Klausurtraining Bauphysik [3 ed.] 3835101609, 9783835101609

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Eva Lübbe

Klausurtraining Bauphysik 521 Prüfungsfragen mit Antworten zur Bauphysik 3. Auflage

Eva L~bbe

KlausurtrainingBauphysik

Eva LSbbe

Klausurtraining Bauphysik 521 PriJfungsfragen mit Antworten zur 13auphysik 3. vollst~ndig aktualisierte und erweiterte Auflage 2007

Teubner

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

Die promovierte Physikerin Eva Lübbe unterrichtet Bauphysik, Mathematik und Statik an berufsbildenden Schulen und arbeitet als Dozentin für Weiterbildungen von Bauingenieuren und Architekten zu Energieberatern. Email: [email protected]

1. Auflage 1997 2. Auflage 2003 3., vollst. akt. u. erw. Auflage März 2007

Alle Rechte vorbehalten. © B.G. Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2007 Lektorat: Dipl.-Ing. Ralf Harms / Sabine Koch Der B.G. Teubner Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media. www.teubner.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. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Waren- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, www.CorporateDesignGroup.de Druck und buchbinderische Verarbeitung: Strauss Offsetdruck, Mörlenbach Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Printed in Germany ISBN 978-3-8351-0160-9

Inhaltsverzeichnis 1. W ~ i r m e s c h u t z 1~1 G r u n d l a g e n d e r W ~ i r m e l e h r e ............................................

1

1.2 K e n n g r 6 B e n d e s b a u l i c h e n W ~ i r m e s c h u t z e s ......................

13

1.3 T e m p e r a m r e n

31

i n B a u t e i l e n ..... i.........................................

1.4 L i i f t e n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

1.5 E n e r g i e e i n s p a r v e r o r d n u n g

44

................................................

1.6 K o n s t r u k t i v e U m s e t z u n g d e s W ~ i r m e s c h u t z e s ...................

77

1.7 W ~ i r m e s c h u t z u n d U m w e l t s c h u t z ......................................

91

1.8 N i e d r i g e n e r g i e h a u s ..........................................................

93

2. F e u c h t e s c h u t z 2.1 F e u c h t e s c h u t z - G r u n d l a g e n u n d f e u c h t e s c h u t z t e c h n i s c h e K e n n g r 6 B e n .................................................................... 2 . 2 W a s s e r d a m p f d i f f u s i o n ......................................................

103 110

2.3 Tauwasserbildung

a u f O b e r f l ~ i c h e n ...................................

118

2.4 Tauwasserbildung

i m I n n e r n v o n B a u t e i l e n ......................

125

2 . 5 P r a k t i s c h e r F e u c h t e s c h u t z ................................................

141

3. S c h a l l s c h u t z 3.1 G r u n d l a g e n u n d G r 0 B e n z u r B e s c h r e i b u n g d e s S c h a l l s ....

157

3.2 Wirkungsweise

164

v o n S c h a l l a b s o r b e r n ................................

3.3 L u f t s c h a l l s c h u t z ...............................................................

170

3 . 4 T r i t t s c h a l l s c h u t z ..............................................................

186

3.5 A n f o r d e r u n g e n

193

a n d e n S c h a l l s c h u t z .................................

3 . 6 K o n s t r u k t i v e U m s e t z u n g d e s S c h a l l s c h u t z e s ....................

198

4. B r a n d s c h u t z 4.1 G r u n d l a g e n u n d b r a n d s c h u t z t e c h n i s c h e

B e g r i f f e ..............

205

4 . 2 B r a n d v e r h a l t e n v o n B a u s t o f f e n u n d B a u t e i l e n ..................

215

4.4 Brandschutzanforderungen

220

...............................................

4 . 5 F e u e r m e l d e - u n d L ( S s c h e i n r i c h t u n g e n ...............................

225

5. L i c h t 5.1 L i c h t t e c h n i s c h e Gr~SBen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

227

5.2 Tageslicht .......................................................

234

T a b e i l e n ............................................................................................

I

1. Wiirmeschutz 1.1 Grundlagen der Wiirmelehre 1. Definieren Sie den Begriff W~irme. W~irme ist eine spezielle Energieform. W~irmeenergie ist die Bewegungsenergie der Molektile. 2. Wie wirkt sich die Erw/irmung eines KSrpers auf die Molekiile dieses KSrpers aus? Durch die Erw~rmung erh0ht sich die Bewegungsenergie der Molektile. In Gasen und Flt~ssigkeiten findet eine ungeordnete Bewegung der Molekale statt, wiihrend ira Festk/Srper die Molektile Schwingungen um eine Ruhelage ausftihren. 3. Wie kann man sich den absoluten Nullpunkt in bezug auf die Bewegungsenergie der Molekiile vorstellen? Bei -273,15 ~ wiirde die W~rmebewegung der Molektile v011ig zum Stillstand kommen. Dieser sogenannte absolute Nullpunkt ist nicht vollstiindig erreichbar.

4. Definieren Sie den Begriff Temperatur. Alle Stoffe haben einen bestimmten W~irmestand. Man nennt ihn Temperatur. 5. Wie werden Temperaturen gemessen? Welche Messger/ite sind iiblich? Die Bewegungsenergie der Molektile kann nicht direkt gemessen werden. Bei der Temperaturrnessung kann man nur die Wirktmg messen, die die W~irme auf die K/Srper ausiibt. Hfiufig nutzt man dazu die Wfirmeausdehnung yon Flassigkeiten und Gasen. Die wichtigsten Messger~ite zur Temperaturmessung sind: 9 Fltissigkeits- und Gasausdehnungs- Thermometer 9 Bimetallthermometer 9 Widerstandsthermometer

2

1.1 GrundlagenderWfirmelehre

9 Thermoelemente 6. Erl/iutern Sie die prinzipielle Wirkungsweise der wichtigsten Thermometerarten. Fliissigkeits- und Gasausdehnungsthermometer sind in vielf~iltiger Weise aus dem Alltag bekannt. Zur Messung genutzt wird die VolumenvergrOl3erung dutch Erw~irmung, die unmittelbar zur Anzeige an einer entsprechend geeichten Skala gebracht wird.

Auch das Bimetallthermometer nutzt direkt die unterschiedliche L~ingen~inderung yon zwei verschiedenen, aufeinander befestigten Metallen, die zu einer Verbiegung des Bimetalls fiihrt. Die Verbiegung kann zur Anzeige mit Zeiger oder zum Regeln verwendet werden. Beim Widerstandsthermometer wird ausgenutzt, dass sich der Widerstand eines Metalls oder eines Halbleiters bei Temperaturiinderung ver~indert. Die Temperatur~indenmg kann auf diese Weise in eine Strom~inderung tiber~hrt werden. Beim Thermoelement berahren sich zwei unterschiedliche Metalle. An der Bertthrungsstelle kommt es durch die unterschiedliche Energie, die zum Freisetzen von Elektronen in verschiedenen Metallen benOtigt wird, zum Eindringen der Elektronen des Metalls, das weniger Energie zurn Freisetzen yon Elektronen braucht, in das andere. Auf diese Weise entsteht ein temperaturabh~ingiger Stromfluss. Das Thermoelement stellt damit selbst die Stromquelle eines Stromkreises dar. 7. In welchen MaBeinheiten werden Temperaturen und Temperaturunterschiede angegeben? Welche Formelzeichen sind iiblich?

Temperamren werden in ~ oder K angegeben. Mit 0 (Theta) bezeichnet man Temperamren in ~ mit T Temperaturen in K. Temperamrunterschiede werden bei Bereclmungen immer in K angegeben, wobei als Formelzeichen auger AT auch A0 tiblich ist. 8. Wie groB ist eine Temperaturdifferenz von 1 ~ in K? 1 ~ = 1 K. Die Einteilung beider Temperaturskalen ist gleich. Die Temperaturskalen unterscheiden sich nut in bezug auf den Nullpunkt.

1.1 Grundlagen der Warmelehre

3

9. Erl~iutern Sie die Kelvin- und die Celsiustemperaturskala.

Die Kelvin - und die Celsiustemperaturskala unterscheiden sich im Nullpunkt. W~hrend die Kelvinskala am absoluten Nullpunkt begimlt und damit nur positive Werte hat, liegt der Nullpunkt der Celsiusskala beim Schmelzpunkt des Eises. 0 ~ entsprechen 273 K. Der Siedepunkt des Wassers bei Normaldruck wird als 100 ~ festgelegt. Der Abstand zwischen dem Eispunkt und dem Siedepunkt des Wassers auf der Thermometerskala wird in 100 gleiche Teile geteilt. Auf diese Weise wird die L~ingen~inderung far ein Grad ermittelt, die dann auch im negativen Temperaturbereich und im Bereich tiber 100 ~ zur Fortsetzung der Skala genutzt wird. 10. Wie ist 1 ~ definiert?

1 ~ ist 1/100 des Abstandes auf einem Quecksilberthermometer zwischen dem Gefrierpunkt (Eispunkt) und dem Siedepunkt (Dampfpunkt) des Wassers beim Normalluftdruck von 1013 hPa (Hektopascal). 11. Wie kann die thermische Ausdehnung eines Stoffes berechnet werden? Die Zunahme der Bewegungsenergie der Molekt~le eines Stoffes bei Erw~irmung drtickt sich nach auBen in einer allseitigen VolumenvergrN3erung des Stoffes alas. In vielen praktischen F~llen interessiert man sich nur fi~r die Ausdehnung in einer Richtung, fi~rdie L~qgen~nderung A1. A1= lo-~-AT lo Ausgangslfinge, Anfangslange Linearer Ausdehnungskoeffizient, L~ngenausdehnungskoeffizient AT Temperaturunterschied in K 10

Bild. 1.1 L~ngenausdehnung

1! 11 i~

v I

4

1.1 Grundlagen der W~rmelehre

Der lineare Ausdehnungskoeffizient far die verschiedenen Materialien kann Tabellen enmommen werden (Tabelle 1 im Anhang). 12. Was versteht man unter der spezifischen Wiirmekapazitiit?

Verschiedene Stoffe von gleicher Masse ben0tigen zu ihrer Erwiirmung unterschiedliche W~rmemengen. Unter der spezifischen Wiirmekapazit~it c eines Stoffes versteht man die W~irrnemenge, die nOtig ist, urn 1 kg eines Stoffes um 1K zu erw~rmen, c ist eigentlich temperaturabh~ingig, kann aber n~iherungsweise als konstant betrachtet werden. In Tabellen wird c meist bei 20 ~ angegeben (Tabelle 2 irn Anhang). Wasser hat eine sehr hohe Wiirmekapazitiit, die in den Warmwasserheizungen ausgenutzt wird. 13. Wie kann die Temperaturiinderung eines Stoffes bei Erwiirmung berechnet werden?

Im Bereich der Raumtemperatur ist die Temperamrerh0hung eines Stoffes n~hertmgsweise proportional der zugefiihrten W~irmemenge Q. Die spezifische W~irmekapazit~it c des Stoffes kann als konstant gelten. Q = m-c. AT m Masse c spezifische W~rrnekapazit~t AT Temperatur~inderung Stellt man diese Gleichung nach AT urn, so erh~ilt man die Temperatur~inderung AT, die ein Stoff mit der Masse m u n d der spezifischen W~irmekapazit~it c bei der Zufahrung der W~irmemenge Q erf~ihrt. AT-

Q m-c

14. Welche Mafleinheit hat die W~irmeenergie?

Energie, Arbeit und Warmemenge haben die Mageinheit J (Joule). 1 J = 1 N m = 1 Ws

1 kcal = 4,2 kJ Die offizielle Mal3einheit far die Warrnemenge ist J. Da fraher die standardisierte Mageinheit far die W~irmemenge kcal war, haben sich die Werte in kcal eingepr~igt.

1.1 Grundlagender W~melehre

5

Man findet auch heute noch, z. B. bei der Angabe des Energiegehaltes yon Lebensmitteln, die Angabe in kcal zusgtzlich hinter der Angabe in J in Klammern. 15. Wie ist der Heizwert definiert? Der Heizwert H ist definiert bei Feststoffen und FRissigkeiten als Quotient aus W~irrnemenge und Masse H = Q/m, bei Gasen als Quotient aus W~rmemenge und Volumen U = Q/V. Die Heizwerte einiger Materialien sind in Tabelle 3 im Anhang aufgelistet. 16. Vergleichen Sie den Heizwert von 1 m3 Erdgas und 1 kg Steinkohle. 1 m3 Erdgas hat etwa den gleichen Heizwert wie 1 kg Steinkohle. Beide haben einen Heizwert yon etwa 30000 kJ/kg. 17. Was versteht man unter spezifiseher Sehmelzw~irme q? Die spezifische Schmelzw~irme q ist die W~irmemenge, die erforderlich ist, um ohne Temperatur~inderung die Masse yon 1 kg dieses Stoffes zu verfltissigen. Wiihrend der Schrnelzphase wird Schrnelzw~irme zum Aufl6sen von Molekiilverbindtmgen verbraucht und es findet keine TemperaturerhOhung statt.

/

T fest

Bild 1.2 Spezifische Schmelzwfirme

/

fest + flt~ssig /

flt~ssig

f

Schmelzphase

Q

Die Schmelzwgrme von Blei ist wesentlich geringer als die Schmelzw~rme der anderen Metalle. Diese Tatsache nutzt man beim Bleigiegen aus. Die Schmelzwfirmen einiger wichtiger Stoffe sind in Tabelle 4 im Anhang zu finden.

1.1 Grundlagender Warmelehre

6 18.

Wie grofJ ist die W~irmemenge, die zum Schmelzen von 20 kg Eis mit einer Temperatur von 0 ~ benStigt wird? Q = q-m Q = 335 kJ/kg .20 kg = 6700 kJ = 6,7 MJ

Zum Schmelzen yon 20 kg Eis mit einer Temperatur yon 0 ~ ben0tigt man 6,7 MJ. 19. Welche W~irmemenge benStigt man zum Schmelzen von 20 kg Eis einer Temperatur yon - 15 ~ Q = c.m.AT + q.m Q= 2100 J/(kg K).20 kg.15K + 6,7 MJ Q= 630 kJ + 6,7 MJ = 7,3 MJ Zum Schmelzen yon 20 kg Eis einer Temperatur yon -15 ~ ben6tigt man 7,3 MJ. 20.

Wie grol~ ist die gespeicherte W~irmemenge in 1 m2 M a u e r w e r k aus HLZ, 30 cm dick, Dichte 1200 kg/m3? c -- 1,0 kJ/(kg K) Q = c.m.AT = lkJ/(kg K).1200 kg/m3.0,3m3.1 K = 360 kJ

Ein m2 Mauerwerk kann eine W~irmemenge von 360 kJ speichern. Bei der Berechnung setzt man entsprechend der Definition der spezifischen W~rrne (kJ pro kg und pro K) 1K ein. 21. U m wie viel erh0ht sich die T e m p e r a t u r von 1 1 Wasser, w e n n eine W~irme menge yon 30 kJ zugefiihrt wird?

A T = AQ _ 30kJ =7,14K m.c 1k g . 4 2 0 0 J / ( k g . K ) Die Temperatur des Wassers erh6ht sich urn rund 7 K. 22.

Um wie viel iindert sich die L[inge einer Gehwegplatte von 1,5 m bei einer TemperaturerhShung von 30 ~ A1= lo.~.AT A1= 1,5 m-0,008 mm/(mK)-30 OK = 0,36 mm

Die Lfingenfinderung betrggt 0,36 mm.

1.1 Grundlagender Warmelehre

7

23. Um wie viel iindert sich die Liinge einer Leichtbauplatte von 2 m bei einer TemperaturerhShung von -10 ~ auf 30 ~ A1= lo.Oc.AT A1 = 2 m.0,010 mm/(mK). 40 K = 0,8 mm Die L~ingen~inderung betr~igt 0,8 ram. 24.

Auf welche Arten kann Wiirme iibertragen werden? Welche Art des Wiirmetransports findet in Gasen, Fliissigkeiten und Feststoffen statt?

Man unterscheidet drei Arten der Wiirrnet~bertragung: 9 W~irmeleitung 9 Konvektion oder StrOmung 9 Strahlung Die W~rneleitung ist ein Prozess, der in allen Materialien stattfindet. Der W~irmeaustausch erfolgt unmittelbar yon Molektil zu Molekt~l. Bei der Konvektion wird die W~irme dutch Str0mung in Gasen oder Fltissigkeiten transportiert. Die Warmestrahlung ist eine Art der 1Jbertragung, die keine Materie ben0tigt und deshalb auch im Vakuum vorkommt. Sie ist eine elektromagnetische Strahlung, die sich im elektromagnetischen Spektrum an das langwellige sichtbare Licht anschliel3t. 25. Eri~iutern Sie den Begriff W~irmeleitung. W~irmeleimng ist ein W~irmeaustausch zwischen benachbarten Molektilen. Die Warmeschwingungen werden unmittelbar von einem Molekfil auf die benachbarten tibertragen. Es erfolgt kein Transport von Materie, sondern nur ein Energietransport durch die Stol3wirkung der schneller bewegten Molektile des w~irmeren Teiles. Die W~irmeleitung ist somit an Materie gebunden. 26. Wie ist die W~irmeleitf~ihigkeit ~ definiert? Die Warmeleitf~ihigkeit gibt an, welche W~irmemenge pro Stunde durch 1 me einer 1 rn dicken Schicht eines Stoffes geht, wenn der Temperatunmterschied an den beiden Schichtoberfl~ichen 1 Kelvin betrtigt.

1.1 GrundlagenderW~irmelehre Bauteil T2 T~-T2=IK lm

Warm strom

"

~

....

Bild 1.3 W~irmeteitf~ihigkeit

Die W~irmeleitftihigkeit ist eine der wichtigsten im Wtirmeschutz vorkommenden StoffkenngrN3en. Die W~irmeleitf~ihigkeit Nr verschiedene Baustoffe ist in Tabelle 5 im Anhang zu finden. 27. Wovon hiingt die Wiirmeleitf'dhigkeit eines Bauteils ab? Die GrOBe der W~irmeleitf'~ihigkeiteines Bauteils h~ingt ab von: 9 der Rohdichte des Stoffes, 9 der Porigkeit und der PorengriJBe, 9 dem Feuchtigkeitsgehalt. Die W~irmeleitf~ihigkeit ist um so grOBer,je kleiner die Molektilmasse ist. 28. Wie beeinflussen Dichte und Feuchte die Wiirmeleitf'~ihigkeit? Die W~irmeleitf~ihigkeit w~ichst mit zunehmender Dichte und Feuchte. Je por6ser ein Stoff ist, desto geringer ist wegen der geringen W~irmeleitf~ihigkeit der Luft seine W~irmeleitffihigkeit. 29. Welche Stoffe sind gute W~irmeleiter? Metalle sind wegen der freien Elektronen sehr gute W~irmeleiter. Gute elektrische Leiter sind auch gute W~irmeleiter. Bei Nichtmetallen hat die Struktur wesentlichen Einfluss: Die Warmeleitf'~ihigkeit ist bei amorpher Struktur geringer als bei kristalliner Struktur. Bei anisotropen Stoffen ist die Leitf~ihigkeit von der Richtung des W~irmestromes abh~ingig. So ist zum Beispiel bei Holz die W~irmeleitf~ihigkeit in Richtung der Faser am grN3ten.

1.1 Grundlagender W~nelehre

9

Das W~trmeleitverm6gen fl%siger K6rper ist im Vergleich zu dem der Metalle sebx gering. Gasf6rmige K6rper haben ein noch geringeres W~irmeleitverrnOgen. Bei Baustoffen k6nnen drei Gruppen unterschieden werden: Natuxsteine

)~von 2,3 bis 3,5 W/m.K

Baustoffe allgemein

)~von 0,14 bis 2,1 W/m.K

D~immstoffe

)~von 0,002 bis 0,1 W/m.K

30. Ist Luft ein guter oder ein schlechter W~irmeleiter?

Luft ist ein schlechter Wiirmeleiter. Das wird bei den W~irmediimmmaterialien, die viele Lufteinschltisse besitzen, ausgenutzt. Ebenso nutzen Betten, Doppelfenster und wollene Kleidung die geringe Wiirmeleitflihigkeit der Luft. Die einzelnen Gewebeteile verhindem die W~irmekonvektion, so dass nur das geringe W~irmeleitungsvermOgen der in der W~irmeschutzhtille enthaltenen Luft wirksam wird. Luft leitet die Wiirme 25mal schlechter als Wasser. 31. Wie ist die W/irmeleitf'~ihigkeit von Holz?

Holz ist ein schlechter Wiirmeleiter. Wenn man bei Kiilte einen Holz- und einen Metallgegenstand mit der Hand bertihrt, spt~rt man deutlich, wie schnell die Wiirme der Hand yon dem Metallgegenstand abgeleitet wird. Der Holzgegenstand dagegen fasst sich w/irmer an. Die Werte fiir die W~irmeleitf~higkeit yon Holz liegen zwischen 2~ = 0,13 W/m-K und )~ = 0,2 W/m.K. Holzfaserplatten haben eine noch geringere Wiirmeleitf~higkeit. 32. Was versteht man unter Wiirmekonvektion?

Unter W~irmekonvektion oder W~irmestrOmung versteht man den W~irmetransport durch die Fortbewegung der Molektile im zur Verft~gung stehenden Raum. Ursache der Str6mung k6nnen Temperatur- oder Druckunterschiede sein. Der W~irmetransport erfolgt in Fltissigkeiten und Gasen vorwiegend als Wfirmekonvektion, zus/itzlich zur W~rmeleitung. Von der Heizquelle eines Raumes aus str6mt die erw~rmte, leichtere Luft nach oben. Die unter dem Einfluss der Erw/~rrnung in einem Zimmer entstehenden Luftstr6mungen lassen sich mit Hilfe von Tabakrauch sichtbar machen. Eine wesentliche Rolle spielt die W~xmekonvektion bei den Winden und Meeresstr6mungen.

10

1.1 Grundlagender Warmetehre

33. Wann spricht man von W~irmeiibergang?

Als W~met~bergang bezeichnet man den W~irmetransport zwischen Gasen oder Fltissigkeiten und der angrenzenden Wand. Gibt ein gasfarmiger oder fltissiger K/Srper W~irme an einen festen ab oder umgekehrt, so muss der Wfirmestrom an der Grenzfl~iche einen Widerstand iiberwinden. An einem W~irmetibergang sind in der Regel alle drei W~rmetransportarten beteiligt. Der W~irmetibergang wird mit dem W~irmetibergangskoeffizienten h beschrieben. 34. Was versteht man unter Wiirmestrahlung?

W~irmestrahlung ist der W~irmetransport mit Hilfe von elektromagnetischen Strahlen. Die W~irmestrahlen sind etwas langwelliger als das sichtbare Licht und schliel3en sich im elektromagnetischen Spektrmn an das rote sichtbare Licht an. Die von einer Fl~che ausgestrahlte W~rmemenge ist proportional zt~ vierten Potenz der Temperatur dieser Fl~che. Am st~irksten strahlen unter sonst gleichen Bedingungen schwarze K6rper. 35.

Wovon h~ingt die Aufnahmefiihigkeit eines KOrpers fiir W~irmestrahlung ab?

Wie viel Wiirme ein der Wiirmestrahlung ausgesetzter K0rper aufnimmt, h~ingt von seiner Oberflliche ab. Dunkle und raue KOrper erw~irmen sich st~irker als helle und glatte. Wie gut der KOrper diese W~rme anschliegend speichern kann, wird von seiner spezifischen Wgrmekapazit~it bestimmt. 36. Wie gut ist Glas fiir W~irmestrahlen durchliissig?

Ebenso wie K~Jrper far Licht mehr oder weniger durchliissig sind, sind sie das auch far Wiirmestrahlen. Die Durchl~issigkeit far Wiirmestrahlung ist aber nicht parallel zur normalen Lichtdurchliissigkeit. Beispielsweise ist Glas fiir Licht gut durchliissig, w~thrend es far Wiirme wenig durchl~issig ist. 37. Was versteht man unter Treibhauseffekt?

Die sichtbaren Sonnenstrahlen gehen durch die Glasscheiben des Hauses hindurch und werden dabei nur wenig geschw~cht. Die Gegenst~inde und die Luft im Treibhaus werden dadurch erw~irmt, aber die yon diesen K/3rpem ausgehenden W~rmestrahlen gehen nicht aus dem Gew~chshaus heraus, da das Glas far die W~irmestrahlen undt~chl~ssig ist. Auf diese Weise erw~rmt sich das Gew~ichshaus.

1.1 GrundlagenderW~rmelehre

11

Diesen Effekt nutzt man auch in Niedrigenergieh~iusem aus, indem man mOglichst viele W~tnde auf der Sadseite aus Glas herstellt. Man wendet den Begriff "Treibhauseffekt" auch auf die gesamte Erde an. In diesem Zusammenhang wird der Begriff im Kapitel 1.6 W~rmeschutz und Umweltschutz erlautert. 38. Kann sich Wiirmestrahlung auch im Vakuum ausbreiten? Ein W~irmetransport durch W~irmestrahlung erfolgt auch in Abwesenheit von Materie. Die W~irmestrahlen sind elektromagnetische Wellen, die sich auch im Vakuum ausbreiten. 39. Was versteht man unter Wiirmedurchgang? Wird Wgrme von einem Raum mit einer Temperamr T1 dutch eine Wand in einen zweiten Raum mit einer Temperatur T2 tibertragen, so spricht man von Warmedurchgang. Die Wand kann dabei aus mehreren Schichten verschiedener Leitf~ihigkeit bestehen. 40. Erliiutern Sie, wie die Abkiihlung eines K0rpers erfolgt. Ein im freien Luftraum aufgestellter K~Srper, der eine h0here Temperattw als seine Umgebung hat, ktihlt sich ab, indem er seine W~irme vorwiegend dt~ch Konvektion und durch Strahlung an die Umgebung abgibt. Die Abkahlungsgeschwindigkeit ist in jedem Moment dem Unterschied zwischen seiner Temperatur und der seiner Umgebung proportional; d. h. der K~Srper ~indert seine Temperatur entsprechend einer Exponentialfunktion der Zeit. Man bezeichnet diesen Zusammenhang auch als Newtonsches AbkUhlungsgesetz. 41. Wie lang ist ein Holzbalken, der im Sommer bei 25 ~ eine Liinge von 3,200 m hat, im Winter bei -15 ~ A1 = lo.c~.AT A1= 3,200 m-0,009 mm/(mK). 40 OK= 1,15 mm Die L~ngen~inderung betr~igt rund 1,2 ram; d. h. der Balken ist im Winter 3,200 m - 1,2 mm =3,200 m - 0,0012 m = 3,199 m lang.

12

1.1 Grundlagender Warmelehre

42. Welche Veriinderungen kSnnen an Bauteilen durch Erw~rmung auftreten?

Folgende Wfirmewirkungen k6nnen auftreten: 9 Temperaturdehnung und damit verbundene L~ingen~inderung 9 Temperaturspannung * Verw61bung Wenn ein Bauteil an der L~ngen~inderung behindert wird, treten Spannungen im Material auf. Das sind bei behinderter Ausdehnung Druckspannungen und bei behinderter Verkarzung Zugspannungen. Die GrN3e der entstehenden Spannung ist neben der Gr~Sf3eder Temperaturfinderung noch vom Elastizitfitsmodul des Baustoffs abh~ingig. Bei ungleichm~tgiger Temperatureinwirkung kann es zu Verw61bungen kommen. Beispielsweise kOnnen Bodenplatten auf Erdreich von oben stgrker erwfirmt werden als von der Unterseite. Auch Dficher oder Fassadenteile k6nnen sehr unterschiedlichen Temperaturen auf Ober- und Unterseite ausgesetzt sein und k6nnen sich dadurch verwOlben. Die GrOi3eder Verw61bung ist auger vonder GrOBe der Temperamrfinderung, der L~nge und dem L~ingenausdehnungskoeffizient noch yon der Dicke des Materials abh~ingig.

1.2 Kenngr6fSendes baulichenWarmeschutzes

13

1.2 K e n n g r S l ~ e n d e s b a u l i c h e n W ~ i r m e s c h u t z e s 1. Wie ist der Wfirmedurchlasskoeffizient A definiert?

Der W~rmedurchlasskoeffizient A eines Stoffes gibt diejenige W~irmemenge in J pro Sekunde an, die durch eine lm 2 groBe Fl~iche eines Bauteils mit der Dicke d hindurchgeht, wenn der Temperaturunterschied 1 K betr~igt. 2. Erl[iutern Sie den Begriff Wiirmedurchlasswiderstand.

Der W~rmedurchlasswiderstand R dr~ckt den Widerstand gegen den Durchgang yon W~irme aus. Der W~medurchlasswiderstand ist vonder W~irmeleitf~higkeit und von der Dicke des Bauteils abNingig. R-

1 A

d )~

d - Schichtdicke )~- W~irmeleitf~ihigkeit Ftir die MaBeinheit ergibt sich mzK/W. 3. Welchen W~irmedurchlasswiderstand hat eine Leichtbetonwand mit einer Rohdichte von 1100 kg/m 3 und 30 cm Dicke?

R.

d

.

0,30m . . 0,55 W / ( m . K)

0,55

m 2 -K W

Der W~irmedurchlasswiderstand dieser Leichtbetonwand betr~igt 0,55 mzK/W. 4. Wie errechnet sich der W~irmedurchlasswiderstand fiir mehrere hintereinander liegende Schichten?

Bei mehreren Schichten addieren sich die einzelnen Widerstfinde. R = dl +d2 + . . . + _d,_ )LI

~g2

~n

5. Berechnen Sie den W~irmedurchlasswiderstand einer 36,5 cm Vollziegelwand, Dichte 1800 kg/m 3, beidseitig mit Kalkzement verputzt, Schichtdicken I cm bzw. 2 cm.

14

1.2 Kenngr01~endesbaulichenW~meschutzes

Es ist zweckm~il3ig,die Schichtdicken gleich in m einzusetzen. R=d'+d2

+d3

R = 0,02 + 0,365 0,10 0.81

0,01 0,10

R = 0,02 + 0,451 + 0,01 ~ 0,48 m 2K W Der Warmedurchlasswiderstand dieser Vollziegelwand betr~tgt 0,48 m2K/W. 6. Wie ist der Wfirmeiibergangskoeffizient h definiert?

Der fl~ichenbezogene W~irmeiabergangskoeffizient h gibt die W~rmemenge an, die zwischen einer 1 m2 grogen Bauteilfl~iche und der berill~enden Lufi ausgetauscht wird, wenn 1 K Temperaturunterschied besteht. Die Mageinheit des W~irmetibergangskoeffizienten ist W/mZK. Kehrwerte der Wfirmetibergangskoeffizienten, W~irmeiabergangswiderst~inde, sind in Tabelle 6 im Anhang zu finden. 7. Wovon ist der Wiirmeiibergangskoeffizient h abh~ingig? Ein WfirmeiJbergang zwischen der umgebenden Luft und dem Bauteil wird dutch die Temperaturdifferenz zwischen Luft und Bauteil verursacht. Er erfolgt durch Wfirmekonvektion und Strahlung.

Der Wfirmet~bergangskoeffizient h ist vonder Temperatur, der Str~mungsgeschwindigkeit, der Oberfllichenbeschaffenheit und der Geometrie abhiingig. 8. Wie ist der W~irmefibergangswiderstand definiert? Der W~irmetibergangswiderstand Rs ist der Kehrwert des W~irmetibergangskoeffizienten h. Er stellt den Temperaturunterschied in K zwischen der Schichtoberfl~iche und dem Temperaturstand der anliegenden Luft dar, wenn einer Fl~ichevon 1 m2 ein W~irmestrom von 1 W zugefiahrt wird.

W~irmeiabergangswiderst~nde sind in Tabelle 6 im Anhang zu finden. 9. Wie groB sind die Wiirmeiibergangswiderst~inde Rsl und Rsa fiir den W~irmeiibergang an einer Auflenwand innen und aullen?

1.2 Kenngr0gendesbaulichenW~meschutzes

15

Tabelle 6 Nr die Wfirmet~bergangswiderstgnde k6nnen wir den inneren WfirmeUbergangswiderstand Rsi = 0,13 m2K/W und den gui3eren Wgrmeabergangswider-

stand Rs, = 0,04 m2K/Wentnehmen. 10.

Warum sind bei einem AuBenbauteil die W~irmeiibergangswiderst~inde innen und augen unterschiedlich groB?

Da die Luftbewegungen innen und augen unterschiedlich grog sind, sind auch die W~rrnet~bergangswiderst~inde unterschiedlich grol3. Im Innern des Raumes ergibt sich die Luftbewegung durch die nat~rliche Konvektion, w~ihrendaugen eine durch den Wind erzwungene Konvektion stattfindet. Der Wind ~hrt dazu, dass der ~iugere W~rmet~bergangswiderstand kleiner ist als der innere. 11. Wie ist der W~irmedurchgangskoeffizient U definiert? Der W~rmedurchgangskoeffizient U oder U-Wert ist der Kehrwert des Warmedurchgangswiderstandes RT. Der W~irmedurchgangswiderstandRv lfisst sich nach der folgenden Gleichung ermitteln: RT =Rsi +R+Rsa Der W~medurchgangskoeffizientwurde fraher als k- Wert bezeichnet. Bauteil

Bild 1.4

W~irmedurchgang, W~medurchlassund Wgrmet~bergang

W~rme-

Warme-

abergang

durchlass

>

W~rmeabergang >

> W~rmedurchgang >

16

1.2 KenngrOgendes baulichenWfirmeschutzes

12.

Berechnen Sie den W~irmedurchgangswiderstand und den W~irmedurchgangskoeffizient fiir eine Lochziegelwand mit einer Dichte von 1200 kg/m 3, einem 2 cm dicken Auflenputz aus KalkzementmSrtel einem 1 cm dicken Gipsputz innen. L

r 365

Bild 1.5 Wandaufbau

7 R T = d l + d 2 ~ d3

)L1

~2

~3

RT = 0,02 + 0,365 + 0,01 0,10 0,50 0,51 m2K R T = 0,02 + 0,73 + 0,020 = 0,770 ~ 0 , 7 7 - W RT =Rse + R + R s i R T - 0 , 0 4 + 0,77 + 0,13 = 0,94 m2K W W U = 1,06 m2K

Der Wfirmedurchgangswiderstand betr~igt 0,77 m2K/W und der Wgrmedurchgangskoeffizient 1,06 W/m2K. 13. Wie ist die Wfirmestromdichte definiert? Die W~-mestromdichte q ist das Produkt aus Warmedurchgangskoeffizient und Temperaturunterschied.

1.2 Kenngr013endes baulichenW~rmeschutzes

17

14. Welche W~irmestromdichte hat eine Kalksteinwand mit einem U-Wert von 1,59 W/(m2K) bei einer Temperaturdifferenz zwischen innen und auBen von 35 K im Winter und 15 K im Herbst? Winter:

q = 1,59 W/(m2K)-35K = 55,7 W/m 2

Herbst:

q = 1,59 W/(m2K) . 15 K = 23,9 W/m 2

15. In weleher Richtung flief~t der Wiirmestrom? Der Warmestrom fliei3t in Richtung des Temperaturgef~illes, d. h. vom warrneren zum kNteren Bauteil. 16. Wie lautet die Grundgleichung fiir den Wiirmeverlust? Q-Q-= U - A . A O t Der W~rmeverlust, die zeitliche )knderung der W~irmemenge, ist abhangig von der Fl~che, dem W~irmedurchgangskoeffizienten und dem Temperaturunterschied. Man bezeichnet die zeitliche ~nderung der Warmemenge auch als W~rmestrom ~ . ~=Q t 17. Welcher W~irmeverlust ergibt sich bei einem Temperaturunterschied von 20 K durch eine Fliiche von 12 m2 einer Wand mit U = 0,55 W/(m2K)? Q = U. A .A0 = 0,55.12.20 = 132 W t Es ergibt sich ein W~irmeverlust von 132 W. 18. Wie wird die Luftdichtheit von Fenstern beschrieben? Bisher wurde die Luftdichtheit mit Hilfe des Fugendurchlasskoeffizienten a beschrieben.

18

1.2 Kenngr0gendesbautichenW~meschutzes

Mit der DIN EN 12207 wurde eine neue Klassifizierung vorgenommen. Die Zuteilung zu einer Klasse erfolgt anhand der gemessenen Luf~durchlfissigkeitdes Prtifk6rpers bei einer Referenzdruckdifferenz von 100 Pa, wobei die durchstrOmende Luftmenge auf die Gesamtflfiche des Prtifk6rpers oder auf die L~hngeder Fugen bezogen wird. Die Klassifizierung umfasst 4 Klassen, die nicht mit der frtiheren Klasseneinteilung identisch sind. In der folgenden Obersicht ist die Klassifizierung der Luftdurchl~issigkeit von Fensterfugen dargestellt. Kiassifizierung der Luftdurchl[issigkeit von Tiir- und Fensterfugen

Klasse

Referenzdurchl~issigkeit bei 100 Pa bezogen auf die Gesamtfl~che Fugenl~nge m3/(hm2) m3/(hm)

Fugendurchlasskoeffizient a bei 1 daPa bezogen auf die Fugenl/~nge m3/(hm(daPa)2/3)

1 2

50 27

12,50 6,75

2,69 1,45

3 4

9 3

2,25 0,75

0,48 0,16

19. Wie wird der W~irmedurchgangskoeffizient von Fenstern bestimmt?

Der W~irmedurchgangskoeffizientvon Fenstem Uw (w = window) kann gemessen, berechnet oder mit Hilfe von Tabellen bestimmt werden. Bei der Bestimmung mit Hilfe yon Tabellen ist der W~rmedurchgangskoeffizient abh~ingigvom W~irmedurchgangskoeffizient der Verglasung Ug und vom Wgrmedurchgangskoeffizient des Rahmens Uf ( f = frame), sowie yon Korrekturwerten AUw. Uw = U(Ug ; U0 + E AUw Die W~irmedurchgangskoeffiziemen Ug und Uf miissen vom jeweiligen Hersteller nachgewiesen werden. Tabelle 10a enthNt die Bestimmung des U-Wertes aus Ug und Uf und Tabelle 10b die Korrekturen AUw.Die Berectmung kann nach der folgenden Formel durchgeftihrt werden: Uw -

Ug .Ag + U f A f +W.1 Ag+Af

Dabei ist W die Warmeb~cke zwischen Glas und Rahmen, I die L~ingedieser W~ir-

1.2 Kenngrogendes baulichenWarmeschutzes

19

mebrticke und Agbzw. Af die Fl~ichen von Glas bzw.Rahmen. ~' = 0,09 W/mK ~ r Alu- und 0,07 W/mK ftir Edelstahlabstandshalter. Durch die Berticksichtigung diese W~irmebrticke ist der berechnete U-Wert von Fenstern gr6Ber als der k-Wert. 20. Welchen Wiirmedurchgangskoeffizienten hat ein Fenster mit einer Zweischeibenisolierverglasung mit Ug= 1,5 W/(m2K), einem U-Wert des Rahmens von 2,2 W/(m2K) und mehrfachen Sprossenkreuzen im Scheibenzwischenraum? Bestimmen Sie den Wert mit den Tabellen.

Wir ermitteln mit Hilfe von Tabelle 10a und 10b: Uw = 1,9 W/(m2K) + 0,2 W/(m2K) =2,1 W/(m2K) Das Fenster hat einen U-Wert von 2,1 W/(m2K). 21.

Wie grofl ist der Wiirmedurchlasswiderstand einer abgeschlossenen Luftschicht von 25 mm Dicke mit horizontalem Wiirmestrom?

Der W~xmedurchlasswiderstand von abgeschlossenen (ruhenden) Luftschichten kann nicht wie bei festen Stoffen aus Schichtdicke und W~rmeleitf~ihigkeit errechnet werden. Es wirken auBer W~rmeleitung noch Konvektion und W~irmestrahlung. Bei senkrechten Luftschichten nimmt die W~rmed~mmung bis zu einer Luftschichtdicke von etwa 50 mm zu, bei gr~Beren Schichtdicken wird die D~mmung wegen zunehmender Konvektion kleiner. Die Werte k6nnen Tabelle 7b im Anhang enmommen werden. F ~ eine Luftschicht von 25 mm Dicke mit horizontalem W~irmestrom kann der Wert 0,18 m2K/W entnommen werden. 22. Wie ist der Wiirmedurchlasswiderstand von beliifteten Bauteilen zu bereehnen?

