbierten Schall-Leistung pα(f), so wird darunter die Summe aus dissipierter und transmittierter Schall-Leistung verstanden. In der Praxis ergibt sich für den Schalltransmissionsgrad τ(f) ein Wertebereich von 10-1 bis 10-8, wobei kleine Werte ein günstiges und große Werte ein weniger günstiges schallschutztechnisches Verhalten der Bauteile beschreiben.

5.1.2 Schallpegeldi¦erenz Die Schallpegeldifferenz zwischen zwei Räumen ergibt sich zu: D( f ) = L p1( f )  L p 2 ( f )

(5.1.2-1)

Darin sind: D(f) = frequenzabhängige Schallpegeldifferenz in dB Lp1(f) = frequenzabhängiger mittlerer Schalldruckpegel im Senderaum in dB Lp2(f) = frequenzabhängiger mittlerer Schalldruckpegel im Empfangsraum in dB

244

5 Bauakustik

5.1.3 Norm-Schallpegeldi¦erenz Da jedoch die raumakustische Ausgestaltung des Empfangsraumes in Form beliebiger unterschiedlicher schallabsorbierender Oberflächen Einfluss auf die Größenordnung der Schallpegeldifferenz eines trennenden Bauteils hat, wird die frequenzabhängige Norm-Schallpegeldifferenz eingeführt. Dn ( f ) = D( f )  10 ¸ log

A( f ) A0

(5.1.3-1)

Darin sind: Dn(f) = frequenzabhängige Norm-Schallpegeldifferenz in dB D(f) = frequenzabhängige Schallpegeldifferenz in dB A(f) = frequenzabhängige äquivalente Schallabsorptionsfläche im Empfangsraum in m2 A0 = Bezugs-Absorptionsfläche (allgemein: A0 = 10 m2, bei Klassenzimmern in Schulen: A0 = 25 m2) Die Norm-Schallpegeldifferenz Dn(f) kennzeichnet damit die Luftschalldämmung zwischen zwei Räumen, wobei beliebige Schallübertragungswege vorliegen können.

5.1.4 Standard-Schallpegeldi¦erenz Alternativ kann die Luftschalldämmung zwischen zwei Räumen durch die frequenzabhängige Standard-Schallpegeldifferenz DnT(f) beschrieben werden: DnT ( f ) = D( f ) + 10 ¸ log

T( f ) T0

(5.1.4-1)

Darin sind: DnT(f) = frequenzabhängige Standard-Schallpegeldifferenz in dB D(f) = frequenzabhängige Schallpegeldifferenz in dB T(f) = frequenzabhängige Nachhallzeit im Empfangsraum in s T0 = Bezugs-Nachhallzeit (Wohnräume allgemein: T0 = 0,5 s) Die Ermittlung sowohl der Norm-Schallpegeldifferenz Dn als auch der StandardSchallpegeldifferenz DnT erfolgt nach DIN EN ISO 140-4 [2].

5.1.5 Schalldämm-Maß R( f ) = 10 ⋅ log

1 τ( f )

Darin sind: R(f) = frequenzabhängiges Schalldämm-Maß in dB τ(f) = frequenzabhängige Schalltransmissionsgrad

(5.1.5-1)

5.1 Grundlagen des Luftschallschutzes

245

Im Wertebereich des Schalltransmissionsgrades τ(f) von 10-1bis 10-8 ergeben sich damit Schalldämm-Maße zwischen 10 und 80 dB. R( f ) = D( f ) + 10 ¸ log

S A( f )

(5.1.5-2)

Darin sind: R(f) = frequenzabhängiges Luftschalldämm-Maß in dB D(f) = frequenzabhängige Schalldruckpegeldifferenz in dB A(f) = frequenzabhängige äquivalente Schallabsorptionsfläche im Empfangsraum in m2 S = Fläche des trennenden Bauteils in m2

5.1.6 Schachtpegeldi¦erenz Für den Fall, dass die Schallübertragung zwischen zwei Räumen primär über einen Schacht oder Kanal erfolgt, wird die frequenzabhängige Schachtpegeldifferenz DK(f) eingeführt. DK ( f ) = LK 1( f ) + LK 2 ( f )

(5.1.6-1)

Darin sind: DK(f) = frequenzabhängige Schachtpegeldifferenz in dB LK1(f) = frequenzabhängige mittlere Schallpegel in der Nähe der Schachtbzw. Kanalöffnung im Senderaum in dB LK2(f) = frequenzabhängige mittlere Schallpegel in der Nähe der Schachtbzw. Kanalöffnung im Empfangsraum in dB

Bild 5.1.6-1 Beispiel für eine Schachtanordnung

246

5 Bauakustik

5.1.7 Schallübertragungswege Die Schallübertragung zwischen zwei Räumen erfolgt in ausgeführten Gebäuden nicht grundsätzlich nur über das trennende Bauteil, sondern auch über flankierende Bauteile sowie optional über Rohrleitungen, Undichtigkeiten, Lüftungsanlagen etc. Vor diesem Hintergrund unterscheidet man zwischen folgenden Begriffen: -

-

Nebenwegübertragung: Darunter wird jede Form der Luftschallübertragung zwischen zwei aneinandergrenzenden Räumen, die nicht über die trennenden Bauteile (Trenndecke, Trennwand) erfolgt, verstanden. Dies schließt die o.g. Übertragungen durch Undichtigkeiten, Lüftungsanlagen, Rohrleitungen und ähnliches ein. Flankenübertragung: Diese ist der Teil der Nebenwegübertragung, der ausschließlich über Bauteile, d. h. unter Ausschluss der Übertragung durch Undichtigkeiten, Lüftungsanlagen, Rohrleitungen und ähnlichem, erfolgt. Bild 5.1.7-1 zeigt die entsprechende Flankenwege für eine biegeweiche sowie eine biegesteife Anbindung des trennenden Bauteils (hier: Trennwand) an die flankierenden Bauteile (hier: flankierende Wände).

biegeweiche Anbindung

biegesteife Anbindung

Bild 5.1.7-1 Angabe der unterschiedlichen Flankenwege für eine biegeweiche (kein kraftschlüssiger Verbund, beispielsweise bei Einlage weicher Zwischenlage) sowie eine biegesteife (beispielsweise bei Mörtelfuge oder einbindender Vermauerung) Anbindung des trennenden Bauteils (hier: Trennwand) an die flankierenden Bauteile (hier: flankierende Wände). Der Großbuchstabe bezeichnet dabei das schallaufnehmende (D: trennendes Bauteil, F: flankierendes Bauteil) und der Kleinbuchstabe das schallabstrahlende Bauteil (d: trennendes Bauteil, f: flankierendes Bauteil).

Bei der Ermittlung des frequenzabhängigen Schalldämm-Maßes R(f) durch Messung ist zu differenzieren zwischen:

R(f) R'(f)

Schalldämm-Maß ohne Berücksichtigung einer Schallübertragung über flankierende Bauteile (= Labor-Schalldämm-Maß) und Schalldämm-Maß mit Berücksichtigung einer Schallübertragung über flankierende Bauteile (= Bau-Schalldämm-Maß)

5.1.8 Bewertung des Schalldämm-Maßes Das frequenzabhängige Schalldämm-Maß R(f) bzw. R'(f) ist für viele Anwendungsfälle des Bauwesens zu unhandlich, weswegen es - ggf. unter Ermitt-

5.1 Grundlagen des Luftschallschutzes

247

lung von Spektrum-Anpassungswerten (siehe unten) - entsprechend DIN EN ISO 717-1 [6] in eine Einzahlangabe umgerechnet wird. Dieses geschieht durch Verschieben der Bezugskurve entsprechend Tabelle 5.1.8-1 in ganzzahligen dB-Schritten, wobei in den Terzmittenfrequenzen die Summe der Unterschreitungen der Bezugskurve durch die Messkurve einen Wert von 32 dB nicht überschreiten darf (wobei die Summe der Unterschreitungen natürlich dem Grenzwert von 32 dB möglichst nahekommen soll). Dieser Wert entspricht bei 16 Terzmittenfrequenzen einer mittleren Unterschreitung von 2 dB. Das bewertete Labor-Schalldämm-Maß Rw bzw. das bewertete Bau-Schalldämm-Maß R'w entspricht dann dem entsprechenden Schalldämm-Maß der verschobenen Bezugskurve bei f = 500 Hz. Die Verschiebung der Bezugskurve nach oben entspricht einer gegenüber dem Referenzbauteil (Vollziegelwand mit d = 25 cm, Rw bzw. R'w = 52 dB) verbesserten Konstruktion, die Verschiebung nach unten eine verschlechterte Konstruktion. Bild 5.1.8-1 gibt ein Beispiel. Tabelle 5.1.8-1 Bezugswerte der Terzbänder und der Oktavbänder für die Luftschalldämmung nach DIN EN ISO 717-1 [6]

1

2

1

Bezugswert [dB]

Frequenz 2

3

Terzbänder

3

100

33

4

125

36

5

160

39

6

200

42

7

250

45

8

315

48

9

400

51

10

500

52

11

630

53

12

800

54

13

1000

55

14

1250

56

15

1600

56

16

2000

56

17

2500

56

18

3150

56

Oktavbänder

36

45

52

55

56

248

5 Bauakustik

Bild 5.1.8-1 Beispiel für die Ermittlung des bewerteten Luftschalldämm-Maßes Rw bzw. R'w. Im Beispiel wird die Bezugskurve um + 6 dB verschoben. Es ergibt sich mithin ein bewertetes Luftschalldämm-Maß von Rw bzw. R'w = 58 dB.

5.1.9 Spektrum-Anpassung Bei der Ermittlung des bewerteten Luftschalldämm-Maßes können zwangsläufig nicht alle in der Realität auftretenden Emissionspektren als Schallsignal zugrundegelegt werden. In DIN EN ISO 717-1 [6] wurden daher sogenannte Spektrum-Anpassungswerte C und Ctr eingeführt, um diese Eigenarten unterschiedlicher Geräuschspektren zu berücksichtigen (wie zum Beispiel zwischen dem Rosa Rauschen und Straßenlärm) und um außerdem Schalldämmkurven mit einem sehr niedrigen Wert in einem einzelnen Frequenzband zu erfassen. Die Anwendung der Spektrums-Anpassungswerte ist von der Art der Geräuschquelle abhängig, vgl. Tabelle 5.1.9-1. Die Spektrum-Anpassungswerte werden nicht mit in die Einzahlangabe der Schalldämm-Maße oder Norm-Schallpegeldifferenzen aufgenommen, sondern als separate Angaben ergänzt (Beispiel: R'w (C; Ctr) = 53 (-1; -4) dB). Hintergrund dieser Vorgehensweise ist, zum einen die Kontinuität mit dem Bezugskurven-System zu sichern und zum anderen die Gefahr einer Verwechslung von verschiedenen Einzahlangaben in etwa der gleichen Größenordnung zu vermeiden. Zudem haben Vergleichsmessungen gezeigt, dass die Vergleichbarkeit der Einzahlangaben auf der Basis der Bezugskurven etwas besser ist.

5.1 Grundlagen des Luftschallschutzes

249

Einzahlangaben (R'w, C, Ctr) werden nur aus Terzband-Messergebnissen berechnet. Die Bezugswerte in Oktavbändern dürfen nur zum Vergleich mit Ergebnissen von Messungen in Oktavbändern verwendet werden. Tabelle 5.1.9-1 Relevante Spektrum-Anpassungswerte C und Ctr für unterschiedlichen Geräuschquellen nach DIN EN ISO 717-1 [6]

1 1

1)

Geräuschquelle

2 Relevanter Spektrum-Anpassungswert

2

Rosa Rauschen Wohnaktivitäten (Reden, Musik, Radio, Fernsehgerät) Kinderspielen Schienenverkehr mit mittlerer und hoher Geschwindigkeit1) Autobahnverkehr mit v > 80 km/h Düsenflugzeuge in kleinem Abstand Betriebe, die überwiegend mittel- und hochfrequenten Lärm abstrahlen1)

C (Spektrum 1)

3

Städtischer Straßenverkehr Schienenverkehr mit geringer Geschwindigkeit1) Propellerflugzeug Düsenflugzeug in großem Abstand Discomusik Betriebe, die überwiegend tief- und mittelfrequenten Lärm abstrahlen

Ctr (Spektrum 2)

In mehreren europäischen Ländern bestehen Rechenverfahren für Straßen- und Schienenverkehrsgeräusche, welche Oktavbandschallpegel festlegen; diese können zum Vergleich mit den Spektren 1 und 2 herangezogen werden.

Die Angabe von Anforderungen kann sowohl mit den Einzahlangaben (z.B. erf. R'w, oder erf. DnT,w) oder aber auch als Summe dieses Wertes und des zutreffenden Spektrum-Anpassungswertes erfolgen: X A ,1 = X w + C X A ,2 = X w + Ctr

(5.1.9-1)

(5.1.9-2)

Darin sind: XA,1 = Einzahlangabe Luftschalldämm-Maß (Spektrum 1) in dB XA,2 = Einzahlangabe Luftschalldämm-Maß (Spektrum 2) in dB Xw = steht für die Einzahlangabe des erforderlichen Labor- (erf. Rw), Bau-Schalldämm-Maßes (erf. R'w), Norm-Schallpegeldifferenz (erf. Dn,w) oder der Standard-Schallpegeldifferenz (erf. DnT,w) C = Spektrum-Anpassungswert (Spektrum 1) Ctr = Spektrum-Anpassungswert (Spektrum 2)

250

5 Bauakustik

Tabelle 5.1.9-2 Schallpegel des Spektrums 1 zur Berechnung der Spektrum-Anpassungswerte C (Standardbereich und erweiterter Frequenzbereich)

1

2

3

5

6

7

Schallpegel Lij (Spektrum 1) [dB]

1 2

4

Frequenz i [Hz]

3

Standardbereich (C) Terz

Oktav

50 bis 3150 Hz (C50-3150) Terz

Oktav

50 bzw. 100 bis 5000 Hz (C50-5000 bzw. C100-5000) Terz

4

50

-40

5

63

-36

6

80

-33

-34

7

100

-29

-29

-30

8

125

-26

9

160

-23

-23

-24

10

200

-21

-21

-22

11

250

-19

12

315

-17

-17

-18

13

400

-15

-15

-16

14

500

-13

15

630

-12

-12

-13

16

800

-11

-11

-12

17

1000

-10

18

1250

-9

-9

-10

19

1600

-9

-9

-10

20

2000

-9

21

2500

-9

-9

-10

22

3150

-9

-9

-10

23

4000

-10

24

5000

-10

-21

-14

-8

-5

-4

-26

-19

-13

-10

-9

Oktav

-41 -31

-21

-14

-8

-5

-4

-37

-27

-20

-14

-11

-10

-32

-22

-15

-9

-6

-5

-5

Wenn Messungen für einen erweiterten Frequenzbereich durchgeführt werden, können zusätzliche Spektrum-Anpassungswerte für diesen Frequenzbereich berechnet und angegeben werden. Der entsprechende Frequenzbereich ist dann im Index von C oder

5.1 Grundlagen des Luftschallschutzes

251

Ctr anzugeben (Beispiel: R'w (C; Ctr; C50-5000, Ctr,50-5000) = 53 (-1; -4; 0; -5) dB. Die entsprechenden Schallpegelspektren zur Berechnung der Spektrum-Anpassungswerte sind für den bauakustisch üblichen sowie für erweiterte Frequenzbereiche in den Tabellen 5.1.9-2 (Spektrum 1) und 5.1.9-3 (Spektrum 2) zusammengestellt. Tabelle 5.1.9-3 Schallpegel des Spektrums 2 zur Berechnung der Spektrum-Anpassungswerte Ctr (Standardbereich und beliebiger Frequenzbereich)

1

2

3

5

Schallpegel Lij (Spektrum 2) [dB]

1 2

4

Frequenz i [Hz]

3

Standardbereich (Ctr) Terz

beliebiger Bereich (Ctr,n-m)

Oktav

Terz

4

50

-25

5

63

-23

6

80

-21

7

100

-20

8

125

-20

9

160

-18

-18

10

200

-16

-16

11

250

-15

12

315

-14

-14

13

400

-13

-13

14

500

-12

15

630

-11

-11

16

800

-9

-9

17

1000

-8

18

1250

-9

-9

19

1600

-10

-10

20

2000

-11

21

2500

-13

-13

22

3150

-15

-15

23

4000

-16

24

5000

-18

Oktav

-18

-20 -14

-10

-7

-4

-6

-20

-15

-12

-8

-11

-14

-10

-7

-4

-6

-11

252

5 Bauakustik

Die Ermittlung der Spektrum-Anpassungswerte C und Ctr berechnet sich wie folgt: C j = X Aj − X w X Aj = −10 ⋅ log

(5.1.9-3)

∑ 10

0 ,1⋅( Lij − X i )

i

(5.1.9-4)

Darin sind: Cj = Spektrum-Anpassungswert j = Index für die Schallspektren 1 ( j = t) und 2 (j=tr) i = Index für die Terz- oder Oktavbänder Xw = Einzahlangabe des bewerteten Labor- (Rw) oder Bau-Schalldämm-Maßes (R'w), der Norm-Schallpegeldifferenz (Dn,w) oder der Standard-Schallpegeldifferenz (DnT,w) XAj = A-bewertete Schalldruckpegeldifferenzen für das Spektrum j in dB(A) Lij = Schallpegel nach Tabelle 5.1.9-2 bzw. 5.1.9-3 bei der Frequenz i für das Spektrum j Xi = frequenzabhängiges Labor- (R) oder Bau-Schalldämm-Maß (R'), NormSchallpegeldifferenz (Dn) oder Standard-Schallpegeldifferenz (DnT)

5.1.10 Schalldämmung zusammengesetzter Flächen Der Rechenwert des resultierenden bewerteten Luftschalldämm-Maßes eines sich aus verscheidenen Einzelbauteilen zusammensetzenden Außenbauteils unter Berücksichtigung von Nebenwegübertragungen (Bau-Randbedingungen) wird nach Gl. 5.1.10-1 berechnet, wobei in Abhängigkeit der einzelnen vorliegenden Messergebnisse auch der Rechenwert des Laborschalldämm-Maßes Rw,R (ohne Nebenwegübertragung, z.B. für Fenster, Türen, Rolladenkästen) angesetzt werden kann. Die erforderlichen Rechenwerte sind den Ausführungen des Abschnittes 5.5 oder den Produktbeschreibungen (bzw. den dazugehörigen Prüfzeugnissen) der einzelnen Elementanbieter zu entnehmen. n  ¬ ž 1 0 ,1¸ R 'w ,R ,i ­­­ R 'w ,R ,res = 10 ¸ log žžž ¸ Si ¸10 ­­ žž Sges ­­® Ÿ i= 1

œ

Darin sind: R'w,R,res = Si = Sges = R'w,R,i = n =

(5.1.10-1)

resultierendes bewertetes Luftschalldämm-Maß in dB Einzelfläche in m2 Gesamtfläche in m2 (Summe aller Einzelflächen) bewertetes Luftschalldämm-Maß des Einzelbauteils in dB Anzahl der Einzelbauteile

5.1 Grundlagen des Luftschallschutzes

253

5.1.11 Schalldämmung eines Bauelements Ist zur Kennzeichnung der Luftschalldämmung eines Bauelementes (z.B. bei Rolladenkästen) die aus Messungen im Prüfstand sich ergebende bewertete Norm-Schallpegeldifferenz bekannt, läßt sich daraus der Rechenwert des bewerteten Schalldämm-Maßes berechnen. Rw ,R = Dn ,w ,P − 10 ⋅ log

A0 − 2 dB SPr ü

(5.1.11-1)

Darin sind: Rw,R = Rechenwert des bewerteten Luftschalldämm-Maßes in dB Dn,w,P = bewertete Norm-Schallpegeldifferenz in dB A0 = Bezugsabsorptionfläche = 10 m2 SPrü = Prüffläche in m2 - 2dB = Vorhaltemaß Die bewertete Norm-Schallpegeldifferenz Dn,w,P ändert sich mit Veränderung der geometrischen Abmessungen (z.B. bewirkt die Verdopplung der Länge eines Rolladenkastens die Verminderung von Dn,w,P um 3 dB). Zur prinzipiellen Beschreibung unterschiedlicher Konstruktionen oder Systeme ist dieser Wert daher nicht geeignet.

5.1.12 BERGERsches Massegesetz Das BERGERsche Massegesetz beschreibt die Abhängigkeit des Schalldämm-Maßes von der Flächenmasse und der Frequenz: 2 ⎡ ⎛ π ⋅ f ⋅ m' ⎞ ⎤ R = 10 ⋅ log ⎢ 1 + ⎜ ⋅ cos ϑ ⎟ ⎥ ⎢ ⎝ ρ L ⋅ cL ⎠ ⎥ ⎣ ⎦

(5.1.12-1)

m' = ρ ⋅ d

(5.1.12-2)

Darin sind: R = Schalldämm-Maß in dB f = Frequenz in Hz m' = flächenbezogene Masse in kg/m2 ρL = Rohdichte der Luft (ρL = 1,25 kg/m3) cL = Schallgeschwindigkeit in Luft (cL = 340 m/s) ϑ = Einfallswinkel des Schalls (Winkel zwischen Flächennormaler und Schallsignal) d = Dicke in m ρ = Rohdichte in kg/m3 Die Auswertung dieser Gleichung zeigt folgende Ergebnisse: -

Eine Verdopplung der flächenbezogenen Masse erhöht das Schalldämm-Maß R um +6 dB.

254 -

5 Bauakustik

Eine Erhöhung der Frequenz um eine Oktave (dies entspricht einer Verdoppelung der Frequenz) erhöht das Schalldämm-Maß R um + 6 dB. Bei streifendem Schalleinfall (ϑ→90° bedeutet cosϑ→0) sinkt das SchalldämmMaß R stark ab. Bei senkrechtem Schalleinfall (ϑ→0° bedeutet cosϑ→1) erreicht das SchalldämmMaß R seinen Maximalwert.

Bild 5.1.12-1 Abhängigkeit des bewerteten Schalldämm-Maßes R'w von der flächenbezogenen Masse m‘. Die dargestellten Kurven gelten für massive Bauteile aus Mauerwerk/Beton 2 mit flankierenden Bauteilen einer flächenbezogenen Masse von etwa 400 kg/m (Kurve a), für Rechenwerte nach DIN 4109 Bbl. 1 [17] mit flankierenden Bauteilen einer flächenbezogenen 2 Masse von etwa 300 kg/m (Kurve a‘), für Bauteile aus Holzwerksto¦en (Kurve b), für biegeweiche Platten aus Bleiblech, Gummi oder Stahl bis 2 mm Dicke (Kurve c)

Unter üblichen baupraktischen Randbedingungen wird sich jedoch ein mehr oder weniger diffuses Schallfeld ausbilden, bei dem aufgrund der geometrischen Gegebenheiten der betrachteten Räume (deutliche Beschränkungen der Raumabmessungen) der streifende Schalleinfall von untergeordneter Bedeutung sein wird. Damit läßt sich das Bergersche Massegesetz vereinfachend reduzieren: R = 20 ¸ log( f ¸ m ')  47 Darin sind: R = Schalldämm-Maß in dB f = Frequenz in Hz m' = flächenbezogene Masse in kg/m2

(5.1.12-3)

5.1 Grundlagen des Luftschallschutzes

255

5.1.13 Einschalige Bauteile Unter einschaligen Bauteilen werden diejenigen Bauteile verstanden, die „als Ganzes“ schwingen. Sie bestehen aus einem einheitlichen Material oder aus mehreren Schichten unterschiedlicher, jedoch bezüglich ihre schalltechnischen Eigenschaften verwandter Materialien, die fest miteinander verbunden sind (z.B. Mauerwerk mit Putzschichten).

Bild 5.1.13-1 Charakteristischer Verlauf des Luftschalldämm-Maßes R eines einschaligen Bauteils als Funktion der Frequenz im Bereich des bauakustisch relevanten Bereiches mit fg als Koinzidenzgrenzfrequnz

Koinzidenzfrequenz Im Bereich sogenannter Koinzidenz- oder auch Spuranpassungsfrequenzen tritt eine Verschlechterung gegenüber den Rechenwerten nach dem Bergerschen Massegesetz ein. Als Koinzidenz- oder auch Spuranpassungsfrequenzen werden diejenigen Frequenzen bezeichnet, bei der die Wellenlänge der Spur der einwirkenden Welle λL' (die Spur einer Welle ist ihre Projektion auf eine Projektionsebene) einer schräg auf eine Platte treffende Schallwelle (Wellenlänge λL) mit der Wellenlänge der freien Biegewelle dieser Platte λB übereinstimmt, vgl. dazu Bild 5.1.13-2.

Bild 5.1.13-2 Prinzipdarstellung des Koinzidenz- oder auch Spuranpassungse¦ektes (Bezeichnungen siehe weiter unten)

256

5 Bauakustik

Bei dieser Spuranpassung überlagern sich die Wellen maximal, d.h. die Platte schwingt mit höchster Amplitude, was zu einer deutlichen Erhöhung der Schalldurchgängigkeit in diesem Frequenzbereich und damit zu einer Verschlechterung der Schalldämmeigenschaften der Platte führt („Dämmloch“). Oberhalb dieser Frequenz tritt eine Verbesserung der Schalldämmeigenschaften gegenüber BERGER ein. Aus diesem Grunde sollte die Koinzidenzgrenzfrequenz fg unterhalb der Untergrenze des bauakustisch relevanten Bereiches (also unterhalb von 100 Hz) liegen. Diese Koinzidenz- oder auch Spuranpassungsfrequenzen lassen sich für ein Bauteil in Abhängigkeit seiner Bauteileigenschaften und des Schalleinfallswinkels ermitteln: fK =

B' =

2 cL 2

2 ⋅ π ⋅ sin ϑ

⋅

m' B'

EDyn ⋅ d 3 12 ⋅ ( 1 − µ 2 )

(5.1.13-1)

(5.1.13-2)

Darin sind: fK = Koinzidenz- oder Spuranpassungsfrequenz in Hz cL = Schallgeschwindigkeit in Luft (cL = 340 m/s) ϑ = Schalleinfallswinkels in ° m' = flächenbezogene Masse in kg/m2 B' = Biegesteifigkeit einer Platte bezogen auf ihre Breite in MNm EDyn = dynamischer Elastizitätsmodul in MN/m2 µ = Poissonsche Querkonstraktionszahl Koinzidenzgrenzfrequenz Die niedrigste Frequenz, bei der dieser Effekt auftritt, wird als Koinzidenzgrenzfrequenz (oder auch Grenzfrequenz oder Spuranpassungsgrenzfrequenz) bezeichnet, sie tritt auf bei streifendem Schalleinfall (ϑ→90° ergibt sin2ϑ→1). fg =

2 cL m' ⋅ B' 2 ⋅π

(5.1.13-3)

Darin sind: fg = Koinzidenzgrenz- oder Spuranpassungsgrenzfrequenz in Hz cL = Schallgeschwindigkeit in Luft (cL = 340 m/s) m' = flächenbezogene Masse in kg/m2 B' = Biegesteifigkeit einer Platte bezogen auf ihre Breite in MNm Für die in der Praxis verwendeten Baustoffe kann vereinfachend die Poissonsche Querkontraktionszahl zu µ=0,35 angesetzt werden. Zusammen mit cL = 340 m/s ergibt sich dann ein vereinfachter Berechnungsansatz:

5.1 Grundlagen des Luftschallschutzes fg ≈

60 ρ ⋅ d EDyn

257

(5.1.13-4)

Darin sind: fg = Koinzidenzgrenz- oder Spuranpassungsgrenzfrequenz in Hz d = Dicke in m ρ = Rohdichte in kg/m3 EDyn = dynamischer Elastizitätsmodul in MN/m2 Die Differenzierung zwischen biegeweichen und biegesteifen Bauteilen erfolgt anhand der Koinzidenzgrenzfrequenz fg : biegeweich = Bauteile mit fg > 2000 Hz biegesteif = Bauteile mit fg ≤ 2000 Hz Eigenfrequenz Im Rahmen der in der Praxis relevanten Raumabmessungen treten unterhalb des bauakustisch relevanten Bereiches (d.h. im Bereich f < 100 Hz) zusätzliche Effekte auf, die das Schalldämmverhalten einschaliger Bauteile verschlechtern. Es handelt sich dabei um Eigenschwingungen von plattenförmigen einschaligen Bauteile (Trennwände, ggf. auch Trenndecken). Diese Eigenfrequenzen lassen sich für ebene, an den Rändern linienförmig gelagerte Platten wie folgt berechnen: fn =

2⎤ 2 ⎡ π B ' ⎢⎛ n x ⎞ ⎛ n y ⎞ ⎥ ⋅ ⋅ ⎜ ⎟ + ⎜⎜ ⎟⎟ 2 m ' ⎢⎝ a ⎠ ⎝ b ⎠ ⎥ ⎣ ⎦

(5.1.13-5)

Darin sind: fn = Eigenfrequenzen in Hz m' = flächenbezogene Masse in kg/m2 B' = Biegesteifigkeit einer Platte bezogen auf ihre Breite in MNm a = Abmessung a der Platte in m b = Abmessung b der Platte in m nx = natürliche ganze Zahlen ny = natürliche ganze Zahlen Die stärkste Reduzierung der Luftschalldämmung eines trennenden Bauteils tritt dann bei nx = ny = 1, d. h. bei der ersten Eigenfrequenz f1,1 (Grundfrequenz) auf.

5.1.14 Mehrschalige Bauteile Unter mehrschaligen Bauteile versteht man Bauteile, die aus mehreren Schalen, die nicht starr, sondern durch geeignete Dämmstoffe (hierunter fallen hier auch Luftschichten) federnd miteinander verbunden sind.

258

5 Bauakustik

Bild 5.1.14-1 Schwingungssystem eines zweischaligen Bauteils, bestehend aus Massen m'1 und m'2 der zwei Schalen im Abstand a und einer Feder mit der dynamische Steifigkeit s'

Den charakteristischen Verlauf des Luftschalldämm-Maßes R eines mehrschaligen Bauteils als Funktion der Frequenz im Bereich des bauakustische relevanten Bereiches (100 Hz ≤ f ≤ 3150 Hz) zeigt Bild 5.1.14-2. Die dargestellte Kurve weist deutliche Abweichungen vom theoretischen Verhalten nach Berger auf: -

-

Verschlechterungen treten im Bereich der Eigenfrequenz f0, bei den Koinzidenzgrenzfrequenzen fgi der einzelnen Schalen sowie optional durch die Ausbildung stehender Wellen im Schalenzwischenraum (Hohlraumresonanzen) auf. Verbesserungen mit einem ∆R = 12 dB/Oktave (Steigung der frequenzabhängigen Schalldämmkurve m = 18 dB/Oktave) treten im Bereich zwischen Resonanzfrequenz und Koinzidenzgrenzfrequenz der ersten Schale auf.

Bild 5.1.14-2 Frequenzabhängiger Verlauf des Luftschalldämm-Maßes R bzw. R' für schalltechnisch zweischalige Bauteile. Der entsprechende Anstieg (Steigung der gestrichelten Linie) beträgt nach Berger 6 dB je Oktave, f0 ist die Resonanzfrequenz des mehrschaligen 1 2 Systems (Bauteils), fg und fg sind die Koinzidenzgrenzfrequenzen der Schalen 1 und 2, 1 fsw ist die Frequenz bei Ausbildung der ersten stehenden Welle einer nichtbedämpften Luftzwischenschicht der Dicke a (Hohlraumresonanzfrequenzen)

Dynamische Steifigkeit Die Resonanzeigenschaften mehrschaliger Systeme werden im Baubereich im Wesentlichen von der Federsteifigkeit des Scheibenzwischenraums (dynamische Steifigkeit) bestimmt. Ungünstig wirken sich steife Materialen (hoher dynamischer E-Modul und/ oder geringe Schalenabstände) aus.

5.1 Grundlagen des Luftschallschutzes s' =

EDyn

259

(5.1.14-1)

d

Darin sind: s' = dynamische Steifigkeit in MN/m3 EDyn = dynamischer Elastizitätsmodul in MN/m2 d = Dicke der Dämmschicht in m Auch Schalenzwischenräume ohne Füllmaterial (also mit einer Luftschicht als Feder) wirken ungünstig (nicht nur aus Gründen der Resonanz); hier sollte eine lose einzubringende Hohlraumbedämpfung mit r • 5 kN·s/m4 vorgesehen werden. Für diesen Fall errechnet sich die dynamische Steifigkeit der hohlraumbedämpften Luftschicht überschlägig: s' ≈

10 d

(5.1.14-2)

Resonanzfrequenz Die Resonanzfrequenz eines zweischaligen Systems berechnet sich wie folgt: f0 =

⎛ 1 1000 1 ⎞ ⋅ s '⋅ ⎜ + ⎟ ' ' ⎟ ⎜m 2 ⋅π ⎝ 1 m2 ⎠

Darin sind: f0 = s' = m1' = m2' =

(5.1.14-3)

Eigenfrequenz in Hz dynamische Steifigkeit in MN/m3 flächenbezogene Masse der Schale 2 in kg/m2 flächenbezogene Masse der Schale 1 in kg/m2

Stehende Wellen Wird der Hohlraum zwischen den Schalen nicht bedämpft (also mit einer Luftschicht als Feder), so bilden sich stehende Wellen aus. Unter stehenden Wellen versteht man Wellen, deren Schwingungsmaxima auf den Schalenoberflächen liegen. Das bedeutet, dass in diesem Fall der Schalenabstand einem ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge λ des übertragenen Schallsignals entspricht. Die Frequenzen dieser stehenden Wellen (Hohlraumresonanzfrequenzen) lassen sich wie folgt berechnen: c n fsw = n⋅ L 2⋅ d

(5.1.14-4)

Darin sind: fnSW = Frequenz der stehenden Welle (Hohlraumresonanzfrequenzen) in Hz n = natürliche ganze Zahl cL = Schallgeschwindigkeit in Luft (cL = 340 m/s) d = Schalenabstand in m

260

5 Bauakustik

5.2 Grundlagen des Trittschallschutzes 5.2.1 Schallübertragungswege Die Schallübertragung zwischen zwei Räumen erfolgt in ausgeführten Gebäuden nicht nur über das trennende Bauteil, sondern auch über flankierende Bauteile sowie über Rohrleitungen, Undichtigkeiten, Lüftungsanlagen etc. Die Nebenweg-Übertragung bei Trittschallanregung längs der angrenzenden, flankierenden Bauteile (Flankenübertragung) tritt gegenüber der direkten Schallabstrahlung insbesondere bei Decken mit untergehängter, biegeweicher Schale in Erscheinung. Bild 5.2.1-1 zeigt beispielhaft mögliche Wege des Körperschalls in einem Gebäude nach Trittschallanregung einer Trenndecke.

Bild 5.2.1-1 Beispielhafte Darstellung möglicher Wege des Körperschalls in einem Gebäude nach Trittschallanregung einer Trenndecke

5.2.2 Trittschallpegel Der frequenzabhängige Trittschallpegel als mittlerer Schalldruckpegel in einem Terzband im Empfangsraum bei Anregung der geprüften Decke von einem Norm-Hammerwerk wird auf der Basis von mindestens vier Messergebnissen ermittelt: n ⎛ ⎞ 1 0 ,1⋅ Lj ( f ) ⎟ Li ( f ) = 10 ⋅ log ⎜ ⋅ 10 ⎜⎜ n ⎟⎟ j=1 ⎝ ⎠

∑

(5.2.2-1)

Darin sind: Li(f) = frequenzabhängiger Trittschallpegel im Empfangsraum in dB n = natürliche ganze Zahl j = 1 bis n (Meßstellen) Lj(f) = Messwert des frequenzabhängigen Trittschallpegels am Ort j in dB

5.2.3 Norm-Trittschallpegel Da jedoch auch die raumakustische Ausgestaltung des Empfangsraumes in Form beliebiger unterschiedlicher schallabsorbierender Oberflächen Einfluss auf die Größenordnung des Trittschallpegels eines trennenden Bauteils hat (eine Änderung der Schallabsorptionsfläche im Empfangsraum verändert den dort ermittelten Trittschallpegel

5.2 Grundlagen des Trittschallschutzes

261

und damit scheinbar die Schallschutzqualität des trennenden Bauteils, ohne dass dieses selbst verändert wird), wird der frequenzabhänige Norm-Trittschallpegel eingeführt: L 'n ( f ) = Li ( f ) + 10 ⋅ log

A( f ) A0

(5.2.3-1)

Darin sind: L'n(f) = frequenzabhäniger Norm-Trittschallpegel in dB Li(f) = frequenzabhängiger Trittschallpegel im Empfangsraum, wenn die trennende Decke von einem Norm-Hammerwerk angeregt wird, in dB A(f) = frequenzabhängige äquivalente Absorptionsfläche im Empfangsraum in m2 A0 = Bezugsabsorptionfläche (für Wohn- und Arbeitsräume: A0 = 10 m2)

5.2.4 Standard-Trittschallpegel Alternativ kann die Trittschalldämmung eines Trennelementes (in der Regel Trenndecke oder -treppe) zwischen zwei Räumen durch den frequenzabhängigen StandardTrittschallpegel beschrieben werden: L 'nT ( f ) = Li ( f ) − 10 ⋅ log

T( f ) T0

(5.2.4-1)

Darin sind: L'nT(f) = frequenzabhäniger Standard-Trittschallpegel in dB Li(f) = frequenzabhängiger Trittschallpegel im Empfangsraum, wenn die trennende Decke von einem Norm-Hammerwerk angeregt wird, in dB T(f) = frequenzabhängige Nachhallzeit im Empfangsraum in s T0 = Bezugs-Nachhallzeit (für Wohn- und Arbeitsräume: T0 = 0,5 s ) Die Ermittlung sowohl des Norm-Trittschallpegels L'n als auch des Standard-Trittschallpegels L'nT erfolgt in Gebäuden nach DIN EN ISO 140-7 [4].

