KS-Süd e.V.

Schallabstrahlung von Gebäuden

Zum Schallimmissionsschutz der Nachbarschaft z.B. gegenüber schallabstrahlenden Gewerbebetrieben wird auf der Basis der Flächennutzungsplanung, der Bauleitplanung bzw. von vorhabenbezogenen Baugenehmigungen die Einhaltung von Richtwerten gefordert. Diese können als Immissionsrichtwerte im Form von Beurteilungspegeln gegebenenfalls in Kombination mit flächenbezogenen Schallleistungspegeln oder als Schallleistung von Einzelschallquellen ausgedrückt werden.

Die Erfordernis und der Umfang dieser Untersuchungen wird in Deutschland vom Gesetzgeber in einer Verwaltungsvorschrift, der Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm – TA Lärm geregelt.

Neben den im Freien zu betrachtenden Schallemittenten, wie Fahrwegen, Parkierungen und sonstigen schallemittieren den Anlagen und Gerätschaften, ist auch die Schallabstrahlung von Gebäuden für die Planung wesentlich. Dies betrifft nicht nur klassische Gewerbe- und Industriebetriebe sondern aufgrund der oftmals innerstädtischen Lage z.B. auch die Schallabstrahlung von Kulturbauten bzw. Gaststätten mit lauten Darbietungen.

Lageplan zum Berechnungsmodell für die Schallabstrahlung eines Gewerbebetriebs

In der Regel werden Planungen zum Immissionsschutz heute mittels komplexer Rechenprogramme durchgeführt, wobei heranzuziehende nationale Regelungen die Basis bilden und europäische  Rechenvorschriften berücksichtigt werden.

Oftmals ist bereits in der frühen Planungsphase eine Abschätzung zur Schallabstrahlung von Gebäuden oder Gebäudeteilen erforderlich. Zur wirtschaftlichen Bewertung und Gestaltung von erforderlichen Außenbauteilen wird z.B. gefragt: „Wie hoch muss die Schalldämmung der Fassade sein, um auch bei Kreissägebetrieb vor dem Schlafzimmerfenster von Herrn Huber in der Entfernung x einen Pegel von y einzuhalten?“  oder „Kann der Rückkühler mit einem Pegel z in 5 m Entfernung auch im Freien aufgestellt werden?“. Zur Beantwortung bedarf es überschlägiger Näherungsmethoden, deren Ergebnisse in die Entscheidungsprozesse einfließen.

Vereinfachte Berechnungsmethoden sollen keinesfalls erforderliche detailliertere Berechnungsmodelle in vertieften Planungsprozessen ersetzen, sind aber ein Hilfsmittel für eine erste Dimensionierung der Schallschutzmaßnahmen.

Allgemeines Berechnungsmodell

Die Schallimmission in der Nachbarschaft von „lauten Gebäuden“ wird durch den zu erwartenden Gesamtschalldruckpegel am nächstgelegenen Immissionsort sowie dessen zeitliche Bewertung und Gewichtung beschrieben. Folgende Elemente sind dabei wesentlich:

  • Schall, der von der Gebäudehülle (d.h. von deren Bauteilen) im Folge des innen herrschenden Schalldruckpegels abgestrahlt wird;
  • Schall von einzelnen Schallquellen, die im oder außen am Gebäude montiert sind, wie z.B. Gebläse, Transformatoren, Kühlaggregate etc.
  • Der Übertragungsweg wird nach den Schallausbreitungsgesetzen im Freien gemäß den entsprechenden Normen beschrieben.
  • Anforderungen an zulässige Schalldruckpegel bzw. Schall-Leistungen können abhängig von der schutzbedürftigen Nutzung/ Gebietsausweisung des Immissionsorts (z.B. „reines Wohngebiet“ WR) definiert werden.

Prinzipielles Modell für die Schallabstrahlung von Gebäuden

Der Gesamtschalldruckpegel an einem Immissionsort wird durch energetische Addition der einzelnen Teilschalldruckpegel berechnet. Der zu erwartende Schalldruckpegel bestimmt sich aus der Summe:

  • des Schallleistungspegels der punktförmigen Ersatzschallquellen z.B. einer Außenwand
  • der Richtwirkungskorrektur der punktförmigen Ersatzschallquellen in Richtung des Aufpunkts
  • der Gesamtausbreitungsdämpfung auf dem Schallausbreitungsweg.

Prinzipiell ist die Berechnung getrennt für einzelne Frequenzbereiche (Terzen bzw. Oktaven) durchzuführen. Bei geringeren Ansprüchen an die Rechengenauigkeit kann die Berechnung jedoch auch vereinfacht werden auf der Basis von frequenzbewerteten Einzahlgrößen, dem A-bewerteten Schalldruckpegel L, dem Schallleistungspegel Lw und von bewerteten Bau-Schalldämm-Maßen R'w.