Bewegte Luftschichten, wie sie zum Beispiel bei beliifteten D~ichern vorkommen, liefern nur einen geringen Beitrag zur Warmed~immung. In der WSVO wurde dieser Anteil vernachlassigt. Jetzt muss zun~ichst entschieden werden, ob die beltfftete Luftschicht stark oder schwach bewegt ist. Dazu dient Tabelle 7a. Handelt es sich um eine schwach beltiftete Luftschicht, so betr~igt der Bemessungswert des W~irmedurchlasswiderstandes die H~ilfte des entsprechenden Wertes nach Tabelle 7b. Es ist zu beachten, dass, wenn der Warmedurchlasswiderstand der Schicht zwischen der betrachteten Luftschicht im Spalt und der AuBenluft den Wert von 0,15 m2K/W t~bersteigt, fi~ diese Schicht nicht der tats~ichliche W~irmedurchlasswiderstand, sondern der H~chstwert von 0,15 m2K/W anzusetzen ist. Wird eine Luftschicht als stark beltiftet eingestuft, so werden der W~irrnedurchlasswiderstand der Luftschicht und der aller weiterer Schichten der Augenschale vernachl~issigt. Es wird bei diesen Bau

20

1.2 KenngrOgendes baulichenWarmeschutzes

teilen ein ~ugerer Warmedurchgangswiderstand angesetzt, der gleich dem Wert des inneren ist (Rse = Rsi). (Vgl. Kapitel 1.5, Frage 9) 23. Wie ist der W~irmedurchlasswiderstand unbeheizter Riiume zu beriicksichtigen? Unbeheizte R~iume behindern den W~rmestrom. Der W~rmedurchgangswiderstand Rx wird um den Beitrag des unbelt~fteten Raumes Ru ergfinzt und berechnet sich entsprechend DIN EN ISO 6946 nach RT= Rsi+ R + Ru+ Rse F ~ Dachr~iume k/3nnen die Werte far Ru Tabelle 7c enmommen werden. Ft~ andere R~iume kann Ru nach folgender Gleichung berechnet werden, in der Ai die Gesamtheit der Trennfl~ichen aller Bauteile zwischen dem Innenraum und dem unbeheizten Raum bedeutet und Ae die Gesamtheit der Trennfl~ichen aller Bauteile Ai R u = 0,09 + 0 , 4 - Ae zwischen dem unbeheizten Raum und der Aui3enluft: Ergibt sich R, > 0,5mzK/W, so ist eine genauere Berechnung nach DIN EN ISO 13789 erforderlich. 24. Was bedeutet die Zahl 0,04 auf einem Diimmstoff?. Die Zahl ist die W~rmeleitf~higkeit des D~immstoffs (ohne MaBeinheit). Je kleiner die Zahl, desto geringer ist die W~irmeleitung und desto besser ist der Wgrmeschutz. Um bei den wgrmeschutztechnischen Berechnungen nicht auf eine Vielzahl von sich kaum unterscheidenden Werten zt~ckgreifen zu mt~ssen, hat man die D~mmstoffe in folgende W~rmeleitf~higkeitsgruppen unterteilt: 020 025 030 035 040 045 050 055 060 25. Berechnen Sie den Wiirmedurchgangswiderstand und den Wiirmedurchgangskoeffizient fiir eine 12 cm dicke Normalbetonwand mit einer 5 cm dicken Mineralfaserschicht der W~irmeleitf~ihigkeitsgruppe 045, einem 2 cm dicken Aul~enputz aus KalkzementmSrtel und einem 1 cm dicken Gipsputz innen.

1,2 Kenngr0gendes baulichenW~meschutzes R:dl+d2

~'I

21

+d3 + d,

~2

~'3

~'4

R = 0,02+ 0,05 + 0 ' 1 2 + 0 ' 0 1 =0,02+1,111+0,060+0,020 0,10 0,045 2,0 0,51 m~K R = 1,39 - W R.r = R~ + R + R s i m2K R T = 0,04 + 1,39 + 0,13 = 1,56 - W W U = 0,64m2K Der W~medurchgangswiderstand betr~gt 1,56 m2K/W, der U-Wert 0,64 W/m2K.

26. Was versteht man unter einer Wfirmebrficke?

Eine W~irmebracke ist ein Bereich mit einem erh6hten W~irmedurchgangskoeffizienten. Auf Grund einer niedrigeren W~irmed~immung tritt an dieser Stelle ein erh0hter W~irmeverlust aufund es herrscht eine geringere Oberfl~ichentemperatur. 27. Wie k6nnen W~irmebriicken rechnerisch berficksichtigt werden?

Der W~irmeverlust wird im Falle einer linienf'6rmigen W~irmebriicke durch den langenbezogenen W~irmebrtickenverlustkoeffizienten 9 [W/(m.K)] beschrieben.

gt = Ihi ~ d b - U o b w b

bwb

Uo bwb hi

Wgrmedurchgangswiderstand des ungest6rten Bauteils Breite der Wgrmebracke Wgrmeiibergangskoeffiziem innen

Oi ,0~ Lufttempera~Jr innen und augen innere Oberfl~ichentemperatur Osi Far hi wird zur Sicherheit oft mit dem Wert hi =5 W/(m2K) gerechnet. Zu dem Wfirmestrom ohne W~rmebracke ~o

I:~0 = UoAMo(0i - 0 e)

22

1.2 Kenngr013endesbaulichenW~neschutzes

kommt der zusgtzliche Wfirmestrom durch die Wfirmebracke ~wB ~wB = ~ l ( O i -0~). Dabei sind AwBdie Fl~icheund I die L~tngeder W~trmebracke. Da das Berechnen der W~rmebracken far die Praxis ziemlich aufwendig ist, wird off mit W~irmebrackenkatalogen, die typische Konstruktionen beschreiben, und mit pauschalen Zuschl~igen zur Beracksichtigung von W~trmebracken gearbeitet. Aus Granden der Rechtssicherheit empfiehlt es sich, mit dem pauschalen W~trmebrackenzuschlag AUwB= 0,10 W/(m2K) zu rechnen. 28. Wie berechnet man den mittleren W~irmedurchgangskoeffizienten fiir Bauteile mit inhomogenen Bereichen?

Die Berechnung von inhomogenen Bauteilen hat sich mit der Einfahrung der DIN EN ISO 6946 ge~indert. W~thrend nach DIN 4108 Teil 5 der Wfirmedurchgangskoeffizient far Bauteile mit inhomogenen Bereichen als fl~chengewichteter Mittelwert aus den W~trmedurchgangskoeffizienten der einzelnen Bereiche berechnet wurde, sind jetzt oberer und unterer Grenzwert des Wfirmedurchgangswiderstandes (RT' und RT" ) zu berechnen und aus der Mittelung dieser Werte ergibt sich der UWert. 2 U = -

1

RT Die Berechnung des oberen Grenzwertes RT' entspricht im wesentlichen der alten Berechnmag des k-Wertes: _ _1 -

1 ( A s + A 2 +...+ Aq

R'T

A

RT~

RT2

mit RTm = Rse + y,d_~j+ Rsi

J~j

RTq

1.2 Kenngr0BendesbaulichenWarmeschutzes

23

Dabei shad: Fl~ichedes Bereiches 1 A1 A~ Fl~ichedes Bereiches 2 Fl~che des Bereiches q Aq Gesamtflache A RTm Warmedurchgangswiderstand des Bereiches m Rse ~iugererWarmeabergangswiderstand innerer W~rneabergangswiderstand Psi d~ Dicke der Schicht j W~irmeleitf~ihigkeitder Schicht j Far den unteren Grenzwert gemittelt.

R"T

wird die W~irmeleitfahigkeit flachengewichtet

)~j = A1---(~qA1+ ~zA2 + ... +)~qAq ) dj R~ =R~ +~-"~--+Rsi J ~j 29. Berechnen Sie den U-Wert ffir die folgende Dachkonstruktion.

1 Dachplatted =2 cm, Z,= 0,15 W/InK 2 ruhende L =7 u f tcm schichtd 3 Sparrend = 1 4 c m , )~= 0,20 W/mK 4 Dfimmungd =7 cm, )~= 0,035W/mK 5 Deckenverkleidung d = 2 cm, L = 0,21W/mK

Schicht . 2 ~__~~ / / ' ~t. l ~/ ~)~! ' i l I l /~-----~ / / ~ / 3 -4F -720 a

Bild 1.6 Berechnungdes U-WertesinhomogenerBauteile Das Bauteil wird in zwei Abschnitte a und b und vier Schichten unterteilt. Far den W~irmedurchgangswiderstand des Bereiches a ergibt sich:

l 23 4 5

24

1.2 Kenngrol~endes baulichenW~rmeschutzes

RTa = 0,04+ 0,02 +0,16+ 0,07 + 0,02 +0,1 0,15 0,035 0,21 RTa = 2,529 m2K W FOr den W~irmedurchgangswiderstand des Bereiches b ergibt sich: Rvo = 0,04+ 0,02 + 0,14 + 0,02 +0,1 0,15 0,2 0,21 m2K RTb = 1 , 0 6 9 - W Damit ergibt sich for den oberen Grenzwert: 1 _(Aa

+Abll

2,529 1,069 1

R'T

W

= 0,449 ~ m~K

R', = 2,22 - - ~ w maK FOr den unteren Grenzwert mt~ssen wir die Warmeleitf~ihigkeit der vier Schichten berechnen.

)vl = 0,15 W / I n K 7V2 =

~3 = )L 4 =

0,43.720 + 0,2.80 800 0,035. 720 + 0,2.80 800 0,21W/mK

= 0,407 W / mK

= 0,0515 W / m K

1.2 Kenngrogendes baulichenW~meschutzes

25

Die W~irmeleitf~ihigkeit der Luftschicht )~L wurde dabei mit Hilfe des W~irmedurchlasswiderstandes aus Tabelle 7b berechnet: d2 0,07 ~.L . . . . . R L 0,16 R l = _ _ =t _ _ =0,02 d 7~ 0,15 R2.

d2 0,07 . . . 9~2 0,407

R3.

d3 0,07 . . . ~.3 0,0515

R4 _

0,43W / m K

0,133m2K/W

0,172m~K/W

1,359m2K/W

d 4 _ 0,02 _ 0,095 m2K / W ~4 0,21 Rse +R1 + R 2 + R

3 +R 4

+Rsl

0,04 + 0,133 + 0,172 + 1,359 + 0,095 + 0,1 = 1,899 m2K / W R.r=

R 'T + R~ = 2,225 + 1,899 _ 2,062 m2K ! W 2 2

Der tmtere Grenzwert betr~igt 1,899 m2K/W und der gesamte W~irmedurchgangswiderstand RT = 2,062 m2K/W. Damit ergibt sich der U-Wert zu: 1 1 U - TR-- - 2,062 - 0,485 ~ 0,49 W / m2K

30.

Was ist bei der Berechnung des W~irmedurchlasswiderstandes von Bauteilen mit Abdichtungen zu beachten?

Bei der Berechnung des W~irmedurchlasswiderstandes von Bauteilen mit Abdichmngen, z. B. D~ichem und Decken gegen Erdreich, werden nur die Schichten innerhalb der Abdichtung berticksichtigt. Ausnahmen bilden Umkehrd~cher unter Verwendung yon D~immstoffplatten aus extrudergesch~iumtem Polystyrolschaumstoff, die mit einer Kiesschicht oder einem Plattenbelag abgedeckt sind und Perimeterd~mmungen unter Anwendung yon

26

1.2 Kenngrogendes baulichenW~aeschutzes

D~immstoffplatten aus extrudergesch~umtem Polystyrolschaumstoff und Schaumglas, wenn die Perimeterd~a-tmung nicht st~indig im Grundwasser liegt. 31. Wie wird der Sonneneintrag nach DIN 4108- 2003-04 berechnet?

Der Nachweis des sommerlichen W~irmeschutzes geschieht mit Hilfe des Sormeneintragsfaktors. Die Berechnung des Sormeneintrags wird immer fiJr den ungtinstigsten, d. h. wiirmsten Raum durchgefiJhrt. Der Nachweis des sommerlichen W~irrneschutzes ist nicht erforderlich, werm der Fensterfl~ichenanteil die Grenzwerte nach Tabelle 11a unterschreitet. Ansonsten ist nachzuweisen, dass der Sonneneintragskennwert S einen H6chstwert nicht Uberschreitet. Der Sonneneintragskennwert S ist mit der folgenden Gleichung definiert: A w,j "gtotal SAm Dabei bedeuten Aw,j Fensterfl~ichen g tot~ Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung A~

Netto-Grundflfiche des Raumes

Bei der Berechntmg der Nettogmndfl~iche ist zu beachten, dass Bodenfl~ichen, die mehr als das Dreifache der lichten Raumh6he von der AuBenwand, bzw. vom Fenster entfernt sind, nicht beracksichtigt werden. Der Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung gtota!kann berechnet werden nach: gtot,l= g "Fc Dabei ist g

der Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung nach DIN EN 410 (bzw. Herstellerangabe)

Fc

der Abminderungsfaktor far Sonnenschutzvorrichtungen (Tabelle 1lb)

Bei Verglasungen mit verschiedenen g-Werten ist das flfichengewichtete Mittel zu berechnen. Far den Sonneneintragskennwert S muss gelten: S < Sz~l= E ASx

1.2 Kenngr0gen des baulichen Wfirmeschutzes

27

mit Sx Zuschlagswert nach Tabelle 1lc Bei der Berechnung des Zuschlagswertes wird die Geometrie des Raumes mit einem Gewichtungsfaktor fgewberiicksichtigt. fgew=(Aw + 0,3AAW+ 0,1AD)/AG Dabei bedeuten: Aw Fensterflache, einschlieglich Dachfenster AAw AuBenwandfl~iche AD

Dachfl~iche

AG

Nettogrundfl~iche

Der Einfluss der Fensterneigung wird durch den Neigungsfaktor fneigbeschrieben: A w,neig

fneig ----- AG

Aw,neig geneigte Fensterflfiche, einschlieglich Dachfenster Fenster, die eine tiberwiegende Nordorientierung aufweisen oder durch das Gebtiude selbst verschattet sind, werden durch den Orientierungsfaktor fno~aberacksichtigt. fnord = Aw'n~ Aw,ges

Aw,.o~a Nord-, Nordost- und Nordwest- Fensterfl~iche mit einer Neigung > 600 Awges gesamte Fensterfl~iche Die Eimeilung der Gebgude nach der Wgrmespeicherf~ihigkeit in leichte, mittlere und schwere Bauart erfolgt mit Hilfe der wirksamen W~irmespeicherfahigkeit Cwirk nach der folgenden Gleichung: Cwirk= Z (c'9"d'A), mit c spezifische W~irmespeicherf~ihigkeit

28

1.2 Kenngrogendes baulichenW~rrneschutzes

p

Rohdichte des Baustoffs

d

wirksame Schichtdicke

A

Fl~iche des Bauteils (lichte RohbaumaBe)

32. Berechnen Sie den Energieeintrag fiir ein Gebiiude mit folgenden Angaben fiir den ungiinstigsten Raum: AuBenwand AWA = 42,05 m2, Fenster Aw =11,48 m2, Grundfliiche AG= 35,4 m2, Decke gegen AuBenluft AD = 35,4 m2, Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung g = 0,65, Sonnenschutzvorrichtung auBen: drehbare, hinterliiftete, wenig transparente Lamellen, erhOhte Liiftung in der Nacht, Geb~iude in Klimaregion B (Bild 1.7), leichte Bauart, ostorientiert Grundflfichenbezogener Fensterflgchenanteil: Aw fAG

--

- -

Ao

11,48 -- 32,43 = 32,43 % > 10 % 35,4

Laut Tabelle 1lb ergibt sich folgender Abminderungsfaktor: Augen: drehbare, hinterlt~ftete Lamellen Fc= 0,25 gtotaI = g "Fc=0,65 "0,25 = 0,1625 Laut Tabelle 1lc ergeben sich folgende Sonneneintragswerte: Gebgude in Klimaregion B

Sx = 0,03

leichte Bauart

Sx =0,06 "fgew= 0,06(Aw + 0,3AAw + 0,1AD)/A6 Sx =0,06.(11,48+ 0,3"42,05 + 0,1"35,4)/35,4 Sx =+0,0468

ostorientiert

Sx = 0

erh6hte Laftung in der Nacht

Sx = +0,02

Szu=Z Sx =0,03 + 0,0468 + 0,02 = 0,0968 Der zulfissige Sonneneintrag betrfigt 0,0968. Nun berechnen wir den vorhandenen Sonneneintrag:

S - Aw "gtotal AQ

1.2 Kenngr6gendes baulichenWfirmeschutzes

29

S = 11,48.0,1625 35,4 S = 0,0527 Vergleich des vorhandenen und des zul~ssigen Sonneneintrags: S = 0,0527 _ 100 m3und Geb~iude mit geringem Volumen

9 Bauliche Amderungen bestehender Gebfiude

46

1.5 Energieeinsparverordnung

8. Was versteht man unter Geb~iude mit normalen Innentemperaturen?

Geb~iude mit normalen Innentemperaturen sind Geb~iude, die nach ihrem Verwendungszweck auf eine Innentemperamr von 19 ~ und mehr trod j~ihrlich mehr als 4 Monate beheizt werden. 9.

Welche W~irmemengen spielen bei der Berechnung des Jahres-Heizw[irmebedarfs eine Rolle?

Bei der Berechnung des Jahres- Heizw~irmebedarfs m%sen berficksichtigt werden: 9 Transmissionswfirmebedarf 9 Liaftungsw~irmeverlust e 9 interne W~irmegewinne 9 solare W~armegewinne 10.

Wie kOnnen W~irmebriicken bei der Ermittlung des Jahres-Heizw~irmebedarfs beriicksichtigt werden?

W~irmebrficken sind bei der Ermitthmg des Jahres-Heizw~irmebedarfs auf eine der folgenden Arten zu berticksichtigen: 9 Beracksichtigung durch Erh~Shung der W~irmedurchgangskoeffizienten um AUwB = 0,10 W/(mZK) Far die gesamte w~irmeUbertragende Umfassungsflfiche 9 bei Anwendung von Planungsbeispielen nach D1N 4108 Beiblatt 2:1998-08 Berficksichtigung durch Erh~Shung der W~irmedurchgangskoeffizienten um AUwB = 0,05 W/(m2K) ff~ die gesamte warmeiibertragende Umfassungsflgche. 9 durch den genauen Nachweis der W~rmebrficken nach DIN 4108-6:2000-11 in Verbindung mit weiteren anerkannten Regeln der Technik 11. Was versteht man unter dem VerMiltnis A/V~?

Bei der Berechnung des Heizw~irmebedarfs wird das Verhtiltnis der w~irmetibertragenden Umfassungsfl~iche A eines Gebtiudes zum hiervon eingeschlossenen Bauwerksvolumen Ve beracksichtigt. Die in Tabelle 15 bzw. 16 angegebenen Werte des Jahres-Heizw~irmebedarfs dUrfen nicht iaberschritten werden.

1.5 Energieeinsparverordnung

47

12. Wie ist die w~irmeiibertragende Umfassungsfl~iche A definiert? Die w~irmetibertragende Umfassungsfl~iche A setzt sich aus allen Fl~ichen zusammen, die das beheizte Volumen gegen die Augenluft, das Erdreich oder Bauteile mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen abgrenzen. Es sind die GeNiudeaul3enmage zu verwenden. 10berstgnde bis zu 20 cm dtirfen unberticksichtigt bleiben. 13. Wie ist die Gebiiudenutzfliiche definiert?

Die Gebiiudenutzfl~che AN wird bei Wohngebliuden aus dem beheizten Gebiiudevolumen ermittelt, indem das Volumen mit dem Faktor 0,32 multipliziert wird. A N = 0,32. Ve Die Gebgudenutzflgche entspricht nicht der Wohnflgche. Die DIN V 18599 (2005) verwendet diesen umstrittenen Begriffnicht mehr. 14. Erfiillt das Geb~iude mit V < 100m3 mit folgenden U- Werten die EnEV? Wiinde

0,34 W / K m 2

Fenster

0,165 W / K m 2

Dach

0,23 W / K m 2

Bodenplatte gegen Erdreich

0,45 W/Km 2

Ja, falls die Anforderungen an heizungstechnische Anlagen und an die Anlagen zur Warmwasserbereitung den Fordenmgen nach Abschnitt 4 der EnEV gentigen. Die UWerte sind ausreichend, wie man dutch Vergleich mit Tabelle 14 sieht. 15.

Fiir welche Neubauten darf das vereinfachte Rechenverfahren (Heizperioden-Verfahren) ffir den Nachweis verwendet werden ?

Das vereinfachte Verfahren darf ftir Wohngeb~iude angewendet werden, deren Fensterfl~ichenanteil 30% nicht tiberschreitet. 16. Berechnen Sie den Wiirmedurchlasswiderstand und den Wiirmedurchgangskoeffizienten einer 37,5 cm dicken AuBenwand aus Gasbeton-Blocksteinen mit einer Dichte von 600 kg/m 2. Erfiillt diese Wand die Forderungen des Mindestw~irmeschutzes?

Als erster Schritt ist zu prtifen, ob das Fl~ichengewicht tiber 100 kg/m2 liegt:

48

1.5 Energieeinsparverordnung

0,375m- 600

kg = 225 m--?-

--•2

Das Fl~ichengewicht betr~igt 225 kg/m2 und liegt damit Uber 100 kg/m2. Es gilt Tabelle 8. Wir berechnen zun~ichst den W~rmedurchgangswiderstand, anschlieSend den W~irmedurchlasswiderstand der Wand und den U-Wert. 1

d

0,375m2K

A

)v

0,24W

m2K = 1,56-W

R T = Rsa + d + R s e

R T = 0,04 + 1,56 + 0,13 = 1,73 m 2K . W W U = 0,58-m2K Nach Tabelle 8 ist ein Wgrmedurchlasswiderstand von R~ =1,2 m2K/W erforderlich. Der Wfirmedurchlasswiderstand der Wand ist grOger als der geforderte Wert und die Wand erfallt demnach die Forderungen des Mindestwfirmeschutzes. 17.

Berechnen Sie die Dicke der W[irmed~immung, die nach der Energieeinsparverordnung bei Erneuerung der abgebildeten Aullenwand fiir ein Haus mit niedrigen Innentemperaturen erforderlich ist.

Id-lN

I,::;'l'-'-'"

!////

I=::, ~ /

/

/

/

.'

1 Kalkzementputz 2 cm

[~.:l,---- / / / / /

2 Wfirmedgmmschicht 040

k ~ l ~ ,.'/ "/ ,-'/ [~j,.__~///// I . : U- - - ~ / _

/ / /

3 Nonnalbeton 10cm

/

4 Gipsputz 1 cm

":: ;X-X. Bild 1.10 AuBenwand

1 2

3

4

Nach der Energieeinsparverordnung darf U far die AuBenwand maximal 0,75 W/(m2K) sein (Tabelle 14).

1, 5 Energieeinsparverordnung

49

1 = R~ + d-2-~+ d--L+ d--2-3+ d--2-4+ R ~ U )~l ~2 )~3 9~4 - 0,13+ 0'02 + d; + -0,1 - + 0,01 +0,04 0,75 0,10 0,04 2,0 0,51 1

1,333 = 0 , 1 3 + 0 , 0 2 +

d2 + 0 , 0 5 0 + 0 , 0 2 0 + 0 , 0 4 0,04

1,333= d2 +0,270 0,04 d2 - 1,333 - 0,270 0,04 d z = 0,04.1,063 = 0,0425 m

Es ist eine 4,3 cm dicke W~rmed~nmschicht erforderlich. 18. Welche Bauteile werden in der DIN 4108 unterschieden bzw. fiir welche Bauteile existieren unterschiedliche Anforderungen in bezug auf den Mindestwiirmeschutz? DIN 4108 unterscheidet folgende Bauteile: 9 AuBenw~nde 9 Wohnungstrennw~inde *

Treppenraumw~inde

,

Wohnungstrermdecken und Decken zwischen fremden Arbeitsr~iumen 9 unterer Abschluss nichtunterkellerter Aufenthaltsrfiume 9 Decken tinter nichtausgebauten Dachr~iumen 9 Kellerdecken

*

Decken, die Aufenthaltsr~iume gegen die AufSenluft abgrenzen

Die Mindestwerte der Warmedurchlasswiderst~nde Nr diese Bauteile sind in Tabelle 8 im Anhang zu finden.

50 19.

1.5 Energieeinsparverordnung Welche Anforderungen stellt die DIN 4108 Fenstern?

an den W~irmeschutz von

DIN 4108 stellt keine zahlenm~iNgen Anforderungen an den Warmeschutz von Fenstern. Sie schreibt aber vor, dass Fenster und Fensterttiren von beheizten Rgumen mit Isolier- oder Doppelverglasung versehen werden mtissen. 20. Welche Anforderungen stelit die Energieeinsparverordnung Wiirmeschutz von Fenstern?

an den

Bei der Anderung yon GeNiuden darf der U-Wert for Fenster yon beheizten R~iumen den Wert U =1,7 W/(m2K) nicht tibersteigen. Ausgenommen davon sind grogfl~ichige Verglasungen wie Schaufenster, wenn sie nutzungsbedingt erforderlich sind. Die Schaufenster sind deshalb von den Forderungen ausgenommen, well eine Doppelverglasung zu unerwtinschten Reflexionserscheinungen und damit zu einer Nutzungsbeeintr~ichtigung fiihren warde. W~irmedurchgangskoeffizienten flit Fenster sind technischen ProduktSpezifikationen zu entnehmen oder nach DIN EN ISO 10077-1:2000-11 zu ermitteln. W~trmedurchgangskoeffizienten fttr Fenster in Abh~ingigkeit yon Verglasung und Rahmen siehe Tabelle 10 im Anhang. 21. Wie ist bei aneinandergereihten GeMiuden der Jahres-Heizwiirmebedarfzu errechnen?

Bei der Berechnung von aneinandergereihten GeNiuden werden Geb~udetrennw~nde zwischen Gebiiuden mit normalen Innentemperamren als nicht wlirmedurchliissig angenommen und bei der Ermittlung der Werte A und A/Ve nicht berticksichtigt. Werden mehrere Einheiten eines Gebiiudes gleichzeitig erstellt, dt~fen sie als eine Einheit berechnet werden. Zwischen Geb~iuden mit normalen Innentemperaturen und Geb~iuden mit niedrigen Innentemperaturen wird der W~rmeduchgangskoeffizient mit einem Abminderungsfaktor Fu gewichtet. Zwischen Geb~iuden mit normalen Innentemperaturen und Geb~tuden mit wesentlich niedrigeren Innentemperaturen wird der Wiirmedurchgangskoeffizient mit dem Abminderungsfaktor Fu = 0,5 gewichtet. 22. Was ist bei Fliichenheizungen in bezug auf den Wiirmeschutz zu beachten?

Die EnEV stellt im Gegensatz zur W~irmeschutzverordnung keine speziellen Anfordenmgen an Fl~ichenheizungen. Die zus~itzlichen W~irmeverluste tiber diese

51

1.5 Energieeinsparverordnung

Bauteile miissen durch die Berechmmg von AHT,FHerfasst werden. Diese zusatzlichen Verluste diirfen vemachlgssigt werden, wenn zwischen Heizfl~iche und auSen liegenden konstruktiven Bauteilen eine Warmedammung von mindestens 8 cm ()~< 0,04 W/(mK) vorhanden ist ( R > 2,0 m2K/W). 23. Berechnen Sie die nach der EnEV erforderliche Wfirmediimmung fiir eine Deckensanierung eines Wohnraumes unter einem nicht ausgebauten Dachraum (Ziegeldach ohne Pappe). Vergleichen Sie die ermittelte Schichtdicke mit der nach dem Mindestwfirmeschutz erforderlichen Schichtdicke.

1 RiemenfuBboden 22 mm, P = 500 kg/m3

1

2 Mineralfaserfilz 040 3 Stahlbetondecke 140 ram, ~=2,1 W/InK 4 Gipskalkputz 15 mm

34

Bild. 1.11 Decke Tabelle 14 k6nnen wir den U-Wert far die Decke nach der Energieeinsparverordhung enmehmen: Up darfmaximal 0,30 W/(m2K) sein. Die WgrmeUbergangswiderstgnde betragen nach Tabelle 6: Rsi = 0,10 m2K/W; Rsa = 0,04 m2K/W

W~rmedurchiasswiderstand des Daches nach Tabelle 7: Ru = 0,06 m2K/W Wir setzen die Werte in die Gleichung ein und errechnen d2: 1 U

Rsi + l + R u A

+ Rse

1___~_= 0,10 + 1 + 0,06 + 0,04 0,30 A __=__+__+(13+__ 1 dI d2 d4 A ~1 Nz )~3 ~4 1 - 0,022 + d 2 + 0,14 + 0,015 - A 0,13 0,04 2,1 0,70

1.5 Energieeinsparverordnung

52

3,33 =0,10+ 0,022 + d 2 + 0,14 + 0,015 + 0,06 + 0,04 0,13 0,04 2,1 0,70 d 2 = 2,876.0,04 = 0,115 m Nach der Energieeinsparverordnung ergibt sich eine Schichtdicke von 12 cm. Far den Mindestw~irmeschutz muss zunachst die flachenbezogene Masse der Decke berechnet werden. In diesem Fall betrachten wir zun~ichst die fl~ichenbezogene Masse des Hauptanteils, die Stahlbetondecke. 2400 kg/m2.0,14 m = 336 kg/m2 Da die Stahlbetondecke allein schon ein Fl~ichengewicht von 336 kg/m2 hat, d. h. ein Fl~ichengewicht gr613er als 100 kg/m2, brauchen wir das Fl~ichengewicht der weiteren Teile nicht zu berechnen. Es gilt Tabelle 8 fttr schwere Bauteile. Wir entnehmen Tabelle 8 den Wert 1/A = 0,9 m2K/W. 1

__q_

d1

d2

A

)21

)22

0,90

--

--

+

0,022 _ + 0,13

_

d 3 + - -d 4

)23 d2 0,04

)24

+

0,14 + -0,015 2,1 0,70

0,90 = 0,169 + d2 _]..0,067 + 0,021 0,04 0,90 = 0,257-~ d2 0,04 d 2 = 0,643" 0,04 = 0,026 m Der Mindestw~irmeschutz erfordert eine D~mmschichtdicke von 2,6 cm. Man sieht, dass die Energieeinsparverordnung wesentlich st~irkere D~immungen erfordert als der Mindestw~rmeschutz. 24. Wann darf das vereinfachte Verfahren zur Ermittelung des JahresHeizwiirmebedarf (Heizperiodenverfahren) angewendet werden?

Das vereinfachte Verfahren kann bei Wohngeb~iuden mit einem Fensterfl~lchenanteil f _HT' ? 0,506 W/(m2K) > 0,316 W/(m2K) Man sieht, dass der vorgeschriebene Wert unterschritten wird. Wir haben nachgewiesen, dass das Haus ist gut genug ged~immt ist. Der Liiftungsw~irmeverlust Hv berechnet sich zu: Hv = 0,19 .Ve ohne Dichtheitsp~fung Hv = 0,19 -636 =120,84 in W/K Die internen W~trmegewinne kOnnen mit Hilfe der Geb~iudenutzfl~iche mit der folgenden Gleichung berechnet werden: AN= 0,32.Ve =0,32.636 =203,52 in m2 Qi = 22AN = 22 9203,52 = 4477,44 kWh/a

Die solaren W~irmegewinne kOnnen mit der folgenden Gleichung berechnet werden: Qs = 0,567 9g (270Aws + 155A ww/o+100AwN) Qs = 0,567 90,6 (270- 7,5 +155.7,2 + 100.4,8)

in kWh/a in kWh/a

Qs = 1231,86 kWh/a Damit ergibt sich ein Heizw~irmebedarf von Qh= 66.(HT +Hv) - 0,95(Qs + Qi)

in kWh/a

Qh= 66. (146,25 +120,84) - 0,95 (1231,86 + 4477,44) Qh= 12204,10 kWh/a FUr dieses Geb~iude wird j~ihrlich 12204,10 kWh Heizenergie ben6tigt. Die Heizenergie muss auf die Nutzfl~iche umgerechnet werden (qh): qh= ( 12204,10 kWh/a )/203,52m2 =59,96 kWh/m2a Nun berechnen wir den W~irmebedarf l~r die Trinkwasserbereitung: Qw = 12,5. AN= 12,5. 203,52 = 2544,00 in kWh/a

66

1.5 Energieeinsparverordnung

Wir berechnen aus der Gleichung far den nutzflfichenbezogenen Jahres-Primfirenergiebedarf die Anlagenaufwandszahl: Q"p = [(Qh + Qw)"ep]/AN Q"v =[( 12204,10 kWh/a + 2544,00 kWh/a ). %] / 203,52m2 Der zul~issige Prim~renergiebedarf Q"p zu far Gebfiude mit nicht aberwiegender Wannwasserbereitung aus elektrischem Strom betrggt: Q"pz~= 50,94 +75,29-A/Ve +2600/(100+AN) kWh/m2a Q"vzu= 50,94 +75,29.0,728 +2600/(100+203,52) = 114,32 kWh/m2a Q"pzu-_1500 m

als diffusionsdicht.

GipsmSrtel hat eine Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahl von 10. Wie groB ist die wasserdampfdiffusions~iquivalente Luftschichtdicke Sdvon 1 cm Gipsputz? Sd= ~-d

[m]

sd = l0 90,01m = 0,1 m. Eine 1 cm dicke Gipsschicht hat den gleichen Diffusionswiderstand wie eine Luflschicht yon l0 cm. . Wie grofl ist die wasserdampfdiffusions[iquivalente Luflschichtdicke einer 20 mm dicken Fichtenholzplatte? Sd= ~t.d Sd= 40 90,02 m = 0,8 m

112

2.2 Wasserdampfdiffusion

Der Diffusionswiderstand dieser Holzplatte ist einem Diffusionswiderstand von 0,8 m Luft gleichwertig. 6.

Berechnen Sie die wasserdampfdiffusionsfiquivalente Luftschichtdicke sd einer 80 mm dicken Dflmmschicht aus Polystyrol.

Sd= p.d sd= (80 bis 300). 0,08 m = 6,4 bis 24 m. Die Polystyroldfimmschicht hat einen Diffusionswiderstand wie eine 6,4 bis 24 m dicke Luftschicht. 7. Wie ist der Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand definiert?

Der Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand ist t~ber die folgende Gleichung definiert. 1

Z=p-d.-8L Dabei ist8L (Sigma Luff)der Wasserdampf-Diffusionsleitkoeffiziemyon Lufl. M i t 6 L = ~1,5 l . l O - 6 I ~ akga ] ergibt sich:

l 8. Wie wird der Wasserdampfdiffusions-Durchlasswiderstand bei einem Bauteil aus mehreren Schichten berechnet?

Die Diffusionswiderst/inde der einzelnen Schichten addieren sich. Z=l,5"lO6"(pl"dl+~t2"d 2 + ' ' ' + ~ t n ' d . ) [ mzhPa] L kg J An den Bauteilgrenzen zur Luft gibt es analog zu den Wgrmet~bergangswiderst~inden auch Ubergangswiderstande beim Dampfdurchgang. Ursache far Ubergangswiderstgnde ist die dem Bauteil anhaftende ruhende Luftschicht. Diese ruhende Luftschicht ist nur einige Millimeter dick. Bei der Berechnung des Wfirmedurchgangs muss diese Grenzschicht beracksichtigt werden, weil die schlecht wfirmelei-

2.2 Wasserdampfdiffusion

113

tende Luft eine sparbaren Beitrag zum W~irmedurchgangswiderstand leistet. Bei der Berechnung des Diffusionswiderstandes braucht diese Luftschicht nicht berticksichtigt zu werden, weil diese dthme Luftschicht fiir den Wasserdampf nur einen vernachl~tssigbar kleinen Widerstand darstellt. 9. Was sollte man bei einer mehrschichtigen Wand hinsichtlich des Diffusionswiderstandes der einzelnen Schichten beachten? Da die Wasserdampfdiffusion im Allgemeinen yon innen nach augen erfolgt, sollte der Diffusiondurchlasswiderstand der Schichten yon innen nach augen abnehmen. Bei der Festlegung des Schichtaufbaus ~ r eine Wand, sollte man die dampfdichten Baustoffe innen, also auf der warmen Seite, auf der Seite des h0heren Dampfdrukkes anordnen und die dampfdurchliissigeren augen. Auf diese Weise wird ein Diffusionsstau vermieden, u n d e s kommt nicht zur Tauwasserbildung im Inneren des Bauteils. Es gibt Materialien, die sich beztiglich des Wiirme- und Feuchtigkeitstransportes lihnlich verhalten. So bremst Kork sowohl den Warme- als auch den Feuchtetransport, wiihrend Ziegel und Gips sowohl Feuchte als auch W~irme gut transportieren. Beton dagegen leitet die Wiirme sehr gut, staut abet die Feuchtigkeit. Beton oder auch Dampfbremsen mtissen immer auf der warmen Seite sein, damit es nicht zur Tauwasserbildung kommt. Hat eine Wand eine innere W~irmed~immung, so muss sich die Dampfsperre auf der Innenseite davor befinden. 10. Welche Materialien haben einen nahezu unendlich groflen Diffusionswiderstand und sind damit wasserdampfundurchl~issig? Metalle und Glas sind wasserdampfundurchl~issig und haben einen nahezu unendlich grofJen Diffussionswiderstand. PVC-Folie hat ein g yon 20000 bis 50000, wiihrend einfache Dachpappe nut ein ~t yon 1300 hat. 11. Die Tabellen mit den Diffusionswiderst~inden enthalten fiir einige Materialien zwei Werte. Welcher der beiden Werte solite fiir Berechnungen verwendet werden? Die beiden Zahlenwerte in der Tabelle stellen obere und untere Grenzwerte dar. Es sollte immer der Wert verwendet werden, der den far die jeweilige Berechnung ungttnstigeren Wert darstellt. Man muss bei Berechnungen den ftir die jeweilige Konstruktion ung'thastigeren Wert ausw~ihlen. Ungtinstig ist auf der w~irmeren Seite

114

2.2 Wasserdampfdiffusion

des Bauteils der kleinere g-Wert und auf der kalten Seite der grOBere. Das wird klar, wenn man sich tiberlegt, dass auf der warmen Seite die gr6ssere Wasserdampfmenge vorliegt trod eine groBe Menge Wasserdampf in das Bauteil eindringt, wenn der Widerstand auf der warmen Seite gering ist. Liegt dann auf der kalten Seite ein groBer Widerstand vor, so ist das ungtinstig, weft der Wasserdampf am Durchgang behindert wird und sich Feuchtigkeit im Bauteil staut. 12. Welehe Aufgabe hat die Dampfsperre? Die Dampfsperre vermindert die Wasserdampfdiffusion durch das Bauteil und verringert damit die Tauwasserbildung. Durch den Einbau von Dampfsperren wird der Dampfdruck in dem Bereich des Bauteils emiedrigt, der vor einem zu groBen Wasserdampfstrom zu schtitzen ist. 13. Aus welchem Material besteht eine Dampfsperre? Eine Dampfsperre besteht aus einem Material mit einem sehr hohen Diffusionswiderstand (so > 1000 m). Teilweise wird zwischen den Begriffen Dampfbremse und Dampfsperre unterschieden. Ein Material mit Sd >- 10 m bezeichnet man als Dampfbrernse. Dachpappe ist beispielsweise nut eine Dampfbremse. 14. Welche Arten von Dampfsperren kennen Sie? Dampfsperren kOnnen Anstriche, Dachpappen, mehrlagige Dichtungsbahnen mit Einlagen aus Metall oder Plaste und Kunststoffbahnen sein. Relativ neu sind feuchteadaptive Dampfbremsen aus Polyamid, deren Dampfdiffusionswiderstand sich in Abhangigkeit von der Umgebungsfeuchte andert. 15. Was versteht man unter einer ,,intelligenten" Dampfbremse und wie arbeitet sie?

Eine ,,Intelligente" (feuchteadaptive) Dampfbremse ist eine Folie aus Polyamid, die ihren sd-Wert in Abh~ingigkeit von der Feuchtigkeit der Umgebtmg durch Einlagerung von Wassermolektilen ~indert. Im Winter, wenn die relative Luftfeuchte im Mittel unter 50 % liegt, ist die Sperrwirkung der Folie am gr6Bten. Im Sommer, wenn die relative Luftfeuchte meist tiber 60 % ist, sinkt der Dampfdiffusionswiderstand stark ab. Das pr~idestiniert die feuchteadaptive Dampfbremse besonders ftir feuchtegef~ihrdete Bauteile, fiar die die sommerliche Trocknung nach innen erhalten bleiben soil.