5.2.5 Trittschallminderung Die frequenzabhängige Trittschallminderung (Verbesserung des Trittschallschutzes eines trennenden Bauteils durch Anordnung einer Deckenauflage) wird mit den NormTrittschallpegeln vor und nach der Maßnahme ermittelt.

∆ L '( f ) = L 'n0 ( f ) − L 'n1( f )

(5.2.5-1)

Darin sind: ¨L'(f) = frequenzabhängige Trittschallminderung in dB L'n0(f) = frequenzabhängiger Norm-Trittschallpegel im Empfangsraum, gemessen ohne Deckenauflage in dB L'n1(f) = frequenzabhängiger Norm-Trittschallpegel im Empfangsraum, gemessen mit Deckenauflage in dB

262

5 Bauakustik

5.2.6 Bewertung des Norm-Trittschallpegels Der frequenzabhängige Norm-Trittschallpegel L'n(f) ist für viele Anwendungsfälle des Bauwesens zu unhandlich, weswegen er - ggf. unter Ermittlung von Spektrum-Anpassungswerten (siehe unten) - entsprechend DIN EN ISO 717-2 [7] in eine Einzahlangabe umgerechnet wird. Dieses geschieht durch Verschieben der Bezugskurve entsprechend Tabelle 5.2.6-1 in ganzzahligen dB-Schritten, wobei in den Terzmittenfrequenzen die Summe der Überschreitungen der Bezugskurve durch die Messkurve einen Wert von 32 dB nicht überschreitet darf (wobei die Summe der Überschreitung natürlich dem Grenzwert von 32 dB möglichst nahekommen soll). Dieser Wert entspricht bei 16 Terzmittenfrequenzen einer mittleren Überschreitung von 2 dB. Der bewertete NormTrittschallpegel L'n,w entspricht dann dem entsprechenden Norm-Trittschallpegel der verschobenen Bezugskurve bei f = 500 Hz. Die Verschiebung der Bezugskurve nach unten entspricht einer gegenüber dem Referenzbauteil verbesserten Konstruktion, die Verschiebung nach oben mithin dem Gegenteil. Bild 5.2.6-1 gibt ein Beispiel.

Bild 5.2.6-1 Beispiel für die Ermittlung des bewerteten Norm-Trittschallpegels L'n,w. Im Beispiel wird die Bezugskurve um -10 dB verschoben. Es ergibt sich mithin ein bewerteter Norm-Trittschallpegel L'n,w = 50 dB.

5.2 Grundlagen des Trittschallschutzes

263

Tabelle 5.2.6-1 Bezugswerte der Terzbänder und der Oktavbänder für die Luftschalldämmung nach DIN EN ISO 717-2 [7]

1 1

2

Frequenz

2

3 Bezugswert [dB]

Terzbänder

3

100

62

4

125

62

5

160

62

6

200

62

7

250

62

8

315

62

9

400

61

10

500

60

11

630

59

12

800

58

13

1000

57

14

1250

54

15

1600

51

16

2000

48

17

2500

45

18

3150

42

Oktavbänder

67

67

65

62

49

5.2.7 Spektrum-Anpassung Der Spektrum-Anpassungswert ist so festgelegt, dass sich für massive Decken mit wirkungsvollen Deckenauflagen ein Wert von CI = 0 dB ergibt. Für Holzbalkendecken mit den typischen tieffrequenten Spitzen nimmt er positive Werte an, für Betondecken mit weniger wirkungsvollen Deckenauflagen (oder ggf. auch ganz ohne Deckenauflagen) liegt er im Bereich -15 ≤ CI ≤ 0 dB. Um die o.g. Einflüsse bei besonderen Anforderungen berücksichtigen zu können, können diese als Summe (L'n,w + CI) angegeben werden. Der Spektrum-Anpassungswert CI errechnet sich wie folgt: CI = L 'n ,sum − 15 − L 'n ,w

(5.2.7-1)

264

5 Bauakustik CI = L 'nT ,sum − 15 − L 'nT ,w k

L 'n ,sum = 10 ⋅ log

∑ 10

0 ,1⋅ L 'n ,i

(5.2.7-2)

(5.2.7-3)

i=1

k

L 'nT ,sum = 10 ⋅ log

∑ 10

0 ,1⋅ L 'nT ,i

(5.2.7-4)

i=1

Darin sind: C1 = Spektrum-Anpassungswert in dB L'n,w = bewerteter Norm-Trittschallpegel in dB L'nT,w = bewerteter Standard-Trittschallpegel in dB k = k Mittenfrequenzen L'n,sum = energetische Addition für k Frequenzbänder L'nT,sum= energetische Addition für k Frequenzbänder L'n,i = Norm-Trittschallpegel in dB L'nT,i = Standard-Trittschallpegel in dB Der Spektrum-Anpassungswert wird auf eine Stelle hinter dem Komma berechnet und dann wie folgt auf ganze Dezibel gerundet: aus +xy,5 wird gerundet xy+1, aus -xy,5 wird gerundet -xy. Berechnungen des Spektrum-Anpassungswertes können auch zusätzlich für einen erweiterten Frequenzbereich (einschließlich 50 Hz - 63 Hz - 80 Hz) durchgeführt werden. In diesem Fall ist der Wert dann durch Angabe des betrachteten Bereiches entsprechend zu kennzeichnen, z.B. als CI,50-2500.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz 5.3.1 Allgemeines Um spätere Auseinandersetzungen über den geschuldeten Schallschutz zu vermeiden, ist es äußerst ratsam, die gewünschte Schallschutzstufe expressis verbis zu vereinbaren, vgl. auch [11]. Vor diesem Hintergrund ist auch zu bedenken, dass eine Beschreibung des Bauobjektes (z.B. in der Präambel von Baubeschreibungen) als „gehobene“, „zeitgemäße“ oder ähnliche Bauweise bereits die Schuldung eines erhöhten Schallschutz beinhalten. Besondere Bedeutung erfährt die Festlegung der Anforderung weiter durch die aktuell mehrschichtig vorliegenden Regelwerke, vgl. Tab. 5.3.1-1. Insbesondere hinsichtlich der Verwendung der DIN E 4109-1 [15] ist eine besondere Anwendungsvereinbarung erforderlich, da dieser Norm-Entwurf aktuell der Öffentlichkeit zur Prüfung und Stellungnahme vorliegt und die beabsichtigte Norm daher von der vorliegenden Entwurfsfassung abweichen kann.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

265

Tabelle 5.3.1-1 Überblick über die Normenwerke, die schalltechnische Anforderungswerte enthalten

1

2

3

1

siehe Kapitel Norm-Vorschriften

2

Nr.

Titel

3

DIN 4109

5.3.2

Anforderungen und Nachweise nach DIN 4109 (11.89)

4

Bbl. 2 zu DIN 4109

5.3.3

Empfehlungen nach Beiblatt 2 der DIN 4109 (11.89)

5

VDI 4100

5.3.4

Anforderungen nach VDI 4100

6

Entwurf DIN 4109 -10

-

7

Entwurf DIN 4109 -1

5.3.5

Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz in Wohnungen Anforderungen nach DIN 4109-1 -Entwurf- (10.06)

Auf die Anforderungen des Entwurfes der DIN 4109-10 [21] soll hier nicht weiter eingegangen werden, da dieser Entwurf mit einiger Wahrscheinlichkeit zurückgezogen werden wird. Tabelle 5.3.1-2 Wahrnehmung üblicher Geräusche aus Nachbarwohnungen und Zuordnung zu den drei Schallschutzstufen (SSt) I bis III nach VDI 4100 [11], Tab. 1

1 1

2

3

4

Wahrnehmung der Immission aus der Nachbarwohnung 1)

2

Art der Geräuschemission

3

laute Sprache

verstehbar

im Allgemeinen verstehbar

im Allgemeinen nicht verstehbar

4

Sprache mit angehobener Sprechweise

im Allgemeinen verstehbar

in Allgemeinen nicht verstehbar

nicht verstehbar

5

Sprache mit normaler Sprechweise

im Allgemeinen nicht verstehbar

nicht verstehbar

nicht hörbar

6

Gehgeräusche

im Allgemeinen störend

im Allgemeinen nicht mehr störend

nicht störend

7

Geräusche aus haustechnischen Anlagen

unzumutbare Belästigungen werden im Allg. vermieden

gelegentlich störend

nicht oder nur selten störend

8

Hausmusik, laut eingestellte Rundfunk- und Fernsehgeräte, Parties

1)

SSt I

SSt II

deutlich hörbar

SSt III

im Allgemeinen hörbar

Annahme: abendlicher Grundgeräuschpegel von 20 dB(A) und übliche große Aufenthaltsräume.

266

5 Bauakustik

5.3.2 Anforderungen nach DIN 4109 (11.89) Schallschutz gegen Außenlärm Die Anforderungen an das bewertete, resultierende Luftschalldämm-Maß erf. R'w,res werden erhoben an entsprechende Fassaden, Dächer von ausgebauten Dachräumen und Decken von Aufenthaltsräumen, die zugleich den oberen Gebäudeabschluss bilden. Bei Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen und bei Kriechböden sind die Anforderungen durch Dach und Decke gemeinsam zu erfüllen. Tabelle 5.3.2-1 Anforderungen an das erforderliche bewertete, resultierende Luftschalldämmmaß erf R'w,res von Außenbauteilen nach DIN 4109 [14], Tab. 8

1

2

3

4

1

5

Raumarten

2 Lärmpegelbereich

Aufenthaltsräume in Wohnungen, ÜbernachtungsBettenräume in Krankenanstalten und räume in Beherbergungsstätten, Sanatorien Unterrichtsräume und ähnliches

Maßgeblicher Außenlärmpegel [dB(A)]

Büroräume1) und ähnliches

erf R'w,res des Außenbauteils [dB]

3 4

I

≤ 55

35

30

-

5

II

56 bis 60

35

30

30

6

III

61 bis 65

40

35

30

7

IV

66 bis 70

45

40

35

8

V

71 bis 75

50

45

40

75 bis 80

2)

50

45

2)

2)

50

9 10

VI VII

-

> 80

-

-

1)

An Außenbauteile von Räumen, bei denen der eindringende Außenlärm aufgrund der in den Räumen ausgeübten Tätigkeiten nur einen untergeordneten Beitrag zum Innenraumpegel leistet, werden keine Anforderungen gestellt.

2)

Die Anforderungen sind hier aufgrund der örtlichen Gegebenheiten festzulegen.

Tabelle 5.3.2-2 Korrekturwert für das erforderliche bewertete, resultierende Luftschalldämmmaß erf R'w,res von Außenbauteilen nach Tab. 5.2.1-1 und -3 in Abhängigkeit des Verhältnisses von gesamter Außenwandfläche S(W+F) zu Grundfläche SG des betrachteten Aufenthaltsraumes nach DIN 4109 [14], Tab. 9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

S(W+F) / SG

2,5

2,0

1,6

1,3

1,0

0,8

0,6

0,5

0,4

2

Korrekturwert

+5

+4

+3

+2

+1

0

-1

-2

-3

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

267

Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus fremden Wohn- oder Arbeitsbereich Tabelle 5.3.2-3 Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach DIN 4109 [14], Tab. 3

1

2

3

4

5

Anforderungen Bauteile

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

Bemerkungen

1 Geschoßhäuser mit Wohnungen und Arbeitsräumen Decken unter allg. nutzbaren Dachräumen, z.B. Trockenböden, Abstellräumen u. ihren Zugängen

2

Wohnungstrenndecken (auch -treppen) und Decken zwischen frem-den Arbeitsräumen bzw. vergleichbaren Nutzeinheiten

53

54

53

53

Decken

3

4

Decken über Kellern, Hausfluren, Treppenräumen unter Aufenthaltsräumen

52

53

5

Decken über Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen und ähnlichem unter Aufenthaltsräumen

55

53

(Fortsetzung nächste Seite)

Bei Gebäuden mit nicht mehr als zwei Wohnungen betragen die Anforderungen erf. R'w = 52 dB und erf. L'n,w = 63 dB. Wohnungstrenndecken sind Bauteile, die Wohnungen voneinander oder von fremden Arbeitsräumen trennen. Bei Gebäuden mit nicht mehr als 2 Wohnungen betragen die Anforderungen erf. R'w = 52 dB. Weichfedernde Bodenbeläge dürfen bei dem Nachweis der Anforderungen an den Trittschallschutz nicht angerechnet werden; in Gebäuden mit nicht mehr als 2 Wohnungen dürfen weichfedernde Bodenbeläge, z.B. nach Beiblatt 1 zu DIN 4109/11.89 Tab. 18, berücksichtigt werden, wenn die Beläge auf dem Produkt oder auf der Verpackung mit dem entsprechenden ∆Lw gekennzeichnet sind und mit einer Werksbescheinigung nach DIN 50049 [32] ausgeliefert werden. Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger od. senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Weichfedernde Bodenbeläge dürfen bei dem Nachweis der Anforderungen an den Trittschallschutz nicht angerechnet werden.

268

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.2-3 Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach DIN 4109 [14], Tab. 3 (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Anforderungen Bauteile

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

Bemerkungen

1 Geschoßhäuser mit Wohnungen und Arbeitsräumen

55

46

Wegen der verstärkten Übertragung tiefer Frequenzen können zusätzliche MaßnahmenzurKörperschalldämmung erforderlich werden.

7

Decken unter Terrassen und Loggien über Aufenthaltsräumen

-

53

Bezüglich der Luftschalldämmung gegen Außenlärm siehe Abschnitt „Schallschutz gegen Außenlärm“

8

Decken unter Laubengängen

-

53

9

Decken und Treppen innerhalb von Wohnungen, die sich über zwei Geschosse erstrecken

-

53

54

53

Decken

6

Decken unter / über Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen

Decken unter Bad und WC mit / ohne Bodenentwässerung

10

(Fortsetzung nächste Seite)

Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger od. senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger od. senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Weichfedernde Bodenbeläge dürfen bei dem Nachweis der Anforderungen an den Trittschallschutz nicht angerechnet werden. Die Prüfung der Anforderungen an den bewerteten Norm- Trittschallpegel erfolgt bei einer gegebenfalls vorhandenen Bodenentwässerung nicht in einem Umkreis von r = 60 cm. Bei Gebäuden mit nicht mehr als zwei Wohnungen beträgt die Anforderung erf R‘w = 52 dB und erf L'n,w = 63 dB.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

269

Tabelle 5.3.2-3 Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach DIN 4109 [14], Tab. 3 (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Anforderungen Bauteile

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

Bemerkungen

1 Geschoßhäuser mit Wohnungen und Arbeitsräumen

12

Treppen

11

Decken

-

53

Decken unter Hausfluren

Treppenläufe und -podeste

-

58

Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Weichfedernde Bodenbeläge dürfen bei dem Nachweis der Anforderungen an den Trittschallschutz nicht angerechnet werden. Keine Anforderungen an Treppenläufe in Gebäuden mit Aufzug und an Treppen in Gebäuden mit nicht mehr als zwei Wohnungen.

53

Wohnungstrennwände sind Bauteile, die Wohnungen voneinander oder von fremden Arbeitsräumen trennen.

Treppenraumwände und Wände neben Hausfluren

52

Für Wände mit Türen gilt: erf. R'w(Wand) = erf. Rw(Tür) + 15 dB, vgl. Zeilen 17 und 18. Wandabschnitte mit einer Breite < 30 cm bleiben dabei unberücksichtigt.

15

Wände neben Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen o.ä.

55

16

Wände von Spieloder ähnlichen Gemeinschaftsräumen

55

Wohnungstrennwände und Wände zwischen fremden Arbeitsräumen

13

Wände

14

(Fortsetzung nächste Seite)

270

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.2-3 Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach DIN 4109 [14], Tab. 3 (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Anforderungen Bauteile

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

Bemerkungen

1 Geschoßhäuser mit Wohnungen und Arbeitsräumen

Türen

17

18

Bei Türen beziehen sich die Anforderungen auf erf. Rw.

Türen, die von Hausfluren oder Treppenräumen in Flure und Dielen von Wohnungen und Wohnheimen oder von Arbeitsräumen führen

27

Türen, die von Hausfluren oder Treppenräumen unmittelbar in Aufenthaltsräume - außer Flure und Dielen - von Wohnungen führen

37

19 Einfamilien-Doppelhäuser und Einfamilien-Reihenhäuser

20

-

48

53

Bei einschaligen Haustrennwänden gilt: Wegen der Austauschbarkeit von weichfedernden Bodenbelägen nach Beiblatt 1 zu DIN 4109 [17] Tab. 18, die sowohl dem Verschleiß als auch besonderen Wünschen der Bewohner unterliegen, dürfen diese beim Nachweis nicht angerechnet werden.

Decken

Decken

Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt.

21

Treppenläufe und podeste und Decken unter Fluren

22 Wände Haustrennwände (Fortsetzung nächste Seite)

-

57

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

271

Tabelle 5.3.2-3 Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach DIN 4109 [14], Tab. 3 (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Anforderungen Bauteile

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

54

53

Bemerkungen

23 Beherbergungsstätten 24

Decken

25

Decken unter / über Schwimmbädern, Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen zum Schutz gegenüber Schlafräumen

Treppenläufe und -podeste

27

28

Decken

26

Decken unter Fluren

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentwässerung

(Fortsetzung nächste Seite)

55

-

-

54

46

Wegen der verstärkten Übertragung tiefer Frequenzen können zusätzliche Maßnahmen zur Körperschalldämmung erforderlich sein.

58

Keine Anforderungen an Treppenläufe in Gebäuden mit Aufzug. Die Anforderungen gilt nicht für Decken, die zu „besonders lauten“ Räumen liegen und an die entsprechende Anforderungen gestellt werden.

53

Die Anf. an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt.

53

Die Anforderung an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Die Prüfung der Anforderungen an den bewerteten Norm- Trittschallpegel erfolgt bei einer gegebenfalls vorhandenen Bodenentwässerung nicht in einem Umkreis von r = 60 cm.

272

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.2-3 Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach DIN 4109 [14], Tab. 3 (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Anforderungen Bauteile

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

Bemerkungen

30

Wände

29

Wände zwischen Übernachtungsräumen sowie zwischen Fluren und Übernachtungsräumen

47

Türen

23 Beherbergungsstätten

Türen zwischen Fluren und Übernachtungsräumen

32

Bei Türen beziehen sich Anforderungen auf erf. Rw.

die

31 Krankenanstalten, Sanatorien Decken

33

Decken unter/über Schwimmbädern, Spiel- oder ähnlichen Gemeinschaftsräumen zum Schutz gegenüber Schlafräumen

Decken

32

34

55

-

53

46

35

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentwässerung

(Fortsetzung nächste Seite)

54

Wegen der verstärkten Übertragung tiefer Frequenzen können zusätzliche Maßnahmen zur Körperschalldämmung erforderlich sein.

53

Die Anf. an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt.

53

Die Anf. an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Die Prüfung der Anforderungen an den bewerteten Norm- Trittschallpegel erfolgt bei einer gegebenfalls vorhandenen Bodenentwässerung nicht in einem Umkreis von r = 60 cm.

Decken

Decken unter Fluren

54

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

273

Tabelle 5.3.2-3 Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach DIN 4109 [14], Tab. 3 (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Anforderungen Bauteile

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

Treppenläufe und -podeste

-

58

Wände zwischen - Krankenräumen - Fluren und Krankenr. - Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Fluren und Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Krankenräumen und Arbeitsund Pflegeräumen

47

38

Wände zwischen - Operations- bzw. Behandlungsräumen - Fluren und Operations- bzw. Behandlungsräumen

42

39

Wände zwischen - Räumen der Intensivpflege - Fluren und Räumen der Intensivpflege

37

40

Türen zwischen - Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Fluren und Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern

37

Türen zwischen - Fluren und Krankenräumen - Operations- bzw. Behandlungsr. - Fluren und Operations- bzw. Behandlungsräumen

32

Bemerkungen

36

Treppen

24 Krankenanstalten, Sanatorien

Türen

Wände

37

41

(Fortsetzung nächste Seite)

Keine Anforderungen an Treppenläufe in Gebäuden mit Aufzug.

Bei Türen beziehen sich die Anforderungen auf erf Rw.

274

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.2-3 Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach DIN 4109 [14], Tab. 3 (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Anforderungen Bauteile

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

Bemerkungen

42 Schulen und vergleichbare Unterrichtsbauten Decken zwischen Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen

44

Decken unter Fluren

Decken

43

55

53

-

53

55

46

Wände zwischen Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen

47

47

Wände zw. Unterrichtsräumen o. ähnlichen Räumen und Fluren

47

48

Wände zw. Unterrichtsräumen oder ähnlichen Räumen und Treppenhäusern

52

Wände zw. Unterrichtsräumen und ähnlichen Räumen und „besonders lauten“ Räumen (wie z.B. Sporthallen, Musikräume, Werkräume)

55

49

Wände

45

Decken zwischen Unterrichtsräumen und ähnlichen Räumen und „besonders lauten“ Räumen (wie z.B. Sporthallen, Musikräume, Werkräume)

Türen zwischen Unterrichtsräumen oder 50 Türen ähnlichen Räumen und Fluren

32

46

Die Anf. an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt.

Wegen der verstärkten Übertragung tieferFrequenzenkönnenzusätzliche Maßnahmen zur Körperschalldämmung erforderlich sein.

Bei Türen beziehen sich die Anforderungen auf erf Rw.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

275

Anforderungen bei „besonders lauten“ Räumen Tabelle 5.3.2-4 Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung zwischen „besonders lauten“ und „schutzbedürftigen“ Räumen nach DIN 4109 [14] Tab. 5 unter Berücksichtigung von Flanken- und sonstigen Nebenwegübertragungen

1 1 Art der „besonders lauten“ Räume

2

3

bewertetes Luftschalldämm-Maß von Decken und Wänden erf R'w [dB] Schalldruckpegel Schalldruckpegel 81 ≤ LAF ≤ 85 75 ≤ LAF ≤ 80 [dB(A)] [dB(A)]

2

4 bewerteter NormTrittschallpegel von Fußböden erf L'n,w 1)2) [dB]

3

Räume mit „besonders lauten“ haustechnischen Anlagen oder Anlagenteilen

57

62

433)

4

Betriebsräume von Handwerks- und Gewerbebetrieben; Verkaufsstätten

57

62

43

5

Küchenräume der Küchenanlagen von Beherbergungsstätten, Krankenhäusern, Sanatorien, Gaststätten, Imbissstuben u. dgl.

55

43

6

Küchenräume wie vor, jedoch auch nach 22.00 Uhr in Betrieb

574)

33

7

Gasträume, nur bis 22.00 Uhr in Betrieb

-

43

8

Gasträume mit Betrieb auch nach 22.00 Uhr mit maximalem Schalldruckpegel LAF ≤ 85 dB(A)

62

33

9

Räume von Kegelbahnen

67

33 15

10

Gasträume mit maximalem Schalldruckpegel 85 ≤ LAF ≤ 95 dB(A), z.B. mit elektroakustischen Anlagen

72

28

- Keglerstube - Bahn

1)

Jeweils in Richtung der Lärmausbreitung

2)

Die für Maschinen erforderliche Körperschalldämmung ist mit diesem Wert nicht erfasst; hierfür sind ggf. weitere Maßnahmen erforderlich. Ebenso kann je nach Art des Betriebes ein niedrigerer bewerteter Normrittschallpegel notwendig sein; dies ist im Einzelfall zu prüfen.

3)

Nicht erforderlich, wenn geräuscherzeugende Anlagen ausreichend körperschallgedämmt aufgestellt werden; eventuelle Anforderungen nach Tabelle 5.3.2-3 bleiben davon unberührt.

4)

Handelt es sich um Großküchen und darüberliegende Wohnungen als schutzbedürftige Räume, gilt erf R'w=62 dB.

276

5 Bauakustik

Schallschutz vor Geräuschen aus haustechnischen Anlagen und Gewebebetrieben Die in Tabelle 5.3.2-5 zusammengestellten Anforderungen an den zulässigen Schalldruckpegel gelten für schutzbbedfürftige Räume Schutzbedürftige Räume sind Wohnräume, einschließlich Wohndielen, Schlafräume, einschließlich Übernachtungsräume in Beherbergungsstätten und Krankenhäusern, Unterrichtsräume und Büroräume, Praxisräume und ähnliche Arbeitsräume. Nutzergeräusche, wie z.B. das Aufstellen eines Zahnputzbechers auf eine Abstellplatte, hartes Schließen des WC-Deckels, Rutschen in der Badewanne, unterliegen nicht den nachfolgend aufgeführten Anforderungen. Tabelle 5.3.2-5 Werte für die zulässigen Schalldruckpegel in schutzbedürftigen Räumen von Geräuschen aus haustechnischen Anlagen und Gewerbebetrieben nach DIN 4109 [14]

1 1 2

2

3 Art der schutzbedürftigen Räume

Geräuschquelle

3

Wohn- und Schlafräume

Unterrichts- und Arbeitsräume

kennzeichnender Schalldruckpegel [dB(A)]

4

Wasserinstallationen (Wasserversorgungsund Abwasseranlagen gemeinsam)

≤ 351)

≤ 351)

5

Sonstige haustechnische Anlagen

≤ 302)

≤ 352)

6

Betriebe: tags 6.00 bis 22.00 Uhr

≤ 353)

≤ 352)3)

7

Betriebe: nachts 22.00 bis 06.00 Uhr

≤ 253)

≤ 352)3)

1)

Einzelne, kurzzeitige Spitzen, die beim Betätigen der Armaturen und Geräte ( Öffnen, Schließen, Umstellen, Unterbrechen etc.) entstehen, sind zur Zeit nicht zu berücksichtigen.

2)

Bei lüftungstechnischen Anlagen sind um 5 dB(A) höhere Werte zulässig, sofern es sich um Dauergeräusche ohne auffällige Einzeltöne handelt.

3)

Einzelne kurzzeitige Spitzenwerte des Schalldruckpegels dürfen die angegebenen Werte um nicht mehr als 10 dB überschreiten.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

277

Für Armaturen und Geräte der Wassersinstallation sind Armaturengruppen festgelegt, in die sie aufgrund des gemessenen Armaturengeräuschpegels eingestuft werden: Tabelle 5.3.2-6 Armaturengruppen nach DIN 4109 [14] Tab. 6

2

1

Armaturen und Geräte der Wasserinstallation

2

Auslaufarmaturen

3

Geräteanschluss-Armaturen

4

Druckspüler

5

Spülkästen

6

Durchflusswassererwärmer

7

Durchgangsarmaturen (z. B. Absperr- oder Eckventile, Rückflussverhinderer)

8

Drosselarmaturen (z. B. Vordrosseln oder Eckventile)

9

Druckminderer

3

4

Armaturengeräuschpegel Lap für kennzeichnenden Fließdruck oder Durchfluss1) [dB(A)]

Armaturengruppe

≤ 20

I

≤ 30

II

≤ 15

I

≤ 25

II

10 Brausen 11 Auslaufvorrichtungen, die direkt an die Auslaufarmatur angeschlossen werden (z.B. Strahlregler, Durchflussbegrenzer, Kugelgelenke, Rohrbelüfter, 12 Rückflussverhinderer) 1)

Dieser Wert darf bei den in DIN 52218 [33] für die einzelnen Armaturen genannten oberen Grenzen der Fließdrücke oder Durchflüsse um bis zu 5 dB(A) überschritten werden.

278

5 Bauakustik

5.3.3 Empfehlungen nach Beiblatt 2 der DIN 4109 (11.89) Schallübertragung aus fremden Wohn- und Arbeitsbereich Tabelle 5.3.3-1 Empfehlungen für einen erhöhten Schallschutz an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach Beiblatt 2 zu DIN 4109 [20], Tab. 2

1

2

3

4

5

Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz Bauteile

Bemerkungen

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

1 Geschoßhäuser mit Wohnungen und Arbeitsräumen

≥ 55

≤ 46

3

Wohnungstrenndecken (auch -treppen), Decken zwischen fremden Arbeitsräumen bzw. vergleichb. Nutzeinheiten

≥ 55

≤ 46

4

Decken über Kellern, Hausfluren, Treppenräume unter Aufenthaltsräumen

≥ 55

≤ 46

5

Decken über Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen und ähnlichem unter Aufenthaltsräumen

-

≤ 46

6

Decken unter Terrassen und Loggien über Aufenthaltsräumen

-

≤ 46

Decken

2

Decken unter allgemein nutzbaren Dachräumen, z.B. Trockenböden, Abstellräumen und ihren Zugängen

7

Decken unter Laubengängen

(Fortsetzung nächste Seite)

-

≤ 46

Weichfedernde Bodenbeläge dürfen für den Nachweis des Trittschallschutzes angerechnet werden.

Der Vorschlag für den erhöhten Schallschutz an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt.

Der Vorschlag für den erhöhten Schallschutz an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

279

Tabelle 5.3.3-1 Empfehlungen für einen erhöhten Schallschutz an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach Beiblatt 2 zu DIN 4109 [20], Tab. 2 (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz Bauteile

Bemerkungen

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

1 Geschoßhäuser mit Wohnungen und Arbeitsräumen Decken und Treppen innerhalb von Wohnungen, die sich über zwei Geschosse erstrecken

−

≤ 46

9

Decken unter Bad und WC ohne/mit Bodenentwässerung

≥ 55

≤ 46

10

Decken unter Hausfluren

−

≤ 46

11 Treppen

Treppenläufe und -podeste

−

≤ 46

12

Wohnungstrennwände und Wände zw. fremden Arbeitsräumen

≥ 55

−

8

Decken

Wände 13

Treppenraumwände und Wände neben Hausfluren

Türen, die von Hausfluren oder reppenräumen in Flure und Dielen von 14 Türen Wohnungen und Wohnheimen oder von Arbeitsräumen führen (Fortsetzung nächste Seite)

≥ 55

−

Der Vorschlag für den erhöhten Schallschutz an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Weichfedernde Bodenbeläge dürfen für den Nachweis des Trittschallschutzes angerechnet werden. Bei Sanitärobjekten in Bad und WC ist für eine ausreichende Körperschalldämmung zu sorgen.

Für Wände mit Türen gilt : erf. R'w(Wand) = erf. Rw(Tür) + 15 dB, vgl. Zeile 14. Wandabschnitte mit einer Breite < 30 cm bleiben dabei unberücksichtigt. Bei Türen beziehen Anforderungen auf erf Rw.

≥ 37

−

sich

die

280

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.3-1 Empfehlungen für einen erhöhten Schallschutz an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach Beiblatt 2 zu DIN 4109 [20], Tab. 2 (Fortsetzung)

1

2

Bauteile

3

4

Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

5

Bemerkungen

15 Einfamilien-Doppelhäuser und Einfamilien-Reihenhäuser

Decken

−

≤ 38

17

Treppenläufe und -podeste und Decken unter Fluren

−

≤ 46

18 Wände

Haustrennwände

≥ 67

−

16 Decken

Der Vorschlag für den erhöhten Schallschutz an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Weichfedernde Bodenbeläge dürfen für den Nachweis des Trittschallchutzes angerechnet werden.

19 Beherbergungsstätten, Krankenanstalten, Sanatorien Decken

20

21 Decken

Decken unter Bad und WC ohne/mit Bodenentwässerung

≥ 55

≥ 55

≤ 46

≤ 46

22

Decken unter Fluren

−

≤ 46

23 Treppen

Treppenläufe und podeste

−

≤ 46

(Fortsetzung nächste Seite)

Der Vorschlag für den erhöhten Schallschutz an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Weichfedernde Bodenbeläge dürfen für den Nachweis des Trittschallschutzes angerechnet werden. Bei Sanitärobjekten in Bad und WC ist für eine ausreichende Körperschalldämmung zu sorgen. Der Vorschlag für den erhöhten Schallschutz an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

281

Tabelle 5.3.3-1 Empfehlungen für einen erhöhten Schallschutz an die Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich nach Beiblatt 2 zu DIN 4109 [20], Tab. 2 (Fortsetzung)

1

2

Bauteile

3

4

Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz

erf. R'w [dB]

erf. L'n,w [dB]

5

Bemerkungen

19 Beherbergungsstätten, Krankenanstalten, Sanatorien Wände zwischen Übernachtungs- bzw. Krankenräumen

≥ 52

-

25

Wände zwischen Fluren und Übernachtungsbzw. Krankenräumen

≥ 52

-

26

Türen zwischen Fluren und Krankenräumen

≥ 37

-

24 Wände

Türen 27

Türen zwischen Fluren und Übernachtungsräumen

≥ 37

Das erf. R'w gilt für die Wand allein.

Bei Türen gilt nach DIN 4109/ 11.89, Tab. 1, erf. Rw. -

282

5 Bauakustik

Schallübertragung aus eigenem Wohn- und Arbeitsbereich Tabelle 5.3.3-2 Empfehlungen für normalen und erhöhten Schallschutz; Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus dem eigenen Wohn- und Arbeitsbereich nach Beiblatt 2 zu DIN 4109 [20], Tab. 3

1

Bauteile

2

3

Empfehlungen für normalen Schallschutz

4

5

Empfehlungen für erhöhten Schallschutz

6

Bemerkungen

erf. R'w erf. L'n,w erf. R'w erf. L'n,w [dB] [dB] [dB] [dB] 1 Wohngebäude Decken in Einfamilienhäusern, ausgenommen Kellerdecken 2 u. Decken unter nicht ausgebauten Dachräumen

Treppen und 3 Treppenpodeste in Einfamilienhäusern

4

Decken von Fluren in Einfamilienhäusern

Wände ohne Türen zwischen „lauten“ und „leisen“ Räumen 5 unterschiedlicher Nutzung, z.B. zw. Wohn- und Kinderschlafzimmer (Fortsetzung nächste Seite)

50

56

≥ 55

≤ 46

−

−

−

≤ 53

−

56

−

≤ 46

40

−

≥ 47

−

Bei Decken zw. Wasch- und Aborträumen nur als Schutz gegen Trittschallübertragung in Aufenthaltsräumen. Weichfedernde Bodenbeläge dürfen für den Nachweis des Trittschallschutzes angerechnet werden. Der Vorschlag für den erhöhten Schallschutz an die Trittschalldämmung gilt nur für die Trittschallübertragung in fremde Aufenthaltsräume, ganz gleich, ob sie in waagerechter, schräger oder senkrechter (nach oben) Richtung erfolgt. Weichfedernde Bodenbeläge dürfen für den Nachweis des Trittschallchutzes angerechnet werden.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

283

Tabelle 5.3.3-2 Empfehlungen für normalen und erhöhten Schallschutz; Luft- und Trittschalldämmung zum Schutz gegen Schallübertragung aus dem eigenen Wohn- und Arbeitsbereich nach Beiblatt 2 zu DIN 4109 [20], Tab. 3 (Fortsetzung)

1

Bauteile

2

3

Empfehlungen für normalen Schallschutz

4

5

Empfehlungen für erhöhten Schallschutz

6

Bemerkungen

erf. R'w erf. L'n,w erf. R'w erf. L'n,w [dB] [dB] [dB] [dB] 6 Büro- und Verwaltungsgebäude Decken, Treppen, 7 Decken von Fluren und Treppenraumwände

52

53

≥ 55

≤ 46

Wände zwischen 8 Räumen mit üblicher Bürotätigkeit

37

−

≥ 42

−

Wände zw. Fluren und 9 Räumen mit üblicher Bürotätigkeit

37

−

≥ 42

−

Wände von Räumen für konzentrierte gei10 stige Tätigkeit o. zur Behandlung vertraulicher Angelegenheiten

45

−

≥ 52

−

Wände zwischen 11 Fluren und Räumen nach Zeile 10

45

−

≥ 52

−

12

Türen in Wänden nach Zeilen 8+9

27

−

≥ 32

−

13

Türen in Wänden nach Zeile 10+11

37

−

−

−

Weichfedernde Bodenbeläge dürfen für den Nachweis des Trittschallschutzes angerechnet werden. Es ist darauf zu achten, dass diese Werte nicht durch Nebenwegübertragung über Flur und Türen verschlechtert werden.