Für schallabstrahlende Gebäudeteile kann der Schallleistungspegel nach folgender Gleichung bestimmt werden:

Entsprechend der Aufgabenstellung kann R' auch durch die Norm-Schallpegeldifferenz (Dn,e), das Einfügungsdämmmaß (D) oder die resultierende Schalldämmung zusammengesetzter Bauteile ersetzt werden. Eine Aufteilung der Gebäudehülle in verschiedene schallabstrahlende Teile ist oftmals erforderlich und zulässig.

Innenschalldruckpegel

Ist der Schalldruckpegel in einem Abstand von 1 bis 2 m vor der Innenseite der betrachteten Gebäude- hülle bzw. Teilfläche maßgebend. Für die vereinfachte Berechnung wird in der Regel von einem mittleren Schalldruckpegel (Diffusfeldpegel in einem kubischen Raum) im Innenraum ausgegangen.

Typischer Innenpegel (Gesamtpegel, Geräuschcharakter)

Diffusschallfeld im Innenraum

Absorbierende Flächen

Absorbierende Oberflächen mit hoher mechanischer Stabilität und unterschiedlicher schallabsorbierender Eigenschaft können z.B. mit Kalksandsteinen geschaffen werden. Übliches Mauerwerk weist geringe schallabsorbierende Eigenschaften (bis ~ 0,05) auf. Mit einer zusätzlichen Schale aus KS-Lochsteinen mit sichtbarer durchgehender Lochung und dahinter liegendem Luftraum können höhere  Schallabsorptionsgrade erzielt werden.

Ausführungsvarianten Schall absorbierender KS-Vorsatzschalen

Beispiel für eine Schallschluckwände aus KS-Schallschutzsteinen

Raumformen

Wesentliche Raumformen neben dem kubischen Raum sind aus schalltechnischer Sicht der Flachraum und der Langraum.

Ein Flachraum ist gekennzeichnet durch seitliche Abmessungen die die Höhe um den Faktor 3 überschreiten. Es herrscht kein diffuses Schallfeld mehr; der Schalldruckpegel nimmt mit zunehmender Entfernung von der Quelle ab. Ein hoher Einfluss durch Streukörper ist gegeben. Jede Schallquelle muss zur Berechnung des Schallfelds nach VDI-Richtlinie VDI 3760 betrachtet werden.

Als Langraum ist eine Raumform mit folgenden charakteristischen Bedingungen: Korridor, Aufzugsschacht oder großer Kanal. Der Schalldruckpegel in Langräumen nimmt geometrisch bedingt mit zunehmendem Abstand von der Schallquelle nicht ab. Schallabnahme kann nur durch Luftabsorption, schallabsorbierende Auskleidung und Streukörper geschaffen werden.

Diffusitätsterm Cd
Mit dem Diffusitätsterm werden das Schallfeld der betrachteten Räume und die örtlichen Oberflächeneigenschaften an der Innerseite der Gebäudehülle berücksichtigt. Für grobe Näherungen ist der Ansatz Cd = -5 dB zu wählen.

Diffusitätsterm nach DIN EN 12354-4

Berechnete Schalldruckpegel in einer Produktionshalle (Typ  Flachraum), Raumhöhe ca. 10 m, Decke schallabsorbierend

Schalldämm-Maß

Die Schalldämm-Maße von Bauteilen können sowohl durch Messungen im Prüfstand (R/Dn,e nach DIN EN ISO 140-3 oder DIN EN 140-10  als auch durch Messungen am Bau (R' nach DIN EN ISO 140-5 ) gewonnen werden. Insbesondere das Schalldämm-Maß aus Prüfstandsmessungen weist noch keine Einflüsse von flankierenden Bauteilen auf. Diese sind entsprechend DIN 4109 oder DIN EN 12354-1 bzw nach E DIN 4109-2 zu berechnen.

Im Industrie- und Gewerbebau liegen oftmals Trennbauteile vor, mit Einbausituationen, bei denen massive einschalige Bauteile an mehr als einer Kante von den umgebenden Bauteilen entkoppelt sind. Eine Entkopplung liegt z.B. bei Trennfugen an verschieblichen Rändern von Ausfachungsflächen vor. Wenn mindesten zwei solcher entkoppelter Kanten vorliegen, ist das Schalldämm- Maß des trennenden Bauteils nach unten zu korrigieren. Die dafür im Rahmen der E DIN 4109-32 vorgesehene Korrektur kann je nach flächenbezogener Masse der entkoppelten Bauteile und der Anzahl der entkoppelten Kanten bis zu 6 dB betragen. Im KS-Schallschutz-Rechner wird diese Korrektur bereits berücksichtigt.

Direktschalldämm-Maße von Kalksandsteinwänden nach E DIN 4109-2 bzw. DIN EN 12354-1 ohne Berücksichtigung von Entkopplung und Spektrumanpassungswerten Rw(C/Ctr)

Im Beiblatt 1 zu DIN 4109 sind für Regelbauweisen heranzuziehende Schalldämm- Maße enthalten. Diese stellen ungünstige Fälle dar, da hierin flankierende Bauteile mit mittleren flächenbezogenen Massen von m' = 300 kg/m2 berücksichtigt sind.