2.2 Wasserdampfdiffusion

115

16. Welche Arten des Wassertransportes in Bauteilen spielen auger der Wasserdampfdiffusion eine Rolle? Weitere far den Bau wichtige Wassertransportarten sind: 9 Kapillare Wasserwanderung 9 Sickerstr6mung 9 elektrokinetischer Wassertransport (Osmose) 9 Wassertransport durch Luftstr/Smung (Verdunstung an der Oberflgche) Der Transport von Wasser in flassiger Form findet wesentlich schneller statt als der Wasserdampftransport. So kann ein Baustoff viel schneller austrocknen, wenn Wasser in fliissiger Form an die Oberflache gelangen and dort verdunsten kann, als wenn nur eine Austrocknung durch den Transport dampffOrmiger Feuchte m6glich ist. 17.

Weiche Baustoffe zeigen eine gute kapillare Wasseraufnahme und welche nehmen kaum Wasser auf?

Der kapillare Wassertransport ist in den einzelnen Baustoffen sehr unterschiedlich, da die F~igkeit zur Feuchtigkeitsabsorption und -desorption sehr unterschiedlich ist. Man kann die Baustoffe hinsichtlich der Wasseraufnahme in vier Gruppen einteilen: 9 Stoffe mit langsamer Wasseraufnal~-ne und Abgabe (z.B. Schwerbeton) 9 Stoffe mit schneller, starker Wasseraufnahme und schneller Wasserabgabe (z. B. Gips und Ziegel) 9 Stoffe mit schneller Aufnahme und geringer Abgabe (z. B. Gassilikatbeton) 9 Stoffe mit geringer Aufnahme Man beschreibt die Wasseraufnahmef'~ihigkeit mit Hilfe des Wasseraufnahmekoeffizienten w. Wasseraufnahmekoeffizient w einiger Baustoffe: Baustoff Gasbeton Vollziegel Kalksandvollstein Zementputz Gipsbauplatte Kunststoffdispersionsbeschichtung

Wasseraufnahmekoeffizient w (kg/mZh~ 4...8 20..30 4...8 2...3 35...70 0,05...0,2

Als wasserhemmend bezeichnet man Schichten mit w < 0,04 kg/m2s~ und sd -< 2m, als wasserabweisend bezeichnet man Schichten mit w < 0,01 kg/mZs~ und sa < 2m, als wasserdicht bezeichnet man Schichten mit w < 2.10-5kg/mZs~

116

2.2 Wasserdampfdiffusion

18. Erliiutern Sie den Vorgang der kapillaren Wasserwanderung. Eine Kapillare ist eine sehr feine ROhre. Je nach der GrN3e der Oberfl~chenspanhung einer Fliissigkeit kann die angrenzende Gef'~igwand gut oder schlecht benetzt werden. Eine gute Benetzung der Wandung einer Kapillare ffihrt zu einem Ansteigen des Flt~ssigkeitsspiegels in der Kapillare, eine schlechte Benetzung des Randes fiihrt zu einem Absinken des FlUssigkeitspiegels in der Kapillare. Die mit der Oberflgchenspannung von Flt~ssigkeiten in engen R6hren zusammenh~ingenden Kr~ifte bezeichnet man als Kapillarkrgfte. In den Hohlrfiumen yon Feststoffen kann Wasser mit Hilfe yon Kapillarkr~iften transportiert werden. Es kann dabei zu einer Wasserwandenmg entgegen der Schwerkraft kommen. Kapillaritgtseffekte yon Wasser treten bis zu einer Porenweite yon etwa 1 mm auf. Bei grN3eren Poren kann ein Wassertransport nur noch als Sickerstr~Smung erfolgen.

Bild 2.3 Verhalten von Wasser in Kapillaren

19. Nennen sie ungiinstige Auswirkungen der kapillaren Wasserwanderung in der Baupraxis. Far folgende F~ille ist die kapillare Wasserwanderung verantwortlich: 9 aufsteigende Feuchte im Mauerwerk bei fehlender waagerechter Abdichtung 9 nach innen wandernde Feuchte bei schlechter senkrechter Abdichtung im Erdreich 9 nach innen wandernde Feuchte bei Wfinden im Schlagregen 9 Tauwasserweiterleitung in Bauteilen 20. Wie kann man die kapillare Wasseraufnahme von Baustoffen verringern? Man kann den Oberfl~ichenbereich des Baustoffs durch Impr~ignieren wasserabweisend machen.

2.2 Wasserdampfdiffusion

117

21. Was versteht man unter Eiektroosmose?

In feinporigen Stoffen beginnt Wasser zu flieBen, wenn das Wasser elektrisch geladene Teilchen enthglt und eine elektrische Spannung wirkt. Man nutzt diesen Vorgang zur Mauerwerkstrockenlegung aus. 22.

Welche Bauschiiden kSnnen durch Tauwasserbildung infolge von Wasserdampfdiffusion entstehen?

M0gliche Bausch~iden sind: 9 unzulassige Minderung des W~rmeschutzes 9 Schimmelbildung 9 Baustoffkorrosion 23. Welche Aufgabe hat das Hinterliiften von Schichten in bezug auf die Wasserdampfdiffusion zu erfiillen?

Durch das Hinterltiften werden diese Schichten in bezug auf die Wasserdampfdiffusion vom iibrigen Bauteil abgekoppelt. Besonders wichtig ist das bei auBenliegenden Schichten mit groBen sd-Werten, wie z. B. Metallfassaden.

24. Welche Vorteile bietet eine instationiire Betrachtungsweise des Feuchtetransports von Bauteilen?

Das Glaserverfahren betrachtet auf station~ire Weise die Wasserdampfdiffusion. Weitere Transportprozesse wie Wasserdampfkonvektion, Kapillarleimng und Oberfl~tchendiffusion bleiben unberticksichtigt. In den letzten Jahren wurden Rechenverfahren fiir den instation~iren Feuchtetransport entwickelt, wie z. B. das Rechenprogramm ,,WUFI" (W~irme und Feuchte instation~ir), die es gestatten, die Oberfl~ichendiffusion und die Kapillarleitung mit zu berticksichtigen. Mit solchen Programmen kann das zeitliche Verhalten von Bauteilen simuliert werden. Man kann untersuchen, wie lange es dauert, bis ein Bauteil austrocknet oder ob eine D~immung langfristig das Feuchteverhalten verschlechtert. Die Konvektion von zum Teil groBen Wasserdampfmengen durch wenige unbeabsichtigte Undichtigkeiten ist weiterhin ein praktisches Problem.

118

2.3 Tauwasserbildung

2.3 Tauwasserbildungauf Oberflachen

auf Oberfliichen

1. Unter welchen Bedingungen bildet sich Tauwasser auf Bauteiloberfliichen? Auf den Oberfl~chen yon Bauteilen oder Einrichtungsgegenst~inden schl~igt sich Tauwasser nieder, wenn die Oberfl~chentemperatur dieser Gegenst~nde geringer als die Taupunkttemperatur ist. Das kann unter folgenden Bedingungen geschehen: 9 wenn die Augenwand wegen zu geringer Wfirmed~mmung kalt ist 9 wenn die Raumluft einen zu grogen Feuchtegehalt hat (durch momentane Nutzung oder zu seltenes LUften) 9 wenn die R~ume zu schnell aufgeheizt werden und die W~nde noch kalt sind 9 wenn der W~irmetibergang an der Augenwand durch Schrgnke oder Vorhfinge behindert wird 2. Unter weicher Bedingung tritt Tauwasserbildung an Bauteilen im Allgemeinen nicht auf? Tauwassemiederschlag an der Oberfliiche von Bauteilen tritt in der Regel nicht auf, wenn der Mindestw~rmeschutz nach DIN 4108 eingehalten wird. Der Mindestwiirmeschutz ist gerade so festgelegt, dass keine Tauwasserbildung auftritt. Dabei ist eine abliche Nutzung und Ltiftung mit Raumtemperaturen und relativen Luftfeuchten, wie sie in der Regel in nichtklimatisierten R~umen auftreten, vorausgesetzt. Auch die hiiuslichen Ktichen und B~der sind dabei eingeschlossen. Zu Problemen kommt es, wenn bei Wohnungssanierungen neue, dichtere Fenster eingesetzt werden und die Lt~ftungsgewohnheiten diesen neuen Bedingungen nicht angepasst werden. 3. Wann sollte der W~irmedurchlasswiderstand berechnet werden, der erforderlich ist, um Tauwasserbildung zu verhindern? In R~umen mit dauernd hoher Luftfeuchte sollte der unter den vorliegenden Bedingungen erforderliche Wfirmedurchlasswiderstand berechnet werden. Das ist zum Beispiel far Schwimmb~der und Kitchen von Gaststfitten der Fall. 4.

Wie l~isst sich der W~irmedurchlasswiderstand berechnen, der erforderlich ist um Tauwasserbildung zu verhindern ? Der Wgrmedurchgangswiderstand RT verhglt sich zum 15bergangswiderstand Rsi wie die Temperaturdifferenz zwischen Innen und Augen zur Differenz zwischen Innenund Taupunkttemperatur.

2.3 Tauwasserbildungauf Oberfl~chen

119

RT _ 0 i - 0 e esi

0i - 0 s

R T = Rsi 0i - 0 e 0i -0 s R = Rsi 0i - 0 e 0 i -0~

Rsi - R s e

Far die Berechnungen soil Rsi = 0,25m2K/W und 0e= -5 ~ verwendet werden.

5. Wie grofl muss der Wiirmedurchlasswiderstand einer AuBenwand sein, damit bei einer Auflentemperatur v o n - 5 ~ kein Tauwasserniederschlag stattfindet? Die R a u m t e m p e r a t u r betrage 23 ~ die relative Luftfeuchte 75 %. R = Rsi 0i - 0 e 0i _--Oss

Rsi -Rse

R si = 0,25 m 2K / W

R~e = 0 , 0 4 m 2 K / W

R = 0,25 R = 1,20

23 - (-5) 23 - 18,3

(0,25 + 0,04)

m2K W

Die W~irmeabergangswiderst~inde wurden Tabelle 6 und die Taupunkttemperatur Tabelle 18 enmommen. Der Wgrmedurchlasswiderstand muss unter diesen Bedingungen 1,20 m2K/W betragen. 6. Berechnen Sie den Wiirmedurchlasswiderstand fiir ein Schwimmbad, der erforderlich ist, um bei einer A u B e n t e m p e r a t u r v o n - 5 ~ und einer Inn e n t e m p e r a t u r von 27 ~ einer relativen Feuchte innen von 75 % Tauwasserbildung zu verhindern. DIN 4108 legt far Rsi = 0,25 m2K/W fest. Far 27 ~ 75% Luftfeuchtigkeit kann man Tabelle 18 eine Taupunkttemperamr von 22,2 ~ entnehmen.

R=Rsi 0i-0e 0i

-0~

Rsi-R~

120

2.3 TauwasserbildungaufOberflachen 27 +5 27 - 22,2 R = 1,67 - 0,29

R = 0,25

0,25 - 0,04

R = 1,38 m2K W Man sieht, dass in diesem Fall ein W~irmedurchlasswiderstand von 1,38 m2K/W erforderlich ist. Dieser Wert liegt fiber dem far den Mindestwgrmeschutz geforderten Wert yon 1,2 m2K/W (Tabelle 8).

7. Berechnen Sie die fiir Aufgabe 6 erforderliche Wiirmediimmung fiir die folgende AuBenwand:

1 Kalkzementputz 2 cm 2 W~ned~immstoff 040 3 Wand aus Ziegeln, Dichte 1400 g/m3,

iii~l////r

Dicke 24 cm 4 Kalkzementm0rtel 1 cm Bild 2.4. Aul3enwand R = 1,38 R=dl

+d2 +d3 +d4

~I ~Z ~"3 ~4 1,38 = 0,02 + d z + 0,24 + 0,01 0,10 0,04 0,58 1,0

1,38=0,02+ d2 +0,414+0,01 0,04

~:.tc-,.,~/ / I / /

2

3

4

2.3 Tauwasserbildungauf Oberflachen

121

d2 1,38 = 0,444 + - 0,04 d 2 = 0,996 90,04 = 0,0374 m ~ 4 cm Es ist eine W~irmedgmmschicht von 4 cm erforderlich. 8. Wie verh~ilt sich eine Auflenwand mit R = 0,55 m2K/VCl/ bei 20~

und 6 0 %

Luftfeuchtigkeit? Tritt Oberfl~ichenkondensation auf?. DIN 4108 legt fiJr Rsi = 0,25 m2K/W lest. Ftir 20 ~ wird r. F.= 60% bei 0s= 12 ~ Mit Rse = 0,04 mEK/W, 0e = -5 ~ und 0i = 20 ~ ergibt sich:

R=Rs i 0i-0 e 0 i -0 s

R = 0,25

20+5 20-12

Rs i - R s e

0,25 - 0,04

m2K R = 0,49-W Eine Wand muss mindestens einen W~irmedurchlasswiderstand von 0,49 m2K/W haben, damit keine Oberfl~ichenkondensation auftritt. Die vorgegebene Wand erfallt mit 0,55 mzK/W diese Bedingung. Ein Wert von 0,55 m2K/W entspricht gerade dem aken Mindestw~irmeschutz; d. h. bei der Einhalmng dieses Mindestw~rmeschutzes wird bis zu einer relativen Feuchte von etwa 60 % Oberfl~ichenkondensation vermieden. Der jetzt, seit 2001, gtiltige Mindestw~meschutz verlangt R = 1,2 m2K/W.

9. Wie miissen R~iume richtig geheizt werden, damit Tauwasserbildung auf Oberfl~ichen vermieden wird? Um Tauwasserbildung zu vermeiden, darf ein ausgekt~hlter Raum nicht zu schnell aufgeheizt werden. Sonst sind die W~inde noch zu kalt und es schl~igt sich Oberfl~ichentauwasser nieder. Ein grober Fehler ist es, unbeheizte Schlafzimmer abends mit

122

2.3 TauwasserbildungaufOberfl~chen

der warmen Luft aus anderen R~iumen aufzuheizen. Die in den anderen R~umen erzeugte Feuchtigkeit erh6ht die Feuchtigkeit des kalten Schlafzimmers und es kann dort zu Tauwasserniederschlag kommen. Eine Ltiftungs6ffnung in einer Ttir zwischen einem beheizten und einem unbeheizten Raum kann dazu fiihren, dass sich die aus dem warmen Raum stammende hohe Feuchtigkeit an den Aul3enw~nden des ungeheizten Raumes niederschlfigt. 10. Wie miissen R~iume richtig geliiftet werden, damit Tauwasserbildung auf Oberfl~ichen vermieden wird?

Durch Dauerliiftung in der kalten Jahreszeit kann sich die Innenoberfl~iche der Aul3enwand stark abktthlen. In der N~ihe der kalten Wand kann die Luft nur relativ wenig Feuchtigkeit aufnehmen und es beginnt sich Tauwasser niederzuschlagen. Man sollte zwei- bis dreimal t~iglich kurz (5 bis 10 Minuten) und kr~iftig liaften. Dadurch erfolgt ein Luftausgleich, ohne dass sich die Temperatur der Innenoberflfiche stark abktihlt. Wenn aufgrund verschiedener T~tigkeiten wie Duschen oder Kochen erhOhte Luftfeuchtigkeiten aufgetreten sind, sind diese in dem Raum abzultiften, in dem sie entstanden sind. Es ist zu beachten, dass besonders Kippfenster zur Dauerltiftung ver~hren. Weiterhin sollte man bei neuen, dichtschliegenden Fenstern daran denken, dass keine Zwangsltiftung mehr stattfindet, wie das bei alten, undichten Fenstern der Fall war. Damit die im Raum gebildete Feuchtigkeit abgefahrt werden kann, muss bei neuen Fenstern 6fter geltiftet werden. Das wird oft nicht beachtet und dadurch kommt es schon bald nach dem Einbau neuer Fenster zur Schimmelbildung. Nach M6glichkeit sollte beim Einbau neuer Fenster die Wfirrned~immung der AuBenwand ebenfalls verbessert werden. 11. Woran erkennt man, dass die Luftfeuchtigkeit in einem Zimmer zu hoch ist?

Eine zu hohe Luftfeuchtigkeit kann man an beschlagenen Fensterscheiben erkennen. Allerdings haben viele moderne Fenster sehr niedrige U-Werte und damit keine niedrige Innenoberfl~ichentemperatur. Sie sind somit kein guter Indikator fttr zu hohe Luftfeuchtigkeit. Zur Kontrolle der Luftfeuchte ist ein Hygrometer empfehlenswert. Eine Luftfeuchte yon 60 % sollte nicht iaberschritten werden. Schimmelbildung ist ein Signal far h~ufig zu hohe Luftfeuchtigkeit.

2.3 TauwasserbildungaufOberfl~chen

123

12. Welchen Einfluss hat die Raumausstattung auf die Luftfeuchtigkeit? Versiegelte Oberfl~ichen wie Fliesen, Folientapeten, lackiertes Holz, Metalle oder dichte Anstriche k0nnen nahezu keine Feuchtigkeit aufnehmen. Dadurch kommt es in R~iumen, die mit solchen Materialien ausgestattet sind, schneller zu hoher Luftfeuchtigkeit. Dagegen k6nnen Textilien wie Vorhfinge und Gardinen einen gewisse Menge Feuchtigkeit speichern.

Wenn Rgume mit vielen Pflanzen ausgestattet werden, erh6ht sich durch die Wasserzufuhr beim Giegen die Luftfeuchtigkeit. Bei Problemen mit zu hoher Luftfeuchtigkeit sollte man deshalb die Zahl der Pflanzen verringern. 13.

Wie kann durch geeignete Baustoffwahl die Gefahr von Schimmelpilzbefall vermindert werden?

An gePahrdeten Stellen sollte man keine besonders pilzanf~illigen Stoffe verwenden. Besonders anf~illig sind Stoffe, die biologisch abbaubare Substanzen enthalten, wie z. B. Rauhfasertapeten und leinNh~iltige Anstriche. Es gibt auch pilzwidrige Anstriche und Tapeten. 14.

Welche Oberfliichentemperatur der inneren AuBenwand ist durch den Wiirmeschutz mindestens zu erreichen, damit Schimmelbildung ausgeschlossen werden kann?

Die innere Oberfl~iche muss mindestens eine Temperatur yon 12,6 ~ haben. Diesen Wert schreibt die Neufassung der DIN 4108-2 (Mindestw~rmeschutz) far die ungttnstigste Stelle, d.h. far den Bereich yon W~irmebracken, vor. Diese Forderung trifft nicht auf Fenster und nicht auf Ecken von AuBenbauteilen mit homogenem Schichtenaufbau zu, deren Einzelkomponenten den Anforderungen des Mindestw~irmeschutzes entsprechen. Auch far die Konstruktionsbeispiele im Beiblatt 2 der DIN 4108 ist kein Nachwies erforderlich. Far davon abweichende Konstmk~ionen ist der Nachweis zu fiihren, dass der Temperaturfaktor fRsi>--0,70 ist, fRsi -- 0si --0e 0 i -0

e

bzw. dass unter den unten aufgefahrten Randbedingungen eine raumseitigen Oberfl~ichentemperatur 0~i > 12,6 ~ eingehalten wird. Randbedingungen: Innenlufttemperamr 0i =20 ~ Relative Luftfeuchte innen qbi=50 %

124

2.3 TauwasserbildungaufOberflgtchen Kritische Luftfeuchte auf der Bauteiloberfl~iche ~si = 80 o~ AuBenlufttemperatur 0e = -5 ~ Wfirmetibergangswiderstand, innen Rs i= 0,25m2 K/W (beheizte R~iume) R~i= 0,17m2 K/W (unbeheizte R~iume) Warmeiabergangswiderstand, auBen R~e= 0,04 m2 K/W

Fttr die Oberfl~ichentemperamr gilt: 0si = (1-Rsi .U)(O i - 0 ~ ) + 0 ~ 15. Welchen Einfluss hat die Raumorientierung auf die Betauung von Bauteiloberfliichen?

Durch den Wind, der auf ein Geb~ude einwirkt, wird an einigen Fassadenflachen Augenluft zugefahrt und an den gegentiberliegenden abgesaugt. Die R~iume, die zuerst mit der Augenluft in Berfihnmg kommen, werden besser entfeuchtet als die auf der windabgewandten Seite liegenden, die mit Luft in Berahrung kommen, die schon Feuchtigkeit aus den R~iumen aufgenommen hat. Im Allgemeinen werden deshalb die nach Stiden und Westen gerichteten R~iume am besten entfeuchtet.

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

2. 4 T a u w a s s e r b i l d u n g

125

im Inneren von Bauteilen

1. Erliiutern Sie die Entstehung von Tauwasser im Bauteilinneren Wird bei der Wasserdampfdiffusion durch ein Bauteil der Siittigungsdampfdruck erreicht, so kondensiert ein Teil des Dampfes zu Wasser. Bei Temperamren unter 0 Grad Celsius kann es auch zur Eisbildung im Bauteilinneren kommen. Durch das Tauwasser im Bauteil wird die W~irmedammung herabgesetzt und es kOnnen Schiiden wie Schimmelbildung oder Korrosion und Stabilit~itsverlust eintreten.

2. Welche Tauwassermenge ist in einem Bauteil zuliissig, ohne dass Schiiden entstehen? Das Tauwasser muss im Jahresmittel wieder an die Umgebung abgegeben werden kOnnen. Die Verdtmstungsmenge muss gr6ger als die Tauwassermenge sein. Eine Tauwassermenge von l kg/m2 darf nicht fiberschritten werden. In einigen Fallen liegen st~kere Forderungen vor: - Bei Schichtgrenzen von nichtwasseraufnahmef~ihigen Fl~chen zu Faserd~immstoffen daft eine Tauwassermenge von 0,5 kg/m2 nicht fiberschritten werden. - Bei Holz darf das Tauwasser den Feuchtegehalt um nicht mehr als 5 % erh6hen, bei Holzwerkstoffen nur um 3 %.

3. Unter weichen Bedingungen wird die Tauwasserbildung im Bauteil als unscMidlich angesehen? Nach DIN 4108 Teil 3 wird die Tauwasserbildung im Bauteil als unsch~idlich angesehen, wenn der Mindestw~irmeschutz eingehalten und die Standsicherheit des Bauteils nicht gef~ihrdet wird. Die in dieser Hinsicht unbedenklichen F~ille werden in dieser D1N aufgefiihrt, Ffir alle weiteren FNle ist rechnerisch der Nachweis fiber Tauwasserausfall zu fl~ren. Ergibt die Berechnung Tauwasser in einer Menge, die nicht schnell genug verdunsten kann, so ist die Konsmflction entsprechend abzu~indern. M6glich sind Anderungen der Konstruktion oder der Reihenfolge der Schichten, Hinterlfiftung oder Einbau einer Dampfsperre.

4. Wann ist die Tauwasserbildung fiir ein Bauteil schiidlich? Die Tauwasserbildung ist fi~ das Bauteil sch~idlich, wenn es zum Rosten von Eisenteilen oder zum Schimmelbefall von organischen Teilen kommt.

126

2.4 Tauwasserbildungim InnerenvonBauteilen

5. Wie miissen Sie eine mehrschichtige Wand aufbauen, damit Tauwasserbildung infolge von Dampfdiffusion vermieden wird?

Der Diffusionswiderstand der einzelnen Bauteile muss yon innen nach augen abnehmen. Da der Wasserdampftransport im Allgemeinen von innen nach augen stattfindet, wird auf diese Weise ein Stau vermieden und es kommt nicht zu Tauwasserbildung. 6.

Nennen Sie Beispiele fiir W~inde, bei denen kein Tauwassernachweis erforderlich ist.

Nach DIN 4108-3 (2001) ist far folgende Aul3enw~inde kein Tauwassernachweis erforderlich: 9 Augenwgnde aus ein- oder zweischaligem Mauerwerk, Normalbeton, gefagedichtem oder haufwerksporigem Leichtbeton, jeweils mit Innenputz; Augenschichten als Putz oder Verblendmauerwerk, angemOrtelte Bekleidungen, hinterlt~ftete Augenwandbekleidungen mit oder ohne Wgrmedgmmung oder ein zugelassenes W~rmeverbundsystem 9 Wfinde mit Innendfimmung, wenn die W~rmed~mmschicht R < 1,0 m2K/W und sa,i > 0,5 m (einschlieNich Innenputz) betrfigt oder bei W~nden (ohne Augend~immung) mit Holzwolle-Leichtbauplatten als Innend~mmung (R < 0,5 m2K/W) 9 W~inde in Holzbauart mit vorgehfingter Augenwandbekleidung, zugelassenem Wfirmeverbundsystem oder Mauerwerksvorsatzschalen, jeweils mit raumseitiger diffusionshemmender Schicht mit sa,i >-2 m 9 Holzfachwerkw~inde mit Luftdichtheitsschicht mit w~rmedgmmender Ausfachung oder mit Innendgmmung (Innenbekleidung lm < Sd,i -< 2 m) oder Innend~immung mit Holzwolle-Leichtbauplatten oder mit Aul3endgmmung als W~rmed~mmverbundsystem oder W~rned~immputz (Sd,e < 2 m). 9 Kelleraugenw~inde mit augenliegender Wgrmed~immung (Perimeterd~immung) 7. Nennen Sie Beispiele fiir D~icher, fiir die nach DIN 4108-3 (2001) kein Tauwassernachweis erforderlich ist.

1. Nichtbelt~ftete D~cher Der Wfirmedurchlasswiderstand der Bauteilschichten unterhalb der diffusionshemmenden Schicht darf bei Dfichern ohne rechnerischen Nachweis 20 % des Gesamtwfirmedurchlasswiderstandes betragen. Bei Dfichem mit nebeneinanderliegenden Bereichen ist der Gefachbereich zugrunde zu legen. Far die folgenden Dgcher ist kein rechnerischer Nachweis erforderlich:

2.4 Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

127

a) Nicht belfiftete D~icher mit Dachdeckungen 9 nicht belfiftete D~cher mit belfifteter Dachdeckung oder mit zus~tzlich belfifteter Luftschicht unter nicht belfifteter Dachdeckung und einer W~irmedgmmung zwischen, unter und/oder fiber den Sparren und zus~itzlicher regensichernder Schicht mit Werten der wasserdampfdiffusions~iquivalenten Luftschichtdicke augen innen Sd,e

Sd,i

_1,0m _>2,0m s~,i> 6- sd.e.

nicht belfiftete D~cher mit nicht belfifteter Dachdeckung und einer raumseitigen diffusionshemmenden Schicht mit sd,i > 100 m unterhalb der Wfirmedfimmschicht b) Nicht belfiftete Dficher mit Dachabdichtung 9 nicht belfiftete D~cher mit einer diffusionshemmenden Schicht mit sd,i >- 100m unterhalb der W~rmed~mmschicht, wobei der W~irmedurchlasswiderstand der Bauteilschichten unterhalb der diffusionshemmenden Schicht h/Schstens 20% des Gesamtw~rmedurchlasswiderstandes betragen darf 9 nicht belfiftete D~icher aus Porenbeton ohne diffusionshemmende Schicht an der Unterseite und ohne W~irmed~immung 9 nicht belfiftete D~icher mit W~rmedfimmung oberhalb der Dachabdichtung (Umkehrd~icher) und dampfdurchl~issiger Auflast auf der W~irmedgmmschicht (z. B. Grobkies) 2. Belfiftete Dgcher Belfiftete Dficher mit einer Dachneigung < 50 und einer diffusionshemmenden Schicht mit sa,i > 100 m unterhalb der W~rmedfimmschicht, wobei der Wgrmedurchlasswiderstand der Bauteilschichten unterhalb der diffusionshemmenden Schicht h0chstens 20 % des Gesamtwfirmedurchlasswiderstandes betragen darf. Belfiftete D~cher mit einer Dachneigung > 5o unter folgenden Bedingmngen: 9 Die H0he des freien Lfiftungsquerschnitts innerhalb des Dachbereiches fiber der Wgrmed~mmschicht muss mindestens 2 cm betragen 9 Der freie Lfiftungsquerschnitt an Traufe und Pultdachabschluss muss mindestens 2 %o der zugehSrigen geneigten Dachflgche betragen, mindestens jedoch 200 cm2/m

128

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

9 Bei Satteld~ichern sind an First und Grat Mindestltifttmgsquerschnitte yon 0,5 %0 der zugehOrigen geneigten Dachfl~iche erforderlich, mindestens 50 cm2/m 9 Der Sd-Wert der unterhalb der Belaftungsschicht angeordneten Bauteilschichten muss insgesamt mindestens 2 m betragen 8. Wie wird der Tauwasserausfall fiir ein Bauteil berechnet?

Der Tauwasserausfall wird mit Hilfe des Glaserverfahrens ermittelt. Mit dem Glaserverfahren wird die in einem Bauteil anfallende Tauwassermenge berechnet und mit der in den warmen Monaten wieder verdtmstenden Wassermenge verglichen. F~illt mehr Tauwasser an als verdunstet, so ist der Tauwasserausfall far das Bauteil schadlich. Es kann mit dem Glaserverfahren nicht der tatsachliche Tauwasserausfall im Bauteil berechnet werden, sondern der Tauwasserausfall unter genormten klimatischen Bedingungen. ~nderungen der Stoffdaten, wie zum Beispiel der W~irmeleitffihigkeit durch die anfallende Feuchtigkeit, bleiben unberticksichtigt. Bei diesem Verfahren wird far das Bauteil zunfichst der Temperaturverlauf bestimmt und anhand der im Bauteil auftretenden Temperaturen wird der S~ittigungsdampfdruckverlauf des Bauteils ermittelt. Der S~ittigungsdampfdruckverlauf wird grafisch dargestellt. Man fertigt dazu ein Diagramm, das sogenannte Glaser-Diagramm an. Es hat als Abszisse die diffusionsaquivalente Luftschichtdicke and als Ordinate den Wasserdampfteildruck. In das Diagramm werden die S~ittigungsdampfdracke an den einzelnen Schichtgrenzen entsprechend den far diese Stellen ermittelten Temperaturen eingetragen. Weiterhin tr~igt man den innen und augen am Bauteil auftretenden Wasserdampfteildruck ein. Man verbindet den inneren und aui3eren Wasserdampfteildruck mit einer Gerade trod vergleicht den Verlauf dieser Geraden mit dem Verlauf des S~ittigungsdarnpfdrucks. Wenn die Gerade des Wasserdampfdruckes in dem Bauteil unter der Kurve des S~ittigungsdruckes liegt, so fallt kein Tauwasser in dem Bauteil aus. Sclmeidet oder bertihrt die Gerade des Wasserdampfteildruckes die Kurve des Sattigungsdampfsdruckes, so wird der S~ittigungsdampfdruck erreicht, u n d e s fallt Tauwasser aus. Die Gerade des Wasserdampfdruckes ist in diesem Fall nur eine Hilfslinie. Der auftretende Wasserdampfdruck kann hie grN3er als der S~ittigungsdampfdruck sein. Den tatsachlichen Verlauf des Wasserdampfdruckes erhalt man, wenn man den ~iul3eren und inneren Wasserdampfdruck durch eine Kurve verbindet, die den S~ittigungsdampfdruck nicht abersteigt. Bei der Erstellung des Diagramms geht man am besten so vor, dass man alle erforderlichen Gri~f3enin einer tibersichtlichen Tabelle zusammenfasst. Der Tabellenkopf enth~ilt folgende Gr6gen:

2.4 Tauwasserbildungim Innerenvon Bauteilen

129

Bauteil Schichtdicke d (m) Diffusionszahl g diffusions~iquivalente Luftschichtdicke sd (m) W~inneleitf~igkeit )~ (W/m2K) W~irmetibergangswiderstand Psi, R~e bzw. W~irmedurchlasswiderstand R (m2K/W) Temperatur an der Schichtgrenze 0 (~ Wasserdampfs~ittigtmgsdruck Ps (Pa) a 1

2

b

3

1

9

2

3

P~ Pa Sd,i

OO00

1

d

2

1

000000 2

3

P P,w

/ ~s~

Sd,i

S d~z

Sc

Pa

Pi

Sd,i

9 9 9 Tauwasser entsteht ooo Tauwasser verdunstet

Bild 2.5 Glaserdiagramme

0,5s~z 0,5see Sd,e S d,z

130

2.4 Tauwasserbildungim InnerenvonBauteilen

Es kOnnen sich bei dem Glaser-Diagrammen folgende F~illeergeben: Fall a: Der Wasserdampfteildruck im Bauteil ist an jeder Stelle kleiner als der Wasserdampfs~ittigungsdruck. Es kommt zu keinem Tauwasserausfall. Fall b: Es kommt zum Tauwasserausfall in einer Bauteilebene. Fall c: In einem Bereich im Innern des Bauteils oder in zwei Bauteilebenen kommt es zu Tauwasserausfall. Der Verlauf des Wasserdampfdruckes w~ihrend der Verdunstungsperiode ist unter d dargestellt. Im Fall a kann der Tauwassernachweis an dieser Stelle als beendet angesehen werden. Der Fall ist unbedenklich. Es kommt zu keinem Tauwasserausfall. In den anderen beiden Ffillen ist der Tauwassernachweis fortzusetzen undes mtissen die in der Tauperiode auftretende Tauwassermenge und die in der Verdunsttmgsperiode anfallende Verdunstungsmenge berechnet und miteinander verglichen werden. Die Tauwasserbildung im Innern von Bauteilen ist unschgdlich, wenn die folgenden Bedingungen erftillt sind: a) Das wahrend der Tauperiode anfallende Wasser kann w~ihrend der Verdunstungsperiode wieder verdunsten. b) Baustoffe, die mit dem Tauwasser in Bertihrung kommen, dtirfen nicht geschadigt werden, z. B. dutch Pilzbefall oder Korrosion c) Die Tauwassermenge bei D~ichem und Wgnden darf 1,0 kg/m2 nicht tiberschreiten (Ausnahmen sind unter d) und e) genannt d) Die Tauwassermenge darf an Grenzfl~ichen zwischen zwei nicht kapillar saugenden Schichten (z. B. Dampfsperren oder Betonschichten) nicht gr6Ber als 0,5 kg/m2 sein. e) Bei Holz darf der Wassergehalt nicht mehr als 5 % zunehmen, bei Holzwerkstoffen (Holzwolleleichtbauplatten nach DIN 1101 und Mehrschichtleichtbauplatten nach DIN 1104, Teil 1 sind davon ausgenommen) nicht mehr als 3 %. Ist eine der Bedingungen nicht erfiillt, muss eine Anderung der Konstruktion vorgesehen werden. Wenn man nicht die Reihenfolge der Schichten ~indem will, muss man sich zum Einbau einer Dampfsperre entschliegen.

2.4 Tauwasserbildungim InnerenyonBauteilen 9. Wie kann

man

die Tauwasser-

131

und die Verdunstungsmenge

errechnen?

Die Tauwassermenge und die Verdunstungsmenge lassen sich mit Hilfe der folgenden Gleichungen berechnen. Tauwassermenge mw,T tT (P~--Paw1 mw, T - 1,5.106 sd,i

Psw2--Pe ) Sd,e )

Verdunstungsmenge mw,v tv I P~w -Pi mw,v = 1,5.10 6 (sd,i +0,5"Sd,z

P~w -P~ 0,5"sd,~ +Sd,e

Dabei sind - Pwsl und Pws2die S~ittigungsdampfdrt~cke in den Ebenen des Tauwasserausfalls, - sa,i ist die innere diffusions~iquivalente Luftschichtdicke bis zur Ebene des Tauwasserausfalls, - sa,z ist die diffusions~iquivalente Luftschichtdicke im Bereich des Tauwasserausfalls, - sd,e ist die ~iuBere diffusions~iquivaleme Luftschichtdicke bis zur Ebene des Tauwasserausfalls. Vergleiche dazu auch Bild 2.5 Rechenwerte far den Normalfall (DIN 4108 Teil 3): Tauperiode: Dauer: 60 Tage = 1440 Std. Raumklima Augenklima Temperatur 0 20 ~ -10 ~ Luftfeuchtigkeit q~ 50 % 80 % S~ittigungsdampfdruck ps 2340 Pa 260 Pa Wasserdampfdruck p 1170 Pa 208 Pa Verdunstungsperiode: Dauer: 90 Tage = 2160 Std. Temperamr 0 Luftfeuchtigkeit ~ S~ittigungsdampfdruck Ps Wasserdampfdruck p

Raumklima 12 ~ 70 % 1403 Pa 982 Pa

AuBenklima 12 ~ 70% 1403 Pa 982 Pa

132

2.4

Tauwasserbildung im Inneren von Bauteilen

10. Untersuchen Sie die abgebildete Wand in bezug auf Tauwasserbildung.

:>),

.i:J /

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/

/

/

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1 Putz 2 cm, )~= 0,87 W/inK

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/ / / / / / //lli:?i :.~1

/

::::: 30 cm HGW 4 Sohlplatte aus wasserundurchl~issigem Beton >_ 20 cm 5 Unterbeton als Sauberkeitsschicht _> 5 cm

1 2 30 4

Bild 2.12 Abdichtung mit wasserundurchl~issigemBeton (weiBeWanne) Die am h~ufigsten verwendete Abdichmng ist eine Kombination einer Bodenplatte aus wassertmdurchl~issigem Beton mit einer hautf6rmigen Wandabdichtung.

32. Wie wird wasserundurchl~issiger Beton eingeteilt? Man unterscheidet zwei Beanspruchungsklassen trod zwei Nutzungsklassen. Beanspruchungsklasse 1 (Drfickendes Wasser) Beanspruchungsklasse 2 (Bodenfeuchtigkeit) Nutzungsklassen A (Wohngeb~iude) Nutzungsklassen B (Tunnel) Far Abdichtungen gegen drtickendes Wasser mit wassertmdurchlassigem Beton gilt DIN 1045 ,,Beton und Stahlbeton":

33. Erl~iutern Sie die Begriffe Anschluss, Abschluss, Durchdringung, Ubergang und Einbauteil. Ein Anschluss ist die Verbindung von Teilbereichen einer oder mehrerer Abdichtungslagen, die zu verschiedenen Zeitabschnitten hergestellt werden. Auch ein Anschluss von Abdichtungslagen an Einbauteile ist ein Anschluss.

150

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

Ein Abschluss ist das gesicherte Ende oder der gesicherte Rand einer Abdichtung. Eine Durchdringung ist ein Bauteil, das die Bauwerksabdichttmg durchdringt, z. B. eine Rohrleitung, eine Gelgnderstatze, ein Ablauf oder ein Telleranker. Ein Obergang ist die Verbindtmg unterschiedlicher Abdichtungssysteme. Eine Einbauteil ist ein Hilfsmittel zur Herstellung eines wasserdichten Anschlusses an Durchdringungen, Oberg~ingen oder bei Abschltissen. 34. Welche Einbauteile fiir Abdichtungen gibt es? Man kann folgende Einbauteile tmterscheiden: 9

Klebeflansche, AnschweiBflansche, Manschetten

9

Schellen

9

Klemmschienen

9

Klemmprofile

,,

Los- und Festflanschkonstruktionen

9

Telleranker

Die Einbauteile mtissen wasserbest~indig und mit den anzuschlieBenden Abdichtungsstoffen vertr~iglich sein. 35. Welche Grundsiitze miissen bei Einbauteilen und Durchdringungen der Abdichtung beachtet werden? Die Anzahl der Durchdringungen sind nach DIN 18195-1 auf die unbedingt notwendige Zahl zu begrenzen. FOr eine fachgerechte Ausfahrung und Wartung muss ausreichend Platz zur Verf0gung stehen. Einbauteile massen gegen Wasser unempfindlich und mit dem anschlieBendem Abdichtungsstoff vertr~iglich sein. Durchdringungen, Oberg~inge und Abschltisse mtissen, evenmell mit Hilfe von Einbauteilen, so hergestellt werden, dass sie nicht hinterlaufen werden kOnnen. Der Abdichmngsrand soil nicht oder nur wenig von Wasser beansprucht werden. Das Abdichtungsende, der Abschluss, muss vor mechanischen Beschadigungen geschtitzt sein. Die der Abdichtung zugewandten Kanten von Einbauteilen mtissen frei von Graten sein. Bei Los- und Festflanschkonstruktionen mtissen Mindestabst~inde nach DIN 18195-9 eingehalten werden.

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

151

36. Wie miissen Anschliisse an Durchdringungen, Uberg/inge und Abschliisse bei Bodenfeuchtigkeit ausgeffihrt werden?

Anschlfisse an Durchdringungen von Aufstrichen aus Bitumen sind mit spachtelbaren Stoffen oder mit Manschetten auszufahren. Abdichtungsbahnen sind mit Klebeflansch-, Anschweil3flansch oder mit Manschette und Schelle anzuschliegen. Abdichtungen mit kunststoffmodifizierten Bitumendickschichtbeschichtungen sind hohlkehlenartig an die Durchdringung anzuarbeiten. Die Abschlfisse von bahnenfOrmigen Bauwerksabdichtungen sind entweder in Nuten einzuziehen oder mit Klemmschienen zu versehen. 37. Wie miissen Anschliisse an Durchdringungen, l~bergiinge und Abschliisse bei nicht driickendem Wasser in Nassriiumen und auf Deckenfl/ichen ausgefiihrt werden?