BeiTürengeltendieWertefürdie Schalldämmung bei alleiniger Übertragung durch die Tür.

284

5 Bauakustik

5.3.4 Anforderungen nach VDI 4100 Schallschutz gegen Außenlärm Tabelle 5.3.4-1 Anforderungen an das erforderliche bewertete, resultierende Luftschalldämmmaß erf R'w,res von Außenbauteilen nach VDI 4100 [11] Tab. 2, 3 und 4 bzw. entsprechende Empfehlungen nach DIN E 4109-10 [21] Tab. 1,2 und 3 für Schallschutzstufe (SSt) III und den eigenen Wohnbereich (EW) speziell Luftschalldämmung

1

2

3

4

5

Raumarten

Lärmpegelbereich

Maßgeblicher Außenlärmpegel [dB(A)]

Aufenthaltsräume in Wohnungen, ÜbernachtungsBettenräume in Krankenanstalten und räume in Beherbergungsstätten, Sanatorien Unterrichtsräume und ähnliches

Büroräume1) und ähnliches

erf R'w,res des Außenbauteils [dB] 1

I

≤ 55

40

35

-

2

II

56 bis 60

40

35

35

3

III

61 bis 65

45

40

35

4

IV

66 bis 70

50

45

40

5

V

71 bis 75

55

50

45

75 bis 80

2)

55

50

2)

2)

55

6 7

VI VII

> 80

-

-

1)

An Außenbauteile von Räumen, bei denen der eindringende Außenlärm aufgrund der in den Räumen ausgeübten Tätigkeiten nur einen untergeordneten Beitrag zum Innenraumpegel leistet, werden keine Anforderungen gestellt

2)

Die Anforderungen sind hier aufgrund der örtlichen Gegebenheiten festzulegen

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

285

Luftschallschutz Tabelle 5.3.4-2 Anforderungen an das bewertete Bau-Schalldämm-Maß R'w von trennenden Bauteilen nach VDI 4100 [11]

1

2

3

4

SSt I

SSt II

SSt II

Bauteile

erf R'w [dB]

1 Wohnungen in Mehrfamilienhäusern 2

Horizontale Bauteile zwischen Aufenthaltsräumen und fremden Räumen

3

Vertikale Bauteile zwischen Aufenthaltsräumen und fremden Räumen

nach DIN 4109 [14]

56

59

57

60

63

68

48

48

55

55

4 Doppel- und Reihenhäuser Bauteile zwischen Aufenthaltsräumen und fremden 5 Räumen

nach DIN 4109 [14]

6 Eigener Bereich (selbst genutztes Haus oder Wohnung) 7 Horizontale Bauteile zwischen Aufenthaltsräumen Vertikale Bauteile zwischen Aufenthaltsräumen (Wände 8 ohne Türen)

nach DIN 4109 Bbl. 2 [20]

286

5 Bauakustik

Trittschallschutz Tabelle 5.3.4-3 Anforderungen an den bewerteten Norm-Trittschallpegel L'n,w von trennenden Bauteilen nach VDI 4100 [11]

1 SSt I Bauteile

3

4

SSt II

SSt II

5

Bemerkungen

erf L'n,w [dB]

1 Wohnungen in Mehrfamilienhäusern 2

Bauteile zwischen Aufenthaltsräumen und fremden Räumen

Bauteile zwischen Aufenthalts3 räumen und fremden Treppenhäusern Empfehlung: Bauteile zwischen Aufenthalts4 räumen und fremden Treppenhäusern

Anforderung nach DIN 4109 [14]

46

39

53

46

53

46

39

nach DIN 4109 [14]

41

34

Empfehlung für einen langfristig anzustrebenden Schutz nach VDI 4100 [11] Tab. 10

4 Doppel- und Reihenhäuser Horizontal oder diagonal angeordnete Bauteile zwischen 5 Aufenthaltsräumen und fremden Räumen Horizontal oder diagonal angeordnete Bauteile zwischen 6 Aufenthaltsräumen und fremden Treppenläufen oder -podesten 6 Eigener Bereich (selbst genutztes Haus oder Wohnung) Horizontal, vertikal oder diagonal angeordnete Bauteile zwischen Aufenthaltsräumen oder 7 zwischen Aufenthaltsräumen und Erschließungs- bzw. Gemeinschaftsräumen

nach DIN 4109 Bbl. 2 [20]

41

46

Gilt auch zwischen Aufenthaltsräumen und Treppen bzw. Treppenpodesten

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

287

5.3.5 Anforderungen nach DIN 4109-1 -Entwurf- (10.06) Raumgruppen für den Luftschallschutz Tabelle 5.3.5-1 Raumgruppen für den Luftschallschutz in Gebäuden, die ganz oder teilweise Wohnzwecken dienen nach E DIN 4109-1 [15]

1

2

3

4

5

Charakteristiken der Räume Raumgruppe

Raumbeispiele

GeräuschGeräusch- Vertraulichempfindlichentwicklung keit keit

1

WL 1

alle Räuem innerhalb abgeschlossener Wohnungen, Büros, Praxen u.ä., einschließlich Küchen, Bäder, WC‘s, Flure und Nebenräumen

2

WL 2

wie WL 1, aber mit unmittelbarem Zugang zu Treppenräumen u.ä. (z.B. Lofts)

hoch

zeitweilig hoch

sehr hoch

3

WL 3

Eingangsbereiche von Wohnungen, Büros und Praxen (Flure, Dielen)

mittel

zeitweilig hoch

hoch

4

WL 4

Gemeinschaft- und nicht gewerbliche Sporträume, Fitnessräume u.ä.

gering

hoch

gering

5

WL 5

ruhige Speisegaststätten bis 22 Uhr und Einzelhandelsgeschäfte mit geringer Geräuschentwicklung

mittel

gering

gering

6

WL 6

Gaststätten, Imbissstuben, Geschäfte mit erhöhter Geräuschentwicklung

mittel

zeitweilig hoch

gering

7

WL 71), 2) laute Gaststätten mit Livemusik und Tanz

gering

sehr hoch

keine

8

WL 81), 2) Diskotheken, Kegelbahnen

gering

sehr hoch

keine

hoch

zeitweilig hoch

sehr hoch

9

WL 9

Treppenräume, Erschließungsflächen und Flure

keine

zeitweilig hoch

keine

10

WL 10

Sammelgaragen einschließlich der Durchund Einfahrten

keine

hoch

keine

11

WL 11

Räume für technische Anlagen (Aufzüge, Heizung, Lüftung, Entsorgung ect.)

keine

hoch

keine

12

WL 12

Gewerbebetriebe, sofern nicht vorstehend erwähnt

von der Art des Betriebes abhängig

1)

In Gebäuden mit Wohnungen störungsfrei nicht möglich

2)

Räume dieser Raumgruppen sollten nicht an Räume der Raumgruppe WL 1 grenzen.

288

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.5-2 Raumgruppen für den Luftschallschutz in Hotels und Beherbergungsstätten nach E DIN 4109-1 [15]

1

2

3

4

5

Charakteristiken der Räume Raumgruppe

GeräuschGeräusch- Vertraulichempfindlichentwicklung keit keit

1

HL 1

Gästezimmer, Appartements und Suiten hohen Standards einschließlich Bad/WC

hoch

mittel

sehr hoch

2

HL 2

Gästezimmer mittleren Standards einschließlich Bad/WC

hoch

mittel

hoch

3

HL 3

Gästezimmer einfachen Standards einschließlich Bad/WC, z.B. in Pensionen und Gästehäusern

mittel

mittel

mittel

4

HL 4

Flure zu Gästezimmern, Konferenz- und Besprechungsräumen

gering

zeitweilig hoch

zeitweilig hoch

5

HL 5

Räume für Besprechungen, Seminare, Schulungen u.ä., bei normalem Schallschutzanspruch und ohne elektroakustische Beschallungsanlagen

mittel bis hoch

mittel

mittel

6

HL 6

Konferenz- und Tagungsräume mit elektroakustischen Beschallungsanlagen und/oder hohem Schallschutzanspruch

hoch

hoch

hoch

Küchen- und Servicebereiche, Wellnessund Fitnesseinrichtungen, Technikzentralen u.ä., Ballsäle und Diskotheken, Treppenräume, Erschließungsflächen und -flure

gering

zeitweilig sehr hoch

keine

7

1)

Raumbeispiele

1)

HL 7

Räume dieser Raumgruppen sollten nicht an Räume der Raumgruppe HL 1, HL 2 und HL 3 grenzen.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

289

Tabelle 5.3.5-3 Raumgruppen für den Luftschallschutz in Krankenhäusern und Sanatorien nach E DIN 4109-1 [15]

1

2

3

4

5

Charakteristiken der Räume Raumgruppe

Raumbeispiele

KL 1

Bettenzimmer der Normalpflege, Arzt- und Bereitschaftsräume; normale Untersuchungs- und Behandlungsräume; ruhebedürftige Einzelbüros sowie Büro- und Besprechungsräume, in denen Vorgänge besprochen werden, die in Nachbarräumen gelegentlich auch verstanden werden dürfen

mittel

mäßig

gering

2

KL 2

Bettenzimmer in Sanatorien und in Stationen für besonders ruhebedürftige Patienten, Räume für Untersuchungen, Behandlungen und Beratungen, in denen vertrauliche Vorgänge besprochen werden, die in Nachbarräumen nicht verstanden werden dürfen, z.B. für Arzt-/Patientengespräche, Psychotherapie, Seelsorge, Andacht, Sozielfürsorge u.ä.

hoch

gering

hoch

3

KL 3

Bettenzimmer und Untersuchungs- bzw. Behandlungszimmer in der Psychiatrie

hoch

sehr hoch

gering bis hoch

4

KL 4

Operationsräume einschließlich der zugehörigen Vorbereitungs- sowie Einund Ausleitungsbereiche; Räume der Intensivpflege

mittel

mäßig

gering

5

KL 5

interne Flure und Wartezonen vor den Raumgruppen KL 1 bis KL 4

gering

zeitweise hoch

gering

6

KL 6

Öffentlich zugängliche Erschließungsbereiche und Treppen; Büros mit hoher Betriebsamkeit, z.B. mit Publikumsverkehr, Personal- und Patientenaufenthaltsräume; Räume für Physiotherapie; Kantinen, Speiseräume, Cafeterien u.ä.

gering

zeitweise hoch

gering

7

KL 7

Audiometrieräume

sehr hoch

zeitweise hoch

gering

8

KL 8

Klinische Sonderräume (z.B. Kernspintomographie), Technikzentralen, Großküchen etc.

1

GeräuschGeräusch- Vertraulichempfindlichentwicklung keit keit

abhängig von Anlage und Betrieb

290

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.5-4 Raumgruppen für den Luftschallschutz in Schulen, Hochschulen und vergleichbaren Einrichtungen nach E DIN 4109-1 [15]

1

2

3

4

5

Charakteristiken der Räume Raumgruppe

Raumbeispiele

GeräuschGeräusch- Vertraulichempfindlichentwicklung keit keit

SL 1

übliche Unterrichtsräume in Schulen und vergleichbaren Einrichtungen

mäßig

mittel

gering

2

SL 2

Seminar- und Vorlesungsräume sowie Hörsäle ohne elektroakustische Anlagen, Ruheräume, z.B. in Kindertagesstätten

hoch

gering

gering

3

SL 3

Hörsäle mit elektroakustischen Anlagen

hoch

zeitweise hoch

gering

4

SL 4

Räume für Prüfungen und vertrauliche Besprechungen

hoch

gering

hoch

5

SL 5

Musikübungsräume

hoch

hoch bis sehr hoch

gering

6

SL 6

Flure vor den Räumen der Raumgruppen SL 1 bis SL 5

gering

gering bis hoch

gering

7

SL 7

Erschließungsbereiche und Treppenräume, Pausenbereiche, Büros mit hoher Betriebsamkeit, Speiseräume, Cafeterien

gering

zeitweise hoch

gering

8

SL 8

Turnhallen, Lehrwerkstätten u.ä.

gering

zeitweise sehr hoch

gering

9

SL 9

Technikzentralen, Großküchen etc.

keine

individuell zu bestimmen

keine

1

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

291

Raumgruppen für den Trittschallschutz Tabelle 5.3.5-5 Raumgruppen für den Trittschallschutz in Gebäuden, die ganz oder teilweise Wohnzwecken dienen und in denen Trittschall (oder Körperschall am Boden) wechselnder Stärke und Häufigkeit erzeugt werden kann und die hinsichtlich der Einwirkung von Trittschall unterschiedlich empfindlich sind nach E DIN 4109-1 [15]

1

2

3

4

Charakteristiken der Räume Raumgruppe

Raumbeispiele

Empfindlichkeit gegen Trittschall

Trittschallentwicklung

1

WT 1

Wohnräume, Praxen, Gäste- und Krankenzimmer, übliche Büros u.ä. einschließlich Flure, Bäder und WC‘s

hoch

mittel

2

WT 2

Durchfahrten, Durchgänge, Loggien, Terrassen und Laubengänge

mittel bis keine

zeitweise hoch

gering

zeitweise sehr hoch

3

WT 3

Gemeinschafts- und nicht gewerbliche Sporträume, Fitnessräume u.ä., Gaststätten mit Musik und/oder Tanz, einschließlich Küchen

4

WT 4

Treppenräume, Erschließungsflächen, Gaststätten ohne Tanz, Einzelhandelsgeschäfte

keine

zeitweise hoch

5

WT 5

Kegel- und Bowlingbahnen2)

keine

hoch

1)

1)

Räume dieser Raumgruppe sollten nicht an Räume der Raumgruppen WT 1 angrenzen.

2)

In Gebäuden mit Wohnungen störungsfrei nicht möglich.

292

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.5-6 Raumgruppen für den Trittschallschutz in Zweckbauten, in denen Trittschall (oder Körperschall am Boden) wechselnder Stärke und Häufigkeit erzeugt werden kann und die hinsichtlich der Einwirkung von Trittschall unterschiedlich empfindlich sind nach E DIN 4109-1 [15]

1

2

3

4

Charakteristiken der Räume Raumgruppe

Raumbeispiele

Empfindlichkeit gegen Trittschall

Trittschallentwicklung

hoch

mittel

1

KT 1

ruhebedürftige Aufenthaltsräume in Krankenhäusern, Sanatorien, Hotels, Ausbildungsstätten und Bürogebäuden; Hörsäle, Tagungsräume u.ä.

2

KT 2

Flure ohne Durchgangsverkehr und Bäder sowie WC‘s zu Räumen der Gruppe KT 1

mittel

mittel

3

KT 3

größere Büro-, Arbeits-, Aufenthalts-, Behandlungs- und Operationsräume mit erhöhtem Eigengeräuschpegel (z.B. durch Lüftungs-, EDV-, Laborund medizintechnische Anlagen der Intensivpflege u.ä.

gering

mittel

4

KT 4

Lese- und Ruheräume; Räume für Seelsorge, Andacht und vertrauliche Besprechungen

hoch

gering

5

KT 5

Treppenräume, Erschließungsflächen und Flure mit Publikumsverkehr

gering

hoch

KT 6

Turn-, Sport- und Gymnastikhallen, Fitnessräume, Werkstätten, Diskotheken, Räume mit Tanzflächen u.ä., Kegel- und Bowlingbahnen, Gaststätten mit/ohne Tanz

gering

sehr hoch

6

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

293

Anforderungswerte für Gebäude mit Wohn- und Arbeitsbereichen Tabelle 5.3.5-7 Anforderungen an den Luftschallschutz zwischen den Raumgruppen in Gebäuden, die ganz oder teilweise Wohnzwecken dienen nach E DIN 4109-1 [15]

1 Raumgruppe

2

Raumgruppen nach Tabelle 5.3.5-1

3

4

6

erf. DnT,w1) [dB] zwischen den Raumgruppen WL 1

alle Räuem innerhalb abgeschlossener 1 WL 12),3) Wohnungen, Büros, Praxen u.ä., einschließlich Küchen, Bäder, WC‘s, Flure und Nebenräumen

5

WL 2

WL 3

WL 4

53

2

WL 2

wie WL 1, aber mit unmittelbarem Zugang zu Treppenräumen u.ä. (z.B. Lofts)

53

53

3

WL 3

Eingangsbereiche von Wohnungen, Büros und Praxen (Flure, Dielen)

53

53

53

4

WL 4

Gemeinschaft- und nicht gewerbliche Sporträume, Fitnessräume u.ä.

58

58

58

55

5

ruhige Speisegaststätten bis 22 Uhr und WL 54) Einzelhandelsgeschäfte mit geringer Geräuschentwicklung

55

55

55

55

6

WL 64)

62

62

62

55

7

WL 74) laute Gaststätten mit Musik und Tanz

72

72

72

65

8

WL 82) Diskotheken, Kegelbahnen

85

85

85

85

9

WL 92)

Treppenräume, Erschließungsflächen und -flure

53

40

30

40

10

WL 10

Sammelgaragen einschließlich der Durch- und Einfahrten

55

55

55

55

11

WL 11

Räume für technische Anlagen (Aufzüge, Heizung, Lüftung, Entsorgung ect.)

12

Gewerbebetriebe, sofern nicht vorstehend WL 12 erwähnt

übliche Gaststätten, Imbissstuben, Verkaufsstätten mit erhöhter Geräuschentwicklung

Die Werte der Tabelle 3.5.3-15 sind einzuhalten

1)

Bei Räumen mit Abmessungen senkrecht zur Wohnungstrennwand < 3 m ist der Nachweis über R'w mit dem für DnT,w geforderten Wert zu führen.

2)

Diskotheken und Kegelbahnen dürfen nicht an Räume der Gruppen WL 1 bis WL 5 grenzen, weil Störungen trotz des hohen bautechnischen Aufwands für den Schallschutz nicht ausgeschlossen werden können.

3)

Bei Einfamilienh. mit 2 WE beträgt erf. DnT,w nach Zeile 1 bei vertikaler Schallübertragung 51 dB.

4)

Zusätzlich sind die Anforderungen nach Tabelle 3.5.3-15, Zeilen 3 und 4 einzuhalten.

294

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.5-8 Anforderungen an den Trittschallschutz zwischen den Raumgruppen in Gebäuden, die ganz oder teilweise Wohnzwecken dienen, gültig für die Trittschallübertragung in fremde Nutzungseinheiten, unabhängig von der Ausbreitungsrichtung nach E DIN 4109-1 [15]

1

2

3

4 3)

Raumgruppe

Raumgruppen nach Tabelle 5.3.5-5

zul. L'nT,w [dB] der Baukonstruktion zwischen den Raumgruppen WT 1

WT 2 60

1

WT 1

Wohnräume, Praxen, Gäste- und Krankenzimmer, übliche Büros u.ä. einschließlich Flure, Bäder und WC‘s

551)

2

WT 2

ebenerdige Durchfahrten, Durchgänge, Loggien, Terrassen und Laubengänge, Balkone > 8 m2

55

3

WT 3

Gemeinschafts- und nicht gewerbliche Sporträume, Fitnessräume u.ä., Gaststätten mit Musik und/oder Tanz, einschließlich Küchen

35

4

WT 4

Treppenräume, Erschließungsflächen, Gaststätten ohne Tanz, Einzelhandelsgeschäfte

45

5

WT 5

Kegel- und Bowlingbahnen

552)

1)

Für Räume < 22 m3 gilt zul. L'nT,w -2 dB.

2)

Anlagen von Kegel- und Bowlingbahnen in Zweckbauten erfordern besondere schallschutztech nische Maßnahmen.

3)

Wegen der Austauschbarkeit werden weichfedernde Bodenbeläge nicht angerechnet. Bei Einfamilienhäusern mit 2 WE sind sie anrechenbar.

Tabelle 5.3.5-9 Anforderungen an den Luft- und Trittschallschutz zwischen Einfamilienreihenund Doppelhäusern nach E DIN 4109-1 [15]

1

1

2

Luftschallschutz

Trittschallschutz

erf. DnT,w [dB]

zul. L'nT,w [dB]

57

48

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

295

Tabelle 5.3.5-10 Anforderungen an den Luftschallschutz zwischen den Raumgruppen in Hotels und Beherbergungsstätten nach E DIN 4109-1 [15]

1

Raumgruppe

2

3

Raumgruppen nach Tabelle 5.3.5-2

erf. DnT,w [dB] zwischen den Raumgruppen HL 3

1)

1

HL 31) Übernachtungsräume

47

2

HL 4

35

Flure zu Übernachtungsräumen usw.

Diskotheken und Kgelbahnen sollten nicht an Räume der Raumgruppe HL 3 grenzen.

Tabelle 5.3.5-11 Anforderungen an den Luftschallschutz zwischen den Raumgruppen in Schulen und vergleichbaren Einrichtungen nach E DIN 4109-1 [15]

1

Raumgruppe

2

Raumgruppen nach Tabelle 5.3.5-4

3

erf. DnT,w [dB] zwischen den Raumgruppen SL 1

1)

4

SL 2

1

SL 1

übliche Unterrichtsräume

50/451)

2

SL 2

Vorlesungsräume u.ä. ohne elektroakustische Beschallungsanlagen

50/451)

50/451)

3

SL 6

Flure vor SL 1 bis SL 5

50/401)

50/401)

4

SL 7

Erschließungsbereiche, Treppen, lautere Büros, Speiseräume usw.

55

55

5

SL 8

Turnhallen, Lehrwerkstätten usw.

60

60

Gilt für Wände mit Türen

296

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.5-12 Anforderungen an den Luftschallschutz zwischen den Raumgruppen in Krankenhäusern und Sanatorien nach E DIN 4109-1 [15]

1

Raumgruppe

2

3

Raumgruppen nach Tabelle 5.3.5-3

4

erf. DnT,w [dB] zwischen den Raumgruppen KL 1

1)

1

KL 1

Bettenzimmer, Normalpflege usw.

2

KL 4

Operationsräume, Intensivpflege usw.

3

KL 5

Flure, Wartezonen usw.

KL 2

47/421) 47 47/351)

52/401)

Gilt für Wände mit Türen

Tabelle 5.3.5-13 Anforderungen an den Trittschallschutz zwischen den Raumgruppen in Zweckbauten (Hotels und Beherbergungsstätten, Schulen und vergleichbare Einrichtungen), gültig für alle Ausbreitungsrichtungen nach E DIN 4109-1 [15]

1

Raumgruppe

2

Raumgruppen nach Tabelle 5.3.5-6

3 zul. L'nT,w [dB] der Baukonstruktion zwischen den Raumgruppen KT 1

1

KT 1

ruhebedürftige Aufenthaltsräume in Krankenhäusern, Sanatorien, Hotels, Ausbildungsstätten und Bürogebäuden; Hörsäle, Tagungsräume u.ä.

2

KT 2

Flure ohne Durchgangsverkehr und Bäder sowie WC‘s zu Räumen der Gruppe KT 1

55

3

KT 3

größere Büro-, Arbeits-, Aufenthalts-, Behandlungs- und Operationsräume mit erhöhtem Eigengeräuschpegel (z.B. durch Lüftungs-, EDV-, Labor- und medizintechnische Anlagen der Intensivpflege u.ä.)

55

4

KT 4

Lese- und Ruheräume; Räume für Seelsorge, Andacht und vertrauliche Besprechungen

55

5

KT 5

Treppenräume, Erschließungsflächen und -flure mit Publikumsverkehr

45

KT 6

Turn-, Sport- und Gymnastikhallen, Fitnessräume, Werkstätten, Diskotheken, Räume mit Tanzflächen u.ä., Kegel- und Bowlingbahnen 1)

15

6 1)

55

Anlagen von Kegel- und Bowlingbahnen in Wohngebäuden erfordern besondere schallschutztechnische Maßnahmen.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

297

Anforderungswerte für den Luftschallschutz gegen Außenlärm Tabelle 5.3.5-14 Anforderungen an den Luftschallschutz zwischen Außenbereich und Innenräumen nach E DIN 4109-1 [15]

1

Pegelbereich

2

Maßgeblicher Außengeräuschpegel1) LMAP [dB(A)]

3

4

5

erforderliche Standard-Schallpegeldifferenz erf. DnT,w [dB] Raumarten Bettenräume in Krankenanstalten und Sanatorien

Wohn- und Schlafräume

Unterrichts- und Arbeitsräume

1

I

bis 55

35

30

30

2

II

56 bis 60

35

30

30

3

III

61 bis 65

40

35

30

4

IV

66 bis 70

45

40

35

5

V

71 bis 75

50

45

40

6

VI

76 bis 80

50

45

7

VII

> 80

2) 2)

2)

1)

Siehe Anhang C der E DIN 4109-1 (10.06).

2)

Die Anforderungen sind hier auf Grund der örtlichen Gegebenheiten festzulegen.

50

298

5 Bauakustik

Schallschutz vor Geräuschen aus haustechnischen Anlagen Tabelle 5.3.5-15 Maximal zulässige Schalldruckpegel in fremden schutzbedürftigen Räumen, erzeugt von haustechnischen Anlagen und baulich mit dem Gebäude verbundenen Betrieben nach E DIN 4109-1 [15]

1

2

3

Maximal zulässige Schalldruckpegel [dB(A)] Raumarten

Geräuschquellen

1

Wohn- und Schlafräume

Unterrichts- und Arbeitsräume

LAFmax,nT ≤ 30 1),2)

LAFmax,nT ≤ 35 1),2)

LAFmax,nT ≤ 30 3)

LAFmax,nT ≤ 35 3)

tags, 6 bis 22 Uhr

Lr ≤ 35 LAFmax ≤ 45

Lr ≤ 35

nachts, 22 bis 6 Uhr

Lr ≤ 25 LAFmax ≤ 35

Lr ≤ 35 LAFmax ≤ 45

LAFmax,nT ≤ 30 2),3)

-

Wasserinstallationen (Wasserversorgungsund Abwasseranlagen gemeinsam)

sonstige hausinterne, fest installierte technische Schallquellen der technischen 2 Ausrüstung, Ver- und Entsorgung sowie Garagenanlagen 3 Gaststätten einschließlich Küchen; Verkaufsstätten, 4 Betriebe u.ä.

sonstige fest installierte technische Schallquellen (ohne Wasserinstallationen) im eigenen Wohnbereich 5 (z.B. Wärmeerzeuger, Lüftungseinrichtungen, Ausnahme: Schallquellen, die von Hand betätigt werden - Rollladen) 1)

Einzelne kurzzeitige Geräuschspitzen, die beim Betätigen der Armaturen und Geräte nach Tabelle 5.3.5-16 (Öffnen, Schließen, Umstellen, Unterbrechen) entstehen, sind zurzeit nicht zu berücksichtigen.

2)

Werkvertragliche Voraussetzungen zur Erfüllung des zulässigen Schalldruckpegels: - Die Ausführungsunterlagen müssen die Anforderungen des Schallschutzes berücksichtigen, d.h. zu den Bauteilen müssen die erforderlichen Schallschutznachweise vorliegen. - Außerdem muss die verantwortliche Bauleitung benannt und zu einer Teilabnahme vor Verschließen bzw. Bekleiden der Installation hinzugezogen werden. Weitergehende Erläuterungen enthält das ZVSHK-Merkblatt „Schallschutz“, Ausgabe 2003-03.

1)

Bei lüftungstechnischen Anlagen sind um 5 dB(A) höhere Werte zulässig, sofern es sich um Dauergeräusche ohne Auffällige Einzeltönehandelt.

5.3 Anforderungen an den Schallschutz

299

Für Armaturen und Geräte der Wassersinstallation sind Armaturengruppen festgelegt, in die sie aufgrund des gemessenen Armaturengeräuschpegels eingestuft werden: Tabelle 5.3.5-16 Anforderungen an Armaturen und Geräte der Wasserinstallation nach E DIN 4109-1 [15]

1

Armaturen und Geräte der Wasserinstallation

1

Auslaufarmaturen

2

Anschluss-Armaturen - Geräte-Anschlussarmaturen - Magnetventile für elektron. gesteuerte Armaturen

3

Druckspüler

4

Spülkästen

5

Durchflusswassererwärmer

6

Durchgangsarmaturen, wie - Absperrventile - Eckventile - Rückflussverhinderer

7

Drosselarmaturen, wie - Vordrosseln - Eckventile

8

Druckminderer

9

Brausen

Auslaufvorrichtungen, die direkt an die 10 Auslaufarmatur angeschlossen werden, wie - Strahlregler - Durchflussbegrenzer - Kugelgelenke 11 - Rohrbelüfter - Rückflussverhinderer

2

3

Armaturengeräuschpegel Lap für kennzeichnenden Fließdruck oder Durchfluss1) [dB(A)]

Armaturengruppe

≤ 202)

I

≤ 302)

II

≤ 15

I

≤ 25

II

1)

Dieser Wert darf bei dem in DIN EN ISO 3822-1bis DIN EN ISO 3822-4 [10] für die einzelnen Armaturen genannten oberen Fließdruck von 0,5 MPa oder Durchfluss Q1 um bis zu 5 dB(A) überschritten werden.

1)

Geräuschspitzen, die beim betätigen der Armaturen entstehen (Öffnen Schließen, Umstellen, Unterbrechen u.ä.) werden bei der Prüfung nach DIN EN ISO 3822-1 bis DIN EN ISO 3822-4 [10] im Allgemeinen nicht erfasst. Der A-bewertete Schallpegel dieser Geräusche, gemessen mit der zeitbewertung „Fast“ wird erst dann zur Bewertung herangezogen, wenn es die Messverfahren nach einer nationalen oder europäischen Norm zulassen.

300

5 Bauakustik

Tabelle 5.3.5-17 Durchflussklassen für Auslaufarmaturen, daran anzuschließende Auslaufvorrichtungen und Eckventile nach E DIN 4109-1 [15]

1

2

Durchflussklasse

maximaler Durchfluss Q [l/s] (bei 0,3 MPa Fließdruck)

1

Z

0,15

2

A

0,25

3

S

0,33

4

B

0,42

5

C

0,50

6

D

0,63

5.4 Nachweisverfahren

301

5.4 Nachweisverfahren 5.4.1 Außenlärm nach Bbl. 1 zu DIN 4109 (11.89) Ermittlung des maßgeblichen Außenlärmpegels Zur Bestimmung des maßgeblichen Außenlärmpegels und bei Vorliegen verschiedener Lärmquellen des resultierenden maßgeblichen Außenlärmpegels La,res werden die unterschiedlichen Lärmimmissionen in der Regel berechnet. n

La ,res = 10 log

∑ ( 10

0 ,1⋅ La ,i

)

(5.4.1-1)

i= 1

Darin sind: La,res = resultierender maßgeblicher Außenlärmpegel in dB(A) La,i = maßgeblicher Außenlärmpegel einer Lärmquelle in dB(A) n = Anzahl der Lärmquellen Sind Lärmschutzwände oder -wälle vorhanden, darf der maßgebliche Außenlärmpegel entsprechend den Vorgaben der DIN 18005-1 [22] abgemindert werden, vgl. dazu auch Abschnitt 4 „Schallausbreitung“. Für die von der maßgeblichen Lärmquelle abgewandte Gebäudeseite darf der maßgebliche Außenlärmpegel ohne besonderen Nachweis um - 5 dB(A) bei offener Bebauung und um - 10 dB(A) bei geschlossener Bebauung bzw. bei Innenhöfen abgemindert werden. Straßenverkehr Sofern für die Einstufung in Lärmpegelbereiche keine anderen Festlegungen, wie z.B. gesetzliche Vorschriften, Bebauungspläne oder Lärmkarten maßgebend sind, ist aus den Nomogramm in Bild 5.4.1-1 ermittelte Mittelungspegel zugunde zu legen. Nachweisführung Der Nachweis wird erbracht, wenn: vorhR 'w ,R ,res ≥ erfR 'w ,R ,res

(5.4.1-2)

302

5 Bauakustik

Bild 5.4.1-1 Nomogramm zur Ermittlung des maßgeblichen Außenlärmpegels vor Hausfassaden für typische Straßenverkehrssituationen nach DIN 4109 auf der Basis straßentypischer Verkehrssituationen nach DIN 18005-1 (05.87) [22] Abschnitt 6 unter Berücksichtigung eines Zuschlages von +3 dB(A) gegenüber einer Freifeldausbreitung des Schalles

5.4 Nachweisverfahren

303

5.4.2 Luftschallschutz im Gebäude nach Bbl. 1 zu DIN 4109 (11.89) - für Gebäude in Massivbauweise Kennwerte für die Luftschalldämmung (Rechenwerte für bewertete SchalldämmMaße) sind den Tabellen in Abschnitt 5.5 zu entnehmen. Flankierende Bauteile - Vorausgesetzte Randbedingungen Die in Abschnitt 5.5 aufgeführten Tabellen setzen die folgenden Randbedingungen bezüglich der flankierenden Bauteile voraus: -

-

-

Mittlere flächenbezogene Masse m'L,mittel der biegesteifen flankierenden Bauteile von rund 300 kg/m2. Öffnungen, wie z. B. für Türen oder Fenster, werden bei der Ermittlung vernachlässigt. Biegesteife Anbindung der flankierenden Bauteile an das trennende Bauteil, sofern dessen flächenbez. Masse mehr als 150 kg/m2 beträgt. (Ausnahme: mehrschalige Bauteile aus biegeweichen Schalen: leichte Trennwände und Holzbalkendecken) von einem zum anderen Raum durchlaufende flankierende Bauteile dichte Anschlüsse des trennenden Bauteils an die flankierenden Bauteile

Weicht die mittlere flächenbezogene Masse der flankierenden Bauteile vom angesetzten Wert 300 kg/m2 ab, so sind die in Abschnitt 5.5 angegebenen Werte der bewerteten Luftschalldämm-Maße mittels eines Korrekturwertes KL,1 anzupassen. Für diesen Korrekturwert wird vorausgesetzt, dass die flankierenden Bauteile zu beiden Seiten eines trennenden Bauteils liegen (vgl. F1 und F2 in Bild 5.4.2-1a). Ist dieses nicht der Fall (vgl. F'1 und F'2 in Bild 5.4.2-1b), ist für die Berechnung anzunehmen, dass das leichtere flankierende Bauteil auch im Nachbarraum vorhanden ist (vgl. F''2 in Bild 5.4.2-1b).

Bild 5.4.2-1 Anordnungen flankierender Bauteile: a) Nicht versetzt angeordnete flankierende Wände (Normalfall) b) versetzt angeordnete flankierende Wände mit für die Berechnung anzusetzender fiktiver Wand F''2 (Ausnahme)

Flankierende Bauteile - Korrekturwerte KL,1 bei biegesteifen trennenden Bauteilen Für biegesteife trennende Bauteile mit oder ohne biegeweiche Vorsatzschale wird als mittlere flächenbezogene Masse m'L,mittel der flankierenden Bauteile das arithmetische Mittel der einzelnen massiven Bauteile ermittelt. Mit diesem Wert wird dann nach Tabelle 5.4.2-1 der Korrekturwert KL,1 entsprechend DIN 4109 Bbl.1 bestimmt.