Bei Verwendung von bewerteten Schalldämm- Maßen Rw, ist bei der frequenzunabhängigen Einzahlberechnung der entsprechende Spektrumanpassungswert C/Ctr hinzuzurechen. Durch diese zusätzliche Gewichtung wird eine bessere Näherung zur Berücksichtigung der Frequenzabhängigkeit der Schalldämmung und des anregenden Schallereignisses geschaffen. Bei Einzahlberechnungen sind zu verwenden: Ctr für Innenpegel mit tieffrequentem Charakter;  C  für sonstige.

KS-Wand d = 150 mm, RDK 1,8 mit Putz

Beispiel: Doppelglasscheibe und Ständerwand

Typische Schalldämm-Maße (Direktschalldämmung)

Zusammengesetzte Bauteile

Setzt sich eine schallübertragende Fläche aus unterschiedlichen Bauteilen zusammen, ist das resultierende Schalldämm-Maß für das Bauteil zu ermitteln.

Der Anteil der flankierenden Übertragung ist im Einzelfall zu prüfen. Er ist in vielen Fällen unbedeutend und braucht deshalb meistens nicht berechnet zu werden.

Für Öffnungen ist ein Schalldämm-Maß von 0 dB anzusetzen. Sollten Schalldämpfer verwendet werden, ist die Einfügungsdämpfung D des Schalldämpfers zu berücksichtigen.

Körperschall

Durch gleichzeitige Anregung der Außenbauteile durch Körperschall können die Schallleistungen, die auf die Dämmung von Luftschall bezogen ermittelt sind, wesentlich erhöht werden. Die Außenhülle kann wie die Membran eines Lautsprechers wirken. Getrennt zu der Betrachtung zur Luftschallabstrahlung des Gebäudes ist dann zusätzlich eine Betrachtung für die Körperschallanregung der Außenbauteile zwingend erforderlich.

Schallausbreitung im Freien

Für die Schallausbreitung werden die Schallquellen idealisiert als Punktschallquellen mit einer charakteristischen Schallleistung betrachtet. Diese sind gekennzeichnet durch eine gleichmäßige Schallabstrahlung in alle Richtungen. Auf dem Ausbreitungsweg verteilt sich die Schallleistung gleichmäßig auf eine Kugeloberfläche mit dem Radius s.

Bei der näherungsweisen Berechnung (Entfernung zum Immissionsort 100 m) kommen für die Schallausbreitung lediglich zum Ansatz: das Abstandsgesetz, die Richtwirkungskorrektur und die Abschirmung.

Richtwirkungskorrektur

Unter der Richtwirkungskorrektur wird sowohl die Richtwirkung der schallabstrahlenden Bauteile und Öffnungen gesehen als auch die Einflüsse auf die Schallabstrahlung von benachbarten, schallharten Oberflächen. Die Richtwirkung von schallabstrahlenden Strukturen kann u.U. sehr stark schwanken, ist jedoch i.d.R. nicht von wesentlicher Bedeutung.

Wesentlich ist jedoch die Abweichung von der idealisierten Betrachtung einer Punktquelle, welche in alle Richtung gleichmäßig Schall abstrahlt. In Bild oben (Gleichung) ist eine Abstrahlung in den Vollraum, wie z.B. von einem Kamin, berücksichtigt. Bei Abstrahlung einer Halbkugel (Gesamtgebäude/ Flachdachfläche) sind durch die Reflexion (z.B. am Boden) um 3 dB höhere Werte zu erwarten.

Bei abstrahlenden Wänden (Viertelraum) sind um 6 dB höhere Werte zu berücksichtigen.

Richtwirkungskorrektur

Abschirmung

Abschirmung

Sollte vom Immissionsort aus gesehen keine direkte Sichtverbindung zu den betrachteten Schallquellen bestehen, ist der zu erwartende Schalldruckpegel niedriger als an Immissionsorten mit direkter Sichtverbindung. Die Höhe der Abschirmungswirkung hängt prinzipiell von der Frequenzzusammensetzung des Geräuschs und von geometrischen Bedingungen, wie der Lage der Schallquellen zum Immissionsort und den abschirmenden Bauelementen ab. Es kann prinzipiell zwischen zwei Arten der Abschirmungen unterschieden werden: Abschirmung ΔLZ durch das Gebäude selbst und Abschirmung durch andere Hindernisse.

Immissionsort

Anforderungen an die Schallabstrahlung von Gebäuden, Gebäudeteilen oder mit dem Gebäude verbundenen schallabstrahlenden Aggregaten ergeben sich aus den einzuhaltenden Immissionsrichtwerten in der Nachbarschaft. Abhängig von sonstigen zu berücksichtigenden  Schallquellen, wie Fahrwegen oder Ladeflächen im Freien, können unter der Berücksichtigung von Einwirkzeiten Anforderungen an den zulässigen Schalldruckpegel von einzelnen Schallquellen aufgestellt werden.

KS-Lexikon

Infomaterial