Die Anschlfisse an Durchdringungen sind durch Klebeflansche, Anschweil3flansche, Manschetten, Manschetten mit Schellen oder durch Los- und Festflanschkonstruktionen herzustellen. Oberg~inge sind durch Klebeflansche, Anschweil3flansche, Klemmschienen oder Losund Festflanschkonstruktionen auszuftihren. Oberg~inge zwischen vertr~iglichen Abdichtungsstoffen dfirfen auch ohne Einbauteile ausgefiihrt werden. 38. Wie miissen Anschliisse an Durchdringungen, l~bergiinge und Abschliisse bei driickendem Wasser ausgefiihrt werden?

Die Anschlfisse an Einbauteile sind mit Los- und Festflanschkonstruktionen auszuftthren, Oberg~inge sind mit Los- und Festflanschkonstn~tionen als Doppelflansche mit Trennleiste herzustellen. Die Abschlfisse yon Bauwerksabdichtungen sind in stark wasserdurchl~issigen B6den mindestens 30 cm fiber dem Bemessungswasserstand anzuordnen. In wenig wasserdurchl~issigen BSden ist die Abdichtung bis 30 cm fiber die Gel~indeoberfl~iche zu fiihren und zu sichern. 39. Bei Bewegungsfugen unterscheidet die DIN 18195-8 zwischen Fugen vom Typ I und Fugen vom Typ II. Was ist darunter zu verstehen ?

Fugen vom Typ I sind Fugen far langsam ablaufende und einmalige oder selten wiederholte Bewegungen, wie Setzungsbewegungen oder L~ingen~inderungen durch jahreszeitliche Temperaturschwankungen. Fugen vom Typ II sind Fugen Nr schnell ablaufende oder h~iufig wiederholte Bewegungen, wie Bewegungen durch wechselnde Verkehrslasten und L~ingentinde-

152

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

derungen durch tageszeitliche Temperaturschwankungen. Die letzteren sind in der Regel oberhalb der Gel~indeoberfl~iche. 40. Wie werden Fugen vom Typ I abgedichtet?

Bei Abdichtungen von Fugen ftir nur langsam ablaufende oder selten wiederholte Bewegungen sind die Abdichtungsstoffe durchzuziehen und je nach Belastung zu verst~irken. Die Abdichtung tiber der Fuge ist n6tigenfalls z. B. mit Sttitzblechen zu verst~irken, um ein Einsinken der Abdichtung in den Fugenspalt zu verhindern. Abdichtungen tiber Fugen vom Typ I, deren Bewegungen die Mage nach DIN 18195-8 tiberschreiten, sind mit Hilfe von Flanschkonstruktionen zu befestigen. 41. Wie werden Fugen vom Typ II abgedichtet? Ftir Fugen vom Typ II (tar schnell ablaufende oder h~iufig wiederholte Bewegungen) sind unter Beracksichtigung der GrN3e der Wasserbeanspruchung Sonderkonstruktionen wie schlaufenartige Anordnungen der Abdichtungsstoffe zu verwenden. Bei von augen drtickendem Wasser und zeitweise aufstauendem Sickerwasser mit Bewegungen tiber 5 mm sind Los- und Fest-Flanschkonstruktionen zum Einklemmen der Abdichtung zu verwenden. 42. Was ist der Unterschied zwischen Schutzschichten und Schutzmaflnahmen?

Eine Schutzschicht soll Bauwerksabdichtungen dauerhaft vor sch~idigenden Einfliissen schtitzen. Diese Schutzfunktion erfiillen z. B. Ktmststoffnoppenbahnen, D~xnmstoffplatten oder Dr~inageplatten. Auch eine Nutzschicht des Bauwerks kann eine Schutzschicht sein. Die Art der Schutzschicht ist abh~ingig v o n d e r zu erwartenden Beanspruchung zu wghlen. Schutzmal3nahmen dienen im Gegensatz zu Schutzschichten dem vortibergehendem Schutz der Abdichtung w~ihrend der Bauarbeiten. 43. Welche Arten von Schutzschichten werden verwendet?

Man unterscheidet folgende Schutzschichten: 9 Schutzschicht aus Beton 9 Schutzschicht aus MOrtel und EstrichmOrtel 9 Platten (Beton, Werkstein, Keramik) 9 Gussasphalt 9 Bitumen-Dichtungsbahnen mit Metalleinlagen 9 Perimeterdiimmplatten

2, 5 PraktischerFeuchteschutz

153

44. In welchen F~illen baut man Drainagen ein? Bei bindigen B~Sdenmad bei Hanglagen ist mit Wasser in tropfbar-fltissiger Form zu rechnen. Zus~ttzlich zu den Abdichtmagen mit bimmintisen Stoffen oder KmaststoffDichtungsbahnen verwendet man in diesen F~illen Drainagen. Die Draintmg ist ein unterirdischer Leittmgsstrang oder eine Fl~chenentw~isserung. Sie kann aus Rohren, Sickerpackungen oder Filterk6rpem bestehen. 45. Welche Aufgabe hat die kapillarbrechende Schicht? Die kapillarbrechende Schicht soll das Aufsteigen yon Feuchtigkeit verhindern. Grobk~mige Filterschichten aus Kies mad Drainplatten wirken kapillarbrechend. Beton mad M6rtel mit niedrigem Wasserzementwert ergeben eine dichtend wirkende Feinporigkeit. 46. Warum benStigt das Warmdach immer eine Dampfsperre? Beim einschaligen nichtbeliaftetem Dach muss man verhindern, dass sich im Winter der Wasserdampf aus dem Innenraum unter der Dachhaut staut. Unter der kalten Dachhaut kann es leicht zur Wasserdamptkondensation kommen. Durch eine Dampfsperre im warmen Bereich wird die Wasserdampfdiffusion von vorn herein eingeschr~inkt. Man bringt die Dampfsperre zweckm~il3igerweise auf der Rohdecke unterhalb der W~rmed~immmag an. Auf diese Weise wird beim Neubau Feuchtigkeit aus der Rohdecke yon der D~immschicht ferngehalten. 1 2 3 4 5 6 7

Bekiesung Dachhaut Dampfdruckausgleichsschicht W~rmed~mmschicht Dampfsperre Betondecke Putz

Bild 2.13 Richtig ausgefahrtes Warmdach

i

f

////

'

7

47. Warum wird bei beliifleten D~ichern zus[itzlich zur Beliiftung noch eine Dampfsperre eingebaut? Der Hohlraum kann aufgrund verschiedener Ursachen verengt mad die Wasserdampfdiffusion dadurch eingeschrfinkt sein. Eine hgufige Ursache dafttr ist eine

154

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

durchhgngende Untersparrenbahn. Die Dampfsperre stellt einen zusgtzlichen Feuchtigkeitsschutz dar.

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8

Dachdeckung Unterspannpappe Lattung beltifteter Dachraum (Sparren) W~irmed~immschicht Dampfbremse Lattung Deckenschalung

Bild2.14 Wasserdampfdiffusionim hinterltiftetemSteildach 1 2 3 4 5 6 7 8

Bekiesung Dachhaut Schalung beltifteter Dachraum Balken W~rmed~maschicht Dampfbremse Deckenschalung

Bild 2.15 Wasserdampfdiffusionim Holzflachdachmit querbelaftetemDachraum 48. Was ist eine Dampfdruckausgleichsschicht?

Eine Dampfdruckausgleichsschicht ist eine zusammenh~ingende Luftschicht zum Ausgleich 0rtlich entstehender Dampfdruckunterschiede. 49. Welche Aufgabe hat die Dampfdruckausgleichschicht unter der Dachhaut? Unter der Dachhaut wird h~iufigeine Dampfdruckausgleichsschicht angeordnet. In den Hohlr~umen dieser Schicht kann sich erw~irmte Luft einschliei31ich Wasserdampf bei starker Erwgrmung entspannen. Auf diese Weise wird das Auftreten von Dampfblasen verhindert. Die starke Erw~rrnung kann ihre Ursache in Sonnenbestrahlung haben, aber auch beim Einbau heiger bimmenhaltiger Stoffe auftreten.

2. 5 PraktischerFeuchteschutz

155

/

/

j

9

/

Bild 2.16 Damptblasen am Warmdach 50. Welche Nachteile haben Leichtbauelemente als Sandwichkonstruktionen in bezug auf den Feuchtesehutz?

Bei diesen Sandwichkonstruktionen sind auf beiden Seiten dampfdichte Schichten wie z. B. Metallbleche angeordnet. Die Wand ist zwar auf diese Weise beidseitig vor dem Eiladringen von Feuchtigkeit gescht~tzt, aber die im Raum erzeugte Feuchte kann nicht iiber die W/~nde wegdifftmdieren. Hier ist ein besonders h~ufiges Laften notwendig, falls keine Klimatisiertmg des Raumes stattfindet. 51. Weshaib ist beim Umkehrdach keine Dampfbremse erforderlich?

Beim Umkehrdach wirkt die Dachhaut als Dampfbremse. 52.

Wie ist Holz, das in M a u e r w e r k eingebaut ist, vor Feuchtigkeitsiibertragung zu schiitzen?

Bauholz, das in Mauerwerkseinsparungen eingebaut wird, ist durch einen Luftraum vor Feuchtigkeitsabertragung zu schtitzen. An der Auflagestelle wird eine Sperrschicht angebracht. 53.

Wie kommt es, dass eine wasserabweisende D~immschicht mit geschlossenzelliger Struktur in einem unbeliifteten Dach oft vSllig durehnlisst vorgefunden wird?

Bei der Feuchtebelastung einer D~nmschicht muss man zwischen der Wasseraufnahmeffihigkeit und der Wasserdampfdurchl~ssigkeit unterscheiden. Wasserabweisende D~_rnstoffe wie extrudierter PS-Schaum, PS-Hartschaum und PUR-Hartschaum sind zwar wasserabweisend, lassen aber Wasserdampf hindurch. Die h~ufig vorgefundene Durchn~issung ist auf Tauwasserbildung zurackzuffthren. Wenn eine dickere W~rmed~mmschicht in das Dach eingebaut wird, wird oft nicht beachtet, dass sich daduxch die Tauwasserverh/~ltnisse verschlechtern. Die im Winter anfallende Tauwassermenge erh6ht sich und die sommerliche Verdunstungsmenge verringert sich.

156

2 5 PraktischerFeuchteschutz

r

JQhresniederschL(zg_: unter 600 mm zwischen 600 und 800mm iJber BOOmm Im norddeutschenKiJstengebiet(windreich) Liber7OOmm

Bild 2.17 Niederschlagskarte Deutschland (nach DIN 4108-3)

3. Schallschutz 3.1 Grundlagen und Gr6fJen zur Beschreibung des Schalls 1. Warum ist Schallschutz heute wichtiger als friiher?

Schallschutz ist heute wichtiger als fraher, weft - dutch moderne Technik mehr Schall erzeugt wird - moderne Bauweisen dthmere und leichtere Bauteile gestatten. 2. Vor welchen Schallquellen muss der Mensch in Geb~iuden geschiitzt werden?

Der Mensch in Aufenthaltsr~umen muss haupts~ichlich vor drei Einflt~ssen gescht~tzt werden: 9 Ger~usche aus Nebenr~iumen (Sprache, Musik) 9 Ger~usche aus haustechnischen Anlagen 9 Augenl~rm (z.B. Verkehrsl~rm durch Stragen-, Schienen-, Wasser- und Luftverkehr, L~rm aus Industriebetrieben) 3. Welche DIN-Normen sind fiir den Schailschutz maBgebend und welches Ziel haben die Anforderungen an den Mindestschallschutz?

Fiir den Schallschutz ist die DIN 4109 Schallschutz im Hochbau maBgebend. Die Anforderungen dieser DIN dienen dem Ziel, die Menschen in Aufenthaltsrgumen vor unzumutbaren Schallbelfistigungen zu schtitzen. Im Zuge der Vereinheitlichung der europ~iischen Normen wurde 2000 die DIN EN 12354 ver/Sffentlicht. Sie hat das Ziel, die akustischen Eigenschaften yon Gebguden aus den Bauteileigenschaften zu prognostizieren. Die zur Berechnung erforderlichen Bauteileigenschaften liegen zur Zeit nur in begrenztem Umfang vor, so dass bis aufweiteres die DIN 4109 maBgebend ist. Die Bauakustische Messnorm DIN 52210 wurde durch die seit 1998 ver6ffentlichte europNsche Norm DIN EN ISO 140 ersetzt.

158

3.1 Grundlagen und GrN3enzur Beschreibung des Schalls

4. Weiche Anforderungen an den Schallschutz sind zu unterscheiden?

Die DIN 4109 "Schallschutz im Hochbau" (11/1989) Blatt 2 enthiilt die Mindestanforderungen zum Schutz vor Schallabertragung; im Beiblatt 2 dieser DIN sind Vorschl~ige Far einen erh0hten Schallschutz enthalten. Im Februar 2002 wurde Teil 10 der DIN 4109, "Vorschl~ge ~ r einen erhOhten Schallschutz" ver0ffentlicht, 5. Warum kommt der Planung des Schallsehutzes besondere Bedeutung zu?

Der Planung beim Schallschutz kommt eine groBe Bedeutung zu, well sich nachtr~igliche Verbesserungen an bestehenden Konstruktionen nur in begrenztem Urnfang durchfiihren lassen, im Gegensatz zum W~irme- und Feuchteschutz, wo Verbesserungen in der Regel mit erhOhtem Kostenaufwand noch gut durchfahrbar sind. 6. Wie entsteht eine Schallempfindung?

Eine Schallempfindung entsteht durch eine Bewegung des Trommelfells, hervorgerufen durch die Schwingungen angrenzender Luftmolekale. 7. Was sind Schallerzeuger?

Schallerzeuger sind KOrper, die elastisch schwingen aber auch schnell ausstr0mende Gase oder Flassigkeiten. 8. Erliiutern Sie die Begriffe Schall, Ultraschall und Infraschall. Im engeren Sinne versteht man unter Schall mechanische Schwingungen im Frequenzbereich yon 16 Hz bis 20 kHz. Bei h0heren Frequenzen spricht man yon Ultraschall, bei niedrigeren Frequenzen yon Infraschall. Ultraschall und Infraschall sind fi~ den Menschen nicht h0rbar. Die obere Grenze des H6rbereiches verschiebt sich mit zunehmenden Alter nach unten. So liegt die obere Grenze bei einem 35jfihrigen bei etwa 16000 Hz, wfihrend sie bei einem 60-jfihrigen bei 5000 Hz liegt. Manche Tiere k0nnen h6here Frequenzen h6ren als der Mensch. Das wird zum Beispiel bei der Hundepfeife ausgenutzt Infraschall

H6rbereich

Ultraschall

i_ Bauakustik _ i I

10 16

100

1

10003150

I

10000 20000Hz

Bild 3.1 Frequenzbereiche

3.1 Grundlagenund GrOgenzur Beschreibungdes Schalls

159

9. Welcher Schallbereich ist bauphysikalisch interessant? Der bauphysikalisch interessante Bereich liegt zwischen 100 Hz und 3150 Hz. Bei hOheren Frequenzen ist der Anteil der im Hochbau auftretenden Ger~usche gering, bei tieferen ist die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres gering. 10. Erl~iuten Sie die Schailvarianten Ton, Ger~iusch, Klang und Knall. Ein Ton ist eine Schallschwingung mit sinusf6rmigem Verlauf. Klang entsteht bei der Uberlagerung mehrerer TOne. Ein Ger~usch ist eine unregelm~gige Schwingung. Ein Knall ist ein kurzer, starker Schalleindruck. Amplitude

Klang Gergusch Knall Bild 3.2 Ton, Klang, Gerfiusch und Knall Zeit 11. Eri~iutern Sie die Begriffe Frequenz, Wellenl~inge und Amplitude. Unter Frequenz versteht man die Schwingungsanzahl pro Sekunde. Die Frequenz bestimmt die TonhOhe einer Schwingung. der Abstand zwischen zwei gleichartigen Schwingungszust~inden wird als Wellenl~inge bezeichnet. Unter Amplitude versteht man die maximale Auslenkung aus der Ruhelage. f

Frequenz in Hz

)~

Wellenlfinge in m

a

Amplitude, Schalldruck in Pa

Bild 3.3 KenngrOgeneiner Schwingung

160

3.1 Grundlagenund GrOgenzurBeschreibungdes Schalls

12. Was versteht man unter Luftschall? Unter Luftschall versteht man die Schallschwingungen, die sich in Luft ausbreiten. Luftschall kann z. B. dutch Sprechen, Radio- und Fernsehgeriite, Maschinen oder Fahrzeuge hervorgerufen werden. 13. Erl[iutern Sie die Begriffe KOrperschall und Trittschall. Unter K0rperschall versteht man den Schall, der sich in festen Stoffen ausbreitet. In Festk0rpern sind verschiedene Formen yon SchaUwellen m0glich. Man unterscheidet Longitudionalwellen, Transversalwellen, Torsionswellen, Oberfl~ichenwellen und Biegewellen. Die Longitudionalwellen haben die gr0Bte Ausbreitungsgeschwindigkeit. F ~ plattenf'Ormige Bauteile sind die Biegewellen yon groBer Bedeutung. Eine besondere Art von K0rperschall ist Trittschall. Trittschall entsteht durch das Begehen von R~iumen. Der Fugboden, bzw. die Decke des darunter liegenden Raurues wird zu Schwingungen angeregt. Direkt kann der K0rperschall nut als Schwingung oder ErschiRterung eines K0rpers festgestellt werden, indirekt als Luftschall. 14. Erliiutern Sie die Begriffe Klangfarbe, Tonhtihe und Lautst~irke Wtihrend die Begriffe Schwingungsform, Frequenz trod Amplitude die physikalischen Eigenschaften einer Welle beschreiben, dracken die Begriffe Klangfarbe, Tonh0he und Lautst~rke den Schalleindruck aus, der vom Menschen wahrgenommen wird. 15. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Geschwindigkeit, Frequenz und Wellenliinge? c=)~'f c Schallgeschwindigkeit in m/s f Frequenz in 1/s = Hz )~ Wellenlfinge in m Da die Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Stoffen unterschiedlich groB ist, ist auch die Wellenlgnge bei gleicher Frequenz unterschiedlich. Es ist zu beachten, dass die Schallgeschwindigkeit c die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle ist; die einzelnen MolekUle bewegen sich mit der Yeilchengeschwindigkeit v, die man auch als Schallschnelle bezeichnet.

3.1 Grundlagen und Grt~Benzur Beschreibung des Schalls

161

16. Wovon ist die Sehallgesehwindigkeit abh~ingig? Die Schallgeschwindigkeit ist v o n d e r Elastizit~it E und der Dichte 9 eines Stoffes abhfingig. Je elastischer der Stoff, umso langsamer breitet sich die Schallwelle aus. Ffir die Schallgeschwindigkeit der Longitudionalwellen in verschiedenen Medien gilt:

Die Schallgeschwindigkeit c in Luft unter Normalbedingungen betrggt: c =340 m/s Nach dem ~Ssterreichischen Physiker E. Mach wird diese Geschwindigkeit als 1 Mach bezeichnet. c =340 m/s = 1 Mach Ngherungsweise kann man die Schallgeschwindigkeit in Luft mittels folgender Beziehung berecl~nen, wobei 0 die Temperatur in ~ ist: c = 330 +0,5-0 (m/s) 17. Ist die Schallgeschwindigkeit in Luft geringer als in Mauerwerk? Die Schallgeschwindigkeit in Luft ist wesentlich geringer als in festen Stoffen. Das war zum Beispiel schon den Indianern bekannt, die ein Ohr auf die Erde legten, um das Nahen des Feindes schneller ermitteln zu kOnnen als fiber den Luftschall. Die folgende Ubersicht enth~ilt die Schallgeschwindigkeit Nr einige Stoffe bei 20 ~ m/s

Glas

5200

Leichtmetall

5100

Mauerwerk

3500

Nadelholz

4100

Wasser

1450

Kork

500

Luft

340

162

3.1 Grundlagenund Gr0genzur Beschreibungdes Schalls

18. Was versteht man unter dem Schalldruck p? Der Schallchmck p ist ein Maf3 far die Schallenergie, die in einer SchallweUe enthalten ist. Bei einer Luftschallwelle ergeben sich durch die Schwingungen der Molekiile Bereiche mit erh0htem und vermindertem Druck. Diese Druckschwanktmgen sind dem normalen Luftdruck tiberlagert. Gemessen werden diese Druckschwankungen in N/m2 = Pa. Der kleinste yon Menschen h0rbare Schalldruck, der Schalldruck bei der H6rschwelle, betr~igt: po= 2.10" s N/m2= 0,00002 N/m2 Schalldracke tiber po= 20 N/m2werden vom Menschen als schmerzhaft empfunden. Vergleicht man Schal!dr~cke mit dem normalen Luftdruck von ca. l0 s N/m2, so sieht man, dass Schalldrticke im Vergleich zum Lufldruck sehr gering sind. 19. Wie ist der Schalldruckpegel L definiert? Man bezieht Schalldrticke aufden kleinsten hOrbaren Schalldruck Po. Der Schalldruckpegel oder einfach Schallpegel ist definiert als: 2

ae%

L = 10. lg-g-7 = 20. lg ~ e Po P0

MaBeinheit dB

Der Logarithmus wird deshalb verwendet, well die vorkommenden Schalldrticke einen Bereich von mehreren Zehnerpotenzen umfassen. Durch die Logarithmusbildung werden Zahlenwerte zwischen 0 und 150 erreicht. Lautst~irkeskala

dB

Atemger~iusch normale Wohngergusche Staubsauger starker StraBenverkehr Explosion

10 40 60 90 150

Der Schallleistungspegel Lp ist definiert als: P Lp = 10. l g - -

Mal3einheit dB

Po Dabei ist P die Schallleismng, gemessen in W. Po =10"12W

163

3.1 Grundlagen und Gr0gen zur Beschreibung des Schalts

20. Wie werden die Schallpegel verschiedener Schailquellen addiert?

Addition und Subtraktion yon zwei Pegeln kann nicht direkt erfolgen. Die dB-Werte mtissen in ihre ursprtinglichen Schallkenngr0gen umgerechnetwerden. Diese werden addiert und anschlieBend wird wieder der Logarithmus gebildet. 2

2

2

Lg~=IO.Ig(Pl+P2+ +P~lbzw. /p2 p2 "'" p2! ',. o

Lpges

o

o/

=lO.lg/P~ +P2 +...+Pn) [,,Po

9

Po

Po )

21. Wie wird das Lautst~irkeempfinden des Menschen beschrieben?

Der Mensch empfindet tiefe TOne leiser als hohe. Um das Lautst~rkeempfinden des menschlichen Ohres zu beriJcksichtigen, hat man die Lautst~ke in phon eingefahrt. Der Lautst~kepegel eines Schalles betr~gt N phon, wenn dieser Schall yon normal hOrenden Beobachtern als gleich laut beurteilt wird wie ein reiner Ton der Frequenz 1000 Hz, dessen Schallpegel N dB betriigt. L 130

~

9

,oo

~

170

12 7

-

20 1

20

315

63

125

250

$00 Hz I

Bild 3.4 KurvengleicherLautstfirkepegelnachDIN 45 630

2

4

8 kHz 16

164 3.2 W i r k u n g s w e i s e

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbern yon Sehallabsorbern

1. Was ist der Unterschied zwischen Schallabsorption und Schalldiimmung? Unter Schalld~mung versteht man den Widerstand eines Bauteils gegentiber dem Schalldurchgang in angrenzende Raume. Die Schalldammung hat keinen Einfluss auf den Schall in dem Raum, in dem sich die Schallquelle befindet. Der Begriff Schallabsorption oder Schaltschluckung bezieht sich auf die Luftschalldammung in dem Raum mit tier Schallquelle. Die Schallabsorption eines Bauteils ist urn so besser, je weniger Schall in den Raum zu~ckgeworfen wird. Die Schallabsorption hat groBen Einfluss auf die Sprachverst~ndlichkeit. Im Allgemeinen wird die Sprachverst~ndlichkeit durch schallschluckende MaBnahmen erhOht. 2.

Was ist unter Prim~ir- und Sekund~ir-Maflnahmen beim Schallschutz zu verstehen?

Prim~irmaBnahmen sind Magnahmen gegen die Schallentstehung, w~ihrend Sekund~irmaBnahmen MaBnahmen sind, die Schallt~bertragung zum H6rer zu vermindem. Schalld~immung und Schallabsorption sind Sekund~irmaf3nahmen. Will man den Aufenthalt in einem Raum ertr~iglicher machen, in dem sich z. B. laufen de Maschinen befinden, so kann man einerseits die Maschine selbst mit L~irmschutzausrastung versehen; man kann andererseits die W~inde mit schallabsorbierenden Stoffen verkleiden. Das erste ist eine Prim~irmagnahme, das zweite eine Sekund~ir-MaBnahme. 3. Erliiutern Sie den Begriff diffuses Schallfeld. Eine Schallquelle, z. B. eine Maschine, erzeugt zunlichst Direktschall. Der Direktschall wird dutch ein diffuses Schallfeld tiberlagert, das entsteht, wenn der Direktschall yon W~inden, Decken und FugbSden reflektiert wird. Die Reflexion finder so lange statt, bis die Schallenergie aufgebraucht ist. Das diffuse Schallfeld kann st~irker sein als der Direktschall. Laufen Maschinen im Freien, so ist das diffuse Schallfeld gering, es wirkt vorwiegend der DirektschalL 4. Welche Schallschlucksysteme (Schallabsorber) kennen Sie? Schallabsorber sollen die Reflexion yon Schall an den Bauteilen verringern. Es gibt zwei prinzipiell verschiedene Arten yon Schallabsorbem: 9 Resonanzabsorber 9 PorSse Schallabsorber

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbem

165

Die Resonanzabsorber lassen sich weiter in Plattenschwinger und Volumabsorber unterteilen. Die Volumabsorber bezeichnet man auch als Helmholtzresonatoren. Mit por0sen Absorbern wird eine Absorption im mittleren und hohen Frequenzbereich erreicht, w~hrend Plattenschwinger und Helmholtzresonatoren eine relativ schmalbandige Absorption bei niedrigen Frequenzen aufweisen. Urn eine mOglichst breitbandige Absorption zu erreichen, arbeitet man mit Kombinationen verschiedener Typen. Besonders h~iufig findet man por0se Absorber mit einem Plattenschwinger kombiniert. 5. Erl~iutern Sie die Wirkungsweise eines por0sen Schallabsorbers. Die ankommende Schallwelle dringt in die offenen Poren des Materials ein. Dabei verlieren die mit hoher Frequenz schwingenden Luftmolek~le einen Teil ihrer Energie durch Reibung an den Porenwandungen. Die Schwingungsenergie der Luftmolekale wird dabei in W~irmeenergie umgewandelt. Ein Teil des Schalls wird an der hinter der porOsen Schicht befindlichen Materialschicht reflektiert. Um den reflektierten Anteil mOglichst gering zu halten, muss die por0se Materialschicht dick genug gew~hlt werden. Mit der Schichtdicke des porOsen Materials hat man die MOglichkeit, den absorbierten Frequenzbereich zu beeinflussen. Bei einer Schichtdicke von 10 bis 15 mm werden vorwiegend die hohen TOne absorbiert, bei gr6: Beren Dicken tiefere. Um eine Frequenz von 150 Hz zu absorbieren, mt~sste die Absorberdicke allerdings 55 cm betragen. Das ist der Grund, weshalb der porOse Absorber for den unteren Frequenzbereich unwirtschaftlich ist. Das Material des por0sen Absorbers muss miteinander verbundene Poren aufweisen, damit der Schall in das Material eindringen kalm. Man verwendet z. B. Mineralfaserplatten und porOse Hartfaserplatten. Polystyrolhartschaum ist wegen seiner geschlossenen Zellstruktur nicht geeignet. Wenn die Oberfl~iche der porOsen Schicht nicht den ~sthetischen Ansp~chen genOgt oder empfindlich ist, wie bei Mineralfaserplatten, kann man vor dem Absorber gelochte Platten anbringen. Weiterhin kommen Akustikputze zum Einsatz. Auch Vorh~nge wirken als porOse Schallabsorber. \

Bild 3.5 PorOserSchallabsorber

166

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbem

6. Erliiutern Sie den Aufbau eines Piattenschwingers. Ein Plattenschwinger besteht aus einer dihmen, festen Platte, die vor der Wand montiert ist. Die dtinne Platte besteht meist aus Gipskarton, Sperrholz oder Pressspan. Das Luftpolster zwischen der Platte und der Wand wirkt als Feder. Trifft eine Schallwelle auf die Platte, so wird diese zu Schwingungen angeregt. Ein Teil der Schallenergie wird in Bewegungsenergie der Platte umgesetzt, ein Teil reflektiert. Im Resonanzfall, d.h. wenn die Frequenz des einfallenden Schalls mit der Eigenfrequenz des Schwingungssystems tibereinstimmt, wird etwa die H~ilfte der Schallenergie absorbiert. Durch das Einbringen von por6sen Material in den Zwischenraum zwischen Platte und Wand kann man die D~immwirkung noch erh6hen. Durch einen grogen Abstand zwischen Platte und Wand erzielt man eine breitbandige Schallabsorption. Eine Sonderform des Plattenschwingers ist der Lochplattenschwinger.

>'*gS< N"XY

.

.

N~-

Feder Platte

Bild 3.6 Plattenschwinger

7. Wo wird der Plattenschwinger hiiufig eingesetzt? Hauptanwendungsgebiet des Plattenschwingers sind Vortrags- und Konzertraume. Er wird dort vorwiegend als Tieffonschlucker eingesetzt. 8. Erliiutern Sie den Begriff Helmholtzresonator. Der Helmholtzresonator ist ein akustisches Schwingungssystem, das ein Luftvolumen enthNt, das einem iiugeren Wechseldmck ausgesetzt ist. Ein Hohlraum, in dem die eingeschlossene Luft durch den Schalldruck abwechselnd komprimiert und entspannt wird, wirkt als Feder. Sowohl bei der Lufi- als auch bei der K0rperschallanregung treten Schwingungssysteme auf, die im allgemeinen aus den drei Elementen Masse - Feder - Reibung bestehen. Die schwingf~ihigen Massen sind durch eine fedemde Zwischenschicht miteinander verbunden, es wirkt eine Reibungskraff, die die Schwingung d~impft. Ein Schwingungssystem hat eine Resonanz- oder Eigenffequenz, bei der die Schwingungsamplitude der erzwungenen Schwingung ein Maximum erreicht. Die Schwingungsamplitude ist bei Resonanz grN3er als die Anregungsamplitude. Die Resonanzfrequenz von zwei Massen mt und m2 mit einer fedemden Zwischenschicht l~isst sich nach folgender Gleichung berechnen:

3.2 WirkungsweisevonSchallabsorbem

000 f~

1

167

1)

2re ~ : / m , l + m , 2

f0 s'

Resonanzfrequenz in Hz dynamische Steifigkeit in MN/m3

ml, m2

fl~ichenbezogene Masse in kg/m2

Unterhalb der Resonanzfrequenz schwingen die beiden Massen, als wenn sie starr gekoppelt w~iren, und oberhalb der Resonanzfrequenz werden die Amplituden kleiner als die Anregung. Im Bau kann z.B. eine Holzverkleidung einen Resonator darstellen. Hohlrfiume oder elastische Zwischenschichten wirken als Feder. Auch Doppelw~inde, Wgrmed~immverkleidungen und schwimmender Estrich k0nnen als Helmholtzresonator betrachtet werden. X

Xa

J

Bild 3.7 Resonanz bei erzwungenerSchwingung

xa Anregungsamplitude

fo

9. Welche Absorber werden fiir hohe, welche fiir mittlere und welche werden fiir tiefe TOne verwendet?

Hohe Frequenzen werden vorwiegend von Stoffen mit feingegliederten Oberfl~ichen geschluckt, wie Akustikputzen, porigen Faserstoffen und Vorhangstoffen. Mittlere Frequenzen werden durch mehrschichtige Schallschlucksysteme aus Faserd~immstoffen hinter gelochten dtinnen Abdeckplatten absorbiert. Tiefe Frequenzen werden durch Schwingungssysteme aus biegeweichen Platten mit dazwischenliegendem Luftpolster absorbiert. Far die Absorption eines schmalen Frequenzbereiches verwendet man Hohlraumresonatoren.

168

3.2 WirkungsweisevonSchallabsorbem

10. Wie ist der Schallschluckgrad definiert?

Der Schallschluckgrad o~gibt das Verhaltnis der nichtreflektierten zur auftreffenden Schallenergie an. Ein ge/3ffnetes Fenster hat einen Schallschluckgrad von 1. Es kann nichts reflektiert werden. Eine vollst~indige Reflexion an einer schallharten Wand ergibt einen Schallschluckgrad von ec = 0. Die Schallabsorptionsgrade werden gemessen und liegen in Tabellen vor. Schallschluckgrade eceiniger Baumaterialien bei Beton unverputzt Glas, einfach Kalkzementputz auf Mauerwerk Holzverschalung Holzfaserd~immplatte 15 mm auf Holzplatte

500 Hz: 0,02 0,03 0,03 0,03 0,31

11. Wie berechnet man die iiquivalente Schallabsorptionsfl~iche eines Raumes?

Die iiquivalente Schallabsorptionsfliiche A eines Raumes ergibt sich aus der Summe der Schallabsorptionen yon Raum- und Objektfliichen sowie der Absorptionsflfiche der Raumluft: n

o

p

A =~a~jSi. , + ~Aobj,j -[-k~=lO~s,k Sk + Aair O.i n

Absorptionsgrad der Oberflfiche i Anzahl der Objektfl~ichen

S~

Fl~icheninhalt der Flfiche Si

Aobj,j aquivalente Absorptionsflache des Objektes j O Anzahl der Objekte C~s,k Absorptionsgrad der Objektanordmmg k p Anzahl der Objektanordnungen Sk vonder Objektanordnung abgedeckte Oberfl~iche Sk A,ir

~iquivalente Absorptionsflfiche der Luft

12. Was versteht man unter Nachhallzeit?

Die Nachhallzeit beschreibt die Echowirkung des von den Wanden reflektierten Schalls. Die Echowirkung daft weder zu lang noch zu kurz sein. Zu lange oder zu kurze Nachhallzeiten ergeben eine schlechte Sprachverst~indlichkeit. Die Nachhallzeit T kann aus der fiquivalenten Schallabsorptionsfliiche A berechnet werden (DIN EN 12354-6 2004-4):

3.2 Wirkungsweisevon Schallabsorbern T_

169

55,3.v0-V)=o,16v0-v) c o .A

A

V Volumen des leeren Raumes in m3 Objektanteil (Summe der Volumen der Objekte und der Objektanordnungen/V) Co Schallgeschwindigkeit in Luft in m/s (345,6 m/s). 13. Erl~iutern Sie den Begriff stehende Welle.

Eine stehende Welle entsteht bei der senkrechten Reflektion einer Welle durch Uberlagerung der ankommenden trod der entgegengesetzt gerichteten reflektierten Welle. Eine stehende Welle besitzt Punkte vollkommener Ruhe (Knoten) und Punkte mit maximaler Auslenkung (B~iuche). Erfolgt die Bildung der stehenden Welle durch Reflexion am festen Ende (schallharte Reflexionsfl~iche), so ist an der Reflexionsstelle ein Maximum (Bauch) des Schalldrucks und ein Minimum (Knoten) der Schallschnelle. 14. In welehem Abstand von der Wand ist ein Absorber am wirkungsvollsten?

Eine besonders groge Absorptionsleistung eines Materials wird erreicht, wenn der Absorber an einer Stelle angeordnet wird, an der die Schallschnelle ein Maximum hat. Eine solche Stelle befindet sich im Abstand von ~/4 vor der schallharten Wand. F ~ die praktische Anwendung ist es meist erforderlich, die Absorption bei tiefen Frequenzen yon 200 bis 500 Hz zu verbessern. Das ergibt Wandabstfinde der Absorber yon 10 bis 45 era. Bei abgehfingten Decken lassen sich diese hohen Abst~inde h~iufig ohne weiteres herstellen. '-

>~---porOser Absorber

Bild 3.8 Absorber im optimalen Abstand zur schallharten Wand

3.3 Luftschallschutz

170 3.3 Luftschallschutz

1. Nennen Sie Quellen fiir Luftschall. Die Schallquelle kann augerhalb des Geb~ludes liegen, wie bei Verkehrs- oder Fabrikl~irm, oder innerhalb. Innerhalb des Geb~iudes sind Sprache, Radios und Installationsger~iusche h~iufige Quellen t~r Luftschall. 2. Welche Schalliibertragungswege von Luftschall im Geb~iude gibt es? Die Schalltibertragungswege in einem Gebfiude sind : 9 direkte (J-bertragung dutch das trennende Bauteil (Trennwand, Decke) 9 Flankentibertragung tiber angrenzende Bauteile 9 von der flankierenden Wand tiber die Trennflfiche 9 vonder Trennflfiche tiber die Lfingswfinde Der Senderaum ist dutch groge Buchstaben gekennzeichnet, der Empfangsraum dutch kleine: Dd direkt

/----'NKFf : Fd >

S~ender

Dd Df

Ff Flankentibertragung Fd vonder flankierenden Wand tiber die Trennflgche Df vonder Trennfl~iche fiber die Langswande Bild 3.9 (KOrper-)Schalltibertragungswege in einem Geb~iude

3. Wie wird das Bau-Schalld~imm-Mafl R' berechnet? Die Gleichung zur Bestimmung der Schalldfimmung zwischen dem Senderaurn 1 und dem Empfangsraum 2 lautet: S R ' = L 1 - L 2 +10.1g~-

L2+101glory/

3.3 Luftschallschutz

171

Dabei sind: L1 Pegel im Senderaum L2 Pegel im Empfangsraum S Fl~ichedes trennenden Bauteils A ~iquivalenteAbsorptionsfl~iche V Volumen des Empfangsraums T Nachhallzeit im Empfangsraum = Zeit in der der Schallpegel nach Abschalten der Schallquelle um 60 dB abffillt Der Index' bedeutet, dass auch die NebenwegsUbertragungberacksichtigt wird. Das Bau-Schalld~imm-Mal3wird ablicherweise aus Messwerten ermittelt. 4. Was beschreibt das bewertete Schalld~imm-MafJ R'w?

Das bewertete Schalld~imm-MaB R'w (Bauschalldamm-MaB) beschreibt die Luftschalld~mmung einschlieBlich Flankentibertragung oder Nebenwegtibertragung, im Gegensatz zum Laborschalld~n~n-MaB Rw, bei dem Schall nt~ durch das zu prafende Bauteil t~bertragen wird. Der Rw - Wert, auch Direktdgmm-MaB oder Durchgangsd~immtmggenannt, stellt somit eine reine Bauteilkenngr6Be dar. Die Bezeichnung w bedeutet, dass die gemessene Kurve eine Bewertung erfahren hat. Die Bewertung geschieht mit einer Bezugskurve nach DIN EN ISO 717-1, welche die st~irkereEmpfindlichkeit des menschlichen Ohres Far h6here Frequenzen beracksichtigt. Bei 16 bestimmten Frequenzen wird der Schallpegel des Senders L~ und des Empt'fingers L2 gemessen und die Differenz wird in das Diagramm eingezeichnet. Anschliel3endwird die Bezugskurve auf vorgeschriebene Weise verschoben und m6glichst in l~ereinstimmung mit der Messkurve gebracht. Nun wird die Lage der Bezugskurve bei 500 Hz abgelesen und man erh~iltR'w.

RW dB

gtinstige Werte

60 50 4O Bild 3.10 Bezugskurvet~r das Schalldfimm-Magnach 30 100 200 DIN EN ISO 717-1

400

800

1600 3200Hz

172

3.3 Luftschallschutz

Eine Wand mit R'w = 50 dB z. B. folgendes LeistungsvermOgen: 50 = 10 lg P1/P2 5 = lg P1/P2 105 = P1/P2 P2 = Pc 10 -5 Das bedeutet, dass nur 1/100 000 der auffallenden Schallenergie in den Nachbarraum durchgelassen wird. Bei einer Wand mit R'w= 60 dB wird nur 1/1000 000 der Schallenergie in den Nachbarraum iabertragen. Gegentiber den aus Beiblatt 1 D1N 4109 gewonnenen Rechenwerten massen im Priifstand ermittelte Bauteil-Schalld~imm-Mai3e immer mit einem Vorhaltemag yon 2 dB vom Messwert zum Rechenwert beaufschlagt werden. Des Weiteren miissen die in Priifstfinden ohne Flankentibertragung ermittelten Werte nach Beiblatt 3 DIN 4109 umgerechnet werden. 5. Um wie viel dB erhSht sich der Gesamtschallpegel, wenn zu einem vorhandenen Sehallpegel ein gleich grofler hinzukommt?