304

5 Bauakustik

m 'L ,mittel =

1 n

n

∑ m'

(5.4.2-1)

L ,i

i=1

Darin sind: m'L,mittel = mittlere flächenbezogene Masse in kg/m3 m'L,i = flächenbezogene Masse des i-ten nicht verkleideten, massiven flankierenden Bauteils (i=1 bis n) in kg/m3 n = Anzahl der nicht verkleideten, massiven flankierenden Bauteile Tabelle 5.4.2-1 Korrekturwert KL,1 für das bewertete Schalldämm-Maß R'w,R von biegesteifen trennenden Bauteilen (Wände und Decken)

1

1 Art des trennenden Bauteils 2 3

Einschalige, biegesteife Wände und Decken

4

Einschalige, biegesteife Wände mit biegeweichen Vorsatzschalen

5

Massivdecken mit schwimmendem Estrich oder Holzfußboden

6

Massivdecken mit Unterdecke

7

Massivdecken mit schwimmendem Estrich und Unterdecke

2

3

4

5

6

7

8

Korrekturwert KL,1 [dB] für eine flächenbezogene Masse m'L,mittel [kg/m2] 400

350

300

250

200

150

100

0

0

0

0

-1

-1

-1

+2

+1

0

-1

-2

-3

-4

Flankierende Bauteile - Korrekturwerte KL,1 bei biegeweichen trennenden Bauteilen Für mehrschalige biegeweiche trennende Bauteile (zweischalige Wände aus biegeweichen Schalen sowie Holzbalkendecken) errechnet sich die wirksame mittlere flächenbezogene Masse der flankierenden Bauteile nach Gl. 5.4.2-2. Mit diesem Wert wird dann nach Tabelle 5.4.2-2 der Korrekturwert KL,1 bestimmt. −0 ,4 ⎡1 n ⎤ , − 2 5 ⎥ m 'L ,Mittel = ⎢ ( m 'L ,i ) ⎢n ⎥ ⎣ i=1 ⎦

∑

(5.4.2-2)

Darin sind: m'L,mittel = mittlere flächenbezogene Masse in kg/m3 m'L,i = flächenbezogene Masse des i-ten nicht verkleideten, massiven flankierenden Bauteils (i=1 bis n) in kg/m3 n = Anzahl der nicht verkleideten, massiven flankierenden Bauteile

5.4 Nachweisverfahren

305

Tabelle 5.4.2-2 Korrekturwerte KL,1 für das bewertete Schalldämm-Maß R'w,R von zweischaligen Wänden aus biegeweichen Schalen sowie für Holzbalkendecken als trennende Bauteile bei flankierenden Bauteilen mit einer mittleren flächenbezogenen Masse m'L,Mittel

1

1

2

R'w,R des trennenden Bauteils (Wand oder Decke) für m'L,Mittel ≈ 300 kg/m2 [dB]

2

3

4

5

6

7

8

Korrekturwert KL,1 [dB] für eine flächenbezogene Masse m'L,mittel [kg/m2] 450

400

350

300

250

200

150

3

50

+4

+3

+3

0

-2

-4

-7

4

49

+2

+2

+1

0

-2

-3

-6

5

47

+1

+1

+1

0

-2

-3

-6

6

45

+1

+1

+1

0

-1

-2

-5

7

43

0

0

0

0

-1

-2

-4

8

41

0

0

0

0

-1

-1

-3

Flankierende Bauteile - Korrekturwert KL,2 bei Vorsatzschalen und biegeweichen flankierenden Bauteilen Das Schalldämm-Maß R'w,R mehrschaliger trennender Bauteile (Wände oder Decken) wird um den Faktor KL,2 nach Tabelle 5.4.2-3 erhöht, wenn die einzelnen flankierenden Bauteile eine der folgenden Randbedingungen erfüllen: -

Sie sind in beiden Räumen (Sende- und Empfangsraum) raumseitig mit je einer biegeweichen Vorsatzschale oder mit einem schwimmenden Estrich oder mit einem schwimmenden Holzfußboden versehen, die im Bereich des trennenden Bauteils unterbrochen sind. Sie bestehen aus biegeweichen Schalen, die im Bereich des trennenden Bauteils unterbrochen sind.

-

Unter mehrschaligen trennenden Bauteilen werden biegesteife Wände mit biegeweicher Vorsatzschale, biegesteife Decken mit schwimmendem Estrich oder Holzfußboden, Holzbalkendecken sowie Wände aus biegeweichen Schalen verstanden. Tabelle 5.4.2-3 Korrekturwerte KL,2 für das bewertete Schalldämm-Maß R'w,R mehrschaliger trennender Bauteile

1

2

1

Anzahl der flankierenden biegeweichen Bauteile oder flankierenden Bauteile mit biegeweicher Vorsatzschale

Korrekturwert KL,2 [dB]

2

1

+1

3

2

+3

4

3

+6

306

5 Bauakustik

Nachweisführung Der Nachweis wird erbracht, wenn: vorh R 'w ,R = R 'w ,R + K L ,1 + K L ,2 ≥ erf R 'w ,R

(5.4.2-3)

5.4.3 Luftschallschutz im Gebäude nach Bbl. 1 zu DIN 4109 (11.89) - für Gebäude in Skelett- oder Holzbauweise Voraussetzungen Bei den im Folgenden beschriebenen Nachweisverfahren für Gebäude in Skelett- oder Holzbauweise werden folgende Randbedingungen vorausgesetzt: -

-

-

Alle an der Schallübertragung beteiligten Bauteile und Anordnungen (auch Lüftungskanäle und Ähnliches) werden erfasst. Die Schall-Längsdämm-Maße der flankierenden Bauteile werden durch die Art des trennenden Bauteils nicht oder nur unwesentlich beeinflusst. Die dem Nachweis zugrundeliegenden Rechenwerte werden unter Berücksichtigung der Anschlüsse an Wände und Decken sowie des Einflusses von Einbauleuchten, Steckdosen etc. ermittelt. Der Aufbau wird sorgfältig ausgeführt und überwacht. Alle Undichtigkeiten werden vermieden, sofern sie nicht in den Konstruktionsdetails, die den Rechenwerten zugrundeliegen, mit erfasst sind. Die flankierenden Bauteile werden in beiden Räumen (Sende- und Empfangsraum) jeweils konstruktiv gleich ausgeführt. Das verwendete Dichtungsmaterial ist dauerelastisch (Anmerkung: poröse Dichtstreifen wirken nur in stark verdichtetem Zustand, d.h. unter kontinuierlich hohem Anpressdruck)

Ermittlung der Rechenwerte - Trennendes Bauteil Rw ,R = Rw ,P − 2 dB

(5.4.3-1)

Rw ,R = R 'w ,P + Z − 2 dB

(5.4.3-2)

Darin sind: Rw,R = Rechenwert des bewerteten Schalldämm-Maßes ohne Flankenübertragung in dB Rw,P = Prüfstandswert des bewerteten Schalldämm-Maßes ohne Flankenübertragung in dB R'w,P = Prüfstandswert des bewerteten Schalldämm-Maßes mit Flankenübertragung in dB Z = Zuschlag für die Umrechnung gemäß Tab. 5.4.3-1

5.4 Nachweisverfahren

307

Tabelle 5.4.3-1 Zuschläge Z für die Umrechnung von R'w,P in Rw,R

1

2

3

4

5

6

1

R'w,P

in dB

48

49

51

53

54

2

Z

in dB

0

1

2

3

4

Ermittlung der Rechenwerte - Flankierende Bauteile Der Rechenwert des bewerteten Labor-Schall-Längsdämm-Maßes des i-ten flankierenden Bauteils ohne Berücksichtigung von Schallübertragung über das trennende Bauteil ergibt sich in der Regel aus in Prüfständen gemessenen Werten mit Umrechnung nach Gl. 5.4.3-3 bzw. mit Rechenvorgaben nach DIN 4109 Bbl. 1 [17]. Der Rechenwert des bewerteten Labor-Schall-Längsdämm-Maßes des i-ten flankierenden Bauteils am Bau R'L,w,R,i ergibt sich nach Gl. 5.4.3-4. RL ,w ,R ,i = RL ,w ,P ,i − 2 dB

(5.4.3-3)

A S R 'L ,w ,R ,i = RL ,w ,R ,i + 10 ⋅ log T − 10 ⋅ log i A0 S0

(5.4.3-4)

Darin sind: RL,w,R,i = Rechenwert des bewerteten Labor-Schalldämm-Maßes des i-ten flankierenden Bauteils ohne Berücksichtigung von Schallübertragung über das trennende Bauteil in dB RL,w,P,i = Prüfstandswert des bewerteten Schalldämm-Maßes des i-ten flankierenden Bauteils ohne Berücksichtigung von Schallübertragung über das trennende Bauteil in dB R'L,w,R,i = Rechenwert des bewerteten Schall-Längsdämm-Maßes eines flankierenden Bauteils am Bau in dB ST = Fläche des trennenden Bauteils in m2 S0 = Bezugsfläche (für Wände S0 = 10 m2) Ai = gemeinsame Kantenlänge zwischen trennendem und flankierendem Bauteil in m A0 = Bezugslänge (Wände A0 = 2,8 m, Böden A0 = 4,5 m) Sofern keine gemeinsamen Kantenlängen Ai vorliegen (was beispielsweise bei Kabelkanälen oder Lüftungsanlagen der Fall ist), entfällt der entsprechende längenbezogene Ausdruck in Gl. 5.4.3-4. Für Räume mit einer Raumhöhe von etwa 2,5 bis 3,0 m und einer Raumtiefe von etwa 4,0 bis 5,0 m entfällt sowohl der flächenbezogene als auch der längenbezogene Ausdruck in Gl. 5.4.3-4.

308

5 Bauakustik

Vereinfachte Nachweisführung Der vereinfachte Nachweis erfolgt für das trennende Bauteil nach Gl. 5.4.3-5 und für das flankierende Bauteil nach Gl. 5.4.3-6. vorh Rw ,R ≥ erf R 'w ,R + 5 dB

(5.4.3-5)

vorh RL ,w ,R ,i ≥ erf R 'w ,R + 5 dB

(5.4.3-6)

Genaue Nachweisführung Der genaue Nachweis führt im Allgemeinen zu wirtschaftlicheren Ergebnissen als der vereinfachte Nachweis. R 'w ,R = −10 ⋅ log( 10

−0 ,1⋅ Rw ,R

n

+

∑ 10

−0 ,1⋅ R 'L ,w ,R ,i

)

(5.4.3-7)

i=1

Darin sind: R'w,R = Rechenwert des resultierenden bewerteten Schalldämm-Maßes des trennenden Bauteils in dB Rw,R = Rechenwert des bewerteten Schalldämm-Maßes des trennenden Bauteils ohne Längsleitung über flankierende Bauteile in dB R'L,w,R,i = Rechenwert des bewerteten Bau-Schall-Längsdämm-Maßes des i-ten flankierenden Bauteils am Bau in dB n = Anzahl der flankierenden Bauteile (im Regelfall n = 4) Der Nachweis wird dann erfüllt, wenn: vorh R 'w ,R ≥ erf R 'w ,R

(5.4.3-8)

5.4.4 Trittschallschutz im Gebäude nach Bbl. 1 zu DIN 4109 (11.89) - für Gebäude in Massivbaubauweise Voraussetzungen Der bewertete Normtrittschallpegel von Decken setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen. Im Allgemeinen (so z.B. bei Massivdecken) differenziert man nach -

-

dem äquivalenten bewerteten Normtrittschallpegel Ln,eq,w,R (Rechenwert) zur Beschreibung der Trittschalleigenschaften der Rohdecke (wobei eine ggf. vorhandene Unterdecke hier ebenfalls mit berücksichtigt wird) und dem Trittschallverbesserungsmaß ∆Lw,R der Deckenauflage

Anordnung der Räume Der Einfluss unterschiedlicher räumlicher Zuordnungen von Sende- und Empfangsraum wird durch den Korrekturwert KT nach Tabelle 5.4.4-1 erfasst.

5.4 Nachweisverfahren

309

Tabelle 5.4.4-1 Zusammenstellung der Korrekturwerte KT. Der Senderaum (Emissionsort) wird dabei durch einen Hammer (Symbol für das Normhammerwerk) und der Empfangsraum (Immissionsort) durch ein Mikrophon bezeichnet.

1 1 2

2

Lage des Empfangsraums (Immissionsort) zum Senderaum (Emissionsort) Erläuterung

3

KT [dB]

Skizze

unmittelbar unter dem Senderaum 3

4

5

0

neben oder schräg unter dem Senderaum

neben oder schräg unter dem Senderaum mit einem dazwischenliegenden Raum

+5

+10

über dem Senderaum bei Gebäuden mit tragenden Wänden +10

6

über dem Senderaum bei Gebäuden in Skelettbauweise +20

7

über einem Kellerraum L 'n ,w ,R =

8

9

%Lw ,R  15 dB

neben oder schräg unter dem Senderaum, jedoch durch eine Haustrennfuge mit einer Breite dF ≥ 50 mm getrennt

+15

310

5 Bauakustik

Ermittlung der Rechenwerte für Massivdecken Der bewertete Normtrittschallpegel von Massivdecken berechnet sich unter Berücksichtigung der Lage von Sende- zu Empfangsraum nach Gl. 5.4.4-2. L 'n ,w ,R = Ln ,w ,eq ,R − ∆ Lw ,R − KT

(5.4.4-1)

Darin sind:

L'n,w,R Ln,w,eq,R ∆Lw,R KT

= = = =

bewerteter Normtrittschallpegel von Decken in dB äquival. bewerteter Trittschallpegel der Massivdecke in dB Trittschallverbesserungsmaß der Deckenauflage in dB Korrekturwert zur Berücksichtigung der Ausbreitungsverhältnisse gemäß Tab. 5.4.4-1 in dB

Die erforderlichen Rechenwerte für die Decken sind dem Abschnitt 5.5 oder entsprechenden Herstellerangaben zu entnehmen. Wird ein weichfedernder Bodenbelag auf einem schwimmenden Boden angeordnet, dann ist als Trittschallverbesserungsmaß ∆Lw,R nur der höhere Wert - entweder der des schwimmenden Bodens oder der des weichdernden Bodenbelags - zu berücksichtigen. Ermittlung der Rechenwerte für Holzbalkendecken Während für Massivdecken sich die entsprechenden äquivalenten bewerteten Normtrittschallpegel in Abhängigkeit der flächenbezogenen Masse ermitteln lassen und für die Trittschallverbesserungsmaße Tabellenwerte angegeben werden, sind für andere als in der DIN 4109 Bbl. 1 [17] Tab. 34 aufgeführte Holzbalkendecken grundsätzlich Eignungsprüfungen durchzuführen. Nachweis Der Nachweis des erforderlichen Normtrittschallpegels ist erfbracht, wenn: vorh L 'n ,w ,R + 2 dB ≤ erf L 'n ,w ,R

(5.4.4-2)

5.4.5 Trittschallschutz im Gebäude nach Bbl. 1 zu DIN 4109 (11.89) - für Gebäude in Skelett- und Holzbaubauweise Ermittlung der Rechenwerte Der Rechenwert des bewerteten Normtrittschallpegels L'n,w,R massiver Decken in Gebäuden in Skelett- und Holzbauart wird für unterhalb einer Decke liegende Räume nach Abschnitt 5.4.4 (KT = 0) ermittelt. Rechenvorgaben für versetzt angeordnete Räume in Gebäuden in Skelett- und Holzbauart sind in DIN 4109 Bbl. 1 [17] nicht angebenen. Die Rechenwerte des bewerteten Normtrittschallpegels L'n,w,R von Holzbalkendecken sind DIN 4109 Bbl. 1 [17] Tab. 34 zu entnehmen oder durch Eignungsprüfungen zu ermitteln, Beispiele sind in Abschnitt 5.5.4 zusammen gestellt.

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz

311

Nachweis Der Nachweis des erforderlichen Normtrittschallpegels ist erbracht, wenn: vorh L 'n ,w ,R + 2 dB ≤ erf L 'n ,w ,R

(5.4.5-1)

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz 5.5.1 Bewertetes Luftschalldämm-Maß massiver Bauteile Rechenwerte der Rohdichten nach Bbl. 1 zu DIN 4109 (11.89) Für die Berechnung der flächenbezogenen Massen sind nicht die Nennwerte sondern die Rechenwerte der eingesetzten Materialien zu verwenden. Tabelle 5.5.1-1 Rechenwerte der Wandrohdichten für einschaliges Mauerwerk für alle Formate der in DIN 1053-1 [8] und DIN 4103-1 [12] für die Herstellung von Wänden aufgeführten Steine und Platten

1 1

1)

2

3

Rechenwert der Wandrohdichte ρw 1) [kg/m3]

2

Nennwert der Stein- oder Plattenrohdichte ρN [kg/m3]

Normalmörtel

Leichtmörtel (ρ ≤ 1000 kg/m3)

3

2200

2080

1940

4

2000

1900

1770

5

1800

1720

1600

6

1600

1540

1420

7

1400

1360

1260

8

1200

1180

1090

9

1000

1000

950

10

900

910

860

11

800

820

770

12

700

730

680

13

600

640

590

14

500

550

500

15

400

460

410

Werden Hohlblocksteine nach DIN 106-1 [5], DIN 18151 [23] oder DIN 18153 [24] vermauert und die Hohlräume satt mit Sand oder mit Normalmörtel gefüllt, so sind die Rechenwerte der Wandrohdichte um 400 kg/m3 zu erhöhen.

312

5 Bauakustik

Tabelle 5.5.1-2 Rechenwerte der Rohdichten für Betone

1

2

3

1

Beton

Nennwert der Betonrohdichte ρN [kg/m3]

Rechenwert der Betonrohdichte ρW [kg/m3]

2

fugenloser Normalbeton (unbewehrt oder bewehrt)

3

fugenloser Leicht- oder Porenbeton

4

im Dünnbett verlegte Plansteine oder -platten aus Leicht- oder Porenbeton

2300

ρN - 100 ρN - 50

> 1000 ≤ 1000

Tabelle 5.5.1-3 Flächenbezogene Massen für Putzschichten

1

2

3 Flächenbezogene Masse m' [kg/m2]

1 Putzdicke [mm]

Kalkgipsputz, Gipsputz

Kalkputz, Kalkzementputz, Zementputz

3

10

10

18

4

15

15

25

5

20

-

30

2

Einschalige, biegesteife Wand Die Rechenwerte der bewerteten Luftschalldämm-Maße R'w,R für einschalige Wände aus unterschiedlichen Materialienergeben sich in Abhängigkeit ihrer flächenbezogenen Masse gemäß Tab. 5.5.1-4. Tabelle 5.5.1-4 Zusammenstellung der Rechenwerte der bewerteten Luftschalldämm-Maße R'w,R (Bau-Schalldämm-Maß) für einschalige Wände aus unterschiedlichen Materialien in Abhängigkeit ihrer flächenbezogenen Masse m', gültig für flankierende Bauteile mit einer 2 mittleren flächenbezogenen Masse m'L,Mittel ≈ 300 kg/m nach DIN 4109 Bbl. 1, Tab. 1 [17]

1

2 Rechenwert des bewerteten Schalldämm-Maßes R'w,R [dB]

1 allgemein 2

3

3

R 'w = 28 ⋅ log m ' − 20 (5.5.1-1)

verputzte Wände aus dampfgehärtetem Porenbeton und Leichtbeton mit Blähtonzuschlag (ρN ≤ 800 kg/m3)

Wände aus GipsWandbauplatten nach DIN 4103-2 [13], am Rand ringsum mit Bitumenfilzstreifen (2 ≤ d ≤ 4 mm) eingebaut

R 'w = 28 ⋅ log m ' − 18 (5.5.1-2)

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz

313

Zweischalige Haustrennwände Bild 5.5.1-1 zeigt die prinzipielle Ausführung zweischaliger Haustrennwände aus zwei schweren, biegesteifen Schalen mit durchgehender Trennfuge schematisch in Vertikalund Horizontalschnitt. Der Rechenwert des bewerteten Luftschalldämm-Maßes R'w ist dann Tabelle 5.5.1-5 zu entnehmen.

Bild 5.5.1-1 Schematische Darstellung der prinzipiellen Ausbildung zweischaliger Haustrennwände in Vertikal- und Horizontalschnitt

Tabelle 5.5.1-5 Ermittlung des Rechenwertes des bewerteten Luftschalldämm-Maßes R'w,R (Bau-Schalldämm-Maß) für zweischalige Haustrennwände mit durchgehender Trennfuge in Abhängigkeit ihrer flächenbezogenen Masse, gültig für flankierende Bauteile mit einer mittle2 ren flächenbezogenen Masse m'L,Mittel ≈ 300 kg/m nach DIN 4109 Bbl. 1 [17]

1 1

2

3

2

Rechenwert des bewerteten Schalldämm-Maßes R'w,R [dB]

allgemein

R 'w ,R = 28 ⋅ log m'ges . − 8 (5.5.1-3)

verputzte Wände aus dampfgehärtetem Porenbeton und Leichtbeton mit Blähtonzuschlag (σN ≤ 800 kg/m3) R 'w ,R = 28 ⋅ log m'ges . − 6 (5.5.1-4)

Mehrschalige massive Wände mit biegesteife Vorsatzschale Der Rechenwert des bewerteten Luftschalldämm-Maßes R'w ist Tabelle 5.5.1-6 zu entnehmen.

314

5 Bauakustik

Tabelle 5.5.1-6 Ermittlung des Rechenwertes des bewerteten Luftschalldämm-Maßes R'w,R (Bau-Schalldämm-Maß) mehrschaliger massiver Wände mit mindestens einer biegesteifen Schale in Abhängigkeit ihrer flächenbezogenen Masse, gültig für flankierende Bauteile mit 2 einer mittleren flächenbezogenen Masse m'L,Mittel ≈ 300 kg/m nach DIN 4109 Bbl. 1 [17]

1

3

Rechenwert des bewerteten Schalldämm-Maßes R'w,R [dB]

1

2

2

Zweischaliges Mauerwerk mit Luftschicht1)

Beton-Sandwichelement mit Dämmschicht aus Hartschaumstoff nach DIN 18164-1 [25]

Mauerwerk mit hinterlüfteter Bekleidung nach DIN 18515 [30]

m' = flächenbezogene Masse beider Mauerwerkschalen

m' = flächenbezogene Masse beider Betonschalen

m' = flächenbezogene Masse der inneren Mauerwerkschale

R 'w = 28 ⋅ log m ' − 15

R 'w = 28 ¸ log m ' 22

R 'w = 28 ⋅ log m ' − 20

3

4

5

(5.5.1-5) 1)

(5.5.1-6)

(5.5.1-7)

Wenn die flächenbezogene Masse der inneren Schale der Wand mehr als 50% der flächenbezogenen Masse der äußeren Schale der Wand beträgt, dürfen die in der Tabelle angebenen Werte um 3 dB erhöht werden.

Tabelle 5.5.1-7 Ermittlung der flächenbezogenen Masse m' für Konstruktionen mit Hohlräumen, unbewehrten Beton, Aufbeton und Estriche

1

1

2

Deckentyp

Ermittlung der flächenbezogenen Masse m'

2

Massivdecke mit Hohlräumen

Berechnung mit den Rechenwerten nach DIN 1055-1 [9] abzüglich 15% oder Berechnung mit dem vorhandenen Querschnitt mit ρ = 2300 kg/m3

3

Stahlbeton-Rippendecke ohne Füllkörper, Estrich und Unterdecke

Nur Deckenplatte

4

Aufbeton, unbewehrter Beton aus Normalbeton

ρ = 2100 kg/m3

5

Verbundestrich und Estrich auf Trennschicht

Berechnung mit den Rechenwerten nach DIN 1055-1 [9] abzüglich 10%

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz

315

Tabelle 5.5.1-8 Ermittlung des Rechenwertes des bewerteten Luftschalldämm-Maßes R'w,R (Bau-Schalldämm-Maß) von Massivdecken mit flankierenden Bauteilen mit einer mittleren 2 flächenbezogenen Masse m'L,Mittel = 300 ± 25 kg/m (Zwischenwerte sind linear zu interpolieren)

1

2

3

5

R'w,R [dB]

1 flächenbezogene Masse m'1) 2

4

[kg/m2]

Einschalige Massivdecke, Estrich und Gehbelag unmittelbar aufgebracht

Einschalige Massivdecke mit schwimmendem Estrich2)

Massivdecke mit Unterdecke3), Gehbelag und Estrich unmittelbar aufgebracht

Massivdecke mit schwimmendem Estrich und Unterdecke3)

3

150

41

49

49

52

4

200

44

51

51

54

5

250

47

53

53

56

6

300

49

55

55

58

7

350

51

56

56

59

8

400

53

57

57

60

9

450

54

58

58

61

10

500

55

59

59

62

1)

Die Massen von aufgebrachten Verbundestrichen oder Estrichen auf Trennschicht und von unterseitigem Putz sind zu berücksichtigen.

2)

und anderen schwimmend verlegten Deckenauflagen (z.B. schwimmend verlegte Holzfußböden), sofern sie ein Trittschallverbesserungsmaß ∆LW ≥ 24 dB haben.

3)

biegeweiche Unterdecken oder akustisch gleichwertig.

5.5.2 Schalldämm-Maß von Fenstern, Türen, Toren und Rolladenkästen Nachfolgend sind in den Tabelle 5.5.2-1 und -2 die bewerteten Luftschalldämm-Maße von Fenstern, Türen, Toren und Rolladenkästen auf der Basis der DIN 4109 Bbl. 1 [17] und der VDI-Richtlinie 2571 [35] zusammengestellt. Weitere Werte sind den Produktbeschreibungen, bzw. den dazugehörigen Prüfzeugnissen der einzelnen Produktanbieter zu entnehmen.

316

5 Bauakustik

Tabelle 5.5.2-1 Ausführungsbeispiele für einflüglige Dreh-, Kipp- und Drehkippfenster bzw. -türen (oder auch für mehrflüglige Fenster/Türen mit festem Mittelstück) mit Rechenwerten der bewerteten Luftschalldämm-Maße Rw,R zwischen 25 und 45 dB bis zu einer Glasfäche 2 von 3 m (größte Einzelscheibe). Bei größeren Glasflächen sind die Werte um 2 dB abzumindern.

1

2

3

4

5

6

Anforderungen an die Ausführung der Konstruktionen unterschiedlicher Fensterarten Verbundfenster1)

Rw,R [dB]

1

2

3

4

Einfachfenster1) mit Isolierverglasung2)

mit zwei Einfachscheiben

Konstruktionsmerkmale

mit einer Einfach- und einer Isolierglasscheibe

Kastenfenster1)3) mit zwei Einfach- bzw. mit einer Einfach- und einer Isolierglasscheibe

25

Verglasung: Gesamtglasdicke Scheibenzwischenraum Rw,R der Verglasung erforderl. Falzdichtung:

≥ 6 mm ≥ 8 mm ≥ 27 dB −

≥ 6 mm − − −

− − − −

− − − −

30

Verglasung: Gesamtglasdicke Scheibenzwischenraum Rw,R der Verglasung erforderl. Falzdichtung:

≥ 6 mm ≥ 12 mm ≥ 30 dB c

≥ 6 mm ≥ 30 mm − c

− ≥ 30 mm − c

− − − −

Verglasung: Gesamtglasdicke

≥ 8 mm

≥ 8 mm

−

Scheibenzwischenraum Rw,R der Verglasung erforderl. Falzdichtung:

≥ 12 mm ≥ 32 dB c

≥ 30 mm − c

≥ 4 mm + 4/12/4 ≥ 30 mm − c

Verglasung: Gesamtglasdicke

≥ 10 mm

≥ 8 mm

Scheibenzwischenraum Rw,R der Verglasung erforderl. Falzdichtung:

≥ 16 mm ≥ 35 dB c

≥ 40 mm − c

32

35

(Fortsetzung nächste Seite)

≥ 6 mm + 4/12/4 ≥ 40 mm − c

− − c − − − c

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz

317

Tabelle 5.5.2-1 Ausführungsbeispiele für einflüglige Dreh-, Kipp- und Drehkippfenster bzw. -türen (oder auch für mehrflüglige Fenster/Türen mit festem Mittelstück) mit Rechenwerten der bewerteten Luftschalldämm-Maße Rw,R zwischen 25 und 45 dB bis zu einer Glasfäche 2 von 3 m (größte Einzelscheibe). Bei größeren Glasflächen sind die Werte um 2 dB abzumindern. (Fortsetzung)

1

2

3

4

5

Verbundfenster1)

Rw,R [dB]

Einfachfenster1) Konstruktionsmerkmale mit Isolierverglasung2)

Verglasung: Gesamtglasdicke 5

6

7

8

mit zwei Einfachbzw. mit einer Einfach- und einer Isolierglasscheibe ≥ 8 mm bzw. ≥ 4 mm + 4/12/4 ≥ 100 mm − c

≥ 10 mm

≥ 6 mm + 6/12/4

Scheibenzwischenraum Rw,R der Verglasung erforderl. Falzdichtung: Verglasung: Gesamtglasdicke

− ≥ 37 dB c

≥ 40 mm − c

≥ 40 mm − c

−

≥ 14 mm

≥ 8 mm + 6/12/44)

Scheibenzwischenraum Rw,R der Verglasung erforderl. Falzdichtung: Verglasung: Gesamtglasdicke

− ≥ 42 dB c + d4)

≥ 50 mm − c + d4)

≥ 40 mm − c + d4)

−

≥ 16 mm

≥ 8 mm + 8/12/44)

Scheibenzwischenraum Rw,R der Verglasung erforderl. Falzdichtung: Verglasung: Gesamtglasdicke

− ≥ 45 dB c + d4)

≥ 50 mm − c + d4)

≥ 50 mm − c + d4)

≥ 18 mm

≥ 8 mm + 8/12/44)

≥ 60 mm − c + d4)

≥ 60 mm − c + d4)

37

40

42

45

≥ 48

(Fortsetzung nächste Seite)

Kastenfenster1)3)

mit einer Einfach- und einer Isolierglasscheibe

−

Scheibenzwischenraum Rw,R der Verglasung erforderl. Falzdichtung: 9

mit zwei Einfachscheiben

6

≥ 8 mm bzw. ≥ 6 mm + 4/12/4 ≥ 100 mm − c + d4) ≥ 10mm bzw. ≥ 8mm + 4/12/4 ≥ 100 mm − c + d4) ≥ 12mm bzw. ≥ 8mm + 6/12/4 ≥ 100 mm − c + d4)

Allgemein gültige Angabe sind nicht möglich. Hier erfolgt der Nachweis nur über eine Eignungsprüfung

318

5 Bauakustik

1)

Sämtliche Flügel müssen bei Holzfenstern mindestens Doppelfalze, bei Metall- und KunststoffFenstern mindestens zwei wirksame Anschläge haben. Erforderliche Falzdichtungen müssen umlaufend und ohne Unterbrechung angebracht sein. Sie müssen weichfedernd, dauerelastisch, alterungsbeständig und leicht auswechselbar sein.

2)

Das Isolierglas muß mit einer dauerhaften, im eingebauten Zustand erkennbaren Kennzeichnung versehen sein, aus der das bewertete Schalldämm-Maß Rw,R und das Herstellwerk zu entnehmen sind. Jeder Lieferung muß eine Werksbescheinigung nach DIN 50049 [32] beigefügt sein, der ein Zeugnis über die Prüfung zugrunde liegt, das nicht älter als fünf Jahre sein darf.

3)

Eine schallabsorbierende Laibung ist sinnvoll, da sie durch Alterung der Falzdichtung entstehende Fugenundichtigkeiten teilweise ausgleichen kann.

4)

Die Werte gelten nur, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen zur Belüftung des Scheibenzwischenraums getroffen wurden.

Tabelle 5.5.2-2 Bewertetes Luftschalldämm-Maß weiterer Verglasungen aus Messungen nach VDI 2571 [35].

1 1

2

3

4

Dicke d

Rw,P bzw. R'w,P

[mm]

Flächenbezogene Masse m' [kg/m2] 5 7 15 30

27 29 33 36

Verglasung

[dB]

2

Einscheiben-Festverglasung

2 3 6 12

3

Einscheiben-Festverglasung aus ACRYL

4 6

5 7

26 29

4

Verbundfenster aus zwei Einfachscheiben aus ACRYL mit einem Scheibenzwischenraum von 30 mm

2 · 10

12

32

50 80

60 80

27 45

5

Glasbausteinwand

Die Rechenwerte der bewerteten Schalldämm-Maße R'w,R für Rolladenkästen liegen in Abhängigkeit ihrer konstruktiven Ausführung nach DIN 4109 Bbl. 1 [17] im Bereich von 25 bis 40 dB. Als Anhaltswert für das bewertete Schalldämm-Maße R'w üblicher Industrietore bzw. Rolltore gibt die VDI 2571 [35] 20 dB bzw. 10 bis 15 dB an.

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz

319

5.5.3 Bewerteter Normtrittschallpegel massiver Bauteile Massive Trenndecken Tabelle 5.5.3-1 Rechenwerte des bewerteten Normtrittschallpegels Ln,w,eq,R von Massivdecken ohne und mit biegeweicher Unterdecke nach DIN 4109 Bbl. 1 [17], Zwischenwerte sind linear zu interpolieren

1

2

Deckenart

flächenbezogene Masse1) der Decke ohne Auflage m' [kg/m2]

ohne Unterdecke

mit Unterdecke2)

3

135

86

75

4

160

85

74

5

190

84

74

225

82

73

270

79

73

8

320

77

72

9

380

74

71

10

450

71

69

11

530

69

67

1

2

6 7

Massivdecken nach Tabelle 11 aus Bbl. 1 zu DIN 4109 [17]

3

4

Rechenwert des bewerteten Normtrittschallpegels Ln,w,eq,R [dB]

1)

Errechnet sich einschließlich eines etwaigen Verbundestrichs oder Estrichs auf Trennschicht (Trittschalldämmschichten sind sind keine Trennschichten) sowie unmittelbar aufgebrachter Putzschichten

2)

Bei Verwendung von schwimmenden Estrichen mit mineralischen Bindemitteln sind die Tabellenwerte für Ln,w,eq,R um 2 dB zu erhöhen

320

5 Bauakustik

Tabelle 5.5.3-2 Rechenwerte der Trittschallverbesserungsmaße ∆Lw,R von schwimmenden Estrichen und schwimmend verlegten Holzfußböden auf Massivdecken

1

Deckenauflage in Form schwimmender Böden

2

3

Rechenwert des Trittschallverbesserungsmaßes ∆Lw,R [dB] harter Bodenbelag

weichfedernder Bodenbelag1) mit ∆Lw,R ≥ 20 dB

Gußasphaltestriche nach DIN 18560-2 [31] mit einer flächenbezogenen Masse m' ≥ 45 kg/m2 auf Dämmschichten nach DIN 18164-2 [26] bzw. DIN 18165-2 [28] mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchstens 50 MN/m2 2 40 MN/m2 30 MN/m2 20 MN/m2 15 MN/m2 10 MN/m2

20 22 24 26 27 29

20 22 24 26 29 32

Estriche nach DIN 18560-2 [31] mit einer flächenbezogenen Masse m' ≥ 70 kg/m2 auf Dämmschichten nach DIN 18164-2 [26] bzw. DIN 18165-2 [28] mit einer dynamischen Steifigkeit s' von höchstens 50 MN/m2 3 40 MN/m2 30 MN/m2 20 MN/m2 15 MN/m2 10 MN/m2

22 24 26 28 29 30

23 25 27 30 33 34

Unterböden aus Holzspanplatten nach DIN 68771 [34] auf Lagerhölzern mit Dämmstreifenunterlagen aus Dämmstoffen nach DIN 18165-2 [28] mit s' ≤ 20 MN/m2, b ≥ 100 mm 5 und d ≥ 10 mm nach Einbau. Dämmstoffe zwischen den Lagerhölzern nach DIN 18165-1 [27] mit dN ≥ 30 mm und r ≥ 5 kN·s/m4

24

-

Unterböden aus Holzspanplatten (d ≥ 22 mm) nach DIN 6 68771 [34] vollflächig verlegt auf Dämmstoffen nach DIN 18165-2 [29] mit s' ≤ 10 MN/m3

25

-

1 Schwimmende Estriche

4 Schwimmende Holzfußböden

(Forsetzung nächste Seite)

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz 1)

321

Wegen der möglichen Austauschbarkeit von weichfedernden Bodenbelägen, die sowohl dem Verschleiss als auch besonderen Wünschen der Bewohner unterliegen, dürfen diese bei dem Nachweis der Anforderungen nach DIN 4109 [14] nicht angerechnet werden. Dieses gilt nicht grundsätzlich für die erhöhten Anforderungen nach DIN 4109 Bbl.2 [20] sowie für die Anforderungen nach VDI 4100 [11].

Massive Treppen (Läufe und Podeste) Bild 5.5.3-1 zeigt in einem Grundriß schematisch eine Möglichkeit, Treppenläufe und -podeste schalltechnisch günstig auzuführen. Die Treppenläufen sind dabei von den Treppenraumwänden getrennt und auf den Treppenpodesten elastisch aufgelagert; die Podeste binden in die Treppenraumwände als Durchlaufplatte ein (in der Regel gemeinsam mit den Trenndecken als Mehrfeldplattensystem) und sind mit einem schwimmenden Estrich ausgestattet. Die Bilder 5.5.3-2 und -3 zeigen die entsprechenden Details in Vertikalschnitten.

Bild 5.5.3-1 Grundriß einer Treppenkonstruktion mit elastisch aufgelagerten, von den Treppenhauswänden getrennten Läufen und einbindenden Podesten mit schwimmendem Estrich

Bild 5.5.3-2 Schnitt A-A (Vertikalschnitt) nach Bild 5.5.3-1: Durchlaufende Decke des Treppenpodestes mit schwimmendem Estrich

322

5 Bauakustik

Bild 5.5.3-3 Schnitt B-B (Vertikalschnitt) nach Bild 5.5.3-1: Elastische Auflagerung der Treppenläufe auf dem Treppenpodest mit schwimmendem Estrich

Bild 5.5.3-4 zeigt in einem Grundriß schematisch eine weitere Möglichkeit, Treppenläufe und -podeste schalltechnisch günstig auszuführen. Die Treppenläufen sind dabei von den Treppenraumwänden getrennt und binden in die Treppenpodesten ein; die Podeste ihrerseits sind auf Konsolen elastisch aufgelagert und mit einem schwimmenden Estrich ausgestattet. Bild 5.5.3-5 zeigt das entsprechende Detail als Vertikalschnitt.

Bild 5.5.3-4 Grundriß einer Treppenkonstruktion mit in die Podeste einbindenden, von den Treppenhauswänden getrennten Läufen und elastisch aufgelagerten Podesten mit schwimmendem Estrich

Bild 5.5.3-5 Schnitt A-A (Vertikalschnitt) nach Bild 5.5.3-4: Auf Konsolen aufgelagertes Treppenpodest mit schwimmendem Estrich

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz

323

Die Rechenwerte des äquivalenten bewerteten Norm-Trittschallpegels sowie des bewerteten Norm-Trittschallpegels sind für verschiedene Treppenkonstruktionen in Tabelle 5.5.3-6 zusammengefaßt. Bezüglich der Rechenwerte für das Verbesserungsmaß schwimmender Estriche entsprechender Podestkonstruktionen wird auf Tabelle 5.5.3-4 verwiesen. Tabelle 5.5.3-3 Rechenwerte der äquivalenten bewerteten Norm-Trittschallpegel Ln,w,eq,R und der bewerteten Norm-Trittschallpegel L'n,w,R verschiedener Treppenkonstruktionen aus Stahlbeton mit einer Mindestdicke von 120 mm

1

2

3

Ln,w,eq,R [dB]

L'n,w,R [dB]

66

70

≤ 53

≤ 50

1

Ausbildung von Treppen aus Stahlbeton (d ≥ 120 mm) und Treppenraumwand

2

Treppenpodest, fest verbunden mit einschaliger biegesteifer Treppenraumwand (m' ≥ 380 kg/m2)

3

Treppenpodest, fest verbunden mit Treppenraumwand, durchgehende Geäudetrennfuge

4

Treppenlauf, fest verbunden mit einschaliger biegesteifer Treppenraumwand (m' ≥ 380 kg/m2)

61

65

5

Treppenlauf, abgesetzt von einschaliger, biegesteifer Treppenraumwand

58

58

6

Treppenlauf, abgesetzt von Treppenraumwand, durchgehende Gebäudetrennfuge

≤ 46

≤ 43

7

Treppenlauf, abgesetzt von Treppenraumwand, durchgehende Gebäudetrennfuge, auf Treppenpodest elastisch aufgelagert

38

42

5.5.4 Bewerteter Normtrittschallpegel von Bauteilen in Holzbauweise Bei den Rechenwerten der bewerteten Normtrittschallpegel für Holzbalkendecken muß hinsichtlich ihrer Anwendung (Gebäude in Massivbauweise oder Gebäude in Skelett- oder Holzbauweise) differenziert werden: - Tabelle 5.5.4-1 gibt Rechenwerte des bewerteten Normtrittschallpegels L'n,w,R nach DIN 4109 Bbl. 1 [17] für Gebäude in Massivbauweise an, wenn die mittlere flächenbezogene Masse der einschaligen, biegesteifen Bauteile m'L,mittel ≈ 300 kg/m2 beträgt - Tabelle 5.5.4-2 gibt Rechenwerte bewerteten Normtrittschallpegels L'n,w,R für Gebäude in Skelett- oder Holzbauweise nach DIN 4109 Bbl. 1 [17] an, wenn die flankierenden Wände als Montagewände ausgeführt und in der Deckenebene unterbrochen werden.

324

5 Bauakustik

Tabelle 5.5.4-1 Rechenwert des bewerteten Norm-Trittschallpegels von Holzbalken in Gebäuden in Massivbauweise, gültig für flankierende Bauteile mit einer mittleren flächenbezo2 genen Masse m'L,Mittel ≈ 300 kg/m nach DIN 4109 Bbl. 1 [17]

1 1

2

3

2

3

Beschreibung (von oben nach unten)

Bewerteter Norm-Trittschallpegel L'n,w,R [dB]

Deckenausbildung

Vertikalschnitt

1. optional weichfedernder Bodenbelag 2. Spanplatte, gespundet oder Nut-Feder-Verbindung, mechanisch befestigt oder verleimt 3. Trittschalldämmung Typ T nach DIN 18165-2 [28] mit s' ≤ 15 MN/m3 4. Hohlraumbedämpfung1) nach DIN 18165-1 [27] mit r ≥ 5 kN⋅s/m4 5. Lattung, am Balken kontaktfrei über Federbügel oder Federschienen befestigt 6. Gipskartonbauplatte (d = 12,5 oder 15 mm), Spanplatte (13 ≤ d ≤ 16 mm), verputzte HWLPlatte (d ≥ 25mm)

56

1. bis 5. wie Zeile 3 6. wie Zeile 3, jedoch zweilagig 53

4

5

1)

1. Estrich 2. Trittschalldämmung Typ T nach DIN 18165-2 [28] mit s' ≤ 15 MN/m3 3. Spanplatte, gespundet oder Nut-Feder-Verbindung, mechanisch befestigt oder verleimt 4. bis 6. vgl. Zeile 3

51

Bei einer Dicke der Dämmschicht von mindestens 100 mm ist ein seitliches Hochführen - wie im Bild dargestellt - nicht erforderlich.

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz

325

Tabelle 5.5.4-2 Rechenwert des bewerteten Norm-Trittschallpegels von Holzbalken in Gebäuden in Skelett- oder Holzbauweise nach DIN 4109 Bbl. 1 [17]

1

2

3

4

Bewerteter NormTrittschallpegel L'n,w,R [dB]

Beschreibung (von oben nach unten)

ohne Bodenbelag (Bblg.)

mit BBlg. ∆Lw,R ≥ 26 dB

Deckenausbildung1)2)

1

1. opt. weichfedernder Bodenbelag 2. Spanplatte, gespundet oder NutFeder-Verbindung 3. Trittschalldämmung Typ T od. TK nach DIN 18165-2 [28] mit s' ≤ 15 MN/m3 4. Spanplatte, gespundet oder Nut-Feder-Verbindung, mechanisch befestigt oder verleimt 5. Hohlraumbedämpfung1) nach DIN 18165-1 [27] mit r ≥ 5 kN⋅s/m4 6. Lattung, Achsabstand e ≥400 mm 7. Gipskartonbauplatte (d = 12,5 oder 15 mm), Spanplatte (10 ≤ d ≤ 13 mm), verputzte HWL-Platte (d ≥ 25 mm)

64

56

2

wie in Zeile 3, jedoch mit einem Anschluss der Latten an den Balken über Federbügel oder Federschienen

56

49

Vertikalschnitt

(Fortsetzung nächste Seite)

326

5 Bauakustik

Tabelle 5.5.4-2 Rechenwert des bewerteten Norm-Trittschallpegels von Holzbalken in Gebäuden in Skelett- oder Holzbauweise nach DIN 4109 Bbl. 1 [17] (Fortsetzung)

1

2

3

4

L'n,w,R [dB] ohne Bodenbelag

mit Bodenbelag

Deckenausbildung1)2)

3

wie in Zeile 4, jedoch mit zweilagiger Unterdecke aus Gipskartonplatten

53

46

4

1. opt. weichfedernder Bodenbelag 2. Spanplatte, gespundet oder NutFeder-Verbindung auf Lagerhölzern 40 x 60 mm auf Trittschalldämmung Typ T od. TK nach DIN 18165-2 [28] mit s' ≤ 15 MN/m3 3. Faserdämmstoff n. DIN 18165-1 [27] mit r ≥ 5 kN·s/m4 4. trockener Sand 5. ansonsten weiter wie in Zeile 4

51

44

5

1. opt. weichfedernder Bodenbelag 2. Zementestrich 3. ansonsten weiter wie in Zeile 4

51

44

6

wie in Zeile 7, jedoch mit direkter Verbindung von Latten und Balken

56

49

Vertikalschnitt

(Fortsetzung nächste Seite)

Beschreibung (von oben nach unten)

5.5 Kennwerte für den Luft- und Trittschallschutz

327

Tabelle 5.5.4-2 Rechenwert des bewerteten Norm-Trittschallpegels von Holzbalken in Gebäuden in Skelett- oder Holzbauweise nach DIN 4109 Bbl. 1 [17] (Fortsetzung)

1

2

ohne Bodenbelag

mit Bodenbelag

7

4

L'n,w,R [dB]

Deckenausbildung1)2)

Vertikalschnitt

3

1. opt. weichfedernder Bodenbelag 2. Spanplatte, gespundet oder NutFeder-Verbindung 3. Trittschalldämmung Typ T od. TK nach DIN 18165-2 [28] mit s' ≤ 15 MN/m3 4. Betonplatten oder -steine, Kanten53 länge ≤ 400 mm, in Kaltbitumen verlegt, offene Fugen, m' ≥ 140 kg/m2 5. Spanplatte, gespundet oder NutFeder-Verbindung, mechanisch befestigt oder verleimt 6. Holzbalken

46

Beschreibung (von oben nach unten)

1)

Bei einer Dicke der eingelegten Dämmschicht von mindestens 100 mm ist ein seitliches Hochziehen nicht erforderlich.

2)

Die für die Trittschalldämmung angegebenen Dicken gelten unter Belastung.

Von besonderem Interesse ist die Ausführung der Federbügel bzw. Federschiene nach Bild 5.5.4-1: Ein fester Kontakt zwischen Balken und Lattung ist auszuschließen, wobei ein weichfedernder Faserdämmstreifen als Zwischenlage eingeführt werden darf. Andere Unterkonstruktionen dürfen unter Beibehaltung der Rechenwerte nach Tabelle 5.5.4-1 verwendet werden, wenn nachgewiesen ist, dass sie sich schallschutztechnisch mindestens so gut wie die dargestellten Lösungen verhalten.

Bild 5.5.4-1 Federbügel (links) und Federschiene (rechts) nach DIN 4109 Bbl. 1

329

6 Raumakustik 6.1 Grundlagen der Raumakustik 6.1.1 Ziele der Raumakustik Im Gegensatz zur Schallausbreitung im Freien, bei denen eine Beziehung zwischen Schalldruckpegel am Immissionsort und Entfernung zum Emissionsort (Schallquelle) besteht, entsteht in geschlossenen Räumen ein diffuses Schallfeld aus direktem Schall und reflektiertem Schall. Die Ziele der Raumakustik liegen damit in: -

der Sicherstellung der Verständlichkeit und der Reduzierung von Schalldruckpegeln

durch eine gezielte Regelung von Absorptions- und Reflexionsvorgängen. Der bauakustisch relevante Frequenzbereich liegt dabei in der Regel zwischen 63 Hz und 8 kHz.

6.1.2 Hörsamkeit Unter Hörsamkeit versteht man die Eignung eines Raumes für bestimmte Schalldarbietungen, insbesondere für gute sprachliche Kommunikation und musikalische Darbietungen. Die Hörsamkeit wird vorwiegend beeinflusst durch: -

die geometrische Gestaltung des Raumes, die Verteilung von schallabsorbierenden und -reflektierenden Flächen, die Nachhallzeit und den Gesamtstörschalldruckpegel.

In der DIN 18041 [2] -Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen- werden zwei Anwendungen unterschieden; die der Hörsamkeit über -

mittlere und größere Entfernungen (Räume der Gruppe A, z.B. Unterrichtsund Konferenzräume) und geringe Entfernungen (Räume der Gruppe B, z.B. Verkaufsräume, Sprechzimmer und Öffentlichkeitsbereiche).

6.1.3 Verständlichkeit Kriterium für die Verständlichkeit in Räumen ist die Laufzeitdifferenz. Sie beschreibt, um wieviel später als das direkt übertragene Schallsignal ein reflektiertes Schallsignal am Immissionsort (Empfänger) eintrifft. n

∑A − A ' i

't = i = 1 cL

Darin sind:

=

'A cL

(Gl. 6.1.3-1)

330

6 Raumakustik ¨t A'i A ¨A cL

= = = = =

Laufzeitdifferenz in s Weglänge des reflektierten Schalls in m Weglänge des direkten Schalls in m Weglängendifferenz zwischen direktem und reflektiertem Schall in s Schallgeschwindigkeit der Luft (= 340 m/s)

Bild 6.1.3-1 zeigt skizzenhaft den Verlauf eines Schallsignals in einem Raum. Die Indizierung von A' erfolgt entsprechend den betrachteten Reflektionsebenen. Für die Einschätzung von Laufzeitdifferenzen gibt es drei unterschiedliche Bereiche: -

-

-

Laufzeitdifferenzen ∆t ≤ 0,05 s führen durch Verstärkung des direkten Schalles zu einer Verbesserung der Verständlichkeit. Die Laufzeitdifferenz von ∆t = 0,05 s entspricht dabei einer Laufwegdifferenz ∆A von 17 m. Laufzeitdifferenzen 0,05 < ∆t ≤ 0,1 s führen zu einer Verschlechterung der Verständlichkeit. Die Laufzeitdifferenz von ∆t = 0,1 s entspricht dabei einer Laufwegdifferenz ∆A von 34 m. Laufzeitdifferenzen ∆t > 0,1 s werden Echo genannt. Die Laufwegdifferenz ∆A liegt hier über 34 m.

Bild 6.1.3-1 Skizzenhafter Verlauf eines Schallsignals in einem geschlossenen Raum. Darin ist A die Weglänge des direkten Schalles und A' = A'1 + A'2 + A'3 die Weglänge des reflektierten Schalles. Die zugehörigen Indizes W und D bezeichnen hier die Reflexionswege über die Wand (W) und die Decke (D)

Bei Laufzeitdifferenzen ∆t > 0,05 s sind damit raumakustische Maßnahmen in Form einer Unterdrückung der Schallreflexionen erforderlich. Dieses wird erreicht durch die Erhöhung des Schallabsorptionsverhaltens der Flächen in einem Raum.

6.1.4 Gesamtstörschalldruckpegel Der A-bewertete Störschalldruckpegel ist der Schalldruckpegel im betrachteten Raum, der von Außengeräuschen, Geräuschen aus Nachbarräumen, von haustechnischen Anlagen, Sanitärinstallationen und den fest installierten medientechnischen Geräten erzeugt wird.

6.1 Grundlagen des Raumakustik

331

6.1.5 Reflexions-, Transmissions- und Absorptionsgrad Die verschiedenen frequenzabhängigen Schallgrade werden über die Beziehungen nach Tabelle 6.1.5-1 definiert. Tabelle 6.1.5-1 Trennende Bauteile im Schallfeld: Definition unterschiedlicher frequenzabhängiger Schall-Leistungen und deren Anteil an der auftre¦enden Schall-Leistung

1 1

2

Bauteil im Schallfeld

3

4

Art der Schall-Leistung

5

6

Anteil Benennung

Gl.-Nr.

2

Benennung Zeichen

Gleichung

3

auftreffend

pe(f)

4

reflektiert

pρ(f)

Reflexionsgrad

U( f ) =

5

dissipiert

pδ(f)

Dissipationsgrad

G( f ) =

6

transmittiert

pτ(f)

Transmissionsgrad

W( f ) =

7

absorbiert

pα(f)

Absorptionsgrad

D ( f ) = 1 − U ( f ) 6.1.5-4

pU ( f ) pe ( f ) pG ( f ) pe ( f ) pW ( f ) pe ( f )

6.1.5-1

6.1.5-2

6.1.5-3

6.1.6 Äquivalente Schallabsorptionsfläche Die frequenzabhängige äquivalente Schallabsorptionsfläche A(f) ist definiert als eine virtuelle Fläche mit einem Schallabsorptionsgrad von α = 1. Für einen Raum ergibt sich die gesamte äquivalente Absorptionsfläche durch Aufsummierung der Schallabsorptionsflächen der Begrenzungsflächen, der Raumausstattung, der im Raum befindlichen Personen und des Luftvolumens: n

A( f ) =

k

∑ α ( f )⋅ S + ∑ i

i= 1

i

Aj ( f ) + 4 ⋅ m ⋅ V

(Gl. 6.1.6-1)

j= 1

Darin sind: A(f) = frequenzabhängige äquivalente Schallabsorptionsfläche in m2 αi(f) = frequenzabhängige individuelle Absorptionsgrade der Einzelflächen Si = Einzelflächen in m2 nj = anwesende Personen (Anzahl n) Aj(f) = äquvalente Schallabsorptionsfläche nicht flächenhafter Materialien, Gegenstände und Personen innerhalb des Raumes in m2 m = Dämpfungskonstante der Luft in m-1 gemäß Tab. 6.1.6-1 V = gesamtes Raumvolumen in m3

332

6 Raumakustik

Die äquivalente Schallabsorptionsfläche eines Raumes kann messtechnisch bestimmt werden. Nach SABINE [105] gilt folgende Beziehung zwischen frequenzabhängiger äquivalenter Schallabsorptionsfläche und frequenzabhängiger Nachhallzeit: A( f ) = 0 ,163 ⋅

V T( f )

(6.1.6-2)

Darin sind: A(f) = frequenzabhängige äquivalente Schallabsorptionsfläche in m2 V = Raumvolumen in m3 T(f) = frequenzabhängige Nachhallzeit in s Tabelle 6.1.6-1 Dämpfungskonstante der Luft m in Oktavbändern in Abhängigkeit von Temperatur und Luftfeuchte nach [4]

1

2

125

6 7 -1 m [m ] für die Oktavband-Mittenfrequenzen [Hz] 250 500 1000 2000 4000

8000

Beschreibung

3

4

5

8

1

10 °C, 30 % bis 50 % Luftfeuchte

0,1

0,2

0,5

1,1

2,7

9,4

29,0

2

10 °C, 50 % bis 70 % Luftfeuchte

0,1

0,2

0,5

0,8

1,8

5,9

21,1

3

10 °C, 70 % bis 90 % Luftfeuchte

0,1

0,2

0,5

0,7

1,4

4,4

15,8

4

20 °C, 30 % bis 50 % Luftfeuchte

0,1

0,3

0,6

1,0

1,9

5,8

20,3

5

20 °C, 50 % bis 70 % Luftfeuchte

0,1

0,3

0,6

1,0

1,7

4,1

13,5

6

20 °C, 70 % bis 90 % Luftfeuchte

0,1

0,3

0,6

1,1

1,7

3,5

10,6

6.1.7 Nachhallzeit

Bild 6.1.7-1 Verlauf eines Schallsignals gegebener Frequenz über die Zeit nach seiner Beendigung mit Kennzeichnung der Nachhallzeit T dieser Frequenz

6.1 Grundlagen des Raumakustik

333

Als Nachhallzeit T(f) eines Raumes wird derjenige Zeitraum definiert, in dem in diesem Raum ein Schallsignal mit dem Schalldruckpegel L(t) nach seiner Beendigung um 60 dB reduziert wird, vgl. Bild 6.1.7-1. Die Nachhallzeit ist ebenfalls frequenzabhängig zu ermitteln. T ( f ) = 0 ,163 ⋅

V A( f )

(6.1.7-1)

Darin sind: T(f) = frequenzabhängige Nachhallzeit in s V = Luftvolumen in m3 A(f) = frequenzabhängige äquivalente Schallabsorptionsfläche in m2

6.2 Schallpegelminderung Durch bauakustische Maßnahmen in Form einer Erhöhung der äquivalenten Schallabsorptionsfläche eines Raumes läßt sich in einem diffusen Schallfeld der Schallpegel reduzieren (Schallpegelminderung ¨L(f)). Dieses beschränkt sich jedoch auf den Bereich außerhalb des Hallradius', da innerhalb des Hallradius' der Anteil des direkten Schalls maßgebend ist. Unter Hallradius rH wird diejeinige Entfernung rund um die Schallquelle bezeichnet, bei der der von der Schallquelle direkt ausgestrahlte Schallanteil und der diffus immittierende - also bereits mindestens einmal reflektierte - Schallanteil gleich groß sind. Der Erfolg einer bauakustischen Maßnahme zur Reduzierung des Schallpegels in einem Raum wird in der Regel am Objekt durch Messungen der Nachhallzeit vor und nach der Baumaßnahme beurteilt. ⎡ ∆ A( f ) ⎤ ∆ L( f ) = 10 ⋅ log ⎢ 1 + ⎥ A0 ( f ) ⎦ ⎣

(6.2-1)

⎡ T ( f )⎤ ∆ L( f ) = 10 ⋅ log ⎢ 0 ⎥ ⎣ T( f ) ⎦

(6.2-2)

Darin sind: ∆L(f) = frequenzabhängige Schallpegelminderung in dB ∆A(f) = zusätzliche frequenzabhängige Schallabsorptionsfläche in m2 A0(f) = frequenzabhängige Schallabsorptionsfläche im Anfangszustand in m2 T(f) = frequenzabhängige Nachhallzeit (nach der Baumaßnahme) in s T0(f) = frequenzabhängige Nachhallzeit im Anfangszustand (vor der Baumaßnahme) in s In der Praxis kann die vorhandene Absorptionsfläche in der Regel höchstens verdoppelt werden, sodass eine Pegelsenkung von max. 3 dB erreichbar ist.

334

6 Raumakustik

6.3 Technische Absorber 6.3.1 Di¦erenzierungen Die technischen Absorber existieren in vielfältigen Formen; die wichtigsten Arten werden nachfolgend beschrieben. Grundsätzlich differenziert man zwischen porösen Absorbern und Resonatoren. Diese unterscheiden sich durch ihre voneinander abweichenden Verläufe des frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrades α(f), vgl. dazu Bild 6.3.1-1. Die Schallabsorptionsgrade einiger Materialien können dem Abschn. 6.6 entnommen werden.

Bild 6.3.1-1 Frequenzabhängige Verläufe der Schallabsorptionsgrade α(f) poröser Absorber und Resonatoren als Prinzipdarstellung

6.3.2 Poröse Absorber Die Absorption von Schallenergie erfolgt primär durch Dissipation (und zu einem untergeordneten Teil auch durch Transmission), also durch Umwandlung der Schallenergie in Wärmenergie durch Reibung an den Porenwänden des absorbierenden Materials. Für ein erhöhtes Absorptionsverhalten des Materials ist damit eine offenporige Struktur mit ausreichender Porosität (0,9 ” σ < 1,0) erforderlich.

V=

VL V ges

(6.3.2-1)

Darin sind: σ = Porosität VL = Porenraum des Absorbers in m3 Vges = Gesamtvolumen des Absorbers in m3 Die Materialvarianten für poröse Absorber sind vielfältig, die Kenngröße für diese Materialien ist der längenbezogene Strömungswiderstand r. Die gängigsten Materialien werden nachfolgend in Tabelle 6.3.2-1 jeweils mit einer Kurzcharakteristik aufgeführt.

6.3 Technische Absorber

335

Tabelle 6.3.2-1 Überblick über poröse Absorber mit Kurzcharakteristik

1

2

3

4

1

2

Absorbermaterial

Charakteristika

Textilien

- gezielter Einsatz in der Regel als Vorhang (für tiefe Frequenzen ist der nötige Abstand vor der Wand problemlos realisierbar) - zwangsläufiger Einsatz durch Kleidung der Raumnutzer - ausreichend dickes Material erforderlich (keine dünnen Gardinen einsetzen) - auf Offenporigkeit achten, keine luftdichten kunststoffbeschichteten Materialien einsetzen

Vlies

- in der Regel als spezielles Akustikvlies mit optimiertem Strömungswiderstand sowie Brandschutzeigenschaften - häufig in Verbindung mit Lochplatten aus Metall, Holz oder Gipskarton. Bei einem geringen Lochflächenanteil der Platten wirkt das System zusätzlich als Helmholtz-Resonator (vgl. Abschnitt 6.3.4) - häufig als zweischichtiges System in Verbindung mit Mineralwolle

Teppich

- durch die in der Regel relativ geringe Dicke von Teppichen wirken diese primär im Bereich hoher Frequenzen ab 1 kHz - für tiefe Frequenzen sind damit weitere Maßnahmen erforderlich

5

Schaumstoff

- häufigster Einsatz als Polsterung von Sitzmöbeln. Durch die damit oft verbundene weitflächige und gleichmäßige Anordnung im Raum wird ein erhöhtes diffuses Schallfeld erzeugt - Spezielle optimierte Schaumstoffe häufig in Verbindung mit Lochplatten aus Metall, Holz oder Gipskarton. Bei einem geringen Lochflächenanteil der Platten wirkt das System zusätzlich als Helmholtz-Resonator (vgl. Abschnitt 6.3.4)

6

Mineralwolle

- als relativ steife Platte häufigster Einsatz in Akustikdecken - als weiche Matte häufig als zusätzliche Auflage für Lochplatten aus Metall, Holz oder Gipskarton

Akustikputz

- als dünne Putzschicht nur zur Absorption hoher Frequenzen geeignet - zur Absorption tiefer Frequenzen ist eine Applikation auf einem der Wand oder Decke vorgelagerten Trägermaterial (z.B. Gipskarton-Bauplatte) erforderlich. Durch die fugenlose Verarbeitung ist die Realisierung einer Akustikdecke möglich, die optisch einer konventionell verputzten Decke entspricht.

7

336

6 Raumakustik

6.3.3 Plattenresonatoren Plattenresonatoren sind schalltechnisch als ein Feder-Masse-System (Bild 6.3.3-1) zu sehen. Ihr Wirkungsschwerpunkt liegt im Bereich der Eigenfrequenz f0. In der Regel besteht die Vorsatzschale mit der Masse m1' aus Gipskarton o.ä., die tragende Schale aus einer massiven Konstruktion (m2' >> m1') und die Feder aus einer Luftschicht oder besser - zur Vermeidung einer stehenden Welle (s.u.) bei der Frequenz fSt - aus einer Hohlraumbedämpfung, z.B. Mineralwolle.

Bild 6.3.3-1 Feder-Masse-System eines Plattenresonators

Eigenfrequenz f0 =

1 s' ⋅ 2S m1 '

mit m'2 >> m'1

(Gl. 6.3.3-1)

Darin sind: f0 = Eigenfrequenz in Hz s' = dynamische Steifigkeit in MN/m m1' = Masse der Vorsatzschale in kg

Bild 6.3.3-2 Beispiele für die konstruktive Ausführung von Plattenresonatoren a) vollflächig verklebte Konstruktion aus einer Gipskartonbauplatte (GKB) und einer Mineralfaserplatte b) Konstruktion aus Traglattung und einer Gipskartonbauplatte (GKB), einer Mineralfaserplatte und ggf. zusätzlicher Luftschicht

6.3 Technische Absorber

337

Stehende Wellen Stehende Wellen treten in nichtbedämpften Hohlräumen auf, wenn der Abstand der beiden Hohlraumoberflächen einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge λ/2 entspricht. Die entsprechenden Frequenzen, bei denen stehende Wellen auftreten, lassen sich dann nach Gl. 6.3.3-2 abschätzen. c 170 fSt = n ⋅ L ≈ n ⋅ 2⋅ a a

(6.3.3-2)

Darin sind: fSt = Frequenz einer stehenden Welle in Hz n = ganze Zahl cL = Schallgeschwindigkeit der Luft in m/s a = Abstand der beiden Hohlraumoberflächen in m

6.3.4 Helmholtz-Resonator Bei dem Helmholtz-Resonator handelt es sich um einen Resonanzabsorber für tiefe Frequenzen. Bild 6.3.4-1 zeigt seinen prinzipiellen Aufbau.

H Bild 6.3.4-1 Prinzipdarstellung eines Helmholtz-Resonators. Darin ist S die Fläche des H H Resonatorhalsquerschnittes, V das Luftvolumen und d1 die Resonatorhalslänge

Die Wirkungsweise eines Helmholtz-Resonators basiert ebenfalls auf dem Prinzip des Feder-Masse-Systems, wobei hier die Luft im Resonatorhals die schwingende akustische Masse und das angeschlossene Luftvolumen eine Feder in Form eines Luftkissens darstellen. Die Berechnung der Eigenfrequenz zur Beschreibung des Wirkungsmaximums erfolgt nach Gl. 9.3.4-1.

f0 ≈ 170 ⋅

SH V H ⋅ ( d1H + 2't )

Darin sind: f0 = Eigenfrequenz in Hz SH = Fläche des Resonatorhalsquerschnittes in cm2 VH = Luftvolumen in cm3 d1H = Resonatorhalzlänge in cm 2∆t = Mündungskorrekturwert in cm gemäß Tab. 6.3.4-1

(6.3.4-1)

338

6 Raumakustik

Tabelle 6.3.4-1 Werte des Mündungskorrekturwertes 2∆t

1

1

2

Ausbildung des Resonatorhalses

Mündungskorrekturwert 2∆t [cm]

2

Loch mit Durchmesser d

0,8 ⋅ d

3

Quadratausschnitt mit Kantenlänge a

0,9 ⋅ a

4

nicht schlitzförmig mit Fläche AR

0,9 ⋅ AR0,5

6.3.5 Mikroperforierte Absorber Mikroperforierte Absorber bestehen aus einer dünnen Lochplatte bis etwa 8 Millimeter Dicke, deren Lochdurchmesser sehr gering sind (0,3 bis 2,0 Millimeter), und einem abgeschlossenen Luftvolumen ohne Hohlraumbedämpfung. Damit handelt es sich vom prinzipielle Aufbau her um einen (modifizierten) Helmholtz-Resonator, also auch um ein akustisches Feder-Masse-System. Auch hier stellt die Luft im Resonatorhals die schwingende akustische Masse und das angeschlossene Luftvolumen eine Feder in Form eines Luftkissens dar. Sie sind besonders im höheren Frequenzbereich wirksam.

Bild 6.3.5-1 Prinzipdarstellung eines mikroperforierten Absorbers

Die Wirkungsweise des mikroperforierten Absorbers liegt in der Dissipation der Schallenergie durch viskose Reibung der Luft in den Löchern. Diese Reibung erfolgt nur in den akustischen Grenzschichten, also in den Bereichen einer Änderung des Schnelleprofils. Charakteristikum des mikroporösen Aborbers ist, dass die Löcher so klein sind, dass sie völlig von der akustischen Grenzschicht ausgefüllt sind.

Bild 6.3.5-2 Prinzipdarstellung der unterschiedlichen Schnelleprofile der schwingenden Luft, a) im Hals eines Helmholtz-Resonator und b) in einer Mikroperforierung.

Die Lochplatten der mikroperforierten Absorber werden aus unterschiedlichen konventionellen Materialien hergestellt, von besonderem Interesse ist dabei eine transparente Ausführung aus Acrylglas. Bei der Auswahl der Materialien eines mikroperforierten Absorbers ist die in der Luft in nicht unerheblicher Menge entstehende Dissipationsenergie (= Wärme) und ihre Ableitung über die Platte zu berücksichtigen.

6.4 Anforderungen an die Hörsamkeit

339

6.4 Anforderungen an die Hörsamkeit 6.4.1 Volumenkennzahl Das erforderliche Raumvolumen, um eine der Raumnutzung angepasste Nachhallzeit zu erzielen, läßt sich unter Nutzung der Volumenkennzahl k nach Tabelle 6.4.1-1 berechnen. Dabei gilt, dass bei Musikdarbietungen das Volumen des Konzertzimmers zum Zuschauerraumvolumen addiert wird, während die Platzkapazität des Zuschauerraumes aber nicht um die Anzahl der zusätzlichen Darbietenden wie Orchester oder Chor erhöht wird. Tabelle 6.4.1-1 Berechnung des erforderlichen Raumvolumens unter Nutzung der Volumenkennzahl k in Abhängigkeit der Hauptnutzungsart des Raumes (mit n = Anzahl der Plätze)

1

2

3

4

Volumenkennzahl k

erforderliches Raumvolumen V in m3

Gleichung

V = n⋅ k

(6.4.1-1)

Hauptnutzungsart des Raumes in m3/Platz 1

Sprachdarbietung

3 bis 6

2

Musik- und Sprachdarbietung

5 bis 8

3

Musikdarbietung

7 bis 12

6.4.2 Störgeräusche Um eine ungestörte Sprachverständlichkeit zu erreichen, muss der A-bewertete Schalldruckpegel der Sprachpegel wesentlich höher sein, als der Gesamtstörschallpegel. In Tab. 6.4.2-1 sind zulässige Störschalldruckpegel bauseitiger Geräusche festgelegt, die je nach Raumnutzung nicht überschritten werden sollten. Tabelle 6.4.2-1 maximale Störschalldruckpegel der bauseitigen Geräusche nach Anforderung an die Raumnutzung nach DIN 18041 [2]

1

2

schalltechnische Anforderungen an die Raumnutzung

Störschalldruckpegel der bauseitigen Geräusche LNA,Bau in dB

3

4

Eignung1) für eine Entfernung: Sprecher - Hörer mittlere2), 3)

größere2)

1

I (mindest)

≤ 40

+

-

2

II ( mittlere)

≤ 35

+

ο

3

III (hohe)

≤ 30

+

+

1) 2) 3)

„+“ geeignet, „ο „ bedingt geeignet, „-“ nicht geeignet mittlere: Abstand von 5 bis 8 m; größere: Abstand > 8 m Auch geeignet für geringere Entfernungen bis ca. 5 m.

340

6 Raumakustik

6.4.3 Nachhallzeit Die optimale Nachhallzeit ist neben der gleichmäßigen Schallverteilung im Raum sowohl für die Hörsamkeit in Sprechräumen als auch für den Musikeindruck in Konzertsälen eines der wichtigsten raumakustischen Kriterien. Tabelle 6.4.3-1 Zuordnung der Hauptnutzungsarten von Räumen zu den Richtwerten der Sollnachhallzeiten TSoll nach DIN 18041 [2]

1 1

Hauptnutzungsarten mit Zuordnung der Kurven nach Bild 6.4.3-1 Musik

2

Musikdarbietungen Musikunterrichtsraum mit aktivem Musizieren und Gesang Rats- und Festsaal für Musikdarbietungen

Sprache

Sprachkommunikation, Gespräche Musikprobenraum in Musikschulen o.ä. Gerichts- und Ratssaal Gemeindesaal, Versammlungsraum Sport- und Schwimmhalle mit Publikum

Unterricht

Sprachdarbietung, Sprachverständigung (Unterricht) Unterrichtsraum (außer für Musik) Musikunterrichtsraum mit audiovisueller Darbietung Gruppenräume in Kindergärten und -tagesstätten und Seniorentagesstätten Seminarraum, Interaktionsraum, Hörsaal Raum für Tele-Teaching Tagungs-, Konferenzraum Darbietungsraum nur für elektroakustische Nutzung (z.B. kleine Revuetheater)

3

4

Sport 1

Sport- und Schwimmhallen ohne Publikum für normale Nutzung und/oder einzügigen Unterrichtbetrieb (eine Klasse oder Sportgruppe, einheitlicher Kommunikationsionhalt)

Sport 2

Sport- und Schwimmhallen ohne Publikum für mehrzügigen Unterrichtbetrieb (mehrere Klassen oder Sportgruppen parallel mit unterschiedlichem Kommunikationsionhalt)

5

6

2

Der für Räume (30 bis 5000 m3) und Sport- und Schwimmhallen nach DIN 18041 [2] anzustrebende Sollwert der Nachhallzeit TSoll ist in Abhängigkeit der Nutzungsart (nach Tabelle 6.4.3-1) und dem effektiven Raumvolumen Bild 6.4.3-1 zu entnehmen oder nach Tabelle 6.4.3-2 zu berechnen, wobei die Toleranzbereiche nach den Bildern 6.4.3-2 und 6.4.3-3 genutzt werden können. Dieser Sollwert gilt als Mittelwert für die beiden Oktavmittenfrequenzbänder 500 Hz und 1000 Hz bzw. für die sechs Terzmittenfrequenzbänder zwischen 400 Hz und 1250 Hz im besetzten Zustand, wobei der „besetzte Zustand“ eine Belegung der zur Verfügung stehenden Platzkapazität zu mindestens 80% bedeutet.

6.4 Anforderungen an die Hörsamkeit

341

Bei einer gemeinsamen Nutzung eines Raumes sowohl zu Musik- als auch zu Sprachdarbietungen sind entsprechend der Wertigkeit der Hauptnutzung Zwischenwerte zwischen den Sollkurven bzw. berechneten Werten zu ermitteln. Tabelle 6.4.3-2 Berechnung bzw. Zahlenvorgabe der Richtwerte der Soll-Nachhallzeiten TSoll für Raüme der Gruppe A nach DIN 18041 [2]

1

1)

3

4

1)

1 2

2

Sollwerte der gemittelten Nachhallzeit zwischen 500 Hz und 1000 Hz Hauptnutzungsart

Berechnung / Zahlenwert [s]

3

Musik

TSoll = ( 0 ,45 ⋅ log V + 0 ,07 )

4

Sprache

TSoll = ( 0 , 37 ⋅ log V − 0 ,14 )

5

Unterricht

TSoll = ( 0 , 32 ⋅ log V − 0 ,17 )

6

Sport 1

TSoll = ( 1 , 27 ⋅ log V − 2 ,49 )

7

Sport 2

TSoll = ( 0 ,95 ⋅ log V − 1 ,74 )

Volumen [m3]

Gleichung (6.4-1)

30 ≤V≤ 30.000

(6.4-2) (6.4-3)

2.000 ≤V≤ 8.500

(6.4-4) (6.4-5)

Im Allgemeinen sollte die Nachhallzeit des Raumes im unbesetzten Zustand die errechneten oder nach Bild 6.4.3-1 abgelesenen Werte um nicht mehr als 0,2 Sekunden überschreiten.