Schallpegel diirfen nicht direkt addiert werden, sondern die AusgangsgrN3en miissen vor der Logarithrnierung zusammengefasst werden. Will man zwei gleiche Schallleistungen zusammenfassen, so ist die Gesamtleistung Pges= 2P 1 und der Gesamtleistungspegel Lges = 10"(lg 2P~ l a B ~, 2P1) Lges = L 1 +10.(lg2)dB = L 1 +3dB.

Die Erh0hung betrfigt 3 dB. 6. Welche Bedeutung hat das schalltechnische Paradoxon 0 dB + 0 dB = 3 dB fiir den Schallschutz?

Ein Schallpegelwert von 0 dB entspricht einem Schalldruck p von 2.10 -5 N/m 2. Stellt man zwei Gerate auf, yon denen jedes dieser Gerate einen Schallpegel von 0 dB erzeugt, so ergibt sich ein Gesamtschallpegel von 3 dB. Durch eine zweite gleich laute Schallquelle ergibt sich immer eine Vergr0Bertmg des Schallpegels gegentiber dem Schallpegel der ersten Schallquelle von 3 dB. Rechnerisch ist das in Frage 5 gezeigt.

3.3 Luftschallschutz

173

Eine Pegelzunahme um 10 dB wird als Verdoppelung des subjektiven Lautst/irkeeindrucks empfunden. Lautes Sprechen mit 70 dB wird z. B. als doppelt so laut wie Swechen mit 60 dB empfunden. 7. Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Fl~ichengewicht eines einschaligen Bauteiles und der Luftschalld[immung?

Einschalige Bauteile schwingen als Ganzes. Z. B. bildet eine Ziegelwand zusammen mit ihrem Putz ein einschaliges Bauteil. Die Luftschalld~mmung ist in der Regel um so besser, je gr613erdas Fl~chengewicht des Bauteils ist. Grol3eHohlrfiume innerhalb der Bauteile verringern die Luftschalld~mnung. Kleine dagegen verbessern sie. So hat z. B. Porenbeton ein bessere Luftschalld~mmung als es auf Grund seines FI~chengewichtes zu erwarten w~re.

R~W dB 6040~ Bild 3.11 Luftschalldfimmungin Abh~ngigkeitvom Fl~ichengewicht

e

aus Beton, Mauerwerk, Gips, Glas

200

50

160

2bo

4bo 860 kg/m2

8. Wie verhiilt sich die Luftschalldiimmung im Bereich der Grenzfrequenz? Die Luftschalld~immungnimmt far gew6hnlich mit zunehmender Frequenz zu. Im Bereich der Grenzfrequenz nimmt die D~mmwirkung des Bauteils stark ab.

6o o

fG~--d d

Dicke in m

p

Dichte in kg/m3

Edyn

Edy~ Elastizit~itsmodulin N/ram2 Es gibt zwei unterschiedliche Bereiche, in denen das Bauteil zu Schwingungen angeregt wird. Im unteren Frequenzbereich gibt es eine Eigenfrequenz, die Reso-

174

3.3 Luflschallschutz

nanzfrequenz fo, bei der das Bauteil als Ganzes schwingt. Es filhrt eine Plattenschwingung aus. Im oberen Frequenzbereich tritt Koinzidenz auf. Unter Koinzidenz versteht man die schwingungsm~igige Anpassung des Bauteils an die vortibereilende Schallwelle. Die bei Koinzidenz auftretenden Schwingungen des Bauteils lassen sich mit den Schwingungen eines Wimpels vergleichen, der wellenf'6rmig den Windst6gen folgt. Man spricht yon Koinzidenz oder yon Spuranpassung. Das Bauteil passt sich der vorbeieilenden Schallwelle an. Als Grenzfrequenz fg bezeichnet man die erste Koinzidenz-Frequenz, bei der es zu wellenfdrmigen Bewegungen angeregt wird. Die praktisch auftretenden Schwingungsamplituden betragen nur einige tausendstel Millimeter, bei sehr dttnnen elastischen Stoffen k6nnen Schwingungsamplimden bis in den Millimeterbereich auftreten. R W

Plattenschwingungsbereich

Massengesetz -

Koinzidenzbereich/

Bild 3.12 Schalldgmm-Magin Abh~ingigkeitvonder Frequenz f

0

fg

Bei senkrechtem Schalleinfall ergeben sich keine Koinzidenzerscheinungen, sondern nur planparallele Schwingungen der Platte. Eine grol3e, frei h~ngende Platte neigt wesentlich st~irker zu Koinzidenzschwingungen als eine kleine, allseitig eingespannte Platte gleicher Dicke und gleichen Materials. Bei grol3en Platten wirken mehrere Schallwellenl~ingen gleichzeitig, so dass sich ein Einschwingvorgang der Platte ergibt. Die Luftschalld~immung von einschaligen Bauteilen ist ungtinstig, wenn die Grenzfrequenz im Bereich yon 200...2000 Hz liegt. Das ist z. B. bei Platten aus Beton, Leichtbeton, Mauerwerk, Gips und Glas mit einer fl~ichenbezogenen Masse zwischen 20 bis 100 kg/m2 der Fall und bei Platten aus Holz mit fl~ichenbezogenen Massen fiber 15 kg/m2.

3.3 Luftschallschutz

175

9. Erl[iutern Sie die Begriffe biegesteif und biegeweich. Bauteile, die eine Grenz~equenz tiber 2000 Hz haben, bezeichnet man als biegeweich, die sonstigen als biegesteif. 10. Wie l~isst sich die Luftschalld~immung einschaliger Bauteile nachtr~iglich verbessern?

Die Luftschalld~immung kann durch das Anbringen einer biegeweichen Vorsatzschale verbessert werden. In DIN 4109 sind eine VMzahl yon W~inden mit biegeweichen Vorsatzschalen abgebildet und in bezug auf ihr schalltechnisches Verhalten eingruppiert. Ohne oder mit fedemder Verbindung der Schalen lassen sich Verbessertmgen um 15 dB erzielen, bei Verbindung der Schalen Verbesserungen um 10 dB. Einzelne punktf'6rmige Verbindungen der beiden Schalen sind weniger stOrend als linienf6rmige. Gipskartonplatten werden entweder tiber Mineralfaserplatten an die Wand geklebt oder auf Leisten, die tiber einem weichfedernden D~mmstreifen an der Wand befestigt sind. 11. Was ist bei einer Verkleidung mit steifen Materialien zu beachten? Bei Verwendung yon steifen Materialien wie Holzwolleleichtbauplatten kann die Resonanzfrequenz des entstandenen Schwingungssystems bei 500 bis 800 Hz liegen. Dann tritt durch die Verkleidung keine Verbesserung sondern sogar eine Verschlechterung des Schalld~imm-Mal3es ein. 12. Was versteht man unter einem zweischaligen Bauteil und welche drei Arten von zweischaligen Bauteilen gibt es? Unter zweischaligen Bauteilen versteht man Bauteile, die aus zwei Schichten bestehen, die nicht starr miteinander verbunden sind, sondem durch Luflschichten oder D~immstoffe voneinander getrennt sind. Mit diesen l~isstsich auch bei weit geringerer Masse als bei einschaligen eine gute Schalld~immtmg erzielen. Die DIN 4109 unterscheidet drei verschiedene Konstruktionsarten yon zweischaligen Bauteilen:

9 zwei biegesteife Schalen 9 biegeweiche Schale vor schwerer, biegesteifer Schale 9 zwei biegeweiche Schalen

176

3.3 Luftschallschutz

13. Wie groB darf die Resonanzfrequenz von zweischaligen Bauteilen hSchstens sein?

Eine zweischalige Konstruktion kann als Schwingungssystem aus zwei Massen, die mit einer Feder verbunden sind, betrachtet werden. Der Feder entspricht eine Kopplung tiber die Luftschicht. Voraussetzung far eine gute Schalld~immung des zweischaligen Bauteils ist, dass die Resonanzfrequenz (Eigenfrequenz) des Systems unter 100 Hz liegt. R,

W

~

zweischalig einschalig

Bild 3.13 D~immwirkungvon einschaligen und zweischaligenBauteilen 14. Wie l~isst sich die Eigenfrequenz fiir zweischalige Bauteile berechnen?

Aus der Allgemeinen Formel far die Resonanzfrequenz zweier schwingungsf~ihiger, miteinander verbundener Massen lassen sich far einige far den Bau wichtige Sonderf~illefolgende Formeln zur Berechnung der Eigenfrequenz ableiten: a)

[s'( 1 + I )

f0 =1000 2z ~J ~m'1 m 2 85 fo ~m' 9a

far eine Doppelwand aus zwei gleich schweren biegeweichen Schalen mit Luftschicht mit schallschluckender Einlage. b) fo ~ 2251 s~-7,

far eine Doppelwand aus zwei gleich schweren biegeweichen Schalen, wenn die Dfimmschicht mit beiden Schalen vollfl~ichigfest verbunden ist.

3.3 Luftschallschutz

177

c) 60

fo- ~m'.a

far eine biegeweiche Schale vor einem schweren Bauteil mit Luftschicht und schallschluckender Einlage. d)

Is

fo = 160 ~

fl~ eine biegeweiche Vorsatzschale vor einem schweren Bauteil, wenn die Dfimmschicht mit beiden Schalen vollflgchig fest verbunden ist. Dabei bedeuten fo m' a s'

Eigenfrequenz in Hz flfichenbezogene Masse der biegeweichen Schale in in kg/m2 Schalenabstand in m dynamische Steifigkeit der D~mmschicht in MN/m3

a) ...... ,

b) m' I,...

,

m'

a

m'

c)

Bild 3.14 Zweischalige Bauteile

L

d)

.... I. . . . . . . . .

m'

7'

m'

I

178

3.3 Luftschallschutz

15. Berechnen Sie fiir eine Doppelwand aus zwei je 1 cm dicken Holzspanplatten mit m' = 7 kg/m 2, Abstand der Schalen 5 cm, die Resonanzfrequenz. Ftir eine Doppelwand aus zwei gleichschweren biegeweichen Einzelschalen mit Luffschicht gilt: 85 f~ - ~ m , . a m' Masse der biegeweichen Schalen in kg/m2 a Schalenabstand in m 85 fo ~ 7a/~'0,05 ~145Hz>_ 100Hz Die Resonanzfrequenz betrggt 145 Hz. Der Abstand der Schalen ist etwas zu klein. 16.

Unter einer Massivdecke wird eine porOse Holzfaserplatte mit m ' = 8 kg/m 2 auf einer 65 mm dicken Unterkonstruktion angebracht. Welche Eigenfrequenz ergibt sich? fo

60 ~mm'.a

60 ~

~83Hz

Es ergibt sich eine Resonanzfrequenz von 83 Hz. Das ist eine gtinstige Frequenz, da sie unterhalb von 100 Hz liegt. 17. Eine 18 mm dicke Gipskartonplatte mit einem Fliichengewieht von 16 kg/m 2 soil vor einer Betonwand befestigt werden. Wie grofl muss der Abstand sein, damit die Eigenfrequenz unter 100 Hz liegt? Wir stellen die Formel nach dem Abstand urn und setzten ~ r fo einen Wert etwas unter 100 (90) ein: 6O f~ ~ ~m,.a fo2 ,~. 602, m,a 602 16.902

3.3 Luftschallschutz

a~

179

60 2 16 990 2

a ~ 0,028 m Die Gipskartonplatte muss in ca. 3 cm Abstand befestigt werden. 18.

Eine Massivdecke wurde mit einer Trittschalldiimmplatte mit einer dynamischen Steifigkeit von s'= 28 MN/m a und einem schwimmenden Estrich (m'=74 kg/m2) versehen. Welche Eigenfrequenz ergibt sich? f0 ~ 160~mS~'.= 160, 2 ~ = 98,4 Hz V74

Die Decke hat eine Eigenfrequenz yon 98 Hz und liegt damit im ganstigen Bereich. 19. Welche subjektive Wirkung ergibt sich im Empfangsraum, wenn sich zwischen Sende- und Empfangsraum eine Wand mit einer Luftschalldiimmung von Rw = 50 dB befindet und im Senderaum ein Radio mit normaler Lautsfiirke iiiuft? Bei einer Wand yon 50 dB ist normale Radiolautstfirke noch vernehmbar, aber das Gesprochene kann nicht mehr verstanden werden. Die Luftschalld~mmwerte von Wfinden lassen sich folgendermagen charakterisieren: 20 30 40 45 50

dB dB dB dB dB

55 dB 60 dB 20.

Gesprochenes noch verstgndlich Gesprochenes vernehmbar lautes Sprechen h~Srbar lautes Sprechen vernehmbar, aber nicht verstfindlich normale Radiolautstgrke nur noch leise vernehmbar, Gesprochenes wird nicht geh6rt normale Radiolautst~irke unh6rbar sehr laute Radiomusik nicht vemehmbar

Wie miissen die flankierenden Bauteile bei der Ermittlung des Schalld~imm-Malles R',v beriicksichtigt werden? Die Luftschalld~immtmg von Trennw~inden und Decken h~ingt nicht nur von deren Ausbildung ab, sondem wird von den flankierenden Bauteilen beeinflusst. Damit die

180

3.3 Luftschallschutz

in Tabelle 23 angegebenen Rechenwerte Giiltigkeit haben, miissen die flankierenden Bauteile folgende Bedingungen erfallen: 9 Masse der flankierenden Bauteile ca. 300 kg/mz 9 biegesteife Anbindung an das trennende Bauteil Weicht die mittlere Fl~ichenmasse von 300 kg/m2 ab, so sind Korrekturwerte far die Schalld~imm-Mage zu ermitteln. Die Berechnungen unterscheiden sich je nachdem, ob das trennende Bauteil biegesteif oder biegeweich ist. Hat man die flachenbezogene Masse der flankierenden Teile ermittelt, so k6nnen die Korrekmrwerte Tabelle 27 entnommen werden. 21.

Wie ermittelt man die mittlere flfichenbezogene Masse, wenn das trennende Bauteil biegesteif ist?

Die mittlere Masse ist das arithmetische Mittel der einzelnen Massen der flankierenden Bauteile.

m 'L,Mmel= 2-2.~m'~,, n

22. Bereehnen Sie die mittlere flfiehenbezogene Masse ffir folgende Situation: Trennwand (275 kg/m~) mit Vorsatzsehale flankierende Aullenwand: 180 kg/m~ flankierende Innenwand: 150 kg/mz flankierende Deeke: 280 kg/m2 flankierende untere Decke: 360 kg/m2 1 m 'L,Mi.eI --

, m L,Mittel

n

2mLi

1 --(180 + 150 + 280 + 360) 4

kg m L,M~*,o~= 242,5

2

m Die mittlere fl~ichenbezogene Masse der flankierenden Bauteile betr~igt 242,5 kg/m2. Nun k6nnen wir Tabelle 27 den Korrekturwert -1 entnehmen. Die Wand hat nach Tabelle 26 das bewertete Schalld~imm-Mai3 53 dB. Mit Korrekturwert ergibt sich: 53 dB -1 dB = 52 dB

3.3 Luftschallschutz 23.

181

Wie ermittelt man die mittlere fl~ichenbezogene Masse, wenn das trennende Bauteil biegeweich ist? Bereehnen Sie die mittlere fl~ichenbezogene Masse fiir folgende Situation: Zweischalige Einfachst~inderwand mit R' w,R= 50 dB flankierende Auflenwand: 270 kg/m2 flankierende Innenwand: 180 kg/m 2 obere Decke: 380 kg/m 2 untere Decke: schwimmender Estrich

Der schwimmende Estrich tr~igt nicht zur Schalltibertragung bei und kann deshalb unberticksichtigt bleiben. Die fl~ichenbezogene Masse wird mit folgender Gleichung berechnet: m L,Mittel =

N'L, i

>-1 '

+,80" +3,0 tl 236,4 kg2 m Es ergibt sich eine fl~ichenbezogene Masse von 236 kg/m2. mL,Mi~eI =

Damit ergibt sich nach Tabelle 27 ein Korrekturwert yon -3 dB. Die Vorsatzschale von biegeweichen trennenden Bauteilen ergibt nach Tabelle 28 einen weiteren Korrekturwert yon +1 dB. Damit ergibt sich fOxdie gesamte Trennwand: R'w,R= 50 dB - 3 dB + 1 dB = 48 dB. 24. Wie ermittelt man das resultierende Schalld~imm-MaB fur trennende Bauteile bei Geb~iuden in Skelett- und Holzbauart?

Im Skelett- und im Holzbau sind die flankierenden Bauteile nicht biegesteif in die Trennwand eingebunden. Deshalb werden far den Nachweis nur das Labor-Schalldfimm-Mai3 Rlw des trennenden Bauteils und die Schall-L~ingsd~imm-Mage R2w, R3w und R4w der flankierenden Bauteile berticksichtigt. Die flankierenden Bauteile zu beiden Seiten des trennenden Bauteils werden als gleich ausgebildet vorausgesetzt. Ftir den Nachweis nach DIN 4109 gibt es zwei MOglichkeiten: 9 vereinfachter Nachweis 9 Berechnung des resultierenden Schalld~rnm-Mal3es R'w,a Die Berechnung erfolgt mit folgender Formel:

3.3 Luftschallschutz

182 R' w,R = - 1 0 1 g ( 1 0 -~

+10 -~

+10 -~

+10 -0'lR'W)

25. Wie wird der vereinfachte Nachweis fiir die Luftschalld/immung von Gebiiuden im Skelettbau durchgefiihrt? Bei dem vereinfachten Nachweis mtissen alle an der Schalltibertragung beteiligten Bauteile bewertete Schalldfimm-Mal3e aufweisen, die um 5 dB tiber der Anforderung liegen. Wenn diese Bedingung erfiillt ist, gilt der Nachweis als erbracht. 26. Ermitteln Sie das erforderliche Schalldiimm-Mafl fiir die Trennwand zwischen zwei Klassenriiumen einer Schule im Skelettbau mit dem vereinfachten Verfahren. Nach Tabelle 21 muss die Trennwand einer Schule einen Wert von R'w= 47 dB haben. Nach dem vereinfachten Verfahren mtissen alle an der Schalltibertragung beteiligten Bauteile Werte aufweisen, die 5 dB tiber der Anforderung liegen. Damit ergibt sich R'w,R= 47+5 = 52 dB. Die Trennwand muss mindestens ein bewertetes Schalld~imm-Mal3 yon 52 dB haben. 27. Welcher Wand wurde das alte Luftschallschutz-Mafl 0 zugeordnet? Seit dem Mittelalter ist die 25 cm dicke Vollziegelwand die Standardwohnungs- und Haustrennwand. Diese Wand wurde der Bezugskurve des Luftschallschutz-MafJes zugrunde gelegt. Zuf~illigerweise konnte der klassischen Holzbalkendecke, ausgestattet mit Lehmeinschlag, Rapitzputz und Dielenbelag, auch das Luftschallschutz-Mal3 LSM = 0 dB zugeordnet werden. Das veraltete Luftschallschutz-Mal3 LSM kann tiber folgende Beziehung in das bewertete Schalld~imm-Maf3 R'w umgerechnet werden: Rw'= LSM + 52 dB 28.

Welche wesentliche Anderung ergibt sich durch den Ersatz der bauakustischen Messnorm DIN 52210 durch die 1998 verSffentlichte europiiische Norm DIN EN ISO 140?

Nach der neuen CEN-Regelung sind Prafungen von Bauteilen nur noch in Prfifst~inden mit unterdrfickter (ohne) Flankentibertragung durchzuft~aren. Damit ist die Eignungsprtifimg nach DIN 4109 in Prtifst~inden mit bau~ihnlichen Schallnebenwegen nicht mehr als Nachweisverfahren mOglich. Das 1996 ver6ffentliche Beiblatt 3

3.3 Luflschallschutz

183

zur DIN 4109 zur Umrechnung von Messwerten Rw aus Prfifst~inden ohne Flankenbertragung in "aRe" Messwerte R'w mit Flankenfibertragung, kann nur eine l]bergangslSsung bis zu einer Oberarbeitung der DIN 4109 sein. 29. Aus welchen Teilen besteht die Norm DIN EN 12354 Bauakustik?

Die Norm enth~ilt folgende Teile: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Luftschalld~immung zwischen R~iumen (2000-12) Trittschalld~immung zwischen R~iumen (2000-9) Lustschalldfimmung gegen Aul3enl~irm (2000-9) Schalltibertragung yon R~iumen ins Freie (2001-4) Gerfiusche yon haustechnischen Anlagen und Gerfiten (in Vorbereitung) Schallabsortion in R~iumen (2004-6)

30.

Welche Vorteile bietet das detaillierte Rechenverfahren zur Bestimmung des Schalldiimm-Mafles nach der DIN EN 12354-1?

9 *

Berechnung kann frequenzabh~ngig durchgefiihrt werden. Vorsatzkonstruktionen k6nnen an jedem beliebigen Bauteil berficksichtigt werden. Die aktuellen situationsbezogenen Einbaubedingungen werden berficksichtigt.

9 31.

Wie l~isst sich das vereinfachte Modell zur Berechnung der Luftschaildiimmung charakterisieren?

* 9 9

Rechnung nicht frequenzabhfingig In Situ-Korrektur wird nur far die Stol3stellend~immung vorgenommen. Es wird nur die K6rperschallfibertragung (direkt und fiber die Flankenwege) nach Bild 3.9 berficksichtigt, nicht dagegen Luftschallfibertragungswege. Modell gilt haupts~ichlich ff~ homogene Bauteile (Massivbau).

9

32. Erliiutern Sie die Berechnung des Schalldiimm-Mafles nach der DIN EN 12354-1 Bauakustik fiir das vereinfachte Verfahren.

Die Schallditmmung kann als eine Kombination ausder Direktd~immung der Flankenbauteile und der StoBstellend~immung beschrieben werden. Der Bauteilanschluss, die Stol~stelle zwischen Trennbauteil und Flanke, beeinflusst das Schalld~wn-MaB: Je h0her im Massivbau die fl~ichenbezogene Masse des Trennbauteils und je steifer dessert Verbindung ist, desto h6her ist die D~immwirkung der Stog-

184

3~3 Luflschallschutz

stelle. Dagegen ftthrt auch eine akustische Trennung der Flankenwege zu einer hohen StofAstellend~immung. Das bewertete Flankend~imm-Mal3 Rij,wberechnet sich nach: Rij w '

' +Kij+101g

2

'

Ri,w Rj,w K~j S

Direktd~imm-Mag Flankenbauteil 1 Direktdfimm-Maf5 Flankenbauteil 2 StofAstellen-D~imm-Mal3des Knotens Fl~ichedes trennenden Bauteils If Verbindungsl~inge der Bauteile in [m] 10 Bezugs-Verbindungsl~inge = l m Ist eine biegeweiche Vorsatzschale vorhanden, muss der Term A R~j,w(VerbesserungsmaB der Vorsatzschale) zu Rij,waddiert werden. Sind die Rij,waller Bauteile bekannt, ergibt sich das resultierende Schalld~imm-Mai3 aus dem Direktd~imm-Mal3 RDd,wdes trennenden Bauteils und der Summe der L~ingsdamm-Mage aller flankierenden Bauteile zwischen den betrachteten R~iumenzu:

(

R' w = - 1 0 l g 10 -0'l'RDa'w + ~ 1 0 "0'l'R~j'w ij Neben dem direkten Schallabertragungsweg gibt es im allgemeinen 3.4 =12 Nebeniibertragungswege. Die Bilanzierung dieser Einzeltibertragungswege wird zukiJnftig mit Rechenprogrammen durchgefahrt werden. Als Eingabewerte k0nnen Direktd~imm-Mage und Stof3stellend~imm-Mage vorzugsweise aus Bauteilkatalogen enmommen werden, die sich zur Zeit noch in Bearbeitung befinden. Sie stammen damit aus genormten Prfifstandsmessungen, k0nnen aber auch aus theoretischen Berechnungen, empirischen Absch~itzungen oder Messergebnissen unter Baubedingungen abgeleitet werden. Im zukiinftigen Schallschutznachweis mtissen dann die Raumabmessungen bekannt sein und es werden objektbezogene Schallschutznachweise erstellt. 33. W a s ist u n t e r d e m B e g r i f f S p e k t r u m a n p a s s u n g s w e r t e

zu verstehen?

F~ir Innenbauteile mit [iblichen Wohnger~iusche beschreibt das bewertete Schalld~imm-Maf5 Rw die Schalld~immung gut, dagegen treten bei Augenbauteilen Ger~iusche mit sehr hohen oder sehr niedrigen Frequenzen auf, die durch das bewertete Schalld~imm-Mag Rw nicht ausreichend beschrieben werden. Deshalb werden in DIN EN ISO 717-1 zus~itzlich zum Schalld~imm-Maf3Rw Spektrumanpassungswerte C far hoch- bis mittelfrequente Gerausche (fiir allgemeinen Wohnlfirm) beziehungsweise C~ Nr mittel- bis tieffrequente (ftir Verkehrslarm) eingefahrt und in

3.3 Luftschallschutz

185

der DIN 4109 beracksichtigt. Bauteile mit besonderen Schw~ichen gegenfiber diesen speziellen Ger~uschen erhalten entsprechend grol3e negative C- bzw. Ct~-Werte als Zuschlag zum bewerteten Schalld~imm-Mag. Die Spektrumanpassungswerte werden in Klammern und durch Semikolon getrennt, hinter dem bewerteten Schalld~immMai3 angegeben, wie z. B: Rw =40 (-2;-4). 34. W i e kann die KSrperschall-Nachhallzeit eines Bauteils berechnet w e r d e n ?

Die Nachhallzeit eines Bauteil Ts kann aus dem Gesamtverlustfaktor rl totberechnet werden (DIN EN 12354-1). Der Gesamtverlustfaktor setzt sich aus den inneren Verlusten, den Verlusten infolge Abstrahlung und den Verlusten an den R~ndem des Bauteils zusammen. 2,2 T s - - f " q tot Dabei ist f die Bandmittenfrequenz in Hertz. Der Gesamtverlustfaktor unter Laborbedingungen T]tot,l~b fi~r Bauteile mitm' < 800 kg/m2kann n~iherungsweise berechnet werden nach: ITtv

1]tot,lab = 0,01 + 465~f-

3.4 TrittschaUschutz

186 3.4 T r i t t s c h a l l s c h u t z 1. Was versteht man unter Trittschalld/immung?

Die Trittschalld~immung charakterisiert das Verhalten von Decken beim Durchgang von Trittschallwellen. Eine Decke, die dem Durchgang von Trittschallwellen einen hohen Widerstand entgegensetzt, besitzt eine gute Trittschalld~immung. 2. Erl/iutern Sie den Begriff Norm-Trittschallpegel L~.

Die Beurteilung der Trittschalld~immung einer Decke geschieht mit einer genormten Bezugskurve far den Bereich 100 Hz bis 3150 Hz. Die Messwerte yon Decken sind g'anstig, wenn sie unterhalb dieser Bezugskurve liegen. Der Norm-Trittschallpegel ist ein MaB f ~ das zu erwartende St6rger~usch, d. h. ein hoher Wert entspricht einer schlechten Trittschallminderung. Es ist zu unterscheiden zwischen Ln,w und L'n,w. Ln,w bezieht sich auf den im Labor ohne Flankentibertragung ermittelten Wert und L'n,wbeinhaltet die Flankent~bertragung. Lni

dBi

giinstige Werte

60 50 40 30

100

200

400

800

1600 3200

Bild 3.15 Bezugskurvefar die Trittschalld~nmung f [Hz]

3. Wie misst man den Trittschallschutz einer Decke?

Der Trittschallschutz einer Decke wird mit einem genormten Hammerwerk gemessen. Das Hammerwerk klopft auf die zu prafende Decke und im Empffingerraum wird der Schallpegel in den einzelnen Frequenzbereichen zwischen 100 Hz und 3150 Hz gemessen. Die Messergebnisse werden auf einen Empffingerraum mit einer Absorptionsflgche von 10 m2 umgerechnet und man erhfilt eine Kurve, die den Norm-Trittschallpegel darstellt.

3.4 Trittschallschutz

187

Es ist dafar zu sorgen, dass der im Senderaum vom Hammerwerk erzeugte LuftschallpegeI nicht fiber Taren oder Treppenh~iuser in den darunter liegenden Empfangsraum gelangt und auf diese Weise das Messergebnis verfNscht. 4. Was versteht man unter dem bewerteten Norm-Trittschallpegel L~,w? Um die Trittschalld~mmung als Einzelzahlangabe durchfalu-en zu kSnnen, wurde der bewertete Norm-Trittschallpegel eingefahrt. Man verschiebt die Bezugskurve so fiber die Messkurve, dass sie im Mittel maximal 2 dB vonder Messkurve abweicht und liest den Pegel an der verschobenen Bezugskurve bei 500 Hz ab. 5. Wozu dient der ~iquivalente bewertete Norm-Trittschallpegel Ln,w,eq 9 Der ~quivalente bewertete Norm -Trittschallpegel L..... q wurde zur praxisgerechten Beurteilung von Masssivdecken mit Deckenauflagen eingefahrt. Nach einem in der DIN 52210 beschriebenen Verfahren wird dieser Pegel bestimmt. Er beracksichtigt das Verhalten der Decke zusammen mit einer trittschalldfimmenden Deckenauflage. 6. Wie ist das Trittschallverbesserungsmal~ ALw definiert? Das Trittschallverbessenmgsmal3 ALw gibt den Betrag an, um den der Ln,w,eq einer Massivdecke durch das Autbringen einer Deckenauflage verbessert wird. L'n,w =Ln,w>eq- ALw Das Trittschallverbesserungsmal3 ALw entspricht dem alten Verbesserungsmal3 VM, d. h. alte Messwerte von Fugb6den kOnnen weiterhin verwendet werden. 7. Was ist bei der Berechnung des Trittschallverbesserungsmafles ALw zu beachten? Um die Ungenauigkeit der Rechnung zu beracksichtigen, wird ein Sicherheitsbetrag von 2 dB gefordert. Wenn z. B. 12 dB vorgeschrieben sind, so muss 12 dB +2 d B = 14 dB verwendet werden. Das Trittschallverbesserungsmal3 yon schwimmenden Estrich ist auf zweischaligen Massivdecken etwa 2 dB geringer als auf einschaligen. Deshalb mfissen bei der Berechnung des Trittschallmages yon zweischaligen Decken 2 dB abgezogen werden. Far hfiufig vorkommende Deckenkonstruktionen sind die Werte far den NormTrittschallpegel aus Tabellen zu entnehmen. Mit Hilfe dieser Werte wird dann die Auflage bereclmet, die die j eweiligen Forderungen erfallt.

188

3.4 Trittschallschutz

8. Erl~iutern Sie den Begriffschwimmender Estrich. Unter einem schwimmenden Estrich versteht man einen Estrich, der auf einer weichfedernden Dgmmschicht aufgebracht ist. Der schwimmende Estrich ist eine der wesentlichsten Mal3nahmen zur Trittschalldfimmung. Der Estrich ist yon den umgebenden W~nden elastisch getrennt. Falls sich die Fugendichtungsmasse nach einiger Zeit verh~irtet, geht ein Teil der Wirkung des schwimmenden Estrichs verloren. Das System Estrich-Rohdecke sollte eine Resonanzfrequenz unter 100 Hz haben. Far die Resonanzfrequenz spielt nur das Fl~ichengewicht m' des Estrichs und die dynamische Steifigkeit s' der Dgmmschicht eine Rolle. Die Rohdecke schwingt praktisch nicht mit. f0 = 500. SlmS~,' ' Mit kleiner werdender Steifigkeit der Dfimmschicht w~chst die Trit~schalld~mmung. Durch schwimmende Estriche sind Verbesserungsmage zwischen 15 und 40 dB erreichbar. 9. Wie ist das Trittschallverbesserungsmafl ALw zu berechnen, wenn die Deckenauflage aus zwei Bel~igen besteht? Besteht die Deckenauflage aus zwei Bel~gen, z. B. einem schwimmenden Estrich und einem Gehbelag, so ist das grN3ere der beiden Verbesserungsmai3e ~ r die Rechnung zu verwenden. 10.

Welche Trittschallverbesserungsmafle lassen sich mit verschiedenen Fuflbodenbel,~igen erzielen?

Man kann die verschiedenen Fugbodenbel~ge in drei Klassen einteilen: 9 unterste Gt~teklasse: Verbesserung um 5 ...12 dB (Linoleum, PVC- und Gummibelfige yon 1,5 bis 2ram Dicke) 9 mittlere Gt~teklasse: Verbesserung um 12 bis 20 dB (weichfedernde Unterschichten aus Textilfilz oder Gummi) 9 oberste Gt~teklasse: Verbesserung t~ber 20 dB (gute Teppich- und Gummibelgge mit Porengummi als Unterschicht) Da die weichfedernden Ful3bodenbelfige dem Verschleil3 und den Wt~nschen der Bewohner unterliegen, werden sie beim Nachweis des Mindestschallschutzes nicht beracksichtigt. Der Mindestschallschutz ist schon ohne diese Belgge zu erreichen.

3.4 Trittschallschutz

189

11. Wie kann die Trittschalld/immung von alten Holzbalkendecken verbessert werden?

Damit die Schallschutzanfordertmgen erfallt werden, ist eine Verbesserung des Trittschallschutzes von alten Holzbalkendecken urn etwa 15 dB erforderlich. Holzbalkendecken sind ein System aus zwei leichten Schalen, die durch die Balken an vielen Stellen gekoppelt sind. Die Schalld~immung yon Holzbalkendecken kann wesentlich verbessert werden, weIm die Schallleitung fiber die Balken verringert wird. Eine federnde Trennung einer der Schalen vom Balken ist erforderlich. Dazu kann zwischen Lagerholz und Rohdecke ein D~immstreifen eingebracht werden. Der Hohlraum kann mit Schallschluckstoffen, Kies oder Sand gefallt werden. Weitere M~Sglichkeiten, die Trittschalld~immung zu verbessern, sind: 9 schwimmender Estrich 9 Aufdoppelung des Fugbodens plus Teppichbelag 9 schwimmend verlegte Holzspanplatten mit untergelegten biegeweichen Beschwerungsmatten 9 federnd abgeh~ingte Verkleidung an der Unterseite 12. Erl/iutern Sie das Trittschallverhalten von den iiblichen Massivdecken.

Hinsichtlich des Trittschallschutzes lassen sich drei Arten yon Massivdecken unterscheiden: 9 homogen ausgebildete einschalige Decken 9 inhomogen ausgebildete einschalige Massivdecken 9 zweischalige Massivdecken Homogen ausgebildete Platten sind gfinstig, falls sie genfigend schwer sind. Sie sind im Allgemeinen g'thastiger als gleich schwere inhomogene Decken. 13. Welche Unterschiede bestehen zwischen dem Trittschallschutz von Treppen und dem Trittschallschutz von Geschossdecken?

Es bestehen folgende Unterschiede: 9 konstruktive Gestalmng der Treppen anders als bei Geschossdecken 9 Anforderungen an den Trittschallschutz yon Treppen erst seit kurzem zahlenm~fAigdefmiert 9 Gehvorgang des Menschen auf der Treppe anders als auf einer horizontalen Decke Aufgrtmd des unterschiedlichen Gehverhaltens wirken bei gleichem Trittschallschutz die L~iufe lauter als die Decke.

3.4 Trittschallschutz

190 14.

Ein 14 cm dicke Decke aus Normalbeton ( Dichte 2300 kg/m a) soil mit Hilfe eines schwimmenden Estrichs die Schallschutzanforderung an eine Wohnungstrenndecke erfiillen. Welcher schwimmende Estrich erfiillt die Anforderung?

Die Decke hat eine fl~ichenbezogene Masse von 0,14m .2300kg/m3 =322 g/m2 trod damit einen ~iquivalenten bewerteten Norm-Trittschallpegel L......q = 77 dB. (Tabelle 29). Zur Erflillung der Mindestforderung einer Wolmungstrenndecke von 53 dB (Tabelle 21) ist ein TrittschallverbesserungsmaB von A Lw= 77 dB - 53dB +2 dB = 26 dB erforderlich. Ein Estrich mit einer dynamischen Steifigkeit der Dfimmschicht yon h6chstens 30 MN/m3 erftillt diese Forderungen (Tabelle 30). 15.

Zeigen Sie, dass der Norm-Trittschallpegel einer Deckenplatte bei Verdoppelung der Deckendicke um rund 10 dB abnimmt.

Bei homogenen Deckenplatten nimmt der Norm-Trittschallpegel um rund 10 dB bei Verdoppelung der Deckendicke ab. Far den gquivalenten Norm-Trittschallpegel gilt der folgende Zusammenhang, wobei m' flgchenbezogene Masse der einschaligen Rohdecke m' Lnweq = 164 - 35 l g - - r m0 Lnweq = 164 - 35 lg 2 Lnweq = 164 - 10,5 Lnweq = 153,5 dB m'o Bezugsmasse 1 kg/m2 ist: Der ~iquivaleme Norm-Trittschallpegel hat um 10,5 dB abgenommen. 16. Wie berechnet man die Trittschalldiimmung nach der DIN EN 12354-2 nach dem vereinfachten Modell? Die DIN EN 12354 enth~ilt analog zur Berechnung der Luftschalldfimmtmg ein Konzept flir den Trittschallschutz. Es wird wieder zwischen einem detaillierten und einem vereinfachten Modell unterschieden. Nach dem vereinfachten Modell berechnet sich der bewertete Norm-Trittschallpegel fox abereinanderliegende R~iume und eine homogene Grundkonstruktionen der Decke nach:

191

3.4 Trittschallschutz

L'n,w = Ln,w,eq - ALw + K Ltn, W Ln,w,eq

ALw K

[dB]

bewerteter Norm-Trittschallpegel im Empfangsraum fiquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel in dB bewertete Trittschallminderung durch eine Deckenauflage in dB Korrekturfaktor nach Tabelle 33

17. Berechnen Sie den Norm-Trittschallpegel fur zwei iibereinanderliegende R/iume, die durch folgende Betondecke mit schwimmendem Estrich getrennt sind: 140 mm Betondecke, 35 mm Zementestrich auf einer 20 mm dicken Mineralwolleplatte mit einer dynamischen Steifigkeit s'= 8 MN/m 3, flankierende Bauteile: Innenw~inde: 120 mm Porenbeton 9 = 800kg/m3, Auflenw/inde: 100 mm Ziegelmauerwerk t,5

ALw [dB] 40

N x>.". 35

N

X ",. NNN N

30 ı84

\

Bild 3.16 Bewerte Trittschallminderung yon schwimmenden Estrichen aus Zement oder Calciumsulfat

"x \ \ \

\\ 160 P,O 120

,,.\

loo m'[kg/m2]

\_ I

80

i

lb

6

G

8

10

15

20

~o ~o so s'[NM/m 3]

3.4 Trittschallschutz

192 Fl~chenbezogene Masse der Betondecke: m'=0,14m .2300 kg/m3=322kg/m 2 Flfichenbezogene Masse der Estrichplatte 0,035 m.2300 kg/m 3= 80,5 kg/m 3

FUr den bewerteten ~quivalenten Norm-Trittschallpegel gilt (Vgl. Frage 15): Lnweq = 1 6 4 - 3 5 lg m'0

L nweq =

322 164 - 35 lg --i-- = 76,2 dB ~ 76 dB

Aus Bild 3.16 kOnnen wir far die dynamische Steifigkeit s' = 8 MN/m 2 der Mineralwolleplatte und far die flgchenbezogene Masse des Estrichs von m' = 80,5 kg/m 2 die bewertete Trittschallminderung des schwimmenden Estrichs ablesen: ALw= 33 dB Nun berechnen wir unter Verwendung yon Tabelle 33 die Korrektur Far die Flankent~bertragung: mittlere flgchenbezogene Masse der Innenw~nde: m'=0,12m.800 kg/m3--96kg/m2 mittlere fl~chenbezogene Masse der Augenwfinde: m'--0, I m . 1800 kg/m 3=180kg/m z mittlere flgchenbezogene Masse der homogenen flankierenden Bauteile ohne Vorsatzschalen: m ' = 4 ( 2 . 1 8 0 + 2 . 9 6 ) k g = 138 kg Wir entnehmen Tabelle 33 die Korrektur K far die Flankent~bertragung: K=2dB !

Ln, w = Ln,w,eq - AL w + K = 76 dB - 33 dB + 2 dB = 45dB Die Decke hat einen bewerteten Norm-Trittschallpegel von 45 dB.

3.5 Anforderungenan den Schallschutz 3.5 A n f o r d e r u n g e n

193

an den Schallschutz

1. In welchen Gesetzen und Verordnungen wird der Schallschutz geregelt? 9 9 9 9 9 9 9

Bundesimmissionsschutzgesetz Baunutzungsverordnung Baulfirmschutzgesetz Gewerbeordnung DIN 18005 Schallschutz im St~dtebau und DIN 4109 Schallschutz im Hochbau Landesbauordnung VDI-Richtlinien

2. Vor welchen Immissionen soil das Bundesimmissionsschutzgesetz schiitzen? Das Gesetz soll vor folgenden Immissionen (Einwirkungen) schiitzen: 9 Luftverunreinigungen, z. B. dutch Staub, Sp~ine, Rauch, Rugablagerungen und Geriiche 9 Ger~usche 9 Erschtitterungen 9 Licht, Wgrme, Strahlungen Die Errichtung und der Betrieb yon Anlagen, welche die Nachbarschaft gefghrden, benachteiligen oder bel~stigen, bedt~rfen einer Genehmigung. Unter Anlagen im Sinne diese Gesetzes fallen Betriebsst~tten und Einrichtungen wie Maschinen, Ger~te und Fahrzeuge. 3. In welcher Verordnung wird die Ansiedlung von Betrieben in Gewerbegebieten geregelt? Die Baunutzungsverordnung regelt die Bebauung von Grundstticken und die Art der Fllichennutzung. Die GemeindebehOrden k0nnen mit Hilfe dieses Gesetzes Gewerbegebiete in Gebiete verweisen, wo sie wenig st0ren. Es erfolgt eine Einteilung der Baufl~ichen in: 1. Wohnbaufl~ichen 2. Gemischte Baufllichen 3. Gewerbliche Baufliichen 4, Sonderbaufliichen 4. Welche wichtigen Aussagen enthiilt das Bauliirmschutzgesetz? Unvermeidbare Ger~usche sollen auf den Stand der Technik eingeschr~inkt werden.

194

3.5 AnforderungenandenSchallschutz

Maschinenger~iuschedtirfen bestimmte Grenzwerte nicht tiberschreiten. 5. Was beinhaltet die Gewerbeordnung in bezug auf den Schallschutz? Die Gewerbeordntmg enth~iltVerwalttmgsvorschriften tiber genehmigungspflichtige Anlagen. Dazu geh6rt die ,,Technische Anleimng zum Schutz gegen L~irm". Es werden Immissionsschutzrichtwerte genannt, die bei der Einweisung von Betrieben in bestimmte Gebiete zugrunde gelegt werden. 6. In welcher DIN sind die Beurteilungspegel fiir die verschiedenen Nutzgebiete angegeben?

Die Beurteiltmgspegel far die verschiedenen Nutzgebiete sind in der DIN 18005 Schallschutz im St~idtebauenthalten. Zum Beispiel wird far ein reines Wohngebiet tags ein Schallpegel yon 50 dB angegeben. 7. Was beinhaltet die DIN 4109 Schallschutz im Hochbau? Die DIN 4109 enth~iltSchallpegelwerte fttr bestimmte Geb~iude,wie Wohnh~user, Schulen, Krankenh~iuser.Die darin enthaltenen Schallpegelwerte besitzen quasi Gesetzeskraft. Sie stellen die anerkannten Regeln der Technik dar und damit das Mindestmal3 der an ein Bauwerk zu stellenden Anforderungen in bezug auf den Schallschutz.

Es werden Forderungen erhoben an 9 Aul3enbauteile(Schutz gegen Auf3enl~irm) 9 Bauteile, die fremde Wohn- oder Arbeitsbereiche voneinander trennen (Schutz gegen Schalltibertragung aus einem fremden Wohn- und Arbeitsbereich) 8. Was sagt die Landesbauordnung in bezug auf den Schallschutz aus? Die Landesbauordnungen der Bundesl~inder enthalten Vorschriften tiber den Schallschutz, den Erschtitterungsschutz und den W~irmeschutz. Diese Vorschriften betreffen Errichtung, Anderung und Nutzung von baulichen Anlagen. 9. Was ist die gesetzliche Grundlage fiir Mietminderungsrecht, falls die DIN 4109 nicht eingehalten wurde? Gesetzliche Grundlage far Mietminderungsrecht ist das btirgerliche Gesetzbuch.

Es besteht Hafttmg des Architekten gegentiber dem Bauherrn, wenn DIN 4109 nicht eingehalten wurde.

3.5 Anforderungenan den Schallschutz 10.

195

Was fiir eine AuBenwand erfiillt die Anforderungen, die an ein Krankenhaus im L/irmpegelbereich V gestelit werden?

Es wird ein Schallpegelmal3 von 50 dB gefordert. Dazu muss die Augenwand ein Fl~ichengewicht yon 320 kg/m2 haben. 11.

Welche Diehte muss eine 30 cm dicke Auflenwand eines Wohngebiiudes im L~irmpegelbereich III haben?

Eine AufJenwand muss im L~irmpegelbereich III ein bewertetes SchallpegelmaB yon Rw'= 40 dB haben. Bei einer massiven Wand ist hierzu eine fliichenbezogene Masse yon 135 kg/m2 erforderlich. m/d =(135 kg/m2)/0,30 m = 450 kg/m3. Die Wand muss mindestens eine Dichte yon 450 kg/m3 haben. 12. In welehen L~irmpegelbereichen darf ein Stahlbeton-Flachdach, 18 cm dick eingesetzt werden? Dichte Stahlbeton 2500 kg/m3. Wie berechnen zun~ichst das Fl~ichengewicht des Daches: m '= 2500 kg/m3.0,18m = 450kg/m2 Damit ergibt sich nach Tabelle 23 ein Schalld~imm-Mal3 von 54 dB. Vergleicht man diesen Weft mit den Anforderungen in verschiedenen L~irmbereichen (Tabelle 22), so sieht man, dass dieses Dach h6chsten Ansprtlchen gerecht wird und ft~ alle L~irmpegelbereiche eingesetzt werden kann. 13.

Eine Wand hat eine Fl~iche von 8 m 2 und ein bewertetes Schalldlimm-Mafl von 57 dB. Die Wand entMilt eine Tiir mit einer lichten Durchgangs6ffnung von 1,6 ms und hat ein Schalld~imm-Mafl von 35 dB. Wie grofl ist das Gesamtschalldiimm-MaB der Wand einschliefllich Tiir?

Das Schalldtimm-Mal3 von Bauteilen unterschiedlicher Dfimmung kann nach der folgenden Gleichung berechnet werden:

1 R'w~~=-101g"

-Rw1 . $1.10 ~o +$2.10

RIW2

196

ages

3.5 Anforderungenan den Schallschutz Flfche des gesamten Bauteils

$1

Flfche der Wand

$2

Tart]fiche (lichte Durchgangs6ffnung) oder Fensterflfche (einschlieglich Rahmen)

R'wl

Schalldfmm-MaB der Wand allein

R'w2

Schalldfmm-Mal3 yon Tar oder Fenster R'w..... = -10.1g

6,4.1053- - 1,6.10 5~-

R'w.i~,res= 41,9 dB ~ 42 dB Das Gesamtschalldfmm-Mag der Wand betrfgt 42 dB. 14.

Eine 36 er Ziegelwand habe eine Fliiche von 15 m2 und ein bewertetes Schalldiimm-Mafl von 55 dB. Die Wand enthflt zwei Fenster von je 1,5 m2. Vor der Sanierung waren die Fenster Kastenfenster mit einem Schalldiimm-Ma6 von 37 dB. Nun wurden Einfachfenster mit Iso|ierverglasung mit einem Schalldiimm-Ma6 von 32 dB eingesetzt. Wie grol~ ist das Gesamtschalld~imm-Mal~ der Wand vor und nach der Sanierung? ,o

Sges

Flgche des gesamten Bauteils

$1

Flfche der Wand

$2

Tt~rflfche (lichte Durchgangs6ffnung) oder Fensterflgche (einschliel31ich Rahmen)

R'wl

Schalldfmm-Mal3 der Wand allein

R'w2 Schalldfmm-MaB von Tar oder Fenster R~,,,res = - 1 0 . 1 g

12.10 i0 +3.10 10

Rw,res = 43,7 dB ~ 44 dB Vor der Sanierung betrug das Gesamtschalldfmm-Mag 44 dB.

3.5 Anforderungenan den Schallschutz

197 55

Rw,,res =-10.1g

1 12.10 10 +3.10

32 10

t

Rw,,res = 38,9 dB= 39 dB Nach der Sanierung ergibt sich ein Gesamtschalld~imm-Mal3 von 39 dB. 15.

Gibt es unterschiedliche Anforderungen fiir den Trittschallschutz von Decken unter nicht ausgebautem Dachraum bei Ein- und Mehrfamilienhiiusern?

F ~ Einfamilienh~user sind die Anforderungen an den Trittschallschutz geringer (48dB). Bei Mehrfamilienhfiusem muss bei Nutzung des Dachraumes, zum Beispiel, zum W~schetrocknen, ein ausreichende Trittschalld~mmung vorhanden sein (53 dB). 16. Welchen Einfluss hat die Rohdichte einer einschaligen Aul~enwand auf den Schalischutz und welchen auf den W~irmeschutz?

W~ihrend die Luftschalld~immung mit zunehmender Rohdichte eines Bauteils w~ichst, nimmt die Wfirmed~immung mit zunehmender Dichte ab. Im mittleren Dichtebereich kOnnen die Anforderung des Schallschutzes und des W~irmeschutzes befriedigend erfallt werden. 17.

Welche drei prinzipiellen Wege gibt es zum Nachweis des geforderten Schallschutzes?

Folgende MOglichkeiten gibes, den Schallschutz nachzuweisen: 9 Verwendung yon W~nden und Decken, die in der DIN 4109 enthalten sind 9 Eignungspriifung der W~inde und Decken durch ein Prafinstitut 9 l)berprfifung des Schallschutzes am fertigen Bauwerk durch Messung 18. Was hat sich bei den Anforderungen an einen erhOhten Schallschutz geiindert?

Bisher gab es nur Vorschl~ige far einen t~ber der Mindestschallschutz hinausgehenden erh0hten Schallschutz. In der neuen Fassung (E DIN 4109-10 2000-06) gibt es zwei Schallschutzstufen far den erh0hten Schallschutz, die Schallschutzstufe II und die Schallschutzstufe III (Tabelle 32).

198

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

3.6 Konstruktive Umsetzung des Schallschutzes 1. Durch welche Deckenauflagen kann eine Trittschallminderung erreicht werden? Eine Trittschallminderung kann erreicht werden durch: 9 schwimmenden Estrich 9 schwimmenden Holzful3boden 9 weichfedernden Bodenbelag

2. Wie kann eine Trittschalld~immung bei Holzbalkendecken ausgefiihrt werden? Mal3nahmen t~ber der Balkenlage: 9 schwimmender Boden aufder oberen Balkenabdeckung 9 Fugbodenbelag mit gutem Trittschallmal3 Magnahmen zwischen der Balkenlage: 9 Mineralwollematten 9 Schlacke oder Sand in einen schon vorhandenen Einschub einbringen Mal3nm'maen unterhalb der Balkenlage: 9 Unterdecke aus Gipskartonplatten 9 Spanplatten oder Holzwolleleichtbauplatten Diese Platten werden auf einer La~_ng schwingungsffihig befestigt, z. B. mit Federbt~geln. Damit die Unterdecke biegeweich aber schWer ist, kann sie von unten aufgedoppelt werden, oder es kSnnen eine Sandschicht oder Gipskartonstreifen eingebracht werden.

////////////////~

elastische Lagerung

Bild 3.17 Elastisch gelagerte Holzbalkendecke

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

199

Eine noch bessere Dammung ergibt sich, wenn die Unterdecke v6llig von den Deckenbalken getrennt ist. Die Verkleidung der Unterdecke wird dazu an getrennten TraghSlzem befestigt. 3. Unter welchen Bedingungen verschlechtern Wandverkleidungen mit Gipskartonplatten die Schalldiimmung? Wird auf eine undichte Rohbauwand anstelle eines Nassputzes ein Trockenputz in Form von Gipskartonplatten aufgebracht und werden diese nur mit einigen Gipsstreifen befestigt, so verschlechtert sich die Schalld~immung. Wenn der Abstand der Gipskartonplatte von der Wand so klein ist, dass die Resonanzfrequenz des Gesamtsystems unter 100 Hz liegt, so verschlechtert sich die Schalld~immung. 4. Was versteht man unter Schallbriicken? Schallbrticken sind Schwachpunkte der Schalld~amung. Feste Verbindungen zwischen den Schalen eines Wandsystems k0nnen den KOrperschall unmittelbar tibertragen und damit die Schalld~immung wesentlich verschlechtern. Schallbrticken an schwimmenden Estrichen k0nnen den Trittschallschutz um 10 bis 20 dB verschlechtern. 5. Welche Verbindungen kOnnen bei einer zweischaligen Wand als Schallbriicken wirken? Schallb~cken sind starre Verbindungen zwischen den zwei Schalen eines Wandsystems, wie z. B. Mtirtelbrt~cken, Fugenmassen, RohrdurchfiJhrungen, Kanth01zer, Holzleisten, N~igel und Ttirrahmen. Die St~inder zur Befestigung der Schaien sollten m0glichst schwingtmgsF~ihig sein, z. B. U-Stahlblechprofile. Die Befestigung an der Unterkonstruktion sollte nicht zu starr erfolgen, damit die Schalen biegeweich und damit auch schwingungsF~ihig bleiben. Die beste Luftschalld~immung ergibt sich bei zwei v011iggetrennten St~inderreihen. 6. Nennen Sie Schallbriicken im Treppenhaus. 9 Treppenhaus mit Geb~iude verbunden 9 Treppenlauf starr mit der Treppenhauswand verbunden 9 Treppenlauf starr mit den Podesten verbunden

200

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

7. Wie l/isst sich eine Haustrennwand realisieren, die den Forderungen des erhOhten Schallschutzes genfigen soil? DIN 4109 fordert einen Mindestwert yon Rw' = 57 dB, far einen erhOhten Schallschutz in SST II betr/igt der Wert 63 dB und in SST III 68 dB. FiJr den erhOhten Schallschutz ist eine zweischalige Wand aus biegesteifen Schalen erforderlich. 8. Welchen Einfluss haben die Hohlr/iume in Porenbeton auf die Schalld/immung ? Porenbeton besitzt eine bessere Schalld~immung als aufgrund seines Flgchengewichtes zu erwarten w~re. 9. Was versteht man unter Randeinspannung und wie sollte sie ausgeffihrt werden? Unter Randeinspannung versteht man das Befestigen von leichten Wandschalen an BOden, W~inden und Decken. Man sollte an der Einspannstelle eine D~mmung mit zwischengelegten Mineralwolle- oder Bitumenfilzstreifen vornehmen, urn die direkte Obertragung des KOrperschalls fiber diese Einspannstelle zu verringern. Das Einspannen yon Schalen hat zur Folge, dass biegeweiche Schalen biegesteifer werden. Bei Fenstern versteht man unter Randeinspanntmg die Befestigung der Glasscheiben im Falz des Flt~gels. Die Scheiben mt~ssen gegen das Rahrnenmaterial so ged/immt sein, dass sie keinen KOperschall aufnehmen und als Luftschall wieder abgeben kOnnen. 10. Wie kann die Hohlraumd/impfung einer zweischaligen Wand ausgeffihrt werden ? Die Schwingungen der Luft im Hohlraum kOnnen sich zu stehenden Wellen t~berlagern, die die Schalld~mmung verschlechtern. Man sollte den Hohlraum mit schallschluckendem Material auskleiden (Mineralwollefilze). Eine Verbesserung ergibt sich auch, wenn eine der Innenfl/ichen offenporig ist und damit als Schallabsorber wirkt. 11. Wodurch kann die Flankenfibertragung fiber leichte doppelschalige W/inde vermindert werden? Die folgenden MaBnahmen verringern die Flankent~bertragung: 9 innere Schale mit gent~gend tiefer Eigenfrequenz,

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

201

9 Stol3 der Wand sollte beim Anschluss der Trennwand liegen (elastisch ausgebildet), 9 zweilagige Beplankung auf der Raumseite, 9 Hohlraum mit D~mmstoffen auskleiden und mOglichst abschotten. 12. Was ist bei Wandkonstruktion mit zwei schweren biegesteifen Schalen zu beachten? Um die Resonanzfrequenz unter 100 Hz zu halten, sollte die fliichenbezogene Masse der Einzelschale mindestens 150 kg/m2 und der Abstand der Schalen mindestens 2 cm sein. 13.

Wie darf eine Wandkonstruktion mit biegeweicher Vorsatzschale nicht ausgefiihrt werden? Die Vorsatzschale darf nicht vollfl~ichig auf die Wand geklebt oder anbetoniert werden. Das warde zu einer Verschlechterung der Schalldtilmnung der gesamten Wand ftthren.

14.

Wie l~isst sich durch die Glasdicke die Schalldiimmung eines Doppelfensters giinstig beeinflussen? Eine Verbesserung des Schallschutzes erreicht man durch einen asymmetrischen Aufbau der Verglasung, wobei wegen der st~irkeren mechanischen Belastung im Allgemeinen die Auf3enscheibe dicker als die Innenscheibe gew~ihlt wird. 15. Welchen Einfluss hat der Scheibenabstand des Fensters auf das Schalld~imm-Mal~? Ein groger Scheibenabstand verbessert die Schalld~immung. Scheibenabstand

Schalld~immmaB

(mm)

(dB)

8...20

20...25

20...40

20...30

40

25...30

Damit hat ein Kastenfenster eine bessere Schalldfimmung als ein vergleichbar abgedichtetes Einfachfenster mit Isolierverglasung.

202

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

16. Nennen Sie Merkmale eines schallged~immten Fensters.

Die Merkmale eines schallged~mmten Fensters sind: 9 grol3er Scheibenabstand 9 unterschiedlich dicke Scheiben 9 Rahmendichtung ,, Fltigeldichtung 9 Schallabsorptionsbekleidung 9 Anschl~ige der Flt~gel mehrfach gefalzt 17. Welches Schalldiimm-Mal~ haben Tiiren?

Eine Einfachtttr hat ein Schalld~imm-Mag von 20...25 dB. Eine mehrschalige Doppeltar kann Werte von 40...48 dB erreichen. Das Schalldgmm-Mai3 einer Tar sollte nicht mehr als 5 dB schlechter sein als das der umgebenden Wand. Sonst verschlechtert sich das Schalld~imm-MaB der gesamten Wand betr~ichtlich. Das angegebene Schalldgmm-Mai3 bezieht sich im Allgemeinen auf das Tarblatt und nicht auf die eingebaute geschlossene Tar. Die eingebaute Tar hat wegen der SchallUbertragung iJber Fugen ein urn 5 bis 7 dB geringeres Schalld~imm-Mag als das Tarblatt. 18. Nennen Sie Schallschutzmallnahmen an Tiiren.

9 9 ,, 9 9 9

Abdichtung der Ttirfalze, Taren mit Schwellen gt~nstiger, Tarschlossl/Scher mit Abdeckscheiben, Briefeinwurfschlitze mit zus~ttzlicher Abdeckung d~immen, Ttirschwellenabdichtungen, Schallschluckkammern im Tarfutter, im Falz oder an der Tarunterkante.

19. Was sollte bei der Raumeinteilung in bezug auf den Schallschutz beachtet werden? Eine zweckm~igige Grund- und Aufrissanordnung ist eine wesentliche Grundlage fiir einen sinnvollen Schallschutz. Zum Beispiel sollte das Schlafzimmer nicht neben dem Bad oder dem Treppenhaus liegen. Laute R~ume benachbarter Wohnungen sollten nebeneinander liegen. 20. Welche Schallschutzmaflnahmen sind bei technischen Geb~iudeausriistungen zu beachten?

9 Leitungsrohre aus Plastwerkstoffen 9 k6rperschalldfimmende Zwischenteile an Handwaschbecken und Badewannen

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

203

9 Waschbecken und WC am besten an einem St~inderwerk und nicht an massiven W~nden befestigen 9 Rohrschellen mit elastischen Zwischenlagen 9 durch W~inde hindurchfiihrende Rohre diirfen keine feste Verbindung mit dem Bauteil haben und keinen unmittelbaren Luftschalldurchgang erm/3glichen 9 Abfallbeseitigungsanlagen: Fallrohre aus Metall sind mit einer Entdr6hnungsmasse zu versehen 9 Raum zwischen Fallrohr und Schachtw~inden mit Schallschluckstoff geftillt 9 kOrperschallged~mmter Fahrstuhlschacht 9 Einzel6fen auf schwimmenden Fundamenten 21. Wie stellt man einen schwimmenden Estrieh her?

Schwimmende B0den werden aus Zement, Estrich, Anhydrit, Steinholz, Asphalt, Gips oder Holzspanplatten hergestellt. Die h~ufigste Form ist der schwimmende Estrich. Der schwimmende Estrich liegt auf einer weichfedernden Dfimmschicht aus Faser- oder Schaumkunststoffen. Der Estrich darfkeine schallschltissige Verbindung mit der Rohdecke oder den umliegenden Wanden aufweisen. Beim Einbringen ist die D~immschicht mit Brettern oder Platten vor mechanischer Zerst/Srung zu schtitzen. Die Randstreifen dtirfen nicht zu niedrig oder zu dtirm sein. Die Abdeckung der D~immschicht mit Estrichpappe darf nicht vergessen werden. Sonst besteht die Gefahr, dass MSrtel durchl~iuft und auf diese Weise Schallbrticken entstehen. Heizungsrohre, die den Estrich durchdringen, mtissen umwickelt werden. Bei den nachfolgenden Gewerken ist darauf zu achten, dass die Randfuge nicht mit Spachtelmasse oder Fliesen tiberbrtickt wird. 22.

Wie groll muss die Fuge zwischen den Trennw~inden von Doppel- oder Reihenh~iusern ausgefiihrt werden?

Trennw~inde von Doppel- und Reihenh~iusern stellen zwei schwere biegeweiche Schalen mit durchgehender Trennfuge dar; Bei einer fl~chenbezogenen Masse von 200 kg/m2 sollte die Fuge mindestens 2 cm dick sein, bei kleinerer Masse mindestens 3 cm dick. 23.

Was sollte man bei einer Innendiimmung der Wand in bezug auf den Luftschallschutz beachten?

Die dynamische Steifigkeit der D~immschicht sollte nicht zu hoch sein. Bei der Verkleidung mit Hartschaumplatten besteht die Gefahr, dass sich dt~ch die D~immung die Schalld~immung verschlechtert. Dieses Problem tritt h~iufig auf, weil sich die

204

3.6 KonstruktiveUmsetzungdes Schallschutzes

Platten mit hoher Steife leichter verlegen lassen als Platten mit geringer Steife und deshalb in der Praxis oft bevorzugt werden. 24.

Wie kann die Trittschalldiimmung von Holzbalkendecken verbessert werden, wenn die Balken sichtbar bleiben sollen?

Die Rohdecke kann dutch das Aufkleben von Steinen beschwert werden. Man kann dazu Kalksandsteine, Betonsteine oder Vollziegel verwenden. Dabei sollen die Fugen zwischen den Steinen often bleiben. Die Fugen im Bretterboden dagegen mtissen abgedichtet werden. 25. Wie kann der Trittschallschutz von Treppen verbessert werden? Bei einem Neubau kann das komplette Treppenhaus durch eine Fuge vom Geb~iude getrennt werden. Wenn die Treppenl~iufe elastisch auf den Podesten gelagert wetden und eine offene Fuge zu den W~inden haben, kann der bewertete Norm-Trittschallpegel 48 bis 33 dB betragen. F ~ die Sanierung yon Altbauten, in denen L~iufe und Podeste starr mit Geschossdecken und Treppenhausw~nden verbunden sind, bietet sich eine elastische Lagerung der Stufen an. Die Treppenstufen erhalten elastisch gelagerte winkelf6rmige Auflagen. Bodenbel~ige auf Treppen scheiden aus Brandschutzg~nden far gr6Bere Mehrfamilienh~user aus, bringen aber in Einfamilienh~usem gute Verbesserungen. 26. Wie l/isst sich die Schalld~immung von doppelschalige W/inden mit Diimmschicht bei tiefen Frequenzen verbessern? Die Schalld~mmung tiefer Frequenzen l~tsst sich deutlich verbessem, wenn man die D~immschicht im Wand- oder Deckenhohlraum nicht lose einlegt, sondern an einer der Wandschalen kontaktiert. Dadurch lassen sind ohne wesentlichen Mehraufwand die Lufl- und Trittschall-D~immwerte von Holzbauten um ca. 10 dB verbessern.

4

Brandschutz

4.1 Grundlagen und brandschutztechnische Begriffe 1. Welches Ziel verfolgt der bauliche Brandschutz? Der bauliche Brandschutz soil: 9 die Entstehung von Briinden erschweren 9 die Ausbreitung von Br~inden erschweren 9 die Ausbreitung yon Rauchgasen erschweren 9 die Standsicherheit des GeNiudes mOglichst lange erhalten 2. Aus welchen Vorschriften ergeben sich die Forderungen des baulichen Brandschutzes?

Die wichtigsten Forderungen ergeben sich aus 9 den Landesbauordnungen 9 der DIN 4102 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen 9 der DIN 18230 Baulicher Brandschutz im Industriebau 9 den Richtlinien ~ die Verwendung brennbarer Stoffe ira Hochbau. Weitere Brandschutzbestimmungen sind in Garagenverordnungen, Hochhausrichtlinien und Gewerbeordnungen, sowie in der Musterbauordnung enthalten. 3. Dureh welche baulichen Maflnahmen ist der bauliche Brandschutz zu erreichen?

Der bauliche Brandschutz ist durch folgende Mal3nahmen zu erreichen: 9 Einteilung in Brandabschnitte 9 Auswahl geeigneter Baustoffe 4. In welche Klassen werden Baustoffe nach ihren Brandverhalten eingeteilt?

Die folgende Tabelle zeigt die Klassifizierung der Baustoffe nach DIN 4102-1 und nach DIN EN 13501-1:

206

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

Klassifizierung des Brandverhaltens von Baustoffen (ohne Bodenbel~ige) Bauaufsichtliche Zusatzanforderung Europ~iische Klasse Klasse Benennung kein kein Abfallen/ nach DIN EN 13501 nach DIN 4102 Rauch Abtropfen nicht brennbar X X A1 A1 X X A2 -sl dO A2 Schwerentflammbar

X

X X

B,C B,C B,C B,C

-sl -s3 -sl -s3

dO dO d2 d2

B11~

X X

D E D E

-s3 dO

B21~

X

normalentflammbar

leichtentflammbar

F

-s3 d2 -d2 B3

l) Angaben tiber Rauchentwicklung und brennendes Abtropfen im Verwendbarkeitsnachweis und in der Kennzeichnung Baustoffe der Baustoffklasse A1 dtirfen bei einem Brand weder entflammen, brennbare Gase erzeugen noch eine nennenswerte Menge Warme liefern. Baustoffe der Baustoffklasse A2 enthalten im Allgemeinen geringe Mengen an brennbaren Stoffen. Bei der Prtifung dtirfen sie bis zu 20 Sekunden entflammen. Baustoffe der Baustoffklasse B 1 sind Stoffe, die nur unter Zufuhr von W/armeenergie verbrennen und nach Entfernen der Ztindquelle wieder verl6schen. Baustoffe der Baustoftklasse B2 brennen nach dem Entzthaden unter Abgabe von W~irmeenergie selbstst~ndig weiter. Das europ}iische Klassifizierungssystem regelt zus}itzlich zum Brandverhalten die Brandnebenerscheinungen. Ftir die Rauchentwicklung sind die Klassen sl, s2 und s3 (bei Bodenbel}igen sl und s2) und fi~r das brennende Abtropfen/Abfallen eines Baustoffs die Klassen dO, dl und d2 festgelegt, sl und dO stellen die st}irksten Anforderungen dar (Vgl. Frage 36). Bei nichtbrennbaren Baustoffen der Klasse A1 wird vorausgesetzt, dass sie keine Gefahr hinsichtlich der Rauchentwicklung und des Abtropfens/Abfallens darstellen. Die Klassen dO bis d2 entfallen bei Bodenbel~igen.

4.1 GrundlagenundbrandschutztechnischeBegriffe

207

5. Charakterisieren Sie die Abtropfklassen dO, dl und d2. dO kein brennendes Abtropfen/Abfallen dl kein brennendes Abtropfen/Abfallen, das l~nger als eine vorgegebene Zeit andauert d2 keine Beschr~xtkung 6.

Zu welcher Baustoffklasse muss ein schwerentflammbarer Baustoff, der keine Gefahr durch brennendes Abtropfen/Abfallen beinhalten darf und der in einem Bereich angewendet werden soil, wo zusiitzliche Anforderungen an eine geringe Rauchentwicklung bestehen, gehOren?

Der Baustoff muss zu Rauchklasse sl und zu Abtropfklasse dO geh0ren. 7. Was ist ein Bauprodukt? Nach DIN EN 13501-1 ist ein Bauprodukt ein Baustoff, Verbundstoff oder ein Bestandteil, tiber den Informationen verlangt werden.

8. Welcher Unterschied besteht zwischen Bauprodukten der Kiasse E und D? Klasse E beinhaltet Bauprodukte, die in der Lage sind, far kurze Zeit dem Angriff durch eine kleine Flamme ohne wesentliche Flammenausbreitung standzuhalten, wghrend Klasse D Bauprodukte beinhaltet, die in der Lage sind Nr l~ingere Zeit standzuhalten. Zus~itzlich sind sie auch in der Lage, eine Beanspruchtmg durch einen einzelnen brennenden Gegenstand mit ausreichend verz~3gerter und begrenzter W~irmefreisetzung auszuhalten. 9. Was versteht man unter der Beanspruchung durch eine kleine Flamme? Die thermische Beanspruchung ist mit einer Streichholz- oder Feuerzeugflamme vergleichbar. 10. Erl/iutern Sie die Begriffe Verbrennungs- und Ziindtemperatur. Die Ztindtemperatur ist die niedrigste Temperatur, bei der unter gegebenen Bedingungen eine Flamme entsteht. Die Verbrelmungstemperatur ist die Temperatur, bei der sich ein Stoff mit Sauerstoff verbindet. Stoffe, bei denen die Ztindtemperatur unter der Verbrennungstemperatur liegt, brennen selbst~indig weiter. Man bezeichnet sie auch als brennbare Stoffe. Bei Stoffen, bei denen die Ztindtemperatur tiber der Verbrennungstemperatur liegt, muss zum Verbrennen st~ndig Energie zugeflihrt werden. Man bezeichnet sie auch als schwer entflammbar.

208

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

11. Welche Klassifizierung wird bei Bodenbeliigen vorgenommen? Bodenbel~ige werden eigenst~ndig klassifiziert: Klassifizierung des Brandverhaltens von Bodenbelii~en Bauaufsichtliche Benemqung

Europiiische Klasse nach DIN EN 13501

nicht brennbar

Klasse nach DIN 4102

A 1n

A1

A2~ sl

A2

Schwerentflaxnmbar

C~ s 1

B1

normalentflammbar

En

B2

leichtentflammbar

F~

B3

Die Klasse Dn enth~ilt Bauprodukte, die die Kriterien der Klasse En erf't~llen und zus~itzlich in der Lage sind, fi~ eine gewisse Zeitspanne der Beanspruchung durch einen W~irmestrom zu widerstehen. 12. Welche Voraussetzungen miissen gegeben sein, damit es zu einem Brand kommt? 9 brennbarer Stoff, 9 Sauerstoff, 9 Entz~dndungstemperatur. 13. Schildern Sie den Ablauf eines Brandes. Der Brandablauf l~isst sich in drei Phasen einteilen. Nach dem Zt~nden des Feuers entsteht der Schwelbrand. In der Schwelbrandphase breitet sich der Brandherd aus, bis die Raumlufttemperatur zu einem Feuertibersprung auf die Brandlast im gesamten Raum ft~hrt (flash over). Nach dem Feuertibersprung beginnt die Erw~irmungsphase, in der die Raumtemperaturen stark ansteigen. In der Abktihlungsphase reicht das abbrennbare Material nicht mehr aus, die Brandtemperatur aufrechtzuerhalten.

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe T Schwel~C Brand

Zfindung Bild 4.1 Brandphasen

209 Erw~irmung s- Abktihlungsphase phase

f flash over Zeit

14. W a s versteht man unter Feuerwiderstandsdauer?

Die Feuerwiderstandsdauer ist die Zeit, w~ihrend der ein Bauteil in der Brandprtifung die vorgeschriebenen Anforderungen erfallt. Man gibt die Feuerwiderstandsdauer in Minuten an. 15. W a s versteht m a n unter raumabschlieBenden Bauteilen?

Damit Decken und Wiinde die Obertragung des Feuers auf benachbarte R~iume verhindern, miissen sie spezielle Anforderungen erffillen. Raumabschliegende Bauteile dtirfen sich auf d e r d e m Feuer abgekehrten Seite im Mittel nicht mehr als 140 K erwiirmen. An keiner Stelle eines raumabschliegenden Bauteils diirfen Flammen hindurchtreten. RaumabschlieBende Wiinde mtissen einer Festigkeitsprtifung mittels eines Pendelstoges von 20 Nm widerstehen. Wenn an Decken Brandschutzforderungen gestellt werden, so haben sie sowohl die Kriterien der Tragflihigkeit als auch die Kriterien das Raumabschlusses zu erflillen. Dagegen k0nnen an Wiinde Brandschutzforderungen gestellt werden, die nut die Tragf~ihigkeit oder nur den Raumabschluss betreffen. W~inde, die nut tragf'~ihig bleiben sollen und nicht raumabschlieBend sind, sind z. B. wandartige Sttitzen. 16. W a s sagen Feuerwiderstandsklassen aus?

Die Feuerwiderstandsklassen geben an, wie viele Minuten ein Bauteil in einem Testbrand die Forderungen der Normen erffillen muss. Dabei mtissen tragende Bauteile w~lrend der Feuerwiderstandsdauer tragf~ihig, raumabschlieBende Bauteile mtissen raumabschlieBend bleiben.

210

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

17. Welche Feuerwiderstandsklassen unterscheidet DIN 4102 ? DIN 4102 unterscheidet folgende Feuerwiderstandsklassen: F 30 F 60 F 90 F 120 F 180 18. Welche Feuerwiderstandsklassen unterscheidet DIN EN 13501? Die zeitlichen Stufen sind in der neuen DIN feiner differenziert. Far tragende Bauteile mit raumabschliegender Funktion wurde folgende Klassifizierung vorgenommen: RE REI

15

20

30

20

30

REI-M REW

20

60

90

120

180

240

60

90

120

180

240

30

60

90

120

180

240

30

60

90

120

180

240

45

Die Verhaltenseigenschaften wie Tragf~ihigkeit, Raumabschluss und W~irmed~immung werden ktinftig einzeln bewertet. Durch die Kombination der Merkmale mit weiteren Kriterien ergibt sich eine differenziertere Klasseneinteilung. So wird z. B. die Richtung der klassifizierten Feuerwiderstandsdauer angegeben: i~o a~b

i+-~o i+--o

(in - out),

far nichttragende Aul3enw~inde, Installationsschfichte/-kan~ile und Liiftungsanlagen/-klappen, a~-~b a+-b (above - below) l~r Unterdecken.

19. Welche Bedeutung haben die Buchstaben R, E, I, M, und W der vorhergehenden Aufgabe? R (R6sistance) Tragf~higkeit E (l~tanch6il6) Raumabschluss I (Isolation) W~rmedgmmung (unter Brandeinwirkung) M (Mechanical) Mechanische Einwirkung auf W~nde (Stol3) W (Radiation) Begrenzung des Strahlendurchtritts 20. Es 9 9 9 9 9

Welche Eigenschaften eines Bauteils werden bei der Priifung seiner Feuerwiderstandsklasse untersucht? werden folgende Eigenschaften untersucht: Festigkeit Feuerdurchgang Durchbiegung Tragffihigkeit Erw~rmung der feuerabgekehrten Seite

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

21 1

21. Welche M~glichkeiten gibt es fiir den Nachweis der Baustoffklasse? Die Baustoffklasse kann ohne Brandversuch nachgewiesen werden, wenn der Baustoff in der DIN 4102 klassifiziert ist. Ansonsten ist ein Brandversuch erforderlich, der f~r die Baustoffe der Klassen A1 und B2 durch ein amtlich anerkanntes Materialprafungsamt durchge~hrt wird und ein PrUfzeugnis ergibt. Baustoffe der Klasse A2, B 1 und Verbundstoffe k6nnen dutch einen Brandversuch in einem anerkannten Institut gep~ff werden und erhalten danach durch das Institut far Bautechnik Berlin ein P~fzeichen. Die in Deutschland bekannte Klassifizierung ohne Pri~fung soll auch auf europ~ischer Ebene m0glich sein. Es existiert bereits eine Liste fi~r Bauprodukte der Klasse A1. Weitere Listen sind in Vorbereitung. Bevor Bauprodukte Eingang in diese Listen finden, wird das Brandverhalten nach europiiischen P~fverfahren unter-sucht. 22.

Gibt es die MSglichkeit der Einstufung von Bauprodukten in Feuerwiderstandsklassen ohne Priifung?

Eine Klassifizierung ohne Prtifung ist grunds~itzlich auch ftir den Nachweis der Feuerwiderstandsklasse mOglich. Entsprechende Antrfige sind an die Europ~iische Kommission zu stellen. 23. Was versteht man unter Brandbelastung oder Brandlast? Die Brandbelastung ist die bei einem Brand freiwerdende W~irmemenge aller in einem Brandabschnitt vorhandenen brennbaren Gegenst[inde. Sie wird auf die Fl~iche yon lm 2bezogen. 24. Was sagt eine Einstufung einer Wand in Feuerwiderstandsklasse F 120 aus? Eine Einstufung einer Wand in die Feuerwiderstandsklasse F 120 bedeutet, dass der Brandversuch bis zum Feuerdurchschlag Ringer als 120 Minuten gedauert hat und die Wand den zur Prtifung gehOrenden Festigkeitsprtifungen noch standhielt. 25. Welche europiiischen Feuerwiderstandsklassen entsprechen der deutschen Klasse F 120? Die entsprechenden Klassen sind R 120 und REI 120, je nach dem, ob es sich um ein tragendes Bauteil ohne oder mit Raumabschluss handelt.

212

4.1 GrundlagenundbrandschutztechnischeBegriffe

26. Fiir welche Bauteile gilt die Feuerwiderstandsklasse F?

Ftir Wiinde, Decken, Sttitzen, Unterztige und Treppen gilt die Feuerwiderstandsklasse F. Nichttragende AuBenwlindegeh0ren zur Klasse W. 27. Was bedeutet die Bezeichnung F 90 - AB?

F 90 Feuerwiderstandsklasse: 90 Minuten Feuerwiderstandsdauer AB Baustoftklasse der tragenden Teile: nichtbrennbare Baustoffe 28.

Welche Baustoffe werden bei der Klassifizierung von Bauteilen beriicksichtigt?

Es werden nur die zur Klassifiziertmg notwendigen Baustoffe berticksichtigt; z. B. ein Bauteil, das aus Baustoffen der Klasse A besteht und der Klasse F 90-A angehSrt, verliert diese Benennung nicht, wenn nachtr~iglicheine Bekleidung aus Baustoffen der Klasse B angebracht wird und feststeht, dass diese Verkleidung die Widerstandsf~higkeit nicht verringert. 29. Wie werden die Feuerwiderstandsklassen verschiedener Bauteile nach DIN 4102 bezeichnet?

F W T G L K S

W~inde,Decken, Statzen, Unterz~ge, Treppen nichttragende Augenw~inde Ttiren, Tore, Rolll~iden,Feuerschutzabschlasse Verglasungen Ltiftungsleimngen Brandschutzklappen Kabelabschotmngen

30. Wie werden feuerbest~indige Sonderbauteile nach der zur Zeit im Entwurf befindlichen DIN EN 13501 bezeichnet?

EI290-C

Feuerschutzabschluss ohne Rauchschutz

EIz90-CS2oo EI 90 EL 90(vehoi+-~o)-S EL 30(vehoi+-~o)-S EL 60(vehoi++o)-S P 90 E 9O

Feuerschutzabschluss mit Rauchschutz Kabelabschottungen, Rohrabschottungen Ltiftungsleitungen, Klappen in Ltiflungsleitungen Installationsschgchte und -kanNe elektrische Leimngen mit Funktionserhalt Brandschutzverglasungen

4.1 Grundlagenund brandschutztechnischeBegriffe

213

31. Welche Funktion haben Brandw~inde?

Brandwiinde sollen einzelne Brandabschnitte sicher abgrenzen und damit das Ubergreifen des Feuers auf andere Gebaudeteile verhindem. 32. Was ist unter einem Feuerschutzabschluss zu verstehen?