Bild 6.4.3-1 Sollwerte TSoll der gemittelten Nachhallzeit zwischen 500 Hz und 1000 Hz im besetzen Zustand für unterschiedliche Nutzungsarten nach [2]. Die gestrichelten Geradenbereiche stellen dabei im Sinne der DIN 18041 [2] untypische Raumvolumina dar, Richtwerte für 3 Räume mit einem Volumen über 5.000 m sind strichpunktiert dargestellt.

342

6 Raumakustik

Bild 6.4.3-2 Toleranzbereich der empfohlenen Nachhallzeiten in Abhängigkeit von der Frequenz für Sprache nach [2]. Richtwerte für Frequenzen unterhalb 100 Hz bzw. oberhalb 5000 Hz sind punktiert dargestellt.

Bild 6.4.3-3 Toleranzbereich der empfohlenen Nachhallzeiten in Abhängigkeit von der Frequenz für Musik nach [2]. Richtwerte für Frequenzen unterhalb 100 Hz bzw. oberhalb 5000 Hz sind gestrichelt dargestellt.

6.4.4 Geometrische Gestaltung der Räume Die Primärstruktur des Raumes sollte kreisförmige und elliptische Grundrisse und parallele Flächen im Raum ohne ergänzende raumakustische Maßnahmen vermeiden, ebenso konkav gekrümmte Wand- und Deckenflächen, wenn der Krümmungsradius zwischen dem halben und dem doppelten Abstand zwischen Darbietendem/Zuhörer und der größten Entfernung zur gekrümmten Fläche liegt. Für Balkone, Emporen, Galerien und Ränge gilt:

H ≥ (0,5 bis 1,0) · L Darin sind: H = lichte Höhe über der darunterliegenden Zuschauerebene in m L = Tiefe des überragenden Raumbereiches in m

(6.4.4-1)

6.4 Anforderungen an die Hörsamkeit

343

Für eine ausreichende Direktschallversorgung bei großen Räumen sollte eine Sitzreihenüberhöhung vorgesehen werden. In Bild 6.4.4-1 können die empfohlenen Werte der Sitzüberhöhung in Bezug auf die Entfernung zur Schallquelle entnommen werden.

Bild 6.4.4-1 Sitzreihenüberhöhung bei einem Blickfeldwinkel von 12° nach DIN 18041 [2]

Die Sekundärstruktur des Raumes (Gestaltung der Wände und Decken) ist in Abhängigkeit von der Raumgeometrie zur Schalllenkung und zur Schallstreuung auszulegen: - Die Laufwegdifferenz (Wegunterschied zwischen dem direkten und reflektierten Schall) sollte bei vorrangiger Sprachnutzung nicht mehr als 17 m betragen. - In Räumen mit einer Länge von mehr als 9 m sind Maßnahmen nach Abschnitt 6.5.4 vorzusehen.

6.5 Schallreflexionen 6.5.1 Allgemeines Die Reflexionsvorgänge in einem Raum hängen maßgeblich ab vom Verhältnis der Abmessungen der Reflexionsflächen zur Wellenlänge des auftreffenden Schallsignals. Man unterscheidet dementsprechend zwischen spiegelnder Reflexion (Abschnitt 6.5.2) und diffuser Reflexion (Abschnitt 6.5.3). Weiteres wichtiges Kriterium zur Reflexion von Schall ist das Gewicht der Reflexionsflächen: Während leichte Oberflächenmaterialen entsprechend ihrer inneren Struktur Schall weitestgehend absorbieren und nicht reflektieren, ist zur Erzielung von Reflexionsvorgängen eine ausreichende flächenbezogene Masse des Reflektors erforderlich. Die erforderliche flächenbezogene Masse ist dabei in der Form frequenzabhängig, dass mit Absinken der Frequenz des Schallsignals diese ansteigt. Nach Fasold und Veres [103] genügen dabei für Reflexionen im Sprachbereich etwa 10 kg/m2, für Musik im Bereich der Schallquelle (z.B. Podiumsbegrenzung in einem Konzertsaal) etwa 40 kg/m2. In den folgenden Abschnitten erfolgt die Darstellung von Reflexionsvorgängen mit Hilfe von Schallstrahlen.

6.5.2 Spiegelnde Reflexion Einige grundlegende Prinzipien der Schallreflexion sind - ausreichend große Reflexionsflächen vorausgesetzt - in den Bildern 6.5.2-1 (ebene Oberflächen) und 6.5.2-2 (gekrümmte Oberflächen) dargestellt.

344

6 Raumakustik

Bild 6.5.2-1 Reflexionen von Schall an ebenen Oberflächen mit αe = Einfallswinkel und αa = Ausfallswinkel

Bild 6.5.2-2 Reflexionen von Schall an gekrümmten Kreisoberflächen. Hierin bedeuten MK = Kreismittelpunkt, αe = Einfallswinkel und αa = Ausfallswinkel

Bild 6.5.2-3 Schallkonzentrationen an gekrümmten Kreisoberflächen. Hierin bedeuten MK = Kreismittelpunkt, S = Schallquelle, B = Brennpunkt der Schallstrahlen, r = Kreisradius

6.5 Schallreflexionen

345

Liegt die Entfernung s der Schallquelle S vom Kreismittelpunkt M im Bereich von 0 ≤ s < r/2 (vgl. Bild 6.5.2-3), führt dieses zu einer in der Regel unerwünschten Schallkonzentration (besonders bei hohen Laufzeitunterschieden zwischen direktem und reflektiertem Schall) im Brennpunkt der Schallstrahlen. Hier sind entsprechende planerische Maßnahmen erforderlich. Ausnahme ist jedoch eine gezielte Schall-Lenkung in ansonsten immissionstechnisch defizitäre Raumbereiche. Bei der spiegelnden Reflexion von Schallwellen gilt das aus der Optik bekannte Gesetz „Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel“. Dabei hängt die Bezugsfläche eines reflektierenden flächigen Gegenstandes (z.B. Wand oder Decke) mit strukturierter Oberfläche von der Wellenlänge des auftreffenden Schalles ab, vgl. Tabelle 6.5.2-1. Tabelle 6.5.2-1 Reflexionen an einer oberflächenstrukturierten Fläche bei unterschiedlichen Wellenlängen des auftre¦enden Schalles

1

2

3

1

Verhältnis λ : bR

Reflexion

Reflexionsfläche

2

bR < λ

Struktur

3

bR > λ

Grundfläche

346

6 Raumakustik

6.5.3 Di¦use Reflexion Tritt der Fall ein, dass die Strukturbreite einer strukturierten Oberfläche der Wellenlänge des auftreffenden Schalls in etwa entspricht, gilt das Gesetz „Einfallswinkel gleich Ausfallwinkel“ nicht mehr, sondern die Reflexion erfolgt ungerichtet und diffus. Bild 6.5.3-1 zeigt unterschiedliche Oberflächenstrukturen mit Angabe der jeweiligen Strukturbreite b, Strukturtiefe d und Strukturperiode g. Tabelle 6.5.3-1 Reflexionen an einer oberflächenstrukturierten Fläche, wenn die Wellenlänge des auftre¦enden Schalles der Breite der Reflexionsfläche entspricht

1

2

3

1

Verhältnis λ : bR

Reflexion

Reflexionsfläche

2

bR = λ

Struktur

Bild 6.5.3-1 Unterschiedliche Oberflächenstrukturen, jeweils mit Angabe von Strukturbreite b, Strukturtiefe d und Strukturperiode g

Als Maß zur Quantifizierung der Verteilung der zurückgeworfenen Schallstrahlen bedient man sich des sogenannten Diffusiongrades, der rein theoretisch im Bereich von 1 (d.h. völlig gleichmäßige Verteilung der reflekierten Schallstrahlen) und 0 (d.h.

6.5 Schallreflexionen

347

gerichtete Schallstrahlen) liegen kann. Der in der Praxis maximal erreichbare Diffusionsgrad liegt nach [103] bei 0,8 und wird erzielt, wenn das Verhältnis von Strukturbreite b zur Frequenz f (optimale Frequenz fopt) etwa bei 1:1 bis 2:1 liegt. Die zur konstruktiven Ausbildung einer strukturierten Oberflächen mit maximalem Diffusionsgrad erforderlichen Abmessungen sind Tabelle 6.5.3-2 zu entnehmen. Tabelle 6.5.3-2 Zusammenstellung der zur konstruktiven Ausbildung einer strukturierten Oberflächen mit maximalem Di¦usionsgrad 0,8 erforderlichen Abmessungen in Anlehnung an [103]

1

2

Strukturperiode g in m

1

3

4

5

Strukturbreite b Struktur- Strukturtiefe d in m art in m

2

zumindest gleich, Quadrat, besser etwas Rechteck größer als g

3

Halbkreis

≈ (0,3...0,5) ⋅ b

=g 4

5

Dreieck

g≈

500 fopt

(6.5.3-1)

6.5.4 Anordnung schallabsorbierender Flächen Kleine Räume (V ≤ 250 m3) Die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen gelten insbesondere für Besprechungszimmer und Klassenräume, Gruppenräume in Kindergärten sowie für andere Räume, die primär der sprachlichen Kommunikation dienen. Wegen der geringen Abmessungen und der damit verbundenen geringen Distanz zwischen Emissions- und Immissionsort überwiegt der direkte Schall, sodass eine Überdämpfung in der Regel ausgeschlossen werden kann. In kleinen Räumen mit rechwinkligem Grundriss und Abmessungen, die zueinander im ganzzahligen Verhältnis stehen, und gleichzeitig ungünstigen Oberflächengestaltungen können störende Flatterechos sowie Dröhneffekte bei tiefen Frequenzen auftreten. Unter Flatterechos werden Mehrfachreflektionen eines Schallsignals an den gegenüberliegenden Reflektionsflächen verstanden, vgl. Bild 6.5.4-1. Dem kann zunächst in der Planungsphase durch Wahl einer geeigneten Raumgeometrie begegnet werden. Bild 6.5.4-2 zeigt eine Zusammenstellung günstiger Raumproportionen für Rechteckräume mit den Relativabmessungen 1 : x : y. Eine weitere Möglichkeit zur Verhinderung von Flatterechos ist die Anordnung von Schallabsorptionsflächen.

348

6 Raumakustik

Bild 6.5.4-1 Bildung von Flatterechos in einem rechtwinkligen Raum mit planparallelen schallharten (d.h. reflektierenden) Oberflächen nach DIN 18041 [2]

Bild 6.5.4-2 Zusammenstellung günstiger Raumproportionen für Rechteckräume mit den Relativabmessungen 1 : x : y nach DIN 18041 [2]

Bild 6.5.4-3 Verteilung von schallabsorbierenden Flächen (grau hinterlegt) für Räume kleiner und mittlerer Größe; dargestellt sind oben die Aufrisse und unten die Deckenuntersichten nach DIN 18041 [2]

6.5 Schallreflexionen

349

In kleinen Räumen sollten die schallabsobierenden Flächen entsprechend den Darstellungen nach Bild 6.5.4-3 ausgeführt werden, wobei Variante a) als ungünstig einzustufen ist. Sind tieffrequente Schallsignale zu absorbieren, so sind die entsprechenden Absorber möglichst in der Nähe der Schallquelle sowie in Raumecken und an Raumkanten zu applizieren. Sind die Wände zur Vermeidung eines Flatterechos teilweise absorbierend ausgeführt, kann die Decke reflektierend ausgeführt werden (vgl. Bild 6.5.4-3c).

Mittelgroße Räume und kleine Hallen (250 < V ≤ 5000 m3) Die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen gelten insbesondere für größere Klassenräume, Seminarräume und Hörsäle. Aufgrund der Größe sind neben einer gezielten Bedämpfung von Oberflächen durch die Applikation schallabsorbierender Materialien besondere Überlegungen hinsichtlich einer Lenkung der Schallreflexionen (notwendige Unterdrückung von Reflexionen, die zu großen Laufzeitunterschieden führen würden und Führung von nützlichen Reflexionen zur Verbesserung der Verständlichkeit). In der Planungsphase ist darauf zu achten, dass Raumgeometrien mit gegenüber den Grundrissabmessungen niedrigen Raumhöhen vermieden werden. Grundsätzlich sind auch hier die im Bild 6.5.4-2 zusammengestellten Raumproportionen günstig. Ungünstig wirken sich planparallele schallharte Oberflächen aus, aus denen Flatterechos resultieren können. Lösungen zur Vermeidung dieser Echos zeigen die Skizzen in Bild 6.5.4-4. In Räumen mit rechtwinkligem Grundriss und einer (in der Regel nutzungsbedingt) weitgehend ebenen Beschaffenheit der Oberfläche (typische Beispiele: Turnhallen und Hallenschwimmbäder) können sich bei einseitiger Anordnung schallreflektierender Oberflächen (weil z.B. ein Hallenschwimmbad üblicherweise mindestens einseitig verglast ist) Nachhallzeiten einstellen, die von den berechneten abweichen. Daher sollten in diesen Fällen an mindestens einer Wandfläche absorbierende und diffus reflektierende Oberfläche zur Anwendung kommen. Ebenso sind konkav gekrümmt oder abgewinkelte Flächen, die sich im Bereich der Schallquellen befinden, wegen der Bildung von Flatterechos und Schallbündelungen (vgl. Bild 6.5.2-3) zu vermeiden.

Bild 6.5.4-4 Konstruktive Lösungen zur Vermeidung von Flatterechos: a) Segmentweise Schrägstellung einer Wand um mindestens 5° und b) Anordnung von Absorptionsflächen, nach DIN 18041 [2]

350

6 Raumakustik

In Räumen mit einer Länge von mehr als 9 Metern entstehen aufgrund gerichteter Reflexionen (Einfachreflexion über die Rückwand und/oder Mehrfachreflexionen über die Decke, vgl. Bild 6.5.4-5 Darstellung a)) Laufzeitunterschiede von mehr als 0,05 Sekunden, die zu einer Verschlechterung der Verständlichkeit führen. In diesem Fall sind dann Absorptionsmaßnahmen entsprechend der Darstellung b) in Bild 6.5.4-5 oder Maßnahmen für gerichtete Reflexionen entsprechend der Darstellung c) in Bild 6.5.4-5 erforderlich. In letzterem Fall können diese Reflexionen ggf. zu einer nützlichen Erhöhung des Schalldruckes im hinteren Teil des Auditoriums genutzt werden.

Bild 6.5.4-5 Darstellung von Rückwand- und Deckenreflexionen in Räumen mit einer Länge von mehr als 9 Metern: a) ungünstig wegen zu großer Laufzeitunterschiede, b) günstig durch Applikation von Schallabsorbern, c) günstig durch Schallumlenkung, nach DIN 18041 [2] Tabelle 6.5.4-1 Anordnung absorbierender und reflektierender Oberflächensegmente nach DIN 18041 [2]

1

1

2

Anordnung der Reflektoren

Konstruktive Ausbildungen

Wand hinter dem Emissionsort: Ausführung für tiefe Frequenzen schallabsorbierend 2

3

4

Mittlerer Deckenteil: Von hier gelangen die ersten Reflektionen in das Auditorium, Ausführung im mittleren und hohen Frequenzbereich schallreflektierend und Ausführung im unteren Frequenzbereich absorbierend Decke und Seitenflächen: Sind die Decke und die Seitenflächen nicht eben, sondern großflächig gegliedert, so sind die Einzelelemente so auszurichten, dass der Schall in die mittleren und hinteren Teile des Auditoriums gelenkt wird

6.6 Zusammenstellung Schallabsorptionsgrade

351

In größeren Zuhörerräumen, wie z.B. Hörsälen, ist möglichst von einer ebenen Ausbildung des Raumes abzusehen. Anstelle dessen sollten die Sitzreihen für das Auditorium ansteigen, vgl. Bild a) in Tabelle 6.5.4-1. Die Entwurfsparameter bezüglich der Anordnung absorbierender und reflektierender Oberflächensegmente sind in Tabelle 6.5.4-1 zusammengefaßt.

6.6 Zusammenstellung Schallabsorptionsgrade Im nachfolgenden Abschnitt ist eine kleine Auswahl von Schallabsorptionsgraden aus der Literatur zusammengestellt. Bezüglich weiterer Werte sei hier auch auf [107] und die „Datenbank der Absorptionsgrade und Diffusitäten der Physikalisch Technischen Bundesanstalt“ [102] hingewiesen. Rechnet man überschlägig mit A-bewerteten Schallsignalen, so kann man für den Schallabsorptionsgrad α in der Regel den entsprechenden Wert bei der Oktav-Mittenfrequenz f = 500 Hz ansetzen. Tabelle 6.6-1 Beispiele für den Schallabsorptionsgrad nach Deutscher Normenausschuss (DNA) [1], Anhang B der DIN 18041 [3] und Anhang B der EN 12354-6 [4]

1

2

3

4

5

6

7

8

Beschreibung

Schallabsorptionsgrad αs für die Oktavband-Mittenfrequenzen in Hz 125 250 500 1000 2000 4000

1

Fenster (Isolierverglasung, Kasten- und Verbundfenster)

0,28

0,20

0,10

0,06

0,03

0,02

[3]

2

Fenster, Glasfassade

0,12

0,08

0,05

0,04

0,03

0,02

[4]

3

Spiegel vor der Wand

0,12

0,10

0,05

0,04

0,02

0,02

[3]

4

Tür, Holz, lackiert

0,10

0,08

0,06

0,05

0,05

0,05

[3]

5

Bücherregal in Bibliotheken, bez. auf die vertikale Buchrückenfläche vor einer Rückwand

0,30

0.40

0,40

0,30

0,30

0,20

[3]

6

Kino-Bildwand

0,10

0,10

0,20

0,30

0,50

0,60

[3]

7

Lüftungsgitter, 50% offene Fläche

0,30

0,50

0,50

0,50

0,50

0,50

[4]

8

große Öffnungen (kleinstes Maß > 1m)

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

[4]

9

Bühnenöffnung mit Dekoration

0,40

0,40

0,60

0,70

0,80

0,80

[3]

Quelle

352

6 Raumakustik

Tabelle 6.6-2 Beispiele für den Schallabsorptionsgrad verschiedener Oberflächen nach Deutscher Normenausschuss (DNA) [1], Anhang B der DIN 18041 [3] und Anhang B der EN 12354-6 [4]

1

2

3

4

5

6

7

8

Beschreibung

Schallabsorptionsgrad αs für die Oktavband-Mittenfrequenzen in Hz Quelle 125 250 500 1000 2000 4000

1

Marmor, Fliesen, Klinker

0,01

0,01

0,02

0,02

0,03

0,03

[3]

2

Parkettfußboden, aufgeklebt

0,04

0,04

0,05

0,06

0,06

0,06

[3]

3

Parkettfußboden, auf Blindboden

0,20

0,15

0,10

0,10

0,05

0,10

[3]

4

Parkettfußboden, hohlliegend

0,15

0,07

0,07

0,06

0,06

0,06

[3]

5

PVC-Belag 2,5 mm dick, auf Betonboden

0,01

0,02

0,01

0,03

0,05

0,05

[3]

6

Linoleum auf Beton geklebt

0,02

0,02

0,03

0,03

0,04

0,04

[3]

7

Teppich bis 6 mm Florhöhe

0,02

0,04

0,06

0,20

0,30

0,35

[3]

8

Teppich 7 bis 10 mm Florhöhe

0,04

0,07

0,12

0,30

0,50

0,80

[3]

9

Schlingen-Teppich 4,5 mm - direkt auf Boden ausgelegt - auf 8 mm Filzunterlage

0,00 0,05

0,02 0,13

0,04 0,60

0,15 0,24

0,36 0,28

0,32 0,32

[1]

10

Beton, unverputztes Mauerwerk

0,01

0,01

0,01

0,02

0,02

0,03

[4]

11

Beton (unverputzt), Stuckgips

0,02

0,02

0,03

0,04

0,05

0,05

[3]

12

Kalkzementputz

0,03

0,03

0,02

0,04

0,05

0,05

[3]

13

Glattputz

0,02

0,02

0,03

0,03

0,04

0,06

[3]

14

Tapete auf Kalkzementputz

0,02

0,03

0,04

0,05

0,07

0,08

[3]

15

Holz- oder Spanplatten vor festem Untergrund

0,04

0,04

0,05

0,06

0,06

0,06

[3]

16

Holzwolle-Leichtbau-Platten direkt aufgebracht - d = 35 mm, ȡ = 14,5 kg/m³ - d = 50 mm, ȡ = 19,5 kg/m³

0,06 0,13

0,11 0,19

0,25 0,43

0,46 0,76

0,62 0,55

0,63 0,83

17

Kokosfaser-Rollfilz d = 29 mm, m = 2,2 kg/m2

0,10

0,13

0,22

0,35

0,47

0,57

[1]

18

Platten aus gebundener Mineralfaser, beidseitig oberflächenimprägniert - d = 10 mm, ȡ = 160 kg/m³ - d = 20 mm, ȡ = 117 kg/m³ - d = 50 mm, ȡ = 120 kg/m³

0,10 0,16 0,72

1,24 0,52 1,04

0,50 0,80 1,05

0,70 0,89 1,01

0,93 0,99 0,98

[1]

[1]

6.6 Zusammenstellung Schallabsorptionsgrade

353

Tabelle 6.6-3 Beispiele für den Schallabsorptionsgrad von Konstruktionen mit Vorsatzschale nach Deutscher Normenausschuss (DNA) [1], Anhang B der DIN 18041 [3] und Anhang B der EN 12354-6 [4]

1

2

3

4

5

6

7

Beschreibung

Schallabsorptionsgrad αs für die Oktavband-Mittenfrequenzen in Hz 125 250 500 1000 2000 4000

1

c Mauerwerksvorsatzschale aus Hochlochziegeln, Löcher sichtbar d a = 60 mm e keine Hohlraumbedämpfung

0,11

2

c Mauerwerksvorsatzschale aus Verblendziegeln, offene Stossfugen d a = 50 mm e - keine Hohlraumbedämpfung - dMF = 50 mm

0,22

0,36

0,32

0,55

0,43

8

Quelle

[3]

[1] 0,07 0,53

0,38 0,74

0,21 0,27

0,15 0,20

0,25 0,34

0,31 0,34

3

c Mauerwerksvorsatzschale aus Vollziegeln, vollfugig verlegt, d a = 30 mm e keine Hohlraumbedämpfung

0,16

0,13

0,15

0,11

0,13

0,14

[1]

4

c Holz-Wolle-Leichtbauplatten (HWL) auf Holzlattung, dv = 50 mm, ȡ = 19,5 kg/m³ d keine Hohlraumbedämpfung e a = 30 mm

0,11

0,24

0,58

0,53

0,58

0,72

[1]

354

6 Raumakustik

Tabelle 6.6-4 Beispiele für den Schallabsorptionsgrad von Konstruktionen mit plattenförmigen Vorsatzschalen nach Deutscher Normenausschuss (DNA) [1], Anhang B der DIN 18041 [3] und Anhang B der EN 12354-6 [4]

1

2

3

4

5

6

7

8

Beschreibung

Schallabsorptionsgrad αs für die Oktavband-Mittenfrequenzen in Hz 125 250 500 1000 2000 4000

1

c dP = 19 mm Leichtspanplatte 6,4 kg/m², auf Holzlattung d keine Hohlraumbedämpfung e a = 50 mm

0,16

0,58

0,75

0,53

0,54

0,42

2

c dP = 4 mm Hartfaserplatte kassettiert d keine Hohlraumbedämpfung e - a = 60 mm - a = 120 mm

0,22 0,26

0,19 0,15

0,14 0,06

0,07 0,05

0,05 0,05

0,05 0,05

0,67

0,21

0,14

0,07

0,06

0,03

[3]

0,18 0,47

0,28 0,10

0,12 0,10

0,07 0,04

0,04 0,07

0,04 0,08

[1]

Quelle

[1]

[3]

3

c dP = 4 mm Hartfaserplatte kassettiert d dMF = 40 mm e a = 60 mm

4

c dP = 6 mm Sperrholzplatte kassettiert d - keine Hohlraumbedämpfung - dMF = 50 mm, ρ = 100 kg/m3 e a = 50 mm

5

c dP = 6 mm Sperrholzplatte kassettiert d dMF = 50 mm, ρ = 100 kg/m3 e a = 100 mm

0,75

0,30

0,12

0,05

0,04

0,03

[1]

c dP = 8 mm Holzspanplatte kassettiert 6 d - keine Hohlraumbedämpfung - dMF = 20 mm, ρ = 90 kg/m3 e a = 30 mm (Fortsetzung auf der nächsten Seite)

0,25 0,38

0,22 0,23

0,04 0,02

0,00 0,00

0,03 0,00

0,08 0,06

[1]

6.6 Zusammenstellung Schallabsorptionsgrade

355

Tabelle 6.6-4 Beispiele für den Schallabsorptionsgrad von Konstruktionen mit plattenförmigen Vorsatzschalen nach Deutscher Normenausschuss (DNA) [1], Anhang B der DIN 18041 [3] und Anhang B der EN 12354-6 [4] (Fortsetzung)

Beschreibung

Schallabsorptionsgrad αs Quelle für die Oktavband-Mittenfrequenzen in Hz 125 250 500 1000 2000 4000

7

c dP = 16 mm Holzspanplatte kassettiert d - keine Hohlraumbedämpfung - dMF = 20 mm, ρ = 90 kg/m3 e a = 30 mm

0,27 0,38

0,07 0,11

0,01 0,00

0,00 0,00

0,00 0,00

0,00 0,01

8

c dp = 9,5 mm Gipskartonplatten d keine Hohlraumbedämpfung e - a = 25 mm - a = 60 mm, Hohlraum kassetttiert

0,27 0,31

0,16 0,08

0,10 0,04

0,08 0,07

0,11 0,09

0,12 0,08

9

c dp = 12,5 mm Gipskartonplatten d dMF = 30 mm e - a = 100 mm - a = 400 mm

0,30 0,21

0,12 0,12

0,08 0,09

0,06 0,06

0,06 0,09

0,10 0,13

10

c dP = 9,5 mm Gipskarton-Lochplatte, regelmäßige Lochung, 19,6 % Lochflächenanteil d dMF = 30 mm + Vlies e a = 100 mm a = 200 mm a = 400 mm

0,30 0,39 0,80

0,69 0,94 0,96

1,01 0,92 0,68

0,81 0,68 0,79

0,66 0,69 0,72

0,62 0,58 0,62

c dP = 9,5 mm Gipskarton-Lochplatte, unregelmäßige Lochung, 6 % Lochflächenanteil d dMF = 30 mm + Vlies e a = 100 mm a = 200 mm a = 400 mm

0,39 0,58 0,62

0,81 0,76 0,69

0,68 0,55 0,45

044 0,39 0,47

0,25 0,25 0,28

0,20 0,20 0,23

0,08 0,10

0,07 0,26

0,25 0,92

0,30 0,55

0,12 0,20

0,08 0,10

11

12

c dP = 9,5 mm Gipskarton-Schlitzplatte, 8 % Schlitzflächenanteil d - ohne Hohlraumdämpfung - dMF = 20 mm e a = 30 mm

[1]

[3]

[1]

[1]

[1]

[1]

356

6 Raumakustik

Tabelle 6.6-5 Beispiele für den Schallabsorptionsgrad von Konstruktionen mit Holzverbretterungen nach Deutscher Normenausschuss (DNA) [1]

1

2

3

4

5

6

7

Beschreibung

Schallabsorptionsgrad αs für die Oktavband-Mittenfrequenzen in Hz 125 250 500 1000 2000 4000

1

c Nut-Fichtenbretter d = 20 mm alle Schlitze offen b = 100 mm, c = 10 mm d dMF = 20 mm e a = 50 mm

0,18

2

c Nut-Fichtenbretter d = 20 mm jeder 2. Schlitz offen b = 100 mm, c = 10 mm d dMF = 20 mm e - a = 50 mm - a = 105 mm

3

c Holzverstäbung d = 25 mm alle Schlitze offen b = 45 mm, c = 16 mm d dMF = 20 mm e a = 50 mm

0,44

0,75

0,23

0,10

0,20

8

Quelle

[1]

[1] 0,24 0,45

0,89 0,85

0,37 0,10

0,18 0,00

0,07 0,08

0,14 0,13

0,19

0,36

0,73

0,50

0,25

0,31

[1]

6.6 Zusammenstellung Schallabsorptionsgrade

357

Tabelle 6.6-6 Beispiele für den Schallabsorptionsgrad von abgehängten Unterdecken aus Metallelementen nach Deutscher Normenausschuss (DNA) [1]

1

Beschreibung

1

2

c Metallpaneele aus 0,5 mm Aluminiumblech, h = 16 mm, b = 85 mm, c = 15 mm e dMF = 20 mm f a = 164 mm a = 344 mm c Metall-Lamellendecke aus 0,3 mm Aluminium, h = 6 mm, b = 50 mm, c = 12,5 mm e dMF = 20 mm f - a = 170 mm - a = 350 mm

2

3

4

5

6

7

Schallabsorptionsgrad αs für die Oktavband-Mittenfrequenzen in Hz 125 250 500 1000 2000 4000

8

Quelle

[1] -

0,59 0,78

0,81 0,68

0,64 0,66

0,26 0,26

0,17 0,22

[1] -

0,89 0,99

1,00 0,75

0,88 0,92

0,88 0,88

0,61 0,70

3

c Metallkassettendecke, gelocht Löcher von 2,5 mm im Abstand von 5,5 mm, 16 % Lochflächenanteil e dMF = 20 mm f a = 180 mm

-

0,71

0,93

0,79

0,87

0,77

[1]

4

c Metallkassettendecke, gelocht Löcher von 2,5 mm im Abstand von 5,5 mm, 16 % Lochflächenanteil e dMF = 20 mm in PE-Folie 0,3 mm eingehüllt f a = 350 mm

-

0,70

0,72

0,85

0,85

0,81

[1]

358

6 Raumakustik

Tabelle 6.6-7 Beispiele für die Schallabsorption durch Dekorationssto¦e und Vorhänge nach Deutscher Normenausschuss (DNA) [1] und Anhang B der EN 12354-6 [4]

1

2

3

4

5

6

7

8

Beschreibung

Schallabsorptionsgrad αs für die Oktavband-Mittenfrequenzen in Hz 125 250 500 1000 2000 4000

1

c Netz-Vorhang d a = 0 bis 200 mm typischer Mindestwert

0,05

0,04

0,03

0,02

0,02

0,02

[4]

2

c Vorhang, < 0,2 kg/m² d a = 0 bis 200 mm typischer Mindestwert

0,05

0,06

0,09

0,12

0,18

0,22

[4]

3

c Webstoff ca. 0,4 kg/m² in Falten oder gerüscht, > 1:3 d a = 0 bis 200 mm typischer Höchstwert

0,10

0,40

0,70

0,90

0.95

1,00

[4]

4

c Chenille-Plüsch, glatt gespannt Baumwolle 0,417 kg/m² d a = 50 mm

0,04

0,09

0,37

0,68

0,89

0,72

[1]

5

c Chenille-Plüsch, gefalten 1:3, Baumwolle 0,417 kg/m² d - a = 50 mm - a = 200 mm

0,15 0,20

0,45 0,66

0,96 0,94

0,91 1,06

1,06 1,07

1,02 1,11

6

c Leinenstrukturgewebe, glatt (59 % Zellwolle, 31 % Leinen, 10 % Baumwolle) 0,167 kg/m² d - a = 50 mm - a = 300 mm

0,01 0,09

0,00 0,29

0,18 0,35

0,48 0,41

0,59 0,43

0,41 0,55

7

c Leinengewebe, gefalten 1:3 (59 % Zellwolle, 31 % Leinen, 10 % Baumwolle) 0,167 kg/m² d a = 50 mm

0,08

0,53

0,85

0,94

1,26

1,12

[1]

8

c Satin, 0,421 kg/m² gefaltet 1:1,5 d a = 200 mm

0,09

0,55

1,03

0,89

0,93

0,92

[1]

Quelle

[1]

[1]

6.6 Zusammenstellung Schallabsorptionsgrade

359

Tabelle 6.6-8 Frequenzabhängige äquivalente Schallabsorptionsflächen AP von Einzelpersonen und Sitzmöbeln verschiedener Materialien nach Deutscher Normenausschuss (DNA) [1] und Anhang B der DIN 18041 [3]

1 Beschreibung

1

Einzelperson, stehend, im Wintermantel, 6 m² / Person - männlich - weiblich

2

2

3 4 5 6 7 2 Äquivalente Schallabsorptionsfläche A in m für die Oktavband-Mittenfrequenzen in Hz 125 250 500 1000 2000 4000

8 Quelle

[1]

-

0,42 0,32

0,87 0,70

1,34 0,94

1,40 1,06

1,58 1,19

6,0 m² / Person, sitzend

0,12

0,18

0,35

0,56

0,68

0,74

[3]

3

6,0 m² / Person, stehend

0,12

0,19

0,42

0,66

0,86

0,94

[3]

4

0,5 m² / Person, sitzend auf Holzgestühl

0,12

0,20

0,39

0,49

0,48

0,40

[3]

5

1,0 m² / Person, sitzend auf Holzgestühl

0,18

0,26

0,55

0,68

0,78

0,78

[3]

6

Klappstuhl aus Holz, unbesetzt

0,02

0,02

0,02

0,04

0,04

0,03

[3]

7

einfacher Polsterstuhl mit - Textilbezug - Lederbezug

0,15 0,05

0,25 0,15

0,30 0,20

0,35 0,10

0,40 0,03

0,40 0,03

[3]

8

gepolsterter Theaterklappstuhl

0,25

0,30

0,30

0,30

0,30

0,30

[3]

9

Musiker mit Instrument: - 1,1 m² / Person - 2,3 m² / Person

0,16 0,03

0,42 0,13

0,87 0,43

1,07 0,70

1,04 0,86

0,94 0,99

[3]

10 Chorsänger: < 0,5 m² / Person

0,15

0,25

0,40

0,50

0,60

0,60

[3]

11

Schüler in Unterrichtsräumen an Holztischen: 3,0 m² / Person

0,05

0,33

0,43

0,32

0,38

0,37

[3]

12

Kinder in Vorschuleinrichtungen, sitzend 2,0 m² / Person

-

0,14

0,17

0,20

0,30

0,23

[3]

361

7 Brandschutz 7.1 Anforderungen an den Brandschutz Die Musterbauordnung MBO [12] formuliert die Anforderungen an den Brandschutz wie folgt: „Bauliche Anlagen sind so anzuordnen, zu errichten, zu ändern und instand zu halten, dass der Entstehung eines Brandes und der Ausbreitung von Feuer und Rauch (Brandausbreitung) vorgebeugt wird und bei einem Brand die Rettung von Menschen und Tieren sowie wirksame Löschmaßnahmen möglich sind.

Bild 7.1-1 Überblick über die primären Brandschutzmaßnahmen

Die Richtlinie 89/106/EWG des Rates von 21. Dezember 1988 zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten über Bauprodukte [13], kurz Bauproduktenrichtlinie (BPR) formuliert in ihrem Anhang A I die wesentlichen Anforderungen wie folgt:

362

7 Brandschutz

„Das Bauwerk muss derart entworfen und ausgeführt sein, dass bei einem Brand - die Tragfähigkeit des Bauwerks während eines bestimmten Zeitraums erhalten bleibt, - die Entstehung und Ausbreitung von Feuer und Rauch innerhalb des Bauwerks begrenzt wird, - die Ausbreitung von Feuer auf benachbarte Bauwerke begrenzt wird, - die Bewohner das Gebäude unverletzt verlassen oder durch andere Maßnahmen gerettet werden können - die Sicherheit der Rettungsmannschaften berücksichtigt ist.“ Einen Überblick über die primären Brandschutzmaßnahmen gibt Bild 7.1-1.

7.2 Brandverhalten Es wird differenziert zwischen dem Baustoff- und dem Bauteilverhalten. Baustoffverhalten: Beschreibung des Materials hinsichtlich der Brennbarkeit (und ggf. zusätzlicher Eigenschaften wie z.B. Rauchentwicklung) unter definierten Randbedingungen Bauteilverhalten: Beschreibung des Bauteils gegenüber einer definierten Brandbeanspruchung unter definierten Randbedingungen Zur Zeit kann - für den Zeitraum der Koexistenzperiode - diese Klassifizierung sowohl nach der Normengruppe DIN 4102, vgl. Abschnitt 7.4, als auch nach dem europäischen Klassifizierungssystem nach DIN EN 13501, vgl. Abschnitt 7.5, erfolgen. Die Einführung des europäischen Klassifizierungssystems erfolgte durch Veröffentlichung in der Bauregelliste A Teil 1, Ausgabe 2005/1 [2] in Verbindung mit den Änderungen in der Bauregelliste, Ausgabe 2005/2 [1]. Nach Ablauf der Koexistenzperiode sollen nur noch europäisch genormte Bauprodukte vorhanden sein.