Feuerschutzabschliisse sind selbstschliei3ende Ttiren, Tore, Klappen und Rolll~den, die die Ausbreitung des Feuers durch Wand- und Decken6ffnungen verhindern sollen. 33.

Wodurch unterscheiden sich Verglasungen der Feuerwiderstandsklasse G von Verglasungen der Klasse F?

Verglasungen der Klasse G verhindern nur den Flammen- und Brandgasdurchtritt. Verglasungen der Klasse F massen zus~itzlich den Durchtritt yon W~rmestrahlung verhindern. In der europgischen Klassifizierung werden Verglasungen nicht als eigenst~indige Bauteile betrachtet, sondern zusammen mit W~inden und Decken erfasst und sind nach den far diese Bauteile vorgesehenen Klassen (EI,EW,E) zu klassifizieren. 34. Welche Baustoffe sind von der Kennzeichnungspflicht ausgenommen?

Baustoffe mtissen ihrem Brandverhalten entsprechend gekennzeichnet werden: DIN 4102 - A1 DIN 4102 - A2 DIN 4102 - B1 DIN 4102 - B2 DIN 4102 - B3 leicht entflammbar. Die Kennzeichnung ist auf dem Baustoff, oder falls nicht m6glich, auf der Verpackung deutlich lesbar und dauerhaft anzubringen. Von dieser Kennzeichnungspflicht ausgenommen sind alle Baustoffe der Klasse A1, die in der DIN 4102 Teil 4 aufgefahrt sind, und Holz und Holzwerkstoffplatten der Klasse B2 mit einer Dichte gr6ger als 400 kg/m3 und einer Dicke gr613er2 ram. 35. Was ist bei der Priifung von Bauprodukten zu beachten?

Der mOgliche Beitrag eines Bauprodukts zu einem Brand h~ngt nicht nur yon seinen eigenen Eigenschaften und der thermischen Beanspruchung ab, sondern zum grogen

214

4.1 GrundlagenundbrandschutztechnischeBegriffe

Teil von seiner praktischen Anwendung in der Konstruktion. Daher ist bei der Prtifung die Endanwendung zu beachten: * Ausrichtung des Bauprodukts * Anordnung zu anderen angrenzenden Bauprodukten Typische Ausrichmngen: . vertikal, als Wand oder Fassadenanordnung 9 vertikal mit hinterliegedem Hohlraum 9 als Decke 9 als Bodenbelag 9 horizontal innerhalb eines Hohlraums Bodenbelage mtissen horizontal mit der beanspruchten Seite nach oben geprt~ft werden. 36. ErlSutern Sie die Bedeutung der Abkfirzungen ffir die Priifparameter AT, Am, Fs, tf, PCS, PDI, FIGRAoaMj, FIGRAo,4Mj, THR6oos, SMOGRA; TSP6oos. AT Temperaturanstieg [K] Am Gewichtsverlust [%] Flammenausbreitung [ram] F~ tf Dauer einer anhaltenden Flamme Is] PCS Brutto-Verbrennungsw~irme (Brennwert) [MJ/kg oder MJ/m2] Netto-Verbrennungsw~irme (Brennwert) [MJ/kg oder MJ/m2] PCI FIGRAo,2MJ Warmefreisetzungsrate bei einem THR Schwellenwert von 0,2 MJ [W/s] FIGRAo;4MJ W~irmefreisetzungsrate bei einem THR Schwellenwert von 0,2 MJ

[W/s] THR6oo~ SMOGRA THR6oos TSP6oos

gesamte freigesetzte Warme w~ihrend 600s [MJ] smoke groth rate, Rauchentwicklungsrate [m2/s2] gesamte freigesetzte W~irmew~ihrend 600 s [MJ] gesamte freigesetzte Rauchmenge w~ihrend 600 s [MJ]

So muss z. B. ein Bauprodukt der Klasse sl folgende Kriterien erftillen: SMOGRA < 30 mVs2und TSP6oos< 50 ms.

4.2 BrandverhaltenvonBaustoffenund Bauteilen 4.2 B r a n d v e r h a l t e n

von Baustoffen

215 und Bauteilen

1. Erlliutern Sie die Brandeigenschaften von Holz. Bei der Verbrennung von Holz wird die Holzsubstanz, Zellulose und Lignin zer-setzt und es bilden sich Holzkohle und brennbare Gase. Die Erwlirmungsdauer hat einen wesentlichen Einfluss auf die Entztindungstemperatur. Bei einer Erw~irmung tiber mehrere Stunden kann eine Entzandung schon bei ca. 120 ~ auftreten. Oberhalb von 300 ~ wird bei dem Verbrennungsvorgang yon Holz Energie frei. Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt und die freiwerdenden Gase haben einen zunehmenden Gehalt an Kohlenwasserstoffen. Bei 400 ~ haben die Gase einen Heizwert von 19 MJ/m3 Holz. 2. Wodurch wird die Entziindbarkeit von Holz beeinflusst?

Die GrSge des Holzes, die Rohdichte und der Feuchtegehalt haben Einfluss auf die Entz0ndbarkeit. Die Entflammbarkeit steigt mit abnehmender Rohdichte und mit abnehmendem Feuchtegehalt. 3. Wovon ist die Abbrandgeschwindigkeit von Holz abh~ingig? Die Abbrandgeschwindigkeit ist abh~ingig yon: 9 Holzart 9 Feuchtegehalt 9 Rohdichte 9 Verh~ilmis Oberfl~iche/Volumen 9 Sauerstoffangebot, Beltiftungsbedingungen 9 Temperaturbeanspruchung 4. Wie beeinflusst die Holzart die Abbrandgeschwindigkeit?

Die Holzart hat tiber die Dichte und die Struktur Einfluss auf die Abbrandgeschwindigkeit. Die Abbrandgeschwindigkeit betr~igt bei Fichte 0,7...0,8 mm/min, Kiefer 0,6 ram/rain, Eiche 0,5 mm/min. Obwohl Buche eine relativ hohe Dichte hat, ist die Abbrandgeschwindigkeit grSger als bei Eiche. Das liegt an den r6hrenartigen Gef~igen der Buche. Ringporige LaubhNzer, wie z. B. Eiche, brennen weniger schnell.

216

4.2 BrandverhaltenvonBaustoffenund Bauteilen

5. Zu welcher Baustoffklasse zfihlt Holz? Holz- und Holzwerkstoffe yon mehr als 2 nun Dicke z~ihlen zur Klassse B 2 (normal entflammbar), Holz his zu 2 mm Dicke z~ihltzur Klasse B 3 (leicht entflammbar). Holzwolleleichtbauplatten nach DIN 110, Mineralfaser-Mehrschicht-Leichtbauplatten mit einer ein- oder beidseitigen Schicht aus mineralisch gebundener Holzwolle z~ihlen zur Klasse B1. Weiterhin z~ihlen zur Klasse B1 Holz- und Holzwerkstoffe mit einer Brandschutzausrfistung. Die Brandschutzausrtistung kann aus einer Impr~ignierung des Holzes mit einem salzhaltigen Feuerschutzmittel bestehen oder aus einem d~immschichtbildenden Feuerschutzmittel, das im Brandfall durch Hitze aufsch~iumt. Auch Eiche und Parkett sind schwer entflammbar. Spanplatten, die auch ohne Beschichtung der Klasse B 1 angeh/Sren, lassen sich herstellen, indem die Sp~ine mit Feuerschutzmitteln behandelt werden. 6. Worin unterscheidet sich Holz von Stahl in bezug auf das Brandverhalten? Holz ist brennbar, Stahl nicht. Holz verkohlt beim Brennen. Die Verkohlung bildet einen natfirlichen Brandschutz, indem sie den Brand d~immt. Wegen seiner hohen Leitffihigkeit beginnt Stahl sehr rasch zu glfihen, dehnt sich aus und wird weich. Stahl verliert schon innerhalb weniger Minuten seine Tragf~higkeit. Eine massive Holzkonstruktion bleibt wesentlich l~inger tragf~ihig. Statisch wichtige Bauteile aus Stahl mfissen deshalb speziell geschfitzt werden. 7. Welches Brandverhalten hat Stahlbeton? Stahlbeton hat ein gfinstiges Brandverhalten. Beton besteht aus stabilen chemischen Verbindungen, die bereits Sauerstoff gebunden haben. Beton ist deshalb nicht brennbar. Stahlbeton besteht somit aus zwei nichtbrennbaren Materialien. Die Feuerwiderstandsf~ihigkeit von Stahlbeton ist sehr hoch. Wegen der W~irmeempfindlichkeit der Stahleinlagen muss eine ausreichende Betondeckung vorhanden sein. 8. Warum hat Gips gute Brandschutzeigenschaften? Gips ist ein nichtbrennbarer Baustoff. Gips besteht zu rund 20 Gew.- % aus chemisch gebundenem Kristallwasser. Unter Einwirkung von W~irme wird der Gips zun~ichst entw~issert. Ffir die Verdampfung das Wassers wird eine erhebliche Wfirmemenge verbraucht, und wfihrend des Verdampfungsprozesses steigt die Temperatur im gesamten Bereich nicht fiber 100 ~ an. Deshalb werden Gipsprodukte zum Schutz von tragenden Bauteilen vor Erw~irmung sowie zur Einhaltung der zulgssigen Temperatur auf der Rfickseite raumabschliegender Bauteile eingesetzt.

4.2 BrandverhaltenvonBaustoffenundBauteilen

217

9. Zu welcher Baustoffklasse gehSren Gipskartonplatten, Spanplatten und Polystyrol? Alle drei Materialien gehSren zur Baustoffklasse B1 (schwer entflammbar). Gipskartonplatten kSnnen je nach Beschaffenheit auch eine Einstufung in die Klasse A2 erreichen. 10. Welcher Baustoffklasse gehOren Mineralfaserdiimmstoffe und GipskartonFeuerschutzplatten an? Die beiden Materialien geh/Jren zur Klasse A2 (geringe Mengen brennbarer Bestandteile). Einige Mineralfaserstoffe geh6ren zur Klasse A 1. 11. Weleher Baustoffklasse gehfren Polyurethan-Hartschaum, Zellulose und Korkerzeugnisse an? Polyurethan-Hartschaum, Zellulose und Korkerzeugnisse gehOren zur Klasse B2. 12. Welche Baustoffe geh6ren in die Klasse AI?

Zur Klasse A1 gehOren Beton, Mauerwerk und Stahl. 13. Wovon h/ingt die Feuerwiderstandsdauer eines Bauteils ab? Die Feuerwiderstandsdauer hiingt von folgenden Eigenschaften des Bauteils ab: 9 Material des Bauteils 9 Bauteilabmessungen, Schlankheit 9 H6he der auftretenden mechanischen Belastungen 9 Ausbildung der Ummantelungen 14. Auf welche Weise k6nnen statisch wichtige Bauteile aus Stahl vor Erw~irmung geschiitzt werden? Die Stahlteile kOnnen entweder durch Ummantelung oder durch Anbringen einer Unterdecke abgeschirmt werden. Die Ummantelung kann z. B. aus Leichtbetonsteinen, Kalksandsteinen oder Gipskartonplatten bestehen. Auch das Anbringen eines Spritzputzes auf einem Putztr~iger oder ein Brandschutzanstrich, der bei W~irmeeinwirkung aufsch~iumt, ist m6glich. Die Dicke der Ummantelung ist vonder geforderten Feuerwiderstandsdauer, vonder Art des Schutzbaustoffes und dem Profil des Stahles abhfingig. Bild 4.2. zeigt einige Beispiele fiir ummantelte Stahlsttitzen.

218

4.2 Brandverhaltenvon Baustoffenund Bauteilen

m 15.

Bild 4.2 Ummantelte Stahlstiitzen

Wodureh kann bei Holzverbindungen mit metallischen Verbindungsmitteln wie Niigeln und Bolzen die Feuerwiderstandsfiihigkeit verbessert werden?

Bei versenkten Stabdt~beln und Bolzen k0nnen Holzscheiben eingeleimt werden. Als Abdeckung dienen Laschen. 16. Wie kann man die Feuerwiderstandsdauer von Bauteilen aus Holz erh0hen?

Eine Verkleidung von Holz mit Gipskartonplatten erh0ht die Feuerwiderstandsdauer. Grol3e, schwere Risse, wie sie bei alten, freiliegenden Holzbalken auftreten, beg'ttnstigen den Feuerangriff. Balken dieser Art sollten verkleidet werden. Estriche auf der Oberseite von Holzbalkendecken verz6gern das Durchbrennen betrgchtlich. 17. Wie kann man die Feuerwiderstandsdauer einer Stahlbetonstiitze erh0hen?

Die Feuerwiderstandsdauer einer Stahlbetonstatze kann durch Ummantelungen, Spezialputze oder Anstriche erh6ht werden. 18. Wie wirken Feuerschutzanstriche?

Flammschutzlacke sind Lacke auf Kunstharz-Dispersionsbasis. Bei Hitzeeinwirkung sch~iumen sie auf dem Tr~germaterial auf und bilden eine W~rmed~mmschicht. Da die Flammschutzlacke in hoher Schichtdicke aufgetragen werden miissen, eignen sie sich nicht, wenn die Holzstmk~r sichtbar bleiben soll. In diesem Fall k6nnen schwerentflammbare Lackierungen verwendet werden.

4.2 Brandverhaltenvon Baustoffenund Bauteilen

219

19. Welche chemischen HolzschutzmafJnahmen zur Verbesserung des Brandverhaltens kennen Sie? Durch chemische MaBnahmen kann Holz schwer entflammbar gemacht werden. Es gibt Feuerschutzsalze, die von innen her wirken und schaumbildende Feuerschutzmittel an der Oberfl~che des Holzes. 20. Welchen Vorteil haben Mauerwerkswiinde mit grof~er Wandst~irke? Groge Wandst~irken haben eine hohe W~rmespeicherf~higkeit. Im Brandfall erw~rmen sie sich nur langsam und bleiben dadurch lange tragffihig. 21. Wie verhiilt sich ein Verbundbaustoff, der aus zwei schwer entflammbaren Einzelbaustoffen besteht in brandschutztechnischer Hinsicht? Ein Verbundbaustoff kama sich anders verhalten als die Einzelbaustoffe. Werden z. B. zwei schwerentflammbare Einzelbaustoffe miteinander verklebt, beispielsweise eine Platte mit einer Folie, so muss der entstehende Verbundstoff nicht ebenfalls schwerentflammbar sein. Die Baustoffe re%sen im Verbund erneut gepraft werden Auch das Anordnen von flfichigen Baustoffen bis zum Abstand von 40 mm ergibt einen neu zu p~fenden Verbundwerkstoff.

4.3 Brandschutzanforderungen

220

4.3 Brandschutzanforderungen 1. Wo sind die wichtigsten Anforderungen an Bauteile in bezug auf den Brandschutz zu finden?

Die Anforderungen an die einzelnen Bauteile sind in den Landesbauordnungen der Bundesl~inder zusammengefasst. Die Anforderungen sind nach der GeschosshOhe der GeNiude gestaffelt. Bisher wurde unterteilt in bis zu 2-geschossige, 3 bis 5geschossige, mehr als 5-geschossige und Hochh~iuser ab 22 m. Nach der neuen Musterbauordnung vom November 2002 gelten neue Geb~iudeklassen. Ffir einige GeNiude, wie Krankenh~user, Versammlungs- und Gesch~ftsh~iuser gibt es in manchen Bundesl~ndem Sonderverordnungen. 2. Was versteht man unter Kompartment-Bauweise und weiche Anforderungen bestehen an diese?

Unter Kompartment-Bauweise, auch Zellenbauweise genannt, versteht man Geb~iude mit Nutzungseinheiten, die deutlich kleiner sind als die Brandabschnitte und die gegeneinander mit Brandschutzqualit~it abgetrennt sind und fiber ein eigenes Rettungswegsystem (erster und zweiter Rettungsweg) verftigen, wie z. B. Wohnungen, Praxen, kleine Verwaltungseinheiten und L~iden. Diese Einheiten stellen fiir die Brandausweitung ein geringeres Risiko dar als Geb~ude mit ausgedehnten Nutzungseinheiten und haben nach der neuen Musterbauordnung geringere Anforderungen an den Brandschutz zu erfiillen. Das Kriterium Gebgudeh0he wird nun mit der GrOBe der brandschutzrelevanten Einheiten gekoppelt und ergibt dadurch eine grN3ere Anzahl yon Geb~iudeklassen in der Musterbauordnung von 2002 als bisher. 3. Welche Gebiiudeklassen und Anforderungen gibt es nach der neuen Musterbauordnung?

GK 1

freistehende Geb~ude mit einer HOhe bis zu 7m und nicht mehr als zwei Nutzungseinheiten yon insgesamt nicht mehr als 400 m2 Freistehende land- oder forstwirtschaftlich genutzte Gebgude

GK 2

nicht freistehende Geb~iude mit einer HOhe bis zu 7m und nicht mehr als zwei Nutzungseinheiten yon insgesamt nicht mehr als 400 m2

GK 3

sonstige Geb~iude mit einer HOhe bis zu 7 m

GK 4

Geb~ude mit einer HShe bis zu 13 m und Nutzungseinheiten von jeweils nicht mehr als 400 m2

4..3 Brandschutzanforderungen GK 5

221

sonstige Geb~ude einschliei31ich unterirdischer Gebfiude

4. Wie heillen die bauaufsichtlichen Benennungen der Anforderungen an Bauteile?

Die bauaufsichtlichen Benennungen der Anforderungen an Bauteile hefl3en "feuerhelmnend", "hochfeuerhemmend" und "feuerbestgndig". Die Einstufung "hochfeuerhemmend" ist neu und entspricht einer Prafdauer yon 60 Minuten. Bisher sprang die Anforderungsdauer von 30 auf 90 Prafminuten. 5. Ordnen Sie die bauaufsichtlichen Benennungen den Feuerwiderstandsklassen zn.

bauaufsichtliche Benennung

Feuerwiderstandsklasse

feuerhemmend hochfeuerhemmend feuerbest~ndig

F 30 F 60 F 90

6. Erliiutern Sie den Begriff Baustoffverwendungsart.

Baustoffe werden neben ihrer Feuerwiderstandsf~higkeit jetzt auch hinsichtlich ihrer Verwendung unterschieden. Wghrend frtiher der Massivbau mit vorwiegend homogenen Bauteilen im Vordergrund stand, sind die neuen Vorschriften der zunehmenden Verwendung yon Systembauweisen mit einer Trennung in tragende, aussteifende, raurnabschliel3ende und bekleidende Teile angepasst. Es werden nun vier Baustoffverwendungsarten unterschieden. 7. Charakterisieren Sie die vier Baustoffverwendungsarten.

Baustoffverwendungsart Nr. 1: Bauteile aus nichtbrennbaren Baustoffen flit Hochhauser und Sonderbauten Baustoffverwendungsart Nr. 2: Bauteile, deren tragende und aussteifende Teile aus nichtbrennbaren Baustoffen bestehen und die bei raumabschliet3enden Bauteilen zus~tzlich eine in der Bauteilebene durchgehende Schicht aus nichtbrennbaren Baustoffen haben Baustoffverwendungsart Nr. 3: Bauteile, deren tragende und aussteifende Teile aus brennbaren Baustoffen bestehen und die allseitig eine brandschutztechnisch wirksame Bekleidung haben Baustoffverwendungsart Nr. 4: Bauteile aus brennbaren Baustoffen

222

4.3 Brandschutzanforderungen

8. Wie sind Baustoffanwendung und Feuerwiderstandsf/ihigkeit miteinander verkniipft? Wenn in bauordnungsrechtlichen Vorschrifien nichts anderes bestimmt ist, mtissen - feuerbest~indige Bauteile mindestens der Bauverwendungsart Nr. 2 - hochfeuerhemmende Bauteile mindestens der Baustoffverwendungsart Nr. 3 entsprechen.

9. Welche Feuerwiderstandsdauer wird fiir tragende und aussteifende Wiinde gefordert? In der Musterbauordntmg wird fiir tragende W~inde im Normalgeschof5 ftir GK 2 und GK 3 eine Feuerwiderstandsdauer yon 30 Minuten gefordert, for GK 4 eine Feuerwiderstandsdauer yon 60 Minuten und fiir GK 5 90 Minuten. Far GK 1 bestehen keine Anforderungen.

10. Welche Feuerwiderstandsdauer wird fiir Kellerdecken gefordert? Kellerdecken miJssen far GeNiude der Geb~iudeklassen 1 und 2 30 Minuten Feuerwiderstandsdauer haben und fi~ Geb~iude der Klassen 2, 3 und 4 90 Minuten.

11. Was wird von der Dachhaut gefordert? Die Dachhaut muss widerstandsf'~ihig gegen Flugfeuer und strahlende W~irme sein. Das Brandverhalten von Bedachungen und Dachh~iuten h~ngt nicht nur von den spezifischen Bestandteilen und v o n d e r Art der Brandbeanspruchung ab, sondern auch von der Dachneigung. Die Prtifverfahren nach E-DIN EN 13501-5 beurteilen das Brandverhalten unter folgenden Bedingungen: 9 P~fverfahren 1 beurteilt das Brandverhalten yon Bedachungen/Dachh~iuten bei Beanspruchung dutch einen Brandsatz 9 PriJfverfahren 2 beurteilt das Brandverhalten von Bedachungen/Dachh~iuten bei Beanspruchung durch einen Brandsatz zusammen mit Wind 9 Prtifverfahren 3 beurteilt das Brandverhalten von Bedachungen/Dachh~uten bei Beanspruchung durch einen Brandsatz zusammen mit Wind und Strahlung In Abh~ngigkeit von der beabsichtigten Klassifizierung, die der Antragsteller anstrebt, wird das anzuwendende Prafverfhhren ausgew~hlt.

4..3 Brandschutzanforderungen

223

12. Weiche Anforderungen miissen Brandw~inde erfiillen? Nach DIN 4102-3 mt~ssen Brandw~nde vollst~ndig aus nichtbrennbaren Baustoffen (A) bestehen und mindestens der Feuerwiderstandsklasse F 90 angeh0ren. Am Ende der Brandbeanspruchung massen sie einer Festigkeitsprfifung mittels eines Pendelstoges von jeweils 3000 Nm widerstehen. Nach der kt~ftigen europ~iischen Norm E-DIN EN 13501-2 heigt die Klasse REIM 90. Das bedeutet, dass die Wand die folgenden Eigenschaften 90 Minuten lang aufweisen muss: standsicher (R), Raumabschluss gegen direkte 13bertragung von Feuer und Rauch (E), W~irmedammung gegen die 10bertragung von W~irme (I) sowie widerstandst'~ihig gegen eine zus~tzliche mechanische Beanspruchung (M). Nach der Musterbauordnung 2002 miissen Brandw~inde durch alle Geschosse hindurchfahren und bei Geb~iuden der Geb~iudeklasse 1 bis 3 sind Brandw~inde sowie W~inde, die anstelle yon Brandw~inden zulfissig sind, bis tmmittelbar unter die Dachhaut zu flihren. Bei sonstigen Geb~iuden ist die Brandwand, um ein Uberspringen des Feuers zu verhindern, bis 30 cm t~ber das Dach hinauszufahren oder mit einer beidseitig 0,5 m auskragenden feuerbest~indigen Platte abzuschliegen. Eine Brandwand darf keine Hohlrfiume aufweisen, auger den Hohlkammern von Hohlkammer- und Lochsteinen. Tiaren in Brandw~nden sind geschlossen zu halten oder mtissen sich im Brandfall automatisch schliegen. Sollen Kabel oder Lt~fttmgskan~ile eine Brandwand durchdringen, so ist eine Abdichtung mit nichtbrennbarem Material erforderlich.

13. Welehe Anforderungen miissen Treppenriiume erfiillen? Treppenr~ume mt~ssen folgende Anforderungen er~llen: 9 Der Treppenraum muss gegen Brandeinwirkung und Rauch aus Geschossen gesichert sein. 9 Er muss gegen das Eindringen von Rauch und Feuer von auBen gesch~tzt sein. 9 Er muss m0glichst lange standsicher und sicher begehbar bleiben. 9 Brandrauch muss rasch abgefi~hrt werden. 9 Er darfkeine Brandlast enthalten. 9 Er muss einen sicheren Ausgang haben. 9 Er muss belichtet/beleuchtet werden k0nnen.

224 14.

4.3 Brandschutzanforderungen Wie miissen Liiftungsleitungen, Sch/ichte und Kan/ile brandschutzgerecht ausgefiihrt werden?

Ltiftungsleitungen und Sch~ichte far Installationen stellen hinsichtlich der Ausbreitung von Feuer ein besonderes Risiko dar. Bei unsachgemgBer Ausffthnmg k6nnen sie zu einer schnellen Brandausbreimng beitragen. Lt~ftungsleimngen mt~ssen aus nichtbrennbaren Materialien und so ausgeffihrt sein, dass sie das Feuer nicht in andere Geschosse abertragen. Dazu massen sie einem Brand yon auBen gent~gend lange standhalten, oder es sind Absperrvorrichtungen vorzusehen, die bei Raucheinwirkung selbstt~tig schlieBen. Auch Schfichte und Kan~ile fttr Installationen mtissen aus nichtbrennbaren Materialien sein. An der Zugangsstelle l~r Reparaturarbeiten ist der Installationsschacht mit demontierbaren Brandschutzplatten abzuschliei3en. 15. Was ist bei der Verlegung von Kabeln durch Decken oder W/inde zu beachten?

Durchflihnmgsstellen von Kabeln und Heizungsrohren stellen Schwachpunkte des Brandschutzes dar. Um an diesen Stellen ein besonders leichtes Obergreifen des Feuers auf die benachbarten R~iume zu verhindern, massen die Offnungen abgedichtet werden. Es gibt dazu spezielle Dichtungsstoffe, wie Brandschutzm6rtel, mineralfaserhaltige Spritz- oder Pumpmassen oder Schaumbildner, die bei Hitze aufschfiumen und dadurch alle Hohlrgume ausffillen. 16.

Worauf ist beim Anbringen von D/immstoffen aus Brandschutzgriinden zu achten?

Die D~immstoffe mt~ssen so gesichert sein, dass sie im Brandfall nicht vorzeitig herabfallen. 17. Was versteht man unter Leckrate? Wie grofl darf die Leckrate sein?

Die Leckrate ist eine Kenngr613e zur Beschreibung der Dichtheit von Rauchschutztt~en. Sie ist der Luftvolumenstrom in m3/h, der durch die Spalten und Ritzen einer Tar bei einem bestimmten Differenzdruck Ap in Pa dringt. Die Prafung erfolgt in Druckstufen yon Ap = 5; 10; 20; 30 und 50 Pa. Bei einflt~geligen Tt~ren daft die Leckrate nicht grN3er als 20 m3/h, bei zweiflageligen nicht gr~SBerals 30 m3/h sein. Die Normbezeichnung, mit der die Tar auch zu kennzeichnen ist, lautet far die einflt~gelige Tar: Tar DIN 18095-RS-1

4.4 Feuermelde-und L0scheinrichtungen

225

4.4 F e u e r m e l d e - u n d L ~ s c h e i n r i c h t u n g e n 1. Welche Einriehtungen geh0ren zum vorbeugenden Brandschutz? Zum vorbeugenden Brandschutz gehOrt der Einbau yon Frahwamanlagen und das Bereitstellen yon LOscheinrichtungen, sowie Rauch- und W~irmeabzugsanlagen. Bei den Friihwamanlagen unterscheidet man automatische und yon Hand zu bet~itigende. 2. Welche Arten von automatischen Brandmeldeanlagen gibt es? Nach dem Sensor kann man die automatischen Brandmeldeeinrichtungen in W~irme-, Rauch- und Flammenmelder einteilen. 3. Wo werden W[irmemelder bevorzugt eingesetzt? Wgrmemelder verwendet man dort, wo betriebsbedingt mit dem Auftreten yon Gasen, D~npfen oder Rauch zu rechnen ist und der Einsatz eines Rauchmelders dadurch nicht sinnvoll ist. Die Wgrmemelder besitzen meist einen Bimetall-Temperatursensor. 4. Wo werden Rauchmelder bevorzugt eingesetzt? Rauchmelder werden in Rfiumen eingesetzt, in denen normalerweise kein Rauch auftritt. Der Rauch kann optisch angezeigt werden, indem der Lichtstrahl einer eingebauten Lichtquelle dutch Rauch auf eine Fotozelle reflektiert wird oder mittels eines Ionisations-Brandmelders, der auf Unterschiede in der Leitf~ihigkeit norrnaler und mit Rauch durchsetzter Luft reagiert. 5. Wo arbeitet man mit Flammenmeldern? Flammenmelder enthalten einen optischen Sensor, z. B. eine Fotozelle. Diese optischen Sensoren werden an Stellen als Brandauge eingesetzt, wo man das Entstehen yon Funken oder offenen Flammen beNrchtet. 6. Welche Arten von FeueriSschgeriiten gibt es? Man unterscheidet Wasser-, Pulver- und CO2-L0schger~ite. 7. In welche Brandklassen werden die Briinde unterteilt? Die Br~nde werden folgendermaBen eingeteilt: Brandklasse

Brennender Stoff

226

4.4 Feuermelde-undL6scheinrichtungen

A

feste Stoffe, vorwiegend organisch (Holz, Kohle, Textilien, Papier)

B

flt~ssige oder fltissig werdende Stoffe (z.B. Benzin, ()le, Fette, Harze, Wachse, Teer, Kunststoffe) Gase

C D E

Metalle Stoffe der Brandklasse A-D in Gegenwart von elektrischer Spannung (z.B. Transformatoren, Motoren, Fernmeldeanlagen)

8. Wo sind die FeuerlOscher zu befestigen?

Feuerl0scher sind in der N~he von besonders feuergef~ihrdeten Objekten zu befestigen. Dabei ist auf die N~ihevon Tttren und Fluchtwegen zu achten. 9. Was ist eine Sprinkleranlage?

Eine Sprinkleranlage ist eine selbstt~tige Brandl~scheinrichtung. Wasser wird mit Hilfe eines Rohrleitungssystems zu den Dasen (Sprinklern) geleitet. Im Brandfall werden durch eine Branderkennungseinrichtung die in der N~ihe des Brandherdes befmdlichen Sprinkler geSffnet. 10. Erl~iutern Sie die Wirkungsweise von Rauch- und W~irmeabzugsanlagen.

Rauch- und W~eabzugsanlagen sind spezielle Dachabschltisse, die im Brandfall I)ffnungen im Dach freigeben. Auf diese Weise wird erreicht, dass W~irme und Rauch entweichen k/Snnen und Sicht und Atemluft erhalten bleiben.

5. Licht 5.1 Lichttechnische Gr6flen 1. W a s ist das Besondere an lichttechnischen GrSl~en?

Lichttechnische GrSgen basieren auf einer Strahlungsbewertung in Anlehnung an das menschliche Auge. Dadurch ist es mOglich, den Farb- und Helligkeitseindruck zu beschreiben. Das menschliche Auge nimmt elektromagnetische Strahlung zwischen 400 und 700 nm als Licht wahr. Das Auge besitzt zur Bewertung des Lichts drei Sorten von Z~pfchen und eine Sorte St~ibchen. Die St~bchen reagieren schon bei geringer Helligkeit und ermOglichen des Dunkelsehen. Das Maximum der Hellempfindlichkeitskurve far das Tagessehen liegt bei 555 nm und Nr das Nachtsehen bei 507 nm. 1,2 1

S

M

L

0,8 0,6 0,4 0,2 0

419

531

559

~[nm]

Bild 5.1 Spektrale Empfindlichkeit der Zfipfchendes menschlichen Auges: s(short), m(middte), 1(long)

228

5.1 Lichttechnische G r 0 g e n

Entsprechend der spektralen Verteilung der Beleuchtung spricht man auch von warmen und kaltem Licht. Warmes Licht hat groBe Anteile im langwelligem Bereich, wfihrend kaltes Licht mehr kurzwellige Anteile enthglt. An den langwelligen Bereich des sichtbaren Spektrums schlieBt sich die Infrarotstrahlung an und an den kurzwelligen die UV-Strahlung. 2. Wie sind die Lichtst~irke I u n d der Lichtstrom ~ definiert? Der Lichtstrom ist die yon einer Lichtquelle ausgestrahlte oder von einer Fl~iche empfangene Lichtleistung, die eine Bewertung entsprechend der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges erfahren hat. Die MaBeinheit ist das Lumen. lm =cd. sr 1 Lumen ist der von einer punktfOrmigen Lichtquelle der Lichtst~rke 1 cd in den Raumwinkel 1 sr (Steradiant) ausgestrahlte Lichtstrom. Die Lichtst~rke I i s t der Lichtstrom qb, der yon einer Quelle in den Einheitsraumwinkel f~ abgestrahlt wird. Die Mageinheit ist Candela. I = q~-

[ca]

3. Wie ist die Beleuchtungsst~irke E definiert?

Die Beleuchtungsst~irke ist der Quotient des Lichtstroms 4, der auf ein Fl~ichenelement auftrifft, und der Fl~icheA dieses Elements. Die MaBeinhejt ist das Lux. e ist der Einfalls- bzw. Auftreffwinkel des Lichts (Bild 5.2).

E_

9 _ Icos~ A r2

[cd.sr _ lm _ l x ] 1_ m 2

m 2

229

5.1 LichttechnischeGr6Ben

BO

I f

BO~

11 %

&x\ 200

0~>

200

I

/

\,, \ \

I

Bild 5.2 Zur Definition der Beleuchtungsst~irke 4. Was versteht man unter dem Wartungswert der Beleuchtungsstiirke?

Der Wartungswert der Beleuchtungsst/irke ist der Wert, unter den die mittlere Beleuchtungsst~irke auf einer bestimmten Flfiche nicht sinken darf. Es handelt sich dabei urn die Beleuchtungsst~irke zu dem Zeitpunkt, an dem sp~itestens eine Wartung durchzutlthren isL 5. Welche Beleuchtungsst~irke ist etwa bei einem Arbeitsplatz mit geringer Anforderung erforderlich und welche bei hohen Anspriichen an die Sehaufgabe? Eine geringe Beleuchtung hat ca. 100 lx w~ihrend bei hohen Ansprtichen 1000 lx erforderlich sind. Bei Operationen arbeitet man mit 10 000 lx. 6. Was versteht man unter Belichtung?

Die Belichtung ist das Produkt aus Beleuchtungsst~irke und Beleuchtungsdauer. Die Mai3einheiten sind lx.s und lx-h.

5.1 LichttechnischeGr6gen

230 7. Wie ist die Leuchtdichte L definiert?

i

L - A~ .cos~ 1

~z

9 Reflexionsgrad A Fl~che Austrittswinkel I Lichtst~rke E Beleuchtungsst/~rke Die Leuchtdichte einer Fl~che, d. h. die wahrgenommene Helligkeit, h~ngt von der auf ihr vorhandenen Beleuchtungsst/~rke und von ihrem Reflexionsgrad ab. 8. Was versteht man unter Pendell/inge?

Die Pendell~nge ist die Differenz aus DeckenhOhe und HOhe der Leuchtebene, wobei die Leuchtebene die Ebene ist, die durch die Lichtschwerpunkte der Leuchten aufgespannt wird. 9. Wie ist der Lichtreflexionsgrad definiert?

Der Lichtreflexionsgrad ist das Verh~ltnis des yon einer Fl~che reflektierten Lichtstroms zum auffallenden Lichtstrom. 10. Wie ist der Lichttransmissionsgrad definiert? Der Lichttransmissionsgrad ist das Verh~lmis des durch einen KOrper transmittierten Lichtstroms zum auffallenden Lichtstrom. 11. Was ist der Unterschied zwischen einer Lampe und einer Leuchte? Eine Lampe ist eine Quelle zur Erzeugung optischer Strahlung. Eine Leuchte ist ein Ger~it, durch welches das von einer oder mehreren Lampen erzeugte Licht verteilt, gefiltert oder umgewandelt wird. Es umfasst alle Teile, die zur Befestigung und zum Schutz der Lampen erforderlich sind, und, falls erforderlich, Verdrahtungen sowie die Vorrichtungen zum Anschluss an das elektrische Versorgungsnetz, nicht aber die Lampen selbst.

5.1 LichttechnischeGr613en

23 1

12. Welche Aufgabe hat ein Vorschaltger~it?

Ein Vorschaltger~it ist eine Vorrichtung, die zwischen dem Versorgungsstromkreis und einer oder mehreren Entladungslampen geschaltet ist. Es hat die Aufgabe, den Lampenstrom auf den geforderten Wert zu begrenzen. 13. Erl[iutern Sie den Begriff Dachoberlicht.

Ein Dachoberlicht ist eine Tageslicht6ffnung in der Decke eines Raumes. Es gibt viele verschiedene Formen von Dachoberlichtern, z. B. Lichtkuppeln in unterschiedlichen Formen, verschiedene Dachlichtb~inder, Shed-Lichtb~inder, sowie Dachlatemen. 14. Was versteht man unter der elektrischen Bewertungsleistung von Kunstlicht?

Die elektrischen Bewertungsleistung von Kunstlicht ist die gesamte elektrische Anschlussleistung der Beleuchtungsanlage im Berechnungsbereich, ermittelt ausschlief31ichzum Zwecke der Bestimmung des Endenergiebedarfs Beleuchtung. Die elektrische Bewertungsleistung darf nicht ohne weitere Prtifung als Ersatz far die Ermittlung der elektrischen Anschlussleitung zum Zwecke der Auslegung der Elektroinstallation herangezogen werden. 15. Was bedeutet der Begriff Verbauung?

Unter Verbauung versteht man Lichthindernisse, wie z. B. Geb~iudeund Berge, die vom jeweiligen Beobachterstandort aus Himmelsausschnitte verdecken. Eigenverbauung, wie andere Bauteile des GeNiudes, gelten ebenfalls als Verbauung. 16. Was versteht man unter Sehaufgabe und Bereich der Sehaufgabe?

Die Sehaufgabe beinhaltet die sehrelevante Elemente der auszuflihrenden Arbeit. Der Bereich der Sehaufgabe ist ein Teilbereich des Arbeitsplatzes, in dem die Sehaufgabe ausgeffihrt wird. Ist die Gr613e und/oder Lage des Bereiches der Sehaufgabe nicht bekannt, wird der Bereich als Bereich der Sehaufgabe angenommen werden, in dem die Sehaufgabe auffreten kann. 17. Was ist in Bezug auf Licht unter einem Kontrollsystem zu verstehen?

Kontrollsysteme sind elektronische Systeme, die zur Steuerung und Regelung eingesetzt werden von 9 Sonnen- und/oder Blendschutzsystemen;

232

5.1 LichttechnischeGr6gen 9 9

Kunstlicht in Abh~ngigkeit des zur Verftigung stehenden Tageslichts; zur Erfassung der Pr~isenz.

18. Was versteht man unter Produktwert in Zusammenhang mit der Berechnung der Beleuchtung? Der Produktwert ist ein herstellerspezifischer Wert auf der Grundlage einer Konformit~itserkl~trung zu europ~iisch harmonisierten Spezifikationen bzw. entsprechenden europfiischen Richtlinien oder einer Konformit~itserkl~irtmg zu Allgemein anerkannten Regeln der Technik oder eines bauaufsichtlichen Verwendbarkeitsnachweises, der f'ttr dieses Rechenverfahren geeignet ist. 19. Berechnen Sie die Beleuchtung fur ein ,,Zwei-Personen-Bfiro" Beleuchtungsart: Direkt/indirekt, Leuchten, 0,3 m abgependelt Wartungswert der Beleuchtungsstiirke 500 Ix Leuchtstoffiampen, stabfSrmig mit elektrischem Vorschaltgerfit RaummaBe: Breite 4,8 m, HShe 2,7 m, Tiefe 4,8 m Abminderungsfaktor kA = 0,92 Wir berechnen die elektrische Bewertungsleistung nach dem Tabellenverfahren. Far die elektrische Bewertungsleistung des Bereiches j gilt: Pj= P j,lx" E m" kA"kL"kR [W/m2] mit P j,~x spezifische elektrische Bewertungsleistung des Bereiches gm

Wartungswert der Beleuchtungsst~irke

kA Anpassungsfaktor fiir die Sehaufgabe kL Anpassungsfaktor far die Lampe Nr nicht stabF6rmige Leuchtstoffiampen kR Anpassungsfaktor fiir den Raum Nach dem Tabellenverfahren wird ftir die Beleuchtungsart ,,direkt/indirekt" nach Tabelle 35 angesetzt

Pj,~x= 0,06 W/(m21x). Der Abminderungsfaktor zur Berficksichtigtmg des Bereichs der Sehaufgabe nach D1N V 18599-10 betr~igt fttr die Nutzungsrandbedingung ,,Gruppenb~o":

5,1 LichttechnischeGrOgen

233

kA= 0,92 Far ,,Leuchtstofflampen, stabfOrmig mit EVG" betrfigt der Anpassungsfaktor kL = 1. Der Einflusses der Raumgeometrie nach Tabelle 37 ergibt den Anpassungsfaktor kR = 0,72. Damit errechnet sich die elektrische Bewertungsleistung zu: pj = 0,06 W/(mqx).500 Ix. 0,92- 1.0,72 =19,9 W/mz 20. Wie ermittelt man den Energiebedarf fiir Beleuchtungszwecke? Der Energiebedarf ftir Beleuchtungszwecke Q kann aus der elektrischen Bewertungsleistung ermittelt werden: Q = pj. (ATLj + AKTLj)" t mit

ATLj Fl~iche des Bereiches j der mit Tageslicht versorgt wird ATLj Fl~iche des Bereiches j der nicht mit Tageslicht versorgt wird t 21.