7.3 Brandverlauf Der Verlauf eines Brandes wird im Wesentlichen bestimmt durch: - Menge und Art der brennbaren Materialien (Brandlast), die das Gesamt-Wärmepotential darstellen, - Konzentration und Lagerungsdichte der Brandlast, - Verteilung der Brandlast im Brandraum, - Geometrie des Brandraumes, - thermische Eigenschaften (insbesondere Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität) der Bauteile, die den Brandraum umschließen, - Ventilationsbedingungen, die die Sauerstoffzufuhr zum Brandraum steuern, - Löschmaßnahmen Bild 7.3-1 zeigt nachfolgend in einer Prinzipdarstellung eines Brandes Brandverlauf, Risiken und Regelungsumfang nach den Bauordnungen in Anlehnung an [14].

7.3 Brandverlauf

363

Bild 7.3-1 Prinzipdarstellung eines Brandes mit Angabe von Brandverlauf, Risiken und Regelungsumfang nach den Bauordnungen in Anlehnung an [14]

c Nach dem Zünden des Feuers entsteht zunächst ein Schwelbrand. In dieser Phase breitet sich der Brandherd aus und erhitzt die Raumluft mehr oder weniger schnell, bis deren Temperatur zum Feuerübersprung (engl. Terminus Technicus: „flash over“) auf die Brandlast des gesamten Raumes ausreicht. Die Charakteristik der Schwelbrandphase ist abhängig vom Raumvolumen und besonders von der Brandlast. So können dicht gelagerte Brandlasten lang dauernde Brandentwicklungsphasen haben, während bei Flüssigkeitsbränden von einer Schwelbrandphase kaum noch gesprochen werden kann; hier erfolgt der Feuerübersprung sehr rasch nach dem Zünden. d Nach dem Feuerübersprung beginnt die Erwärmungsphase des Vollbrandes. Die Raumtemperaturen wachsen nun stark an. Diese Brandphase wird außer von der Brandlast der Baustoffe und Einrichtungsgegenstände im Wesentlichen durch die zur Verfügung stehende Sauerstoffmenge charakterisiert. Diese hängt wiederum primär von den Ventilationsbedingungen im Brandraum ab (eine Unterbindung der Sauerstoffzufuhr wird die Erwärmungsphase deutlich behindern, steht in der Praxis jedoch im Widerspruch zur Forderung nach unverzüglicher Abfuhr des Rauches, der dem Gebäudenutzer in der Mehrzahl aller Fälle erheblich gefährlicher wird!). Die erreichbare Brandtemperatur ist darüberhinaus aber auch abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des den Raum umschließenden Materials: Bei hoch wärmedämmenden Baustoffen entstehen durch die Behinderung des Wärmeabflusses nach außen höhere Brandraumtemperaturen. Während der Erwärmungsphase des Vollbrandes werden die umgebenden Bauteile aufgeheizt, sie ist also als der eigentliche Brandangriff auf das Bauwerk anzusehen. e Die letzte Phase ist die Abkühlphase. Hier reicht die Energiemenge des abbrennenden Materials nicht mehr aus, um eine weitere Steigerung oder Aufrechterhaltung der Brandraumtemperatur zu erzeugen. Dieser Zustand führt dazu, dass aus den aufgeheizten umschließenden Bauteilen ein in den Brandraum gerichteter Wärmestrom zurückfließt. Die von den Bauteilen abgegebene Wärmeenergie bestimmt dann die abnehmende Tendenz der Heißgastemperatur im Brandraum weitgehend mit.

364

7 Brandschutz

Um einheitliche Prüf- und Beurteilungsgrundlagen für das Brandverhalten von Bauteilen zu schaffen, wurde auf internationaler Ebene eine „Einheitstemperaturzeitkurve“ (ETK) festgelegt. Auf ihr basieren die Bauteilprüfungen nach DIN 4102-2, -3, -5, -6, -9 und -11. Der Temperaturanstieg in der ETK wird nach Gleichung 7.3-1 bestimmt.

∆θ( t ) = θ( t ) − θ t =0 = 345 ⋅ log( 8 t + 1)

(7.3-1)

Darin sind: ¨θ(t) = Temperaturanstieg in der ETK in °C θ(t) = Temperatur in °C θt=0 = Temperatur zum Zeitpunkt t=0 in °C t = Zeit in min Der Verlauf der Einheitstemperaturzeitkurve ist nachfolgend in Bild 7.3-2 dargestellt.

Bild 7.3-2 Verlauf der Einheitstemperaturkurve

7.4 Deutsches Klassifizierungsystem nach DIN 4102 7.4.1 DIN 4102-1 Kerninhalt der DIN 4102-1 [5] ist die Beschreibung der Art der Brennbarkeit unterschiedlicher Baustoffe. Tabelle 7.4.1-1 zeigt einen Überblick über die entsprechenden Baustoffklassen und ihre bauaufsichtlichen Benennungen. Tabelle 7.4.1-2 zeigt eine Zusammenstellung der erforderlichen Prüfungen zur Klassifizierung von Baustoffen.

7.4 Deutsches Klassifizierungsystem nach DIN 4102

365

Tabelle 7.4.1-1 Bausto¦klassen und ihre Benennungen nach DIN 4102-1 [5]

1 1

2

Baustoffklasse

2 3

3 Bauaufsichtliche Benennung nichtbrennbare Baustoffe

A

4

A1

ohne brennbare Bestandteile

A2

im Wesentlichen aus nicht brennbaren Bestandteilen

5

brennbare Baustoffe

6

B1

schwerentflammbar

7

B2

normalentflammbar

8

B3

leichtentflammbar

B

Tabelle 7.4.1-2 Zusammenstellung der zur Klassifizierung von Bausto¦en erforderlichen Prüfungen

1 1

2

Prüfverfahren

2

3

4

5

6

7

Klasse nach DIN 4102 A1

A2

X

X

3

Nichtbrennbarkeitsofen

4

Brandschacht

X

5

Heizwert und Wärmeentwicklung

X

6

Rauch bei Verschwelung

X

7

Rauch bei Flammenbeanspruchung

X

8

Toxikologie

X

9

Kleinbrennertest

B1

B2

Anmerkungen B3

X

ggf. zusätzliche Angaben für B1: - brennendes Abtropfen - starke Rauchentwicklung als alternativer Nachweis für den Nichtbrennbarkeitsofen bei A2

Prüfung ist optional X

X*

ggf. zusätzliche Angaben für B2: - brennendes Abtropfen

X* Anforderungen für die Normalentflammbarkeit (B2) wurden nicht erfüllt

366

7 Brandschutz

Die Definitionen der Baustoffklassen basieren auf folgenden Endzündungsszenarien: A1

A2

B1 B2

Es wird ein fortentwickelter, teilweise vollentwickelter Brand simuliert. Dabei ist die Wärmeabgabe der Baustoffe unbedenklich und es werden keine entzündbaren Gase freigesetzt. Es wird ein fortentwickelter, teilweise vollentwickelter Brand simuliert. Dabei sind die Wärmeabgabe der Baustoffe und die Brandausbreitung sehr gering, die Freisetzung entzündbarer Gase begrenzt und die Rauchentwicklung unbedenklich. Durch die Brandschachtprüfung wird ein Papierkorbbrand in einer Ecke simuliert. Dabei ist die vertikale Brandausbreitung begrenzt. Im Kleinbrennertest wird die Beanspruchung durch eine Streichholzflamme simuliert. Dabei müssen die Brandausbreitung und die Rauchentwicklung begrenzt bleiben.

7.4.2 DIN 4102-2 Kerninhalt der DIN 4102-2 [6] ist die Einstufung von Bauteilen in Feuerwiderstandsklassen. Die Anforderungen an den Raumabschluss sind wie folgt definiert: -

-

-

Raumabschließende Bauteile dürfen sich auf der feuerabgekehrten Seite im Mittel um nicht mehr als 140 K erwärmen; für jeden einzelnen der gemessenen Werte gilt die Grenze 180 K; an keiner Stelle eines raumabschließenden Bauteils – einschließlich der Anschlüsse, Fugen, Stöße – dürfen Flammen durchtreten oder darf sich ein angehaltener Wattebausch durch heiße Gase entzünden; raumabschließende Wände müssen einer Festigkeitsprüfung mittels Pendelstoßes von 20 Nm widerstehen.

Die weiteren Kriterien betreffen die Erhaltung der Tragfähigkeit und sind wie folgt definiert: -

Tragende Bauteile dürfen unter ihrer rechnerisch zulässigen Gebrauchslast und nichttragende Bauteile unter ihrem Eigengewicht nicht zusammenbrechen; bei statisch bestimmt gelagerten Bauteilen, die ganz oder überwiegend auf Biegung beansprucht werden, darf die Durchbiegungsgeschwindigkeit einen Grenzwert (∆f/∆t) nicht überschreiten. Dieser Wert wird nach Gleichung 7.4.2-1 ermittet. A2 ⎡ ∆ f ( t )⎤ = ⎢ ∆t ⎥ ⎣ ⎦ grenz . 9000 ⋅ h Darin sind: A = Länge in m h = Höhe in m

(7.4.2-1)

7.4 Deutsches Klassifizierungsystem nach DIN 4102

367

Die Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2 Tab. 8.8.2 sind zusammen mit bauaufsichtlich verwendeten Benennungen nach MBO in Tabelle 7.4.2-1 zusammengefasst. Der in dieser Tabelle verwendete Begriff „wesentliche Teile“ ist wie folgt definiert: a) Wesentliche Teile sind alle tragenden oder aussteifenden Bauteile, bei nichttragenden Bauteilen auch die Bauteile, die deren Standsicherheit bewirken (z.B. Rahmenkonstruktionen von nichttragenden Wänden) b) Wesentliche Teile sind bei raumabschließenden Bauteilen eine in Bauteilebene durchgehende Schicht, die bei der Prüfung nach DIN 4102-2 nicht zerstört werden darf. Bei Decken muss diese Schicht eine Gesamtdicke von mindestens 50 mm aufweisen; Hohlräume im Innern der Decke sind zulässig. Bei der Beurteilung des Brandverhaltens der Baustoffe können Oberflächendeckschichten oder andere Oberflächenbehandlungen außer Betracht bleiben. Tabelle 7.4.2-1 Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2 [6] Tab. 8.8.2 und nach MBO [12] zum Teil verwendete bauaufsichtliche Benennungen (Kurzbezeichnungen)

1 1

Feuer widerstandsklasse

2

3

Baustoffklasse nach DIN 4102-1

4 Benennung

5

Kurzbezeichnung

wesentliche Teile

übrige Bestandteile

B

B

Feuerwiderstandsklasse F 30

F 30-B

A

B

Feuerwiderstandsklasse F 30 und in den wesentlichen Teilen aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 30-AB

5

A

A

Feuerwiderstandsklasse F 30 und aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 30-A

6

B

B

Feuerwiderstandsklasse F 60

F 60-B

7

A

B

Feuerwiderstandsklasse F 60 und in den wesentlichen Teilen aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 60-AB

Feuerwiderstandsklasse F 60 und aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 60-A

2

3

4

F 30

F 60 8

A

(Fortsetzung nächste Seite)

A

6

DIN 4102-2

MBO

feuerhemmend

hochfeuerhemmend

368

7 Brandschutz

Tabelle 7.4.2-1 Feuerwiderstandsklassen nach DIN 4102-2 [6] Tab. 8.8.2 und nach MBO [12] zum Teil verwendete bauaufsichtliche Benennungen (Kurzbezeichnungen) (Fortsetzung)

1 Feuer widerstandsklasse

2

3

Baustoffklasse nach DIN 4102-1

4

5

Benennung

Kurzbezeichnung

wesentliche Teile

übrige Bestandteile

9

B

B

Feuerwiderstandsklasse F 90

F 90-B

10

A

B

Feuerwiderstandsklasse F 90 und in den wesentlichen Teilen aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 90-AB

11

A

A

Feuerwiderstandsklasse F 90 und aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 90-A

12

B

B

Feuerwiderstandsklasse F 120

F 120-B

13

A

B

Feuerwiderstandsklasse F 120 und in den wesentlichen Teilen aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 120-AB

14

A

A

Feuerwiderstandsklasse F 120 und aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 120-A

15

B

B

Feuerwiderstandsklasse F 180

F 180-B

16

A

B

Feuerwiderstandsklasse F 180 und in den wesentlichen Teilen aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 180-AB

A

A

Feuerwiderstandsklasse F 180 und aus nichtbrennbaren Baustoffen

F 180-A

F 90

F 120

F 180 17

6

DIN 4102-2

MBO

feuerbeständig

7.5 Europäisches Klassifizierungssystem nach DIN EN 13501 7.5.1 DIN EN 13501-1: Benennung des Brandverhaltens von Bauprodukten Kerninhalt der DIN EN 13501-1 [8] ist die Klassifizierung von Bauprodukten hinsichtlich ihres Brandverhaltens. Die Beschreibung ist hier erheblich komplexer als die der DIN 4102-1, die sich primär auf die Brennbarkeit eines Baustoffes bezieht. Zusätzlich wird differenziert zwischen Baustoffen/Bauprodukten und Bodenbeläge, die im wei-

7.5 Europäisches Klassifizierungssystem nach DIN EN 13501

369

teren hier vernachlässigt werden. Neben den Hauptklassifizierungskriterien der Entzündbarkeit, der Flammenausbreitung und der freiwerdenden Wärme werden zusätzlich die Brandparallelerscheinungen der Rauchentwicklung und des brennenden Abfallens / Abtropfens von Baustoffen festgestellt und in mehreren Stufen klassifiziert. Die Mitgliedstaaten können dann die als notwendig erachteten Klassen und Stufen zur Sicherstellung ihres jeweiligen Schutzniveaus fordern. Jeweils 3 Klassen für die Rauchentwicklung (s1, s2 und s3) und das brennende Abtropfen/Abfallen eines Baustoffes (d0, d1, und d2) sind festgelegt. Tabelle 7.5.1-1 Tabellarischer Überblick über Klassifizierungen, Prüfverfahren, Kriterien und Zusatzkriterien nach DIN EN 13501 für Bauprodukte mit Ausnahmen von Bodenbelägen

1 1 Klasse

2

A1

2

3

4

Prüfverfahren

Kriterien

Zusatzkriterien

DIN EN ISO 1182 [3] und DIN EN ISO 1716 [4]

Temperaturanstieg ∆T, Gewichtsverlust ∆m, Dauer der Entflammung tf Brennwert PCS

DIN EN ISO 1182 [3] 3

4

A2

B

Temperaturanstieg ∆T, Gewichtsverlust ∆m, Dauer der Entflammung tf Brennwert PCS

DIN EN ISO 1716 [4] und DIN EN 13823 [11]

DIN EN 13823 [11] und DIN EN ISO 11925-2 [7]

Geschwindigkeit der Brandausbreitung FIGRA, Seitliche Flammenausbreitung LFS, Freigesetzte Wärme THR Geschwindigkeit der Brandausbreitung FIGRA, Seitliche Flammenausbreitung LFS, Freigesetzte Wärme THR

Rauchentwicklung, brennendes Abtropfen / Abfallen Rauchentwicklung, brennendes Abtropfen / Abfallen

Flammenausbreitung Fs

5

C

DIN EN 13823 [11] und DIN EN ISO 11925-2 [7]

Geschwindigkeit der Brandausbreitung FIGRA, Seitliche Flammenausbreitung LFS, Freigesetzte Wärme THR

Rauchentwicklung, brennendes Abtropfen / Abfallen

Flammenausbreitung Fs

6

D

Geschwindigkeit der Brandausbreitung FIGRA

DIN EN 13823 [11] und DIN EN ISO 11925-2 [7]

Flammenausbreitung Fs Flammenausbreitung Fs

7

E

DIN EN ISO 11925-2 [7]

8

F

Keine Leistung festgestellt

Rauchentwicklung, brennendes Abtropfen / Abfallen brennendes Abtropfen / Abfallen

370

7 Brandschutz

Die Prüfverfahren für die Baustoffklassen A1, A2 und E entsprechen bis auf geringfügige Modifizierungen, die zur besseren Reproduzierbarkeit der Versuchsergebnisse für erforderlich gehalten wurden, den bisherigen deutschen Prüfverfahren. Als neues Prüfverfahren ist die Prüfung nach EN 13823 [11] hinzugekommen, die bei den Brandverhaltensklassen A2, B, C und D angewendet wird. Dieser Single-Burning-Item-Test (SBI-Test) stellt einen kleinen Brandherd, wie zum Beispiel einen brennenden Papierkorb dar. Tabelle 7.5.1-1 gibt einen tabellarischen Überblick über Klassifizierungen, Prüfverfahren, Kriterien und Zusatzkriterien nach DIN EN 13501-1 [8]. Die Klassifizierungen der Zusatzkriterien nach Tabelle 7.5.1-1 „Rauchentwicklung“ und „Brennendes Abtropfen/Abfallen“ erfolgen in den Tabellen 7.5.1-2 und 7.5.1-3. -

SMOGRA ist dabei die Rauchentwicklungsrate (Smoke growth rate). Sie ist definiert als das Maximum des Quotienten aus der Rauchentwicklung der Probe (Einheit [m2/s])und dem dazugehörigen Zeitpunkt (Einheit [s]), bezüglich Details siehe DIN EN 18523 [11].

-

TSP600s ist dabei die gesamte freigesetzte Rauchmenge (Total Smoke Production) in Quadratmetern während einer Dauer von 600 s (die Ermittlung der Rauchmenge ergibt sich aufgrund einer Parallel-Projektion aller Rußpartikel auf eine Messebene, wodurch die Menge als Fläche bestimmt wird). Ermittelt wird die gesamte Rauchentwicklung der Probe in den ersten 600 Sekunden der Beanspruchung durch die Flammen des Hauptbrenners

Tabelle 7.5.1-2 Klassifizierungen des Zusatzkriteriums „Rauchentwicklung“

1

2

3

1

Klasse

Maximalwert SMOGRA in m2/s2

Maximalwert TSP600s in m2

2

s1

30

50

3

s2

180

200

4

s3

Wert über den Maximalwerten oder ohne Prüfung

Tabelle 7.5.1-3 Klassifizierungen des Zusatzkriteriums „brennendes Abtropfen / Abfallen“

1

1

2

Klasse

Brennendes Abtropfen

2

innerhalb von 600 Sekunden: Nein

3

d0

4

d1

5

d2

innerhalb von 600 Sekunden: Ja länger als 10 Sekunden: Nein

X X Wert über den Maximalwerten, Entzündung des Filterpapiers oder ohne Prüfung

7.5 Europäisches Klassifizierungssystem nach DIN EN 13501

371

7.5.2 Europäische Klassen und bauaufsichtliche Anforderungen Im Unterschied zu unserem bisherigen nationalen Klassifizierungsystem nach DIN 4102-1 [5] stellt das europäische Klassifizierungssystem eine größere Vielfalt von Klassen und Klassenkombinationen zur Verfügung. Dies liegt darin begründet, dass allen Mitgliedstaaten der Europäischen Union die Möglichkeit geben werden muss, ihr individuelles Sicherheitsniveau ausdrücken zu können. Der Anwender wird also künftig mit einer Vielzahl von Klassen und Kriterien konfrontiert werden, die ein bestimmtes Verhalten des Baustoffes im Brandfall ausdrücken. Diese so klassifizierten Baustoffe muss er in das deutsche Anforderungssystem einordnen. Die Zuordnung der Klassen für das Brandverhalten zu den jeweiligen bauaufsichtlichen Anforderungen erfolgt in der Anlage 0.2.2 zur Bauregelliste [2] A Teil 1. In der Bauregelliste wird durch Zuordnung der Klassen zu den bauaufsichtlichen Begriffen für Deutschland verbindlich festgelegt, welche Klassen zur Gewährleistung der in Deutschland geltenden Sicherheitsniveaus mindestens einzuhalten sind, vgl. dazu Tabelle 7.5.2-1. Tabelle 7.5.2-1 Brandverhalten von Bauprodukten (außer Bodenbelägen) nach Bauregelliste A Teil 1 Anlage 0.2.2 [2]

1 1

Bauaufsichtliche Anforderung

2

3

Zusatzanforderungen

4

5

Europäische Klassen nach DIN 13501-1

Klasse nach DIN 4102-1

kein Rauch

kein brennendes Abfallen/ Abtropfen

X

X

A1

A1

4

X

X

A2 -s1, d0

A2

5

X

X

B -s1, d0 C -s1, d0

X

A2 -s2, d0 A2 -s3, d0 B -s2, d0 B -s3, d0 C -s2,d0 C -s3,d0

2

3 Nichtbrennbar

6

Schwer entflammbar

8 (Fortsetzung nächste Seite)

A2 -s3, d2 B -s3, d2 C -s3, d2

B1

372

7 Brandschutz

Tabelle 7.5.2-1 Brandverhalten von Bauprodukten (außer Bodenbelägen) nach Bauregelliste A Teil 1 Anlage 0.2.2 [2] (Fortsetzung)

1 1

2

2

3

4

5

Europäische Klassen nach DIN 13501-1

Klasse nach DIN 4102-1

Zusatzanforderungen Bauaufsichtliche Anforderung

7

kein Rauch

kein brennendes Abfallen/ Abtropfen

A2 -s1, d1 A2 -s1, d2 B -s1, d1 B -s1, d2 C -s1,d1 C -s1,d2

X Schwer entflammbar

8

A2 -s3, d2 B -s3, d2 C -s3, d2

9

D -s1, d0 D -s2, d0 D -s3, d0

10

X

Normalentflammbar

11 12

D -s1, d1 D -s2, d1 D -s3, d1 D -s1, d2 D -s2, d2 D -s3, d2

B1

B2

E -d2 Leichtentflammbar

F

B3

7.5.3 DIN EN 13501-2: Benennung des Feuerwiderstandes Einheits-Temperaturzeitkurve (Brandphase nach dem Brandüberschlag) Der Brandversuch nach dem Brandüberschlag (englisch auch: flash-over) benutzt eine Einheits-Temperaturzeitkurve, die ein Modell für einen vollentwickelten Brand im Raum darstellt.

7.5 Europäisches Klassifizierungssystem nach DIN EN 13501

373

Klassifizierungskriterien Tabelle 7.5.3-1 Erläuterung der Klassifizierungskriterien und der zusätzlichen Angaben zur Klassifizierung des Feuerwiderstandes nach Bauregelliste [2] A Teil 1 Anlage 0.1.2 in Verbindung mit [1] auf der Basis von DIN EN 13501-2 [9] (Auszug).

1

2

3

1

Herleitung des Kurzzeichens

Kriterium

2

R (Rèsistance)

Tragfähigkeit

3

E (Ètanchèitè)

Raumabschluß

I (Isolation)

Wärmedämmung (unter Brandeinwirkung)

4 5 6

Anwendungsbereich

zur Beschreibung der Feuerwiderstandsfähigkeit

W (Radiation)

Begrenzung des Strahlungsdurchtritts

M (Mechanical)

Mechanische Einwirkung auf Wände (Stoßbeanspruchung)

S (Smoke)

Begrenzung der Rauchdurchlässigkeit (Dichtheit, Leckrate), erfüllt die Anforderungen sowohl bei Umgebungstemperatur als auch bei 200°C

Rauchschütztüren (als Zusatzanforderung auch bei Feuerschutzabschlüssen), Lüftungsanlagen einschließlich Klappen

C… (Closing)

Selbstschließende Eigenschaft (ggf. mit Anzahl der Lastspiele) einschl. Dauerfunktion

Rauchschütztüren, Feuerschutzabschlüsse (einschließlich Abschlüsse für Förderanlagen)

7

8

Von den Versuchsergebnissen müssen die Kombinationen der Klassen und Zeiten für R, E, I und W abgeleitet werden. Nur diejenigen Kombinationen von Klassen und Zeiten die in den entsprechenden Abschnitten der DIN EN 13501 definiert werden, dürfen für die jeweiligen Bauteile benutzt werden. Die Kennzeichnungsbuchstaben zur Erweiterung der Leistungsparameter müssen hinzugefügt werden, soweit sie zutreffend sind und soweit die Bedingungen erfüllt werden. Die Klassifizierung(en) muss/müssen nach Überprüfung, ob die speziellen zusätzlichen Anforderungen für bestimmte Bauprodukte erfüllt werden, zuerkannt werden. Die Klassifizierung muss nach DIN EN 13501-2 [9] nach der folgenden Aufstellung dargestellt werden, wobei ttt für das erreichte Zeitintervall und * für weitere Kurzzeichen steht: R

E

I

W

t

t

t

-

M

C

S

*

*

*

*

374

7 Brandschutz

Tabelle 7.5.3-2 Klassen von Bedachungen nach DIN EN 13501-5 [10] (zur Zeit Entwurf, aber nach [1] anwendbar nach Erscheinen)

1

1

2

bauaufsichtliche Anforderung

Klasse

2

Widerstandsfähig gegen Flugfeuer und strahlende Wärme (harte Bedachung)

BRoof (t1)

3

Keine Leistung feststellbar (weiche Bedachung)

FRoof (t1)

Feuerwiderstandsklassen von Bauteilen Tabelle 7.5.3-3 Feuerwiderstandsklassen von tragenden Bauteilen und ihre Zuordnung zu den bauaufsichtlichen Anforderungen nach Bauregelliste [2] A Teil 1 Anlage 0.1.2 in Verbindung mit [1]

1

2

3

ohne Raumabschluß

mit Raumabschluß

1

Bauaufsichtliche Anforderung

2

feuerhemmend

R 30

REI 30

3

hochfeuerhemmend

R 60

REI 60

4

feuerbeständig

R 90

REI 90

5

Feuerwiderstandsfähigkeit 120 Minuten

R 120

REI 120

6

Brandwand

-

REI 90-M

375

8 Literaturverzeichnis 8.1 Berechnungshilfen [1]

[2] [3]

[4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23]

DIN V 105-2 (06.02): Mauerziegel – Teil 2: Wärmedämmziegel und Hochlochziegel der Rohdichteklassen d 1, 0 (zurückgezogen, Nachfolgedokumente: DIN V 105-100, DIN EN 771-1) DIN V 105-6 (06.02): Mauerziegel – Teil 6: Planziegel (wird durch DIN EN 771-1 ersetzt werden) DIN 106-1 (02.03): Kalksandsteine – Teil 1: Voll-, Loch-, Block-, Hohlblock-, Plansteine, Planelemente, Fasensteine, Bauplatten, Formsteine (wird ab 05.06 von DIN V 106 ersetzt) DIN 106-2 (02.03): Kalksandsteine – Teil 2: Vormauersteine und Verblender (zurückgezogen, Nachfolgedokumente: DIN V 106, DIN EN 771-2) DIN 398 (06.76): Hüttensteine, Vollsteine, Lochsteine, Hohlblocksteine DIN 1045-1 (07.01): Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton DIN 1053-1 (11.96): Mauerwerk – Teil 1: Berechnung und Ausführung DIN 1356-1 (02.95): Bauzeichnungen - Teil 1: Arten, Inhalte und Grundregeln der Darstellung DIN V 4108-4 (02.02): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte DIN V 4165 (06.03): Porenbetonsteine – Plansteine und Planelemente (zurückgezogen, Nachfolgedokumente: DIN V 4165-100, DIN EN 771-4) DIN 4166 (10.97): Porenbeton-Bauplatten und Porenbeton-Planbauplatten DIN 4223-1 (12.03): Vorgefertigte bewehrte Bauteile aus dampfgehärtetem Porenbeton – Teil 1: Herstellung, Eigenschaften, Übereinstimmungsnachweis DIN 4226-1 (07.01): Gesteinskörnungen für Beton und Mörtel – Teil 1: Normale und schwere Gesteinskörnungen (zurückgezogen) DIN 4226-2 (02.02): Gesteinskörnungen für Beton und Mörtel – Teil 2: Leichte Gesteinskörnungen (Leichtzuschläge) DIN 16 729 (09.84): Kunststoff-Dachbahnen und Kunststoff-Dichtungsbahnen aus Ethylencopolymerisat-Bitumen (ECB); Anforderungen DIN 16 730 (12.86): Kunststoff-Dachbahnen aus weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid (PVC-P) nicht bitumenverträglich; Anforderungen DIN 16 731 (12.86): Kunststoff-Dachbahnen aus Polyisobutylen (PIB), einseitig kaschiert; Anforderungen DIN 18 148 (10.00): Hohlwandplatten aus Leichtbeton DIN V 18 151 (10.03): Hohlblöcke aus Leichtbeton (zurückgezogen, Nachfolgedokumente: DIN V 18151-100, DIN EN 771-3) DIN V 18 152 (10.03): Vollsteine und Vollblöcke aus Leichtbeton (zurückgezogen, Nachfolgedokumente: DIN V 18151-100, DIN EN 771-3) DIN 18 153 (10.03): Mauersteine aus Beton (Normalbeton) (zurückgezogen, Nachfolgedokumente: DIN V 18153-100, DIN EN 771-3) DIN 18 162 (10.00): Wandbauplatten aus Leichtbeton, unbewehrt DIN 18 163 (06.78): Wandbauplatten aus Gips – Eigenschaften, Anforderungen, Prüfung (zurückgezogen, Nachfolgedokument: DIN EN 12859)

376

8 Literatur

[24]

DIN 18 180 (09.89): Gipskartonplatten; Arten, Anforderungen, Prüfung (zurückgezogen, Nachfolgedokument: DIN EN 520) DIN 18 550-3 (03.91): Putz – Wärmedämmputzsysteme aus Mörteln mit mineralischen Bindemitteln und expandiertem Polystyrol (EPS) als Zuschlag DIN 52 128 (03.77): Bitumendachbahnen mit Rohfilzeinlage; Begriff, Bezeichnung, Anforderungen (wir durch DIN EN 13707 ersetzt werden) DIN 52 129 (11.93): Nackte Bitumenbahnen; Begriff, Bezeichnung, Anforderungen (wir durch DIN EN 13707 ersetzt werden) DIN 52 143 (08.85): Glasvlies-Bitumendachbahnen; Begriffe, Bezeichnung, Anforderungen (wir durch DIN EN 13707 ersetzt werden) DIN EN 206-1 (07.01): Beton – Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität DIN ISO 128-50 (05.02): Technische Zeichnungen, Allgemeine Grundlagen der Darstellung - Teil 50: Grundregeln für Flächen in Schnitten und Schnittansichten DIN EN 12 524 (07.00): Baustoffe und –produkte – Wärme- und feuchteschutztechnische Eigenschaften – Tabellierte Bemessungswerte DIN EN 13 162 (10.01): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Mineralwolle (MW) – Spezifikation DIN EN 13 163 (10.01): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus expandiertem Polystyrol (EPS) – Spezifikation DIN EN 13 164 (10.01): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus extrudiertem Polystyrolschaum (XPS) – Spezifikation DIN EN 13 165 (02.05): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Polyurethan-Hartschaum (PUR) – Spezifikation DIN EN 13 166 (10.01): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Phenolharzschaum (PF) – Spezifikation DIN EN 13 167 (10.01): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Schaumglas (CG) – Spezifikation DIN EN 13 168 (10.01): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Holzwolle (WW) – Spezifikation DIN EN 13 169 (10.01): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Blähperlit (EPB) – Spezifikation DIN EN 13 170 (10.01): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus expandiertem Kork (ICB) – Spezifikation DIN EN 13 171 (10.01): Wärmedämmstoffe für Gebäude – Werkmäßig hergestellte Produkte aus Holzfasern (WF) – Spezifikation DIN EN ISO 13 370 (12.98): Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Wärmeübertragung über das Erdreich – Berechnungsverfahren DIN EN ISO 13 789 (10.99): Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Spezifischer Transmissionswärmeverlustkoeffizient – Berechnungsverfahren Jäger, F.; Reichert, J.; Terz, H.: Überprüfung eines Erdwärmespeichers, Forschungsbericht T81-200, Bonn, BMFT, 1981

[25] [26] [27] [28] [29] [30]

[31] [32] [33] [34]

[35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44]

8 Literatur

377

8.2 Wärmeschutz [1] [2] [3]

[4] [5] [6]

[7] [8]

[9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]

[17] [18] [19]

DIN 4108-2 (07.03): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Mindestanforderungen an den Wärmeschutz DIN 4108 Bbl. 2 (01.04): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Wärmebrücken – Planungs- und Ausführungsbeispiele DIN 4108-3 (07.01): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung DIN V 4108-4 (02.02): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte DIN V 4108-6 (06.03): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Berechnung des Jahresheizwärme- und des Jahresheizenergiebedarfs DIN 4108-7 (08.01): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Luftdichtheit von Gebäuden, Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele DIN V 4701-10 (08.03): Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen – Heizung, Trinkwassererwärmung, Lüftung DIN V 4701-10 Bbl. 1 (02.02): Energetische Bewertung heiz- und raumlufttechnischer Anlagen – Diagramme und Planungshilfen für ausgewählte Anlagensysteme mit Standardkomponenten DIN EN 410 (12.98): Glas im Bauwesen – Bestimmung der lichttechnischen und strahlungsphysikalischen Kenngrößen von Verglasungen DIN EN 673 (06.03): Glas im Bauwesen – Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) – Berechnungsverfahren DIN EN 12 524 (07.00): Baustoffe und Bauprodukte – Wärme- und feuchteschutz-technische Eigenschaften, Tabellierte Bemessungswerte DIN EN 13 829 (02.01): Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Bestimmung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden – Differenzdruckverfahren E DIN EN 13947 (01.01): Wärmetechnisches Verhalten an Vorhangfassaden – Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten – Vereinfachtes Verfahren prEN 14 509 (07.04): Self-supporting double skin metal faced insulating panels – Factory made products – specifications (final draft for formal vote) DIN EN ISO 6946 (Entwurf 06.05): Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren DIN EN ISO 10 077-1 (11.00): Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten – Vereinfachtes Verfahren DIN EN ISO 10 211-1 (11.95): Wärmebrücken im Hochbau – Wärmeströme und Oberflächentemperaturen – Allgemeine Berechnungsverfahren DIN EN ISO 10 211-2 (06.01): Wärmebrücken im Hochbau – Berechnung der Wärmeströme und Oberflächentemperaturen, Linienförmige Wärmebrücken DIN EN ISO 12 567-1 (02.01): Wärmetechnisches Verhalten von Fenstern, Türen und Abschlüssen – Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten mittels des Heizkastenverfahrens – Komplette Fenster und Türen

378

8 Literatur

[20]

DIN EN ISO 13 370 (12.98): Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Wärmeübertragung über das Erdreich – Berechnungsverfahren DIN EN ISO 13 786 (12.99): Wärmetechnisches Verhalten von Bauteilen – Dynamisch-thermische Kenngrößen – Berechnungsverfahren DIN EN ISO 13 788 (11.01): Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen – Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren – Berechnungsverfahren DIN EN ISO 13 789 (10.99): Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Spezifischer Transmissionswärmeverlustkoeffizient – Berechnungsverfahren DIN EN ISO 13 793 (06.01): Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Wärmetechnische Bemessung von Gebäudegründungen zur Vermeidung von Frosthebung DIN 1054 (01.03): Baugrund - Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau Binder, L.: Über äußere Wärmeleitung und Erwärmung elektrischer Maschinen. Dissertation, TH München, 1910 Fachverband Transparente Wärmedämmung e.V.: Infomappe 6 – Transparente Wärmedämmung – Berechnung der solaren Wandheizung nach EnEV 2002 – Monatsbilanzverfahren. Im WWW unter: www.fvtwd.de, Version 1.0, September 2002 Gesetz zur Einsparung von Energie in Gebäuden – Energieeinsparungsgesetz (EnEG) Loose, T.; Saal, H.: Ermittlung der Wärmeverluste an zweischaligen Dach- und Wandaufbauten. IFBS-Fachinformation 4.05, Industrieverband für Bausysteme im Stahlleichtbau e.V. (IFBS), Juli 2003 Mainka, G.; Paschen, H.: Wärmebrückenkatalog. Teubner Verlag, Stuttgart, 1986 Pavatex GmbH (Hrsg.): Wärmebrückenkatalog – Wand. Im WWW unter: www.pavatex.de, 2004 Pavatex GmbH (Hrsg.): Wärmebrückenkatalog – Dach. Im WWW unter: www.pavatex.de, 2004 Reyer, E.; Schild, K.; Völkner, S.: Wärmedämmstoffe und -systeme. In: Bauphysik-Kalender 2004. Ernst & Sohn Verlag, Berlin, 2004 Schmidt, E.: Das Differenzenverfahren zur Lösung von Differentialgleichungen der nichtstationären Wärmeleitung, Diffusion und Impulsausbreitung. Forschung a. d. Gebiet des Ingenieurwesens 13 (1942) S. 177-185 Schoch, T.: Neuer Wärmebrückenkatalog – Beispiele und Erläuterungen nach neuer DIN 4108, Beiblatt 2. Bauwerk-Verlag, 2005 Willems, W.; Hellinger, G.; Schild, K.: Wärmebrücken- und Konstruktionsatlas für den Massivbau – Entwurf, Konstruktion, Ausschreibung – , Verlag Bau & Technik, Erkrath, Band 1: 2005, Band 2: 2006 Willems, W.; Schild, K.; Dinter, S.: Handbuch Bauphysik, Teil 1 + 2, Vieweg Verlag, Wiesbaden, 2006

[21] [22]

[23] [24]

[25] [100] [101]

[102] [103]

[104] [105] [106] [107] [108]

[109] [110]

[111]

8 Literatur

379

8.3 Feuchteschutz [1]

[2] [3] [4] [5] [6]

[7] [8]

[9] [10] [11]

[12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20]

DIN 1045-2 (07.01): Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 2: Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1 DIN 1053-1 (11.96): Mauerwerk - Teil 1: Berechnung und Ausführung DIN 1101 (06.00): Holzwolle-Leichtbauplatten und Mehrschicht-Leichtbauplatten als Dämmstoffe für das Bauwesen; Anforderungen, Prüfung DIN 1102 (11.89) Holzwolle-Leichtbauplatten und Mehrschicht-Leichtbauplatten als Dämmstoffe für das Bauwesen; Verwendung, Verarbeitung DIN 4108-2 (07.03): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 2: Mindestanforderungen an den Wärmeschutz DIN 4108-3 (07.01): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz, Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung DIN 4108-4 (07.04): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Bemessungswerte DIN 4108-7 (08.01): Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden, Anforderungen, Planungs- und Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele DIN 4219-1 (12.79): Leichtbeton und Stahlleichtbeton mit geschlossenem Gefüge; Anforderungen an den Beton, Herstellung und Überwachung DIN 4219-2 (12.79): Leichtbeton und Stahlleichtbeton mit geschlossenem Gefüge; Bemessung und Ausführung DIN 4223 (12.03): Bewehrte Dach- und Deckenplatten aus dampfgehärtetem Gas- und Schaumbeton. Richtlinie für Bemessung, Herstellung, Verwendung und Prüfung. DIN 4226-1 (07.01): Gesteinskörnungen für Beton und Mörtel - Teil 1: Normale und schwere Gesteinskörnungen DIN 4226-2 (02.02): Gesteinskörnungen für Beton und Mörtel - Teil 2: Leichte Gesteinskörnungen (Leichtzuschläge) DIN 4232 (09.87): Wände aus Leichtbeton mit haufwerksporigem Gefüge Bemessung und Ausführung DIN 4710 (01.03): Statistiken meteorologischer Daten zur Berechnung des Energiebedarfs von heiz- und raumlufttechnischen Anlagen in Deutschland DIN 12524 (07.00): Baustoffe und -produkte Wärme- und feuchteschutztechnische Eigenschaften Tabellierte Bemessungswerte DIN 18515-1 (08.98): Außenwandbekleidungen - Teil 1: Angemörtelte Fliesen oder Platten. Grundsätze für Planung und Ausführung DIN 18515-2 (04.93): Außenwandbekleidungen - Teil 2: Anmauerung aus Aufstandsflächen. Grundsätze für Planung und Ausführung DIN 18516-1 (12.99): Außenwandbekleidungen, hinterlüftet - Teil 1: Anforderungen, Prüfgrundsätze DIN 18516-3 (12.99): Außenwandbekleidungen, hinterlüftet - Teil 3: Naturwerkstein Anforderungen, Bemessung

380

8 Literatur

[21]

DIN 18516-4 (02.90): Außenwandbekleidungen, hinterlüftet - Teil 3: Einscheiben-Sicherheitsglas Naturwerkstein Anforderungen, Bemessung DIN 18540 (12.06): Abdichtungen von Außenwandfugen im Hochbau mit Fugendichtstoffen DIN 18550-1 (01.85): Putz. Begriffe, Anforderungen DIN 18550-3 (03.91): Putz, Wärmdämmputzsysteme aus Mörteln mit mineralischen Bindemitteln und expandiertem Polystyrol (EPS) als Zuschlag DIN 18550-4 (08.93): Putz. Leichtputze, Ausführung DIN 18558 (01.85): Kunstharzputz. Begriffe, Anforderungen, Ausführung DIN 68800-2 (05.96) : Holzschutz - Teil 2: Vorbeugende bauliche Maßnahmen im Hochbau DIN EN 206-1 (07.01): Beton - Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität DIN EN 15026 (10.04): Wärme und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen - Bewertung der Feuchteübertragung durch numerische Simulation DIN EN 15148 (08.96): Baustoffe. Bestimmung des Wasseraufnahmekoeffizienten DIN EN ISO 10211-1 (11.95): Wärmebrücken im Hochbau. Wärmeströme und Oberflächentemperaturen - Teil 1: Allgemeine Berechnungsverfahren DIN EN ISO 10211-2 (06.01): Wärmebrücken im Hochbau. Berechnung der Wärmeströme und Oberflächentemperaturen - Teil 2: Linienförmige Wärmebrücken DIN EN ISO 13788 (11.01): Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren DIN ISO 2533 (12.79): Normatmosphäre Fischer, H.M.; Jenisch, R.; Klopfer, H.; Freymuh, H.; Richter, E.; Petzold, K.: Lehrbuch der Bauphysik. B.G. Teubner Stuttgart 1997 Grunewald, J.: Diffuser und konvektiver Stoff- und Energietransport in kapillarporösen Baustoffen. 9) Dresdner Bauklimatische Hefte, Heft 3, Jahrgang 1970 Häupl, P., Stopp, H., Strangfeld, P.: Feuchtekatalog für Außenwandkonstruktionen. Rudolf-Müller Verlagsgesellschaft, Köln 1990 Jenisch, R.: Berechnung der Feuchtigkeitskondensation in Außenbauteilen und die Austrocknung, abhängig vom Außenklima. Ges. Ing. 92 (1971), H. 9, S. 257/262 und S. 299/307 Krus, M., Künzel, H. M., Kießl, K.: Feuchtetransportvorgänge in Stein und Mauerwerk - Messung und Berechnung. Bauforschung für die Praxis, Band 25, IRB-Verlag Stuttgart 1996 Künzel, H. M.: Verfahren zur ein- und zweidimensionalen Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen mit einfachen Kennwerten. Dissertation Universität Stuttgart 1994 Schirmer, R.: Diffusionszahl von Wasserdampf-Luft-Gemischen und die Verdampfungsgeschwindigkeit. 2. VDI Beil. Verfahrenstechnik (1938), H. 6, S. 206-211

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[30] [31] [32]

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8 Literatur

381

8.4 Schallausbreitung [1]

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[11]

[12]

[13] [14] [15] [16]

Achtzehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes Sportanlagenlärmschutzverordnung (18. BlmSchV) vom 18. Juli 1991 (BGBl. I S. 1588) DIN 4109 (11.89) Schallschutz im Hochbau - Anforderungen und Nachweise DIN ISO 9613-1 (06.93) Akustik; Dämpfung des Schalls bei der Ausbreitung im Freien: Berechnung der Schallabsorption durch die Luft DIN ISO 9613-2 (10.99) Akustik; Dämpfung des Schalls bei der Ausbreitung im Freien: Allgemeines Berechnungsverfahren DIN 18005-1 (07.02) Schallschutz im Städtebau: Grundlagen und Hinweise für die Planung DIN 18005-1 Bbl. 1 (05.87) Schallschutz im Städtebau: Berechnungsverfahren - Schalltechnische Orientierungswerte für die städtebauliche Planung DIN 45641 (06.90) Mittelung von Schallpegeln DIN 45645-1 (07.96) Ermittlung von Beurteilungspegeln aus Messungen: Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft DIN EN 60651 (05.94) Schallpegelmesser Gesetz zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen durch Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen und ähnliche Vorgänge (Bundes-Immissionsschutzgesetz - BImSchG) vom 14. Mai 1990 (BGBl. I S. 880), zuletzt geändert am 29. Oktober 2001 (BGBl. I S. 2785) Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm - TA Lärm) vom 26. August 1998 (GMBl Nr. 26/1998 S. 503) Sechzehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verkehrslärmschutzverordnung - 16. BImSchV) vom 12. Juni 1990 (BGBl. I S. 1036) VDI 2571 (08.76) Schallabstrahlung von Industriebauten VDI 2714 (01.88) Schallausbreitung im Freien VDI 2720 Blatt 1 (03.97) Schallschutz durch Abschirmung im Freien Verordnung über den Bau und den Betrieb der Straßenbahnen - BOStrab, 11. Dezember 1987, BGBl I S. 2648

8.5 Bauakustik [1]

[2]

[3]

DIN EN ISO 140-1 Entwurf (94) Akustik: Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen - Anforderungen an Prüfstände mit unterdrückter Flankenübertragung DIN EN ISO 140-4 (12.98) Akustik: Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen - Messung der Luftschalldämmung zwischen Räumen in Gebäuden DIN EN ISO 140-6 (12.98) Akustik: Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen - Messung der Trittschalldämmung von Decken in Prüfständen

382 [4]

[5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20]

[21] [22] [23] [24] [25] [26]

8 Literatur DIN EN ISO 140-7 (12.98) Akustik: Messung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen - Messung der Trittschalldämmung von Decken in Gebäuden DIN 106-1 (09.80) Kalksandstein - Vollsteine, Lochsteine, Blocksteine. Hohlblocksteine DIN EN ISO 717-1 (11.06) Akustik: Bewertung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen - Teil 1: Luftschalldämmung DIN EN ISO 717-2 (11.06) Akustik: Bewertung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen - Teil 2: Trittschalldämmung DIN 1053-1 (11.96) Mauerwerk - Berechnung und Ausführung DIN 1055-1 (07.02) Einwirkungen auf Tragwerke - Wichten und Flächenlasten von Baustoffen, Bauteilen und Lagerstoffen DIN EN ISO 38-22 (09.94) Akustik - Messung des Geräuschverhaltens von Armaturen und Geräten der Wasseristallation im Laboratorium, Teil 1 - Teil 4 VDI 4100 (09.94) Schallschutz von Wohnungen - Kriterien für Planung und Beurteilung DIN 4103-1 (07.84) Nichttragende innere Trennwände - Anforderungen, Nachweise DIN 4103-2 (12.85) Nichttragende innere Trennwände - Trennwände aus GipsWandbauplatten DIN 4109 (11.89) Schallschutz im Hochbau - Anforderungen und Nachweise DIN 4109-1 -Entwurf- (10.06) Schallschutz im Hochbau - Anforderungen DIN 4109/A1 (01.01) Schallschutz im Hochbau - Anforderungen und Nachweise, Änderung A1 DIN 4109 Bbl. 1 (11.89) Schallschutz im Hochbau - Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren DIN 4109 Bbl. 1 A1 -Entwurf- (01.01) Schallschutz im Hochbau - Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren, Änderung 1 DIN 4109 Bbl. 1 A2 -Entwurf- (02.06) Schallschutz im Hochbau - Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren, Änderung 2 DIN 4109 Bbl. 2 (11.89) Schallschutz im Hochbau - Hinweise für Planung und Ausführung, Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz, Empfehlungen für den Schallschutz im eigenen Wohn- oder Arbeitsbereich DIN 4109-10 -Entwurf-(06.00) Schallschutz im Hochbau - Teil 10: Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz von Wohnungen DIN 18005-1 Bbl. 1 (05.87) Schallschutz im Städtebau: Berechnungsverfahren - Schalltechnische Orientierungswerte für die städtebauliche Planung DIN 18151 (09.87) Hohlblöcke aus Leichtbeton DIN 18153 (09.89) Mauersteine aus Beton (Normalbeton) DIN 18164-1 (08.92) Schaumkunststoffe als Dämmstoffe für das Bauwesen Dämmstoffe für die Wärmedämmung DIN 18164-2 (09.01) Schaumkunststoffe als Dämmstoffe für das Bauwesen - Dämmstoffe für die Trittschalldämmung aus expandiertem Polystyrol-Hartschaum

8 Literatur [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35]

383

DIN 18165-1 (07.91) Faserdämmstoffe für das Bauwesen - Dämmstoffe für die Wärmedämung DIN 18165-2 (09.01) Faserdämmstoffe für das Bauwesen - Dämmstoffe für die Trittschalldämmung DIN 18180 (09.89) Gipskartonplatten - Arten, Anforderung, Prüfung DIN 18515 Außenwandbekleidungen DIN 18560-2 (04.04) Estriche im Bauwesen - Estriche und Heizestriche auf Dämmschichten (schwimmende Estriche) DIN 50049 (Norm zurückgezogen und aufgegangen in DIN EN 10204 (01.5) Metallische Erzeugnisse - Arten von Prüfbescheinigungen DIN 52218 Prüfung des Gräuschverhaltens von Armaturen und Geräten der Wasserinstallation im Laboratorium (Norm zurückgezogen) DIN 68771 (09.73) Unterböden aus Holzspanplatten VDI 2571 (08.76) Schallabstrahlung von Industriebauten

8.6 Raumakustik [1]

[2] [3]

[4]

[100] [101] [102]

[103] [104] [105] [106] [107]

Deutscher Normenausschuss (DNA): Schallabsorptionsgrad-Tabelle, aufgestellt vom Arbeitsausschuß B 8 „Bauakustisches Messen“ des Fachnormenausschusses Materialprüfung (FNM), Beuth-Vertriebs GmbH, Berlin, 1968 DIN 18041 (05.04) Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen DIN 18041 (05.04) Anhang B: Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen, Beispiele zur Kennzeichnung der Schallabsorption von Materialien, Konstruktionen, Gegenständen und Personen DIN EN 12354-6 (04.04) Bauakustik - Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften Anhang B: Schallabsorption von Materialien Bobran, H.; Bobran, I.: Handbuch der Bauphysik, 6. Auflage 1990, Vieweg Verlag Cziesielski, E. (Hrsg): Bauphysik-Kalender 2005, Materialtechnische Tabellen, 5. Jahrgang, Verlag Ernst & Sohn, Berlin 2005 Datenbank der Absorptionsgrade und Diffusitäten der Physikalisch Technischen Bundesanstalt, Braunschweig: www.ptb.de/de/org/1/17/172/datenbank.htm Fasold, W., Veres, E.: Schallschutz + Raumakustik in der Praxis, Berlin, Verlag für Bauwesen, 1998 Fasold, W., Winkler, H., Sonntag, E.: Bauphysikalische Entwurfslehre, Bau- und Raumakustik, Berlin, VEB Verlag für das Bauwesen, 1987 Sabine, W. C.: Collected papers on acoustics, M. A., Harvard U. P. Cambridge, 1927 Schmidt, H.: Schalltechnisches Taschenbuch, VDI Verlag GmbH, Düsseldorf, 1989 Willems, W., Schild, K., Dinter, S.: Handbuch Bauphysik, Teil 2: Schall- und Brandschutz, Vieweg Verlag, Wiesbaden 2006

384

8 Literatur

8.7 Brandschutz [1]

[2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]

[9]

[10]

[11]

[12] [13]

[14]

Änderungen in der Bauregelliste A, Bauregelliste B und Liste C, Ausgabe 2005/2 vom 23. Dezember 2005, Deutsches Institut für Bautechnik, DIBtMitteilungen Heft Nr. 6 Bauregelliste A, Bauregelliste B und Liste C, Ausgabe 2005/1 vom 28. Juni 2005, Deutsches Institut für Bautechnik, Sonderheft Nr. 31 DIN EN ISO 1182 (07.02) Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten - Nichtbrennbarkeitsprüfung DIN EN ISO 1716 (07.02) Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten - Bestimmung der Verbrennungswärme DIN 4102-1 (05.98) Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen: Baustoffe - Begriffe, Anforderungen und Prüfungen DIN 4102-2 (09.77) Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen: Bauteile - Begriffe, Anforderungen und Prüfungen DIN EN ISO 11925-2 (07.02) Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten - Entzündbarkeit bei direkter Flammeneinwirkung DIN EN 13501-1 (06.02) Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten DIN EN 13501-2 (12.03) Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Feuerwiderstandsprüfungen, mit Ausnahme von Lüftungsanlagen DIN EN Entwurf 13501-5 (03.02) Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Dachprüfungen bei Feuer von außen DIN EN 13823 (06.02) Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten Thermische Beanspruchung durch einen einzelnen brennenden Gegenstand für bauprodukte mit Ausnahme von Bodenbelägen Musterbauordnung (MBO) von November 2002 Richtlinie 89/106/EWG des Rates vom 21. Dezember 1988 zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten über Bauprodukte (ABL EG Nr. L 40 Seite 12) geändert durch Richtlinie 93/68/EWG vom 22. Juli 1993 Klingelhöfer, H.G.; Klose, A.: Vorbeugender baulicher Brandschutz, PromatFachbeitrag, Ratingen 2004

385

Index A Abdichtsto¦e, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 27

Bodene¦ekt, Dämpfung 229 ¦ Brandschutz 361 ¦ Brandschutzmaßnahmen 361 ¦ Brandverhalten 362, 368 f Brandverhaltensklassen 370

A-Bewertung (Schallpegel) 205 ¦

Brandverlauf 362

Abminderungsfaktor für Verschattung 113 ¦

D

Abschirmung, Bodene¦ekt 234 ¦

Dachbahnen, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 27

Absorber, mikroperforierte 338 Absorber, poröse 334 f Absorber, technische 334 ¦ absorbierte Schall-Leistung 243 Absorptionsgrad (Schall-) 331 Adsorption 140 Anlagenaufwandzahl 93 f Armaturengeräusche 277, 299 Armaturengruppen 277, 299 Asphalt, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 13 Ausnutzungsgrad interner und solarer Gewinne 92 f Außenlärmpegel, maßgeblicher 266, 284, 301 f

B bauakustisch relevanter Frequenzbereich 201, 328 Bauplatten, wärme- und feuchtetechn. Kennwerte 16 Bau-Schalldämm-Maß 246 Bauschra¦uren 11 Bausto¦klassen (Brandschutz) 365 f Bauteile mit Flächenheizung 84 Bauteile, flankierende 303 ¦ Bergersches Massegesetz 253 f besonders laute Räume 275 Beton, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 14 Beugungse¦ekt 235 bewerteter Trittschallpegel 262 ¦ bewertetes Schalldämm-Maß 246 ¦ Bezugskurve (Luftschall) 248 Bezugskurve (Trittschall) 262 biegesteif 257 biegesteife einschalige Wand 312 Biegesteifigkeit 256 biegeweich 257 Binder/Schmidt Verfahren 60 ¦ Böden, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 31 Bodene¦ekt, Abschirmung 234 ¦

Dächer, belüftete 152 ¦ Dächer, nicht belüftete 152 ¦ Dämmloch 258 Dampfbremse 170 f Dämpfung, Bebauung 238 ¦ Dämpfung, Bewuchs 238 ¦ Dämpfung, Bodene¦ekt 229 ¦ Dämpfung, geometrische Ausbreitung 228 Dämpfung, Industriegelände 238 ¦ Dämpfung, Luftabsorption 228 Dämpfung, Oktavband- 228 Dauerschalldruckpegel bei Mitwind 222 ¦ Dauerschallpegel 203 Desorption 140 di¦uses Schallfeld 328 Di¦usionsdiagramme 164, 194 di¦usionsdicht 170 di¦usionshemmend 170 di¦usionso¦en 170 DIN 18005, 214 f DIN 4102, 362 ¦ DIN 4108, 69 ¦ DIN 4108-3, 149 ¦ DIN 4109, 238 ¦ DIN EN 13501, 368 ¦ DIN 18041, 329 ¦ DIN EN ISO 10211, 63 ¦ DIN EN ISO 13370, 99 ¦ DIN EN ISO 13788, 171 ¦ DIN EN ISO 6946, 41 ¦ DIN ISO 9613, 221 ¦ Direktschallversorgung 343 dissipierte Schall-Leistung 243 dynamische Steifigkeit 258 ¦ dynamischer E-Modul 256 f

386

Index

E

Frequenzspektrum 199 f

Eigenfrequenz 257, 336

Frosthebung 106 ¦

Einfügungsdämpfungsmaß 235

Frostindex 106 ¦

Einheitstemperaturzeitkurve 364, 372

Fugenabdichtungsarten 148

einschalige Bauteile 252 Eis, wärmetechnische Kennwerte 29

Fußbodenbeläge, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 27

Emissionsgrad 37

G

E-Modul, dynamischer 256 f

Gase, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 30

Energieeinsparverordnung 71 ¦

Gaskonstante, spezifische 125

energiesparender Wärmeschutz 71 ¦

Gebäude mit niedrigen Innentemperaturen 72, 77

EnEV 68, 71 ¦

Gebäude mit normalen Innentemperaturen 72, 78 f

Entzündungsszenarien 366

Gebäudegründung, Frosthebung 106 ¦

Erdreichdämmung 108 ¦

Geometrie 2

Estrich, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 13

geometrisch bedingte Wärmebrücke 63

F

geometrische Gestaltung (Raumakustik) 342

Federbügel 327

Geräusch 199

Feder-Masse-System 257, 336

Geräusche aus haustechnischen Anlagen 276, 298

Federschiene 327

Geräuschemission 265

Fenster Schalldämm-Maß 315 ¦

Geräuschempfindlichkeit 287 ¦

Fensterflächenanteil 112

Geräuschentwicklung 287

Fensterorientierung 112 ¦

Geräuschimmissionen 209 ¦

Feuchteansammlung 165

Geräuschimmissionen Prognose 218 ¦

Feuchtegehalt, kritischer 142

Geräuschquelle 276

Feuchtegehalt, massebezogener 141

Gesamtenergiedurchlassgrad 113

Feuchtegehalt, maximaler 142

Gesamthörschallpegel 330 f

Feuchtegehalt, praktischer 141 f

Glas, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 28

Feuchtegehalt, volumenbezogener 141

Glaser-Verfahren 156 ¦

Feuchteschutz 125 ¦

Glasvorbauten, unbeheizt 89

feuchtetechnische Kennwerte 13

Gleichgewichtsfeuchtegehalt 141

Feuerübersprung 363

Griechisches Alphabet 1

Feuerwiderstand, Klassifizierung 372 f

Gummi, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 31

Feuerwiderstandsklassen 366 f, 374

H

Flächenberechnung 2

Helmholz-Resonator 337 f

flächenbezogene Masse 311 f

Hohlraumresonanz 258 f

Flächenheizung 84

Holz- und Holzwerksto¦e, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 22

Flankenübertragung 246 flankierende Bauteile 303 ¦ Flatterecho 348 f Fluglärm 221 Folien, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 27 formbedingte Wärmebrücke 63 Frequenz 198 Frequenzbewertung 205 ¦

Holzbalkendecken, Trittschall 323 ¦ Hörbereich 199 Hörsamkeit 329, 339 Hüllfläche, wärmeübertragende 80

Index

387

I

Luftschall, Kennwerte 311 ¦

Immissionen außerhalb von Gebäuden 210 f

Luftschalldämmung, Anforderungen 267 ¦, 293 ¦

Immissionen innerhalb von Gebäuden 212

Luftschalldämmung, Empfehlungen 278 ¦

Immissionsgrenzwerte 209 ¦

Luftschallschutz 243 ¦

Industrielärm 221 ¦

Luftschallschutz im Gebäude 303 ¦

interne Wärmegewinne 81 ¦

Luftschallschutz, Holzbauweise 306 ¦

J

Luftschallschutz, Massivbauweise 303 ¦

Jahresfeuchtebilanz 195 f

Luftschallschutz, Skelettbauweise 306 ¦

Jahres-Heizwärmebedarf 93 ¦

lüftungsbedingte Wärmebrücke 64

K

Lüftungswärmeverluste 81 ¦

Kastenfenster 56

Luftwechselzahl 119

Kennwerte Luftschall 311 ¦

M

Kennwerte Trittschall 311 ¦

massebezogener Feuchtegehalt 141

Kennwerte, feuchtetechnische 13

Mauerwerk aus Betonsteinen, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 20

Kennwerte, wärmetechnische 13 Klang 199 Klimazonen Deutschland 172 f Koinzidenzfrequenz 255 f Koinzidenzgrenzfrequenz 256 konvektiv bedingte Wärmebrücke 63 Körperschall 260 Korrekturwerte, flankierende Bauteile 303 ¦ kritischer Feuchtegehalt 142 Kunststo¦e, wärme- und feuchtetechn. Kennwerte 31

L Labor-Schalldämm-Maß 246 längenbezogener Wärmedurchgangskoe§zient 55 f, 64 ¦

Mauerwerk aus Hüttensteinen, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 19 Mauerwerk aus Kalksandsteinen, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 19 Mauerwerk aus Klinkern, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 17 Mauerwerk aus Porenbeton-Plansteinen, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 19 Mauerwerk aus Ziegeln, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 17 maximaler Feuchtegehalt 142 mehrschalige Bauteile 257 ¦ Metalle, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 29 Meteorologische Korrektur 241 f

Langzeit-Mittelungspegel 222 ¦

mikroperforierte Absorber 338

Lärmpegelbereiche 266, 284

Mindestwärmeschutz 69 ¦

Laufzeitdi¦erenz 328 f

Mitwind (Schallausbreitung) 222 ¦

Lautstärkeempfinden 205

Monatsbilanzverfahren 82 ¦

Lehmbausto¦e, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 28

Mörtel, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 13

Linienschallquelle 208

Musterbauordnung 361

Logarithmen 10

N

Lose Schüttungen, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 26

Nachhallzeit 332 f, 340 ¦

Luftabsorption 331

Nachhallzeit, Sporthallen 341

Luftabsorption, Dämpfung 228

Nachhallzeit, Sprachnutzung 341 f

Luftdichtheit der Gebäudehülle 118 ¦ Luftdichtheitsschichten 121 ¦

Natursteine, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 28

Luftfeuchte, relative 129

Nebenwegübertragung 246

Luftfeuchteklassen 176

Norm-Atmosphäre 128 f

Mündungskorrekturwert 338

Nachhallzeit, Musiknutzung 341 f

388

Index

Norm-Schallpegeldi¦erenz 244

S

Norm-Trittschallpegel 260

Schachtpegeldi¦erenz 245

Nutzergeräusche 276

Schallabsorptionsfläche 331 f

Nutzfläche, beheizte 81

Schallabsorptionsgrade 351 ¦

O

Schallausbreitung 197 ¦

Oberflächenfeuchte 178

Schallausbreitung im Freien 221 ¦

Oktavbanddämpfung 224, 228

Schalldämm-Maß 244 ¦

Oktavbänder 247

Schalldämm-Maß bewertet 246 ¦

Oktavband-Schalleistungspegel 224

Schalldämm-Maß, Bau- 246

Oktavmittenfrequenzen 199 f

Schalldämm-Maß, Fenster 315 ¦

opake Füllung 55

Schalldämm-Maß, Labor- 246

P

Schalldämmung zusammengesetzter Bauteile 252

Periodenbilanzverfahren 82 ¦

Schalldämmung, Bauelement 253

Plattenresonatoren 336 f

Schalldruck 197

Poissonsche Querkontraktionszahl 256

Schalldruckpegel 201 f

Potenzen 9

Schalldruckpegeldi¦erenz 203

praktischer Feuchtegehalt 141 f

Schalldruckpegelkorrektur 206 f

Primärenergiebedarf, Heizanlage 93 ¦

Schalleinfallswinkel 255 f

Primärenergiebedarf, Lüftungsanlage 93 ¦

Schallgeschwindigkeit 197, 201

Punktschallquelle 207

Schall-Leistung, absorbierte 243

Putze, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 13

Schall-Leistung, dissipierte 243

Q

Schall-Leistung, reflektierte 243

Quadratische Gleichung 10

Schall-Leistung, transmittierte 243

R

Schallpegel Addition 202

Rauchentwicklung 370

Schallpegel Mittelung 203 f

Raumakustik 329 ¦

Schallpegel Subtraktion 202

Raumgruppen, Luftschallschutz 287 ¦

Schallpegeldi¦erenz 243

Raumgruppen, Trittschallschutz 291 ¦

Schallpegeldi¦erenz, Norm- 244

Referenzklima Deutschland 88

Schallpegeldi¦erenz, Standard- 244

reflektierte Schall-Leistung 243

Schallpegelminderung 333

Reflektionsgrad 331

Schallpegelspektren 250 f

Reflektorenanordnung 350

Schallreflexionen 343 ¦

Reflexion, di¦use 346 f

Schallschnelle 197

Reflexion, spiegelnde 343 f

Schallschutz gegen Außenlärm 266, 284, 297, 301 f

relative Luftfeuchte 129

Schallschutz, erhöhter 264 f

Resonanzfrequenz 258 ¦

Schallschutz-Anforderungen 264 ¦

Resonator, Helmholz- 337 f

Schallschutzstufen 265

Resonator, Platten- 336 f

Schallschwingung 197

Resonatorhals 337

Schalltransmissionsgrad 243

Richtwirkungskorrektur 224, 226 f

Schallübertragungswege (Luftschall) 246

Rohdichte (Luftschalldämm-Maß) 311

Schallübertragungswege (Trittschall) 260

Rohdichte 33

Schimmelpilzbildung 67, 149 ¦ Schlagregenbeanspruchungsgruppen 145 f

Index Schlagregenschutz 145 ¦

389 Temperaturverteilung 58 ¦

Schnee, wärmetechnische Kennwerte 29

instationäre Randbedingungen 60 ¦

Schwingungssystem 258

stationäre Randbedingungen 58 f

Single-Burning-Item-Test 370

Terzbänder 247

Sitzreihenüberhöhung 343

Terzmittenfrequenzen 199 f

solare Wärmegewinne 81 ¦

Testreferenzjahr (TRY) 172

solarer Wärmeeintrag 112

thermischer Gesamtleitwert 64 ¦

Sommerklimaregionen Deutschland 117

thermischer Leitwert 99 ¦

sommerlicher Wärmeschutz 112 ¦

Ton 198

Sonneneintragskennwert 113 f

Transmissionsgrad 331

Sonnenschutzvorrichtungen 114 ¦

Transmissionswärmeverluste 81 ¦

Sorptionsisotherme 140

transmittierte Schall-Leistung 243

Spektrum-Anpassung (Luftschall) 248 ¦

transparente Wärmedämmung 91

Spektrum-Anpassung (Trittschall) 263 ¦

Treppen, Trittschall 321 ¦

spezifische Wärmekapazität 33

Trigonometrie 10

Sportanlagenschutzverordnung 212

Trinkwassererwärmung 93 ¦

Spuranpassung 255 f

Trittschall, Holzbalkendecken 323 ¦

Spuranpassungsgrenzfrequenz 256

Trittschall, Kennwerte 311 ¦

Standard-Schallpegeldi¦erenz 244

Trittschall, Treppen 321 ¦

Standard-Trittschallpegel 260

Trittschalldämmung, Anforderungen 267 ¦, 294 ¦

stehenden Wellen 259, 337

Trittschalldämmung, Empfehlungen 278 ¦

Steifigkeit, dynamische 258 ¦

Trittschallminderung 261

sto¦bedingte Wärmebrücke 63

Trittschallpegel 260

Störgeräusche (Raumakustik) 339

Trittschallpegel bewertet 262 ¦

Strahlung eines schwarzen Körpers 37

Trittschallpegel, Massivdecken 319 ¦

Strahlungsabsorptionsgrad 90

Trittschallschutz 260 ¦

Strahlungsintensitäten 88

Trittschallschutz, Holzbauweise 310 ¦

Straßenlärm 221 ¦, 301 f

Trittschallschutz, Massivbauweise 308 ¦

T

Trittschallschutz, Skelettbauweise 310 ¦

TA-Lärm 209 ¦

Trittschallverbesserungsmaß 320 ¦

Tauperiode (Glaser-Verfahren) 157

trockene Luft 130

Taupunkttemperatur 131 ¦, 149 ¦

U

Tauwasser im Innern von Bauteilen 150 ¦, 183 ¦

Umfassungsfläche, wärmeübertragende 80

Tauwasserausfall 142

Umkehrdächer, U-Wert 49

Tauwasserausfall im Querschnitt 160

U-Wert 47

Tauwasserbildung 149 ¦

U-Wert, Durchdringungen 48

tauwasserfreier Querschnitt 160

U-Wert, Fenster 51 ¦

Tauwassermenge 161 f, 191 ¦

U-Wert, keilförmige Dämmung 50

Tauwassermenge, zulässige 165

U-Wert, opake Bauteile 47 ¦

Tauwasser-nachweisfreie Konstruktionen 150 ¦

U-Wert, Rahmen 52

Temperatur 33

U-Wert, Sandwichelemente 51

Temperaturleitzahl 34

U-Wert, Stahlleichtbau 51 U-Wert, Umkehrdächer 50 U-Wert, Verglasung 51

390

Index

V

Wärmespeicherfähigkeit raumumschl. Bauteile 118

VDI 4100, 284 ¦

Wärmestrom 35

Verbundfenster 56

Wärmestromdichte 35

Verdunstungsperiode (Glaser-Verfahren) 157

wärmetechnische Kennwerte 13

Verdunstungswassermenge 165 ¦, 191 ¦

Wärmeübergang infolge Konvektion 36

Verkehrslärmschutzverordnung 213

Wärmeübergang infolge Strahlung 37

Verständlichkeit 329 f

Wärmeübergangskoe§zient 36

Vertraulichkeit 287 ¦

Wärmeübergangswiderstand 38

Volumen, beheiztes 81

wärmeübertragende Umfassungsfläche 80

Volumenberechnung 5

Wärmeübertragung an das Erdreich 99 ¦

volumenebezogener Feuchtegehalt 141

Wärmeverluste 81 ¦

Volumenkennzahl 339

wärmeverluste, Lüftungs- 81 ¦

Vorbelastung (Immissionspegel) 215

wärmeverluste, Transmissions- 81 ¦

Vorhaltemaß 253

Wasser, wärmetechnische Kennwerte 29

W

wasserabweisend 147

Wärmebrücke, Wand-Boden-Anschluss 102 ¦

Wasseraufnahmekoe§zient 147

Wärmebrücken 63 ¦

Wasserdampf 125

Wärmebrückenkatalog 67 f

Wasserdampfdi¦usionsäquivalente Luftschichtdicke 139 f

Wärmedämmsto¦e, wärme- und feuchtetechnische Kennwerte 23 Wärmedurchgangskoe§zient, Fenster 51 ¦

Wasserdampf-Di¦usionsdurchgangskoe§zient 137 Wasserdampf-Di¦usionsdurchlasswiderstand 137

Wärmedurchgangskoe§zient, längenbezogener 55 f, 64 ¦

Wasserdampf-Di¦usionsstromdichte 138

Wärmedurchgangskoe§zient, opake Bauteile 47 ¦

Wasserdampfdi¦usionsstromrichtung 139

Wasserdampf-Di¦usionsleitkoe§zient 134

Wärmedurchgangskoe§zient, Rahmen 52

Wasserdampf-Di¦usionsübergangswiderstand 133 f

Wärmedurchgangskoe§zient, Verglasung 51

Wasserdampf-Di¦usionswiderstandszahl 135

Wärmedurchgangswiderstand 45

Wasserdampfkonzentration 129 ¦

Wärmedurchlasswiderstand 39, 70 ¦

Wasserdampfpartialdruck 125 ¦, 138, 175

Wärmedurchlasswiderstand, Anforderungen 70 ¦

Wasserdampfpartialdruckdi¦erenz 176

Wärmedurchlasswiderstand, Bausto¦schicht 39

Wasserdampfpartialdruckverlauf 142 ¦

Wärmedurchlasswiderstand, Luftraum 43

Wasserdampfsättigungsdruck 126 ¦, 157 ¦

Wärmedurchlasswiderstand, Luftschicht 40

Wasserdampfsättigungsdruckverlauf 159 ¦

Wärmedurchlasswiderstand, unbeheizter Raum 44

Wasserdampfsättigungskonzentration 130 f

Wärmeeindringkoe§zient 34

wasserhemmend 147

Wärmegewinne, interne 81 ¦

Wasserinstallationsgeräusche 277, 299

Wärmegewinne, solare 81 ¦

Wellenlänge 199

Wärmekapazität, spezifische 33

Wurzeln 9

Wärmeleitfähigkeit 34

Z

Wärmeschutz im Sommer 112 ¦ Wärmeschutz im Winter 69 ¦ Wärmeschutz, Änderungen an bestehenden Gebäuden 74 ¦ Gebäude mit geringem Volumen 74 ¦ Neubauten 72 ¦

Zusatzbelastung (Immissionspegel) 215 zweischalige Haustrennwand (Schallschutz) 313