Betriebszeit Berechnen Sie fiir das Zwei-Personen-Biiro aus Aufgabe 19 den Energiebedarf fiir die Beleuchtung. Dazu nehmen wir einen Teilbetriebsfaktor zur Beriicksichtigung der Tageslichtversorgung von 0,38 fiir das gesamte Biiro an. Die Normzeit fiir ein Biiro betr~igt 2543 Stunden am Tag und 207 Stunden in der Nacht nach DIN 18599-10. Effektive Betriebszeit Am Tage (h/a)

966

Nachts (h/a)

207

Gesamtzeit (h/a)

1173

Q = pj" (ATLj" + AKTLj) t = 19,9 W/m2, 23,04 m2. 1173 h/a Q = 537,8 kWh/a FOx das Zwei-Personen-Boxo werden 537,8 kWh/a ben6tigt.

234

5.2 Tagesticht

5.2 T a g e s l i c h t

1. Wie ist der Tageslichtquotient definiert? Der Tageslichtquotient D ist das Verh~iltnis der Beleuchtungsst~irke in einem Punkt einer gegebenen Ebene, die dutch direktes oder indirektes Himmelslicht bei angenommener oder bekannter Leuchtdichteverteilung erzeugt wird, Ep, zur Horizontalbeleuchtungsst~ke bei unverbauter Himmelshalbkugel Ea. Die Anteile des direkten Sonnenlichtes an beiden Beleuchtungsst~rken bleiben hierbei unbe~cksichtigt. E Beleuchtunggst~irke innen D = - p 100% = Ea Beleuchtungsst~irke au~en D kennzeichnet nicht nur den Lichtempfang, sondern wird auch als raumbezogene Kenngr6Be zur Charakterisierung der Qualitfit der Tageslichtverh~iltnisse genutzt. Der Tageslichtquotient einer Rohbau6ffnung DRB l~isst sich mit der folgenden Gleichung berechnen: DRB= (4,13 + 20,0" IXr-1,36 " IRt)" IV [%] mit IT~ Transparenzindex IRt Raumtiefenindex Iv Verbauungsindex. Dabei gilt die Nebenbedingung ITr > 0,068 "IRt- 0,2065. Ansonsten ist DRB gleich Null zu setzen. Der Transparenzindex Ix~ beschreibt das Verh~iltnis v o n d e r Fl~iche der Rohbau6ffnung ARB zur tageslichWersorgten Teilfl~iche ATE. ARB I Tr -A TL

Der Raumtiefenindex IRtnsetzt die Bereichstiefe aXL ins Verh~iltnis zur Differenz aus SturzhShe h st und H6he der Nutzebene lane. At1 ITr ----_ _ hst -hNe FUr einen tmverbauten Raum ist Iv =1. Einer guten Tageslichtversorgurlg entspricht D > 6 %, einer mittleren D = 4 % und einer geringen D = 2 %.

235

5.2 Tageslicht 2. Wie kann die Tiefe des tageslichtversorgten Bereiches berechnet werden?

Die maximale Tiefe des Bereiches a TL,maxkann mit folgender Gleichung bestimmt werden: aTE.... = 2,5(hst - h N e )

mit hst Sturzh6he (Oberkante des Fensters)

hne H6he der Nutzebene Um unverh~iltnism~ii3igkleine nicht tageslichtversorgte Bereiche zu vermeiden, werden Bereichstiefen, die das 1,25 fache der berechneten, maximalen Tiefe betragen dem tageslichtversorgtem Bereich zugeschlagen. Bedecken Fenster die gesamte Augenwand, so wird die gesarnte L~nge der Augenwand als tageslichtversorgt angesehen. Bedecken die oder das Fenster nur einen Teil der Fassade, so arbeitet man mit folgender N~iherung zur Festlegung der Lange des tageslichtversorgten Bereiches: Da auch seitlich des Fensters ein Bereich mit Tageslicht versorgt wird, schl~igt man zu jeder Seite des Fensters einen Streifen yon einem Viertel der Tiefe des tageslichtversorgten Bereiches hinzu. 3. Wie kann die Lichtdurchltissigkeit von Glas beschrieben werden?

Zur Charakterisierung der Lichtdurchl~issigkeit verwendet man % die Lichtdurchliissigkeit der Verglasung. x beschreibt den gemessenen Transmissionsgrad der Verglasung. Klare Doppelscheiben haben ein "cyon ca. 0,8. 4. Was versteht man unter dem Verbauungsabstandswinkel?

Der Verbauungsabstandswinkel ~ l~isst sich aus dem Abstand by trod der H0he hv des gegenUberstehenden Geb~iudes errechnen:

tan c~=

hV by

Der Verbauungsabstandswinkel kann in Zusammenhang mit den Tabellen der DIN 5034 (Tageslicht) zur Festlegung der Mindest-Fensterbreite in Abh~ingigkeit von RaumhOhe und -tiefe genutzt werden.

236

5.2 Tageslicht

5. Welche Raumfl~iche empfiingt das wenigste Licht? Die lichtundurchl~ssigen Teile der Raumfl~che mit der Licht6ffnung empfangen nut das yon den anderen Raumfl~chen reflektierte Licht, Bei Oberlichtern ist das die Raumdecke und bei Seitenlicht die Fensterwand. 6. Wodurch kann man die Lichtverteilung des Tageslichtes in einem Zimmer beeinflussen? Eine Beeinflussung ist in erster Linie mit der Farbgebung yon W~inden, Decken, Ful3boden und Einrichtungsregenst~inden m6glich. 7. Was tr~igt st~irker zur Verbesserung der Versorgung mit Tageslicht bei, die VergrSflerung der FensterhShe oder der Fensterbreite? Bei unver~nderter Verbauung hat eine VergrN3erung der Fensterh~he einen grN3eren Einfluss auf die Tageslichtversorgung als die Fensterbreite. Besonders in engen Stragen sollte man dies beriacksichtigen. 8. Welche Arten von Oberlichtern gibt es? Oberlichter kOnnen einzeln oder in grOgerer Zahl tiber die Decke verteilt sein. Sie kSnnen auch bandfOrmig angeordnet werden. Man unterscheidet: 9

Einzeloberlichter

9

Lichtkuppel

9

Glassatteldach

9

Pultoberlicht

9

Laternen und Monitoroberlichter

9

Shed- oder Siigediicher

9

Lichtdecke

Die Verglasung kann mehr oder weniger durchsichtig gew~ihlt werden. Das Oberlicht kann auf ein raumtiberspannendes Tragwerk aufgesetzt oder selbsttragend sein. 9. Was versteht man unter einem Tageslichtsystem? Tageslichtsysteme sind Einrichtungen zur Lenkung und Leitung des Tageslichts, mit dem Ziel, eine effektivere Beleuchtung mit Tageslicht zu erreichen.

5.2 Tageslicht

237

Neue Ansprtiche an den mit Computer ausgertisteten Arbeitsplatz fahrten in den achtziger Jahren zu neuen Systementwicklungen, wobei besonders auf Blendfreiheit Wert gelegt wurde. 10. Welche Tageslichtsysteme gibt es? Tageslichtsysteme k6nnen wie folgt eingeteilt werden: 1. Zentrale Systeme

9

Heliosstaten-Systeme

9

Himawari

2. Dezentrale Tageslichtlenkung 9

Starre Reflektoren

9

Laserschnitt-Paneele

9

Prismensysteme

9

Innenliegende Jalousiesysteme

9

Verspiegelte Lamellenprofile in einem Glasverbund

9

Lichtlenkglas

9

Aul3enliegende Lamellensysteme

9

Holographisch-optische Systeme

3. Transparente W~med~immung 11. Was ist ein Heliostat?

Ein Heliostat ist ein zweiachsig nachgefiihrter Spiegel, der das direkte Sonnenlicht auf einen festen Punkt umlenkt. Damit kann das Licht tiber weitere lest installierte Umlenkspiegel an lichtarme Arbeitspl~itze geleitet werden. Da direktes Sonnenlicht parallel ist, hat man die MSglichkeit, Tageslicht welt ins Inhere des Geb~iudes zu bringen. Die Nachf'tihrung des Heliostatensystems erfolgt rechnergesteuert. Mit Heliostaten beleuchtet man Treppenh~iuser und enge Lichth6fe. 12. Was ist ein Himawari?

Der Himawari ist ebenfalls ein zweiachsig der Sonne nachgefahrtes System. Im Unterschied zum Heliostat wird beim Himawari das Sonnenlicht mit Hilfe von Fresnel-Linsen gesammelt und in ein im Brennpunkt befindliches Lichtfaserkabel eingespeist und an den gewiinschten Ort geleitet.

238

5.2 Tageslicht

13. Wie funktioniert die Lichtumlenkung bei innenliegenden Lamellen und im Lichtlenkglas? Nach dem physikalischen Prinzip l~sst sich die Lichtumlenkung in drei Gruppen einteilen: 9 9 9

Reflexion (spiegelnde Oberflfiche) Totalreflexion (Prisma, Lichtleitstrukturen) Lichtbeugung (Nanostrukturen)

/ Bild 5.3 Spiegelnde Lamellen im Scheibenzwischenraum als Sonnenschutz und zur Lichtumlenkung Da spiegelnde Oberfl~ichen leicht verschmutzen, sind sie besonders fox den Einbau im Scheibenzwischenraum geeignet. Die Form der Lamellen ist so gestaltet, dass sie sowohl als Sonnenschutz wirken, als auch Licht blendffei welt in den Raum hinein lenken. Es gibt starr und beweglich eingebaute Lamellen (Jalousien) im Zwischenraum von Mehrscheibenw~irmeschutz- und Sonnenschutzglas. Eine Anpassung an unterschiedliche Sonnenst~inde kann durch automatische Nachfiihrung der Lamellen erfolgen. Lichtlenkgas enth~ilt im Scheibenzwischenraum einen Stapel von start eingebauten Acryllamellen, die das Licht vertikal umlenken. Eine horizontale Umlenkung des Lichtes erfolgt durch besonders profiliertes Gussglas als Innenscheibe und bringt das Licht vom oberen in den unteren Raumbereich. Lichtlenkglas wird besonders im Oberlichtbereich eingesetzt.

Bild 5.4

Vertikalumlenkung des Lichts durch Totalreflexion in einer einzelnen Acryllamelle yon Lichtlenkglas

Tabellen Tabelle 1 Temperaturdehnzahl a (Lfingenausdehnungskoeffizient) Stoff

Mauerwerk

Putz

Beton

Glas Steingut, Steinzeug Metalle

Kunststoffe

Dfimmstoffe Holz Asphalt

Temperaturdehnzahl ~x [mm/m.K]

aus porigen Ziegeln Vormauerziegeln Ktinkem Kalksandsteinen Kalkputz Kalkzementputz Zementputz Gipsputz Normalbeton Bimsbeton Bl~hbeton, unbewehrt Gasbeton Bauglas Wandplatten Gehwegplatten Stahl Aluminium Kupfer Blei Grauguss Zink PVC Poly~ithylen Acrylglas Glasfaserverst~ktes Polyester Leichtbauplatten PS- Hartschaum in Faserrichtung quer zur Faserrichtung Harte Asphaltbel~ige

0,006 0,008 0,01 0,008 0,009 0,010 0,010 0,018...0,025 0,01 0,008 0,006 0,008 0,008 0,008 0,008 0,011 0,024 0,017 0,029 0,012 0,029 0,08 0,2 0,08 0,02 0,010 0,050...0,080 0,009 0,05 0,03

Tabellen

II T a b e l l e 2 W~irmekapazit~it c Stoff

c [J/kgK]

Aluminium

800

sonst. Metalle

400

anorg. Bau- und D~nmstoffe

1000

Schaumkunststoffe

1500

Hotz und Holzwerkstoffe

2100

Pflanzliche Fasem

1300

Wasser Lull ( Dichte 1,25 kg/m3)

4200 1000

Eis

2100

T a b e l l e 3 Heizwerte verschiedener Brennstoffe Brennstoff

Mengeneinheit

Heizwert H kJ

kWh

Steinkohle

kg

29719

8,26

Braunkohlenbriketts

kg

20097

5,59

Brennholz

kg

14654

4,07

Heiz61, teicht

kg

42705

11,87

Heiz61, schwer

kg

41031

11,41

Stadtgas

m3

15994

4,45

Erdgas

m3

31736

8,82

T a b e l l e 4 Schmelzpunkt und spezifische Schmelzwfirme q Stoff

Schmelzpunkt [ oC ]

spez. Schmelzw~irme q [kJ/kg]

Aluminium

659

400

Blei

327

25

Eisen

1535

270

Kupfer

1083

205

0

335

Eis Wasserstoff

-259

60

Zink

420

110

Zinn

232

60

III

Tabellen Tabelle 5 Wgrmeleitf~ihigkeit )~ und Diffusionswiderstandszahl g Stoff

Kupfer Aluminiumlegierungen Stahl Granit, Basalt, Marmor Sandstein, Muschelkalk Bindiger Boden Normalbeton (Dichte 2400 kg/m3) Zementm6rtel (MauermOrtel, Dichte 2000 kg/m3) KalkzementmGrtel, KalkmGrtel (Putzm6rtel) KalkgipsmGrtel, Gipsm6rtel Gipsputz ohne Zuschlag (Dichte 1200 kg/m3) Glas Leichtbeton, Dichte 1100 kg/m3 Leichtbeton, Dichte 1200 kg/m3 Mauerwerk aus Kalksandstein, Dichte 1600 kg/m3 Vollziegel, Dichte 1800 kg/m3 Lochziegel, Dichte 1200 kg/m3 Lochziegel, Dichte 1400 kg/m3 Leichthochlochziegel, Dichte 700 kg/m3, NM Porenbetonblock, Dichte 600 kg/m3 Porenbetonblock, Dichte 800 kg/m3 Gummi Holz (Dichte 700 kg/m3) Holz (Dichte 500 kg/m3) Holzwolleleichtbauplatten (Dichte 400 kg/m3) Holzwolleleichtbauplatten (WW; Dichte 250 kg/m3) Gipskartonplatten (Dichte 900 kg/m3) Korkplat~en 055 Polystyrol- Hartschaum (EPS) 040 Faserd~immstoff035 (z.B. Mineralwolle) Polyurethan - Hartschaum 025

~ [W/m.K]

380 160 5O 3,5 2,3 2,0 2,0 1,6 1,0 0,70 0,51 2,0 0,55 0,62 0,79 0,81 0,50 0,58 0,36 0,24 0,29 0,17 0,18 0,13 0,10 0,07 0,25 0,055 0,040 0,035 0,025

g

dicht dicht dicht 10000 2/250 50 80/130 15/.35 15/35 10 10 dicht 70/150 70/150 15/25 5/10 5/10 5/10 5/10 5/10 5/10 10000 50/200 20/50 5/10 2/5 8 5/10 20/100 1 40/200

IV

TabeUen

Tabelle 6 W~irmet~bergangswiderst~indean Bauteiloberfl~ichen Richtung des W~irmestroms

W~irmeiibergangswiderstand innen Rsi [m2K/W] auBen Rse [m2K/W]

Horizontal (+ 30o zur Horizontalen) Aufw~rts Abwfirts

0,13

0,04

0,10 0,17

0,04 0,04

Far die 0berprafung eines Bauteils auf Tauwasserbildungist nach D1N 4108 Teil 3 mit Rsi= 0,17m2K/W zu rechnen.

Tabelle 7 W~rmedurchlasswiderst~nde von Luftschichten und unbeheizten Dachr~umen

Tabelle 7a Klassifizierung von Luftschichten Die QuerschnittsOffnungen der Verbindungsflfichen der Luftschichten zur ~iugeren Lut~schicht darfen die folgenden Werte nicht tibersteigen:

Ruhende Luftschicht

schwach beliiftete Luftschicht

stark beliiftete Luftschicht

Vertikal: 500 mm2/m

1500 mm2/m

> 1500 mm2/m

1500 mm2/m2

> 1500 mm2/m2

horizontal 500 mm2/m2

Der Bemessungswert von schwach belafteten Luftschichten betr~gt die Hglfte des entsprechenden Wertes nach Tabelle 7 b. Bei stark bel~iftetenLuftschicht wird sowohl der Wfirmedurchlasswiderstand der Lut~schicht als auch der zwischen ihr und der Umgebung angeordneten Bauteilschichten vemachlfissigt. ese = Rsi des Bauteils zu setzen.

Tabellen

V

Tabelle 7b Ruhende Luftschicht Dicke der Luftschicht [mm]

Richtung des Wiirmestromes aufwiirts horizontal abwiirts Wiirmedurchlasswiderstand R [m2K/Wl

5 7 10 15 25 50

0,11 0,13 0,15 0,16 0,16 0,16

0,11 0,13 0,15 0,17 0,18 0,18

0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,21

100 300

0,16 0,16

0,18 0,18

0,22 0,23

Tabelle 7c W~irmedurchlasswiderstgnde von unbeheizten Dachr~iumen Ru nach DIN EN ISO 6946 Beschreibung des Daches

Ru [m2K/W]

1 Ziegeldachohne Pappe, Schalung o. ~L 2 Plattendach oder Ziegeldach mit Pappe oder Schalung oder fihnlichemunter den Ziegeln 3 wie 2, jedoch mit Aluminiumverkleidungoder einer anderen Oberfl~iche mit geringem Emissionsgrad an der Dachunterseite 4 Dach mit Schalung und Pappe

0,06 0,2 0,3 0,3

Anmerkung: Die Werte in dieser Tabelle enthalten den Wfirmedurchlasswiderstand des belt~fieten Raums und der (Schr~ig)-Dachkonstruktion. Sie enthalten nicht den ~iuBeren W~irmedurchlasswiderstand Rse.

VI

Tabellen

Tabelle 8 Mindestwerte der W~irmedurchlasswiderstfinde R far Aufenthaltsr~iume mit einer fl~ichenbezogenen Masse von _> 100 kg/m 2 (nach DIN 4108) Bauteile

R [m2K/W]

AuBenwgnde, W~inde von Aufenthaltsr~iumen gegen Bodenr~iume, Durchfahrten, offene Hausflure, Garagen, Erdreich

1,2

W~indezwischen fremdgenutzten R~iumen; Wohnungstrennw~nde

0,07

Treppenhauswfinde zu Treppenr~iumen mit wesentlich niedrigen Innentemperaturen

0,25

zu Treppenr~iumen mit 0i >10~

0,07

Wohnungstrenndecken und Decken zwischen fremden Arbeitsbereichen im Allgemeinen in zentralbeheizten Bt~rogeb~iuden

0,35 0,17

Unterer Abschluss nichtunterkellerter Aufenthaltsrgume Decken unter nicht ausgebauten Dachgeschossen Kellerdecken

0,90 0,90 0,90

Decken, die Aufenthaltsr~iume nach unten gegen die Augenluft abgrenzen

1,75

Decken (auch D~icher), die Aufenthaltsr~iume nach oben gegen die Augenluft abschliel3en

1,2

Tabelle 9 Anforderungen an leichte Bauteile Fiir Aul3enw~inde, Decken unter nicht ausgebauten Dachr~iumen und Decken mit einer fl~ichenbezogenen Gesamtmasse unter 100 kg/m2 gilt die erh6hte Anforderung: Mindestwert des Wiirmedurchlasswiderstandes: R > 1,75 m~K/W Bei Rahmen und Skelet~bauten gilt diese Forderung nur ft~r den Gefachbereich. Ft~r das gesamte Bauteil ist im Mittel R = 1,0 m2K/W einzuhalten. Gleiches gilt far Rollladenk~isten. Far den Deckel von Rotlladenkgsten ist R > 0,55 m2K/W einzuhalten. Die WKrrnebrackenwirkung leichter Metatlfassaden ist nach E DIN ISO 10077-2 in Verbindung mit DIN EN ISO 10221-1 und DIN EN ISO 10221-2 zu berechnen.

TabeUen

VII

Bei Fensterfassaden und Fensterttiren mit nichttransparenten Ausfachungen darf der U-Wert des Rahmens den Wert Uf = 0,28W/(m2K) nicht tiberschreiten Der nichttransparente Teil der Ausfachungen von Fensterw~inden und Fenstertiiren, die mehr als 50 % der gesamten Ausfachungsfl~iche betragen, muss mindestens die Anforderungen nach Tabelle 8 erflillen. Bei F1/ichenanteilen von weniger ats 50% muss R _>100m:K/W sein. Tabelle lOa Nennwert des W~medurchgangskoeffizienten von Fenstem, abh~ngig vom Nennwert der Verglasung Ug und vom Bemessungswert des Rahmens Uf (Auszug nach DIN EN ISO10077-1)

VerUg glasungs- [W/m2K] art

1,0

1,4

Uw [W/m2K] bei Uf [W/m2K] yon 1,8 2,2 2,6 3,0

3,4

3,8

7,0

Einfachglas ZweifachGlas

5,7

4,3

4,4

4,5

4,6

4,8

4,9

5,0

5,1

6,1

1,9 1,7 1,5 1,3 1,1

1,8 1,6 1,5 1,4 1,2

1,9 1,8 1,6 1,5 1,4

2,0 1,9 1,7 1,6 1,5

2,1 2,0 1,9 1,7 1,6

2,3 2,2 2,0 1,9 1,7

2,4 2,3 2,1 2,0 1,9

2,5 2,4 2,3 2,2 2,0

2,7 2,5 2,4 2,2 2,1

3,5 3,3 3,2 3,1 2,9

DreifachGlas

2,3 2,1 1,9 1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5

2,0 1,9 1,7 1,6 1,5 1,4 1,2 1,1 0,9 0,8

2,1 2,0 1,8 1,7 1,6 1,5 1,3 1,2 1,1 0,9

2,2 2,1 2,0 1,8 1,7 1,6 1,5 1,3 1,2 1,0

2,4 2,2 2,1 1,9 1,9 1,7 1,6 1,4 1,3 1,2

2,5 2,4 2,3 2,1 2,0 1,9 1,7 1,6 1,5 1,3

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

2,8 2,6 2,5 2,4 2,3 2,1 2,0 1,8 1,7 1,6

2,9 2,8 2,6 2,5 2,4 2,3 2,1 2,0 1,8 1,7

3,7 3,6 3,4 3,3 3,2 3,1 2,9 2,8 2,6 2,5

Anmerkung: In den Uw -Werten ist der Einfluss des Isoliergtas-Anbindungssystem enthalten.

VIII

Tabellen

Tabelle 10 b Korrekturwerte AUw zur Berechnung des Bemessungswertes Uw Bezeichnung des Korrekturwertes Glasbeiwert

AUw [W/(m2K)] Grundlage 0,1 + 0,0

Korrektur far w~irmetechnisch verbesserten Randverbund des Glases

-0,1 + 0,0

Korrekturen far Sprossen Aufgesetzte Sprossen Sprossen im Scheibenzwischenraum (einfaches Sprossenkreuz) Sprossen im Scheibenzwischenraum (mehrfache Sprossenkreuze) Glasteilende Sprossen

_+0,0 + 0,1

Verglasung ohne Uberwachung nach Anhang B Verglasung mit Oberwachung nach Anhang B Randverbund erfallt die Anforderungen nach Anhang C Randverbund erfallt die Anforderungen nach Anhang C nicht Abweichungen in den Berechnungsannahmen und bei der Messung

+ 0,2 + 0,3

Tabelle 10 c Anforderungen an die Dichtheit von Fenstern Anzahl der Vollgeschosse des Geb~iudes bis zu 2 mehr als 2

Klasse der Fugendurchl~issigkeit nach DIN EN 12207-1:2000-06 2 3

Tabelle 10d Luftdichtheitsklasse in Abh~ngigkeit von den Konstruktionsmerkmalen von Fenstern und Fensterttiren Konstruktionsmerkmale

Klasse der Fugendurchliissigkeit nach DIN EN 12207

Holzfenster (auch Doppelfenster) mit Profilen nach DIN 681221-1 ohne Dichtung Alle Fensterkonstruktionen mit alterungsbestfindiger, leicht auswechselbarer, weichfedemder Dichtung, in einer Ebene umlaufend angeordnet

IX

Tabellen

Tabelle 11 Sommerlicher W~irmeschutz Tabelle l l a Grenzwerte des Fensterfl~ichenanteils nach DIN 4108-2:2003-04 Neigung der Fensterfliiche gegeniiber der Horizontalen

Orientierung der Fenster

600 < ~ _1,05 130,00+2600/(100+AN) 152,00 35,21 Zwischenwerte sind nach folgenden Formeln zu interpolieren: Spalte 2 Qp"= 50,94 + 75,29. A/Ve+ 2600/(100+AN)

in kWh/(m~a)

XX

Tabellen

SpaRe 3 Qp" = 72,94 + 75,29'A/Ve

in kWh/(m:a)

Spalte 4 Qp' = 9,9 + 24,1'A/Ve

in kWh/(m3a)

SpaRe 5 HT' = 0,3 + 0,15/(A/Ve )

in W/(m2K)

SpaRe 6 HT' = 0,35 + 0,24/(A/Ve )

in W/(m~K)

Tabelle 15 b Vereinfachtes Verfahren fox Wohngebfiude mit f < 30 % Der dahres-Prim~renergiebedarf ist vereinfacht zu ermitteln nach: Op= (Qh +Qw)'ep Der J a h r e s - H e i z w ~ r m e b e d a r f Qh ist zu ermitteln nach:

Zu ermittelnde GrSlle

Gleiehung

Randbedingung

Heizwfirmebedarf Qh

Qh = 66 (HT +Hv) - 0,95 (Qs + Qi)

Spezifischer Transmissionswfirmeverlust

HT=Z(FxiUiAi) + 0,05A

bezogen auf die w~irme[ibertragende Umfassungsflache

TemperaturKorrekturfaktoren F• nach Tabelle 15c

HTTM HT/A

Spezifischer Ltiftungs- Iqv= 0,19Ve

ohne Dichtheitsprtifung

W~irmeverlust Hv

mit Dichtheitsprt~fung

Solare Gewinne Qs

Hv = 0,163 Ve Qs= Z(Is)j,r~Z0,567giA~

Orientierung

Z(Is)j,~

Stidost bis 270 kWh/(m2a) St~dwest Nordwest bis 100 kWh/(m2a) Nordost Ubrige Richtungen 155 kWh/(m2a) Dachflfichen255 kWh/(m2a) fenster mit Neigung 50...200

Wohnsammelstrage (2streifig)

> 200...1000

>1000...3000

Landstrage im

L~irmpegelbereieh

26 ... 35

II

>35

I

< 10

IV

Ortsbereich,

11 ... 35

III

Wohnsammelstrage

36 ... 100

II

(2streifig)

101 ... 300

I

Landstrage augerhalb

_ 101 ... 300

VI

(2steifig) >3000...5000

Autobahn (4- bis 6streifig)

XXVI

Tabellen

Tabelle 21 Anfordertmgen an Luft- und Trittschalld~mmung in dB zum Schutz gegen Schallabertragung aus fremden Wohn- oder Arbeitsbereich nach DIN 4109

1

GeschossMiuser mit Wohnungen und Arbeitsr~iumen

1.1

Decken Decken unter allgemein nutzbaren Dachrfiumen, z. B.

1.1.1

Trockenb6den, Abstellr~umenund ihren Zug~ngen 1.1.2

erf R'w

erf L'n,w

53

53

54

53

52

53

55

53

55

46

Wohnungstrenndecken(auch -treppen) und Decken zwischen fremden Arbeitsr~umen bzw. vergleichbarenNutzeinheiten

1.1.3 Decken ~iberKellem, Hausfluren, Treppenr~umen unter Aufenthaltsrfiumen 1.1.4

Decken fiber Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen und ~hnliches unter Aufenthaltsr~iumen

1.1.5 Decken unter / fiber Spiel- oder ~ihnlichenGemeinschaftsr~iumen 1.1.6

Decken unter Terrassen und Loggien fiber Aufenthaltsr~iumen

53

1.1.7

Decken unter Laubengfingen

53

1.1.8 Decken und Treppen innerhalb von Wohnungen, die sich fiber zwei Geschosse erstrecken 1.1.9

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentwfisserung

53 54

53

1.1.10 Decken unter Hausfluren

53

1.2

Treppenl~iufe und Podeste

58

1.3

W~inde

1.3.1

Wohnungstrennw~ndeund W~indezwischen ffemden Arbeitsr~iumen 53

1.3.2 Treppenraumw~nde und W~nde neben Hausfluren

52

1.3.3 Wfinde neben Durchfahrten, Einfahrten von Sammelgaragen u. ~.

55

1.3.4

W~nde von Spiel- oder ~nlichen Gemeinschaftsrfiumen

55

1.4.

Tiiren

1.4.1

Tfiren, die von Hausfluren oder Treppenrgumen in Flure und Dielen von Wohnungenund Wohnheimen oder von Arbeitsr~iumenf~hren

27

1.4.2 T~ren, die von Hausfluren oder Treppenrfiumen unmittelbarin Aufenthattsrgume - auger Flure und Dielen - von Wohnungen f'ahren

37

Tabellen

XXVII

Fortsetzung Tabelle 21 2

Einfamilien-Doppelh~iuser und Einfamilien-Reihenh~iuser

2.1

Decken

2.1.1

Decken altgemein

2.1.2

Treppenl~ufe und -podeste und Decken unter Fluren

2.2

Haustrennw~nde

3.

Beherbergungsst~itten

3.1

Deeken

3.1.1

Decken allgemein

3,1.2

Decken unter / tiber Schwimmb~idem, Spiel- oder ~ihnlichen Gemeinschaftsr~iumen zum Schutz gegentiber Schlafi'~umen

48 53 57

54

53

55

46

3.1,3

Treppenlfiufe und -podeste

58

3.1.4

Decken unter Fluren

53

3.1.5

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentw~isserung

3.2

W~nde zwisehen

54

53

- r0bernachtungsr~tumen - Fluren und Obernachtungsr~iumen

47

3.3

Tiiren zwisehen Fluren und Ubernachtungsriiumen

32

4

Krankenanstalten, Sanatorien

4.1

Deeken

4.1.1

Decken allgemein

4.1.2

54

53

55

46

Decken unter / tiber Schwimmb~idern, Spiel- oder fihnlichen Gemeinschaftsr~iumen

4.1.3

Treppenl~iufe und -podeste

4.1.4

Decken unter fluren

4.1.5

Decken unter Bad und WC ohne / mit Bodenentwfisserung

4.2.

Wiinde

4,2.1

W~inde zwischen - Krankenr~umen - Fluren und Krankenrfiumen - Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Fluren und Untersuchungs- bzw. Sprechzimmern - Krankenrfiumen und Arbeits- und Pflegerfiumen

58 53 54 47

53

XXVIII

Tabellen

Fortsetzung Tabeile 21 4.2,2

W~inde zwischen

42

- Operations- bzw. Behandlungsr~iumen - Fluren und Operations- bzw. Behandlungsrgumen 4.2.3

W~nde zwischen

37

- Rfiumen der Intensivpflege - Fluren und R~iumen der Intensivpflege 4.3

Tiiren

4.3.1

Ttiren zwischen

37

- Untersuchungs- bzw, Sprechzimmem - Fluren und Untersuchungs- bzw. Sprechzimmem 4.3.2

Tiiren zwischen

32

- Fluren und Krankenr~iumen - Operations- bzw. Behandlungsr~iumen - Fluren und Operations- bzw. Behandlungsrgumen

5.

Sehulen und vergleiehbare Unterriehtsbauten

5.1

Decken

5.1.1

Decken zwischen Unterrichtsr~tumen oder ~hnlichen R~iumen

5.1.2

Deeken unter Fluren

5.1.3

Decken zwischen Unterrichtsr~iumen oder ~thnlichen Rgumen und

55

53 55

,,besonders lauten" R~umen (z, B. Sporthallen, Musikr~iume, Werkrfiume)

5.2,

W~inde

5.2.1

W~nde zwischen Unterrichtsr~iumen oder ahnlichen R~iumen

47

W~nde zwischen Unterrichtsr~iumen oder ~hnlichen Rfiumen

47

5.2.2

und Fluren 5.2.3

W~nde zwischen Unterrichtsr~tumen oder fihnlichen Rfiumen

52

und Treppenr~iumen 5.2.4

W~inde zwischen Unterrichtsrfiumen oder ~anlichen R~iumen

55

und besonders .lauten R~iumen"

5.3

Tiiren zwischen Unterrichtsr~iumen oder ~ihnlichen R[iumen und Fluren

53

32

46

Tabellen

XXIX

Tabelle 22 a Schutz gegen AuBenl~irm Liirmpegelbereich

Mal~gebRaumarten iicher AuflenBettenr~iume in Aufenthaltsr~iume Biirortiume liirm Krankenanstalten in Wohnungen und und Sanatorien Ubernachtungsriiume in [ihnliches Beherbergungsst~itten Unterrichtsr~iume

IdB1

erf R'w,resdes AuBenbauteils in [dB] 30

I

bis 55

35

II

56--60

35

30

30

-

III

61-65

40

35

30

IV

66-70

45

40

35

V

71-75

50

45

40

VI

76-80

*

50

45

VII

> 80

*

*

50

* Die Anforderungen sind entsprechend den Ortlichen Gegebenheiten festzulegen

Tabelle 22 b Korrekturwerte far das erforderliche resultierende Schalld~imm-MaB nach Tafe122a in Abh~ingigkeit vom Verh~ltnis S(W+F~/S~ S(I+F)/So

2,5

2,0

1,6

1,3

1,0

0,8

0,6

0,5

0,4

Korrektur

+5

+4

+3

+2

+1

0

-1

-2

-3

S(W+F)Gesamtflache des AuBenbauteils eines Aufenthaltsraumes in m2 $o) Gesamtfl~icheeines Aufenthaltsraumes in m3

XXX

Tabellen

Tabelle 23 Schalld/~mm-Mage von einschaligen biegesteifen Wfinden und Decken in Abh~ngigkeit vom Flgchengewicht

m' [ kg/m 2 ]

R'w [dBl

85

34

90

35

95

36

105

37

115

38

125

39

135

40

150

41

160

42

175

43

190

44

210

45

230

46

250

47

270

48

295

49

320

50

350

51

380

52

410

53

450

54

490

55

530

56

580

57

Gt~ltigfar flankierende Bauteile mit einem mittleren Fl~chengewicht von ~ 300 kg/m2, sonst gelten die Korrekturwerte nach Tabelle 27

Tabellen

XXXI

Tabeile 24 Schalld~imm-MaBe von Mauerwerk in Abh~ingigkeit von Wanddicke und Rohdichte Rohdichteklasse 500

600

700

800

900

1000

1200

1400

Wanddicke |cm]

bewertetes Schalid~imm-Mal~ R'w [dB] 1)2)a) NormalmSrtel LeichtmOrtel

17,5

40

39

24,0

43

42

30,0

45

44

36,5

47

45

17,5

41

40

24,0

44

43

30,0

46

45

36,5

48

47

17,5

43

42

24,0

45

45

30,0

47

47

36,5

50

49

17,5

44

43

24,0

46

46

30,0

49

48

36,5

51

50 44

17,5

45

24,0

48

47

30,0

50

49

36,5 17,5

52 45

51 3~

24,0

48

30,0

51

36,5 17,5

53 47

24,0

50

30,0

52

36,5 17,5

54 47

3)

3)

XXXlI

Tabellen

Fortsetzung T a b e l l e 24 Rohdichteklasse

Wanddicke [cm] 24,0

1600

1800

bewertetes Schalldlimm-Mal~ R ' I [dB] 1)2)3) Leichtm6rtel Normalm6rtel 52

30,0

54

36,5 17,5

56 50

24,0

53

30,0

55

36,5 17,5

57 51

24,0

54

30,0

57

36,5

59

3)

3)

0 Gt~ltig far flankierende Bauteile mit einem mittleren Flfichengewicht von 300 kg/m2. 2)Ft~r die Putzschichten sind zusammen 40 kg/m 2 bert~cksichtigt. 3)Die Rohdichten werden im Allgemeinen nicht mit Leichtm6rtel kombiniert.

Tabellen

XXXIII

Tabelle 25 Schalld~imm-MaBe von zweischaligen W~inden in Abh~ingigkeit von ausgew~ihlten Rohdichten

Rohdichteklasse

Wanddicke [cm]

800

bewertetes Schalld~mm-MaB R'w [dB]

2.17,5

62

900

63

1000

64

1200

66

600

2.24

62

700

64

800

65

900

67

1000

68

1200

69

1400

71

1600

72

Tabelle 26 SchallNimm-MaBe von gemauerten W~inden mit Vorsatzschale in A b h ~ g i g k e i t vom Fl~ichengewicht der Massivwand

m'[kg/m 2]

R'w [dB]

100

49

150

49

200

50

250

52

300

54

350

55

400

56

450

57

500

58

Giiltig fiir flankierende Bauteile mit einem mittleren Flgchengewicht von ~, 300 kg/m2. Bei fester Verbindung der beiden Schalen verringern sich die Werte um 1 dB.

XXXIV

Tabellen

Tabelle 27 Korrekturwerte in dB far das Schalldfimm-Mag R'w von Wfinden und Decken als trennende Bauteile bei flankierenden Bauteilen mit einer mittleren flfichenbezogenen Masse in kg/m 2 Art des trennenden Bauteils

KLI , falls m'L,Mitte! [kg/m2]

450

Einschalige, biegesteife Wand Biegesteife Wgnde mit VorsatzSchaten oder Decken mit schwimmendem Estrich oder / und Unterdeck

400

350

200

150

0

0

300

0

250

0

-1

-1

100

-1

+2

+1

0

-1

-2

-3

-4

W~nde aus zwei biegeweichen Schalen oder Holzbalkendecke, falls bei m'L,Mittel'~300kg/m2

R'I IaB1 50

+4

+3

+2

0

-2

-4

-7

49

+2

+2

+ 1

0

-2

-3

-6

47

+1

+1

+1

0

-2

-3

-6

45

+1

+1

+1

0

-1

-2

-5

43

0

0

0

0

-1

-2

-4

41

0

0

0

0

-1

-1

-3

T a b e l l e 28 Korrekturwerte KL,2 Anzahl der flankierenden, biegeweichen Bauteile oder flankierende Bauteile mit biegeweicher Vorsatzschale KL,2 [dB]

1

2

3

+1

+3

+6

T a b e l l e 29 Aquivalenter bewerteter Norm-Trittschallpegel Ln,w,eqvon Massivdecken ohne und mit biegeweicher Unterlage flachenbezogene Masse 135 der Massivdecke [kg/m2] Ln,w,eq ohne mit Unterdecke

160

190

225

270

320

380

450

530

86

85

84

82

79

77

74

71

69

75

74

74

73

73

72

71

69

67

Tabellen

XXXV

Tabelle 30 Trittschallverbesserungsmal3 ALw von schwimmenden Estrichen und schwimmend verlegten Holzfuf3bOden auf Massivdecken

Deckenauflagen; schwimmende BOden

1. 1.1

Schwimmende Estriche Gussasphaltestriche nach DIN 18560 Teil 2 mit

50MN/m 3

20

20

einer flfichenbezogenen Masse > 45 kg/m2 auf

40MN/m3 30MN/m 3

22 24

22 24

18164/18165 Teile 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von hOchstens

20MN/m 3 15MN/m3 10MN/m 3

26 27 29

26 29 32

Estriche nach DIN 18560 Teil 2 mit einer

50MN/m 3

22

23

flgchenbezogenen Masse > 70 kg/m2 auf Dfimmschichten aus Dgmmstoffen nach DIN

40MN/m3 30MN/m 3

24 26

25 27

18164/18165 Teile 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' yon h6chstens

20MN/m 3 15MN/m3

28 29

30 33

10MN/m 3

30

34

Dgmmschichten aus D/~mmstoffen nach DIN

1.1

ALw in dB mit mit Gehhartem belag 1) Gehbelag (ALw > 20dB)

2.

Schwimmende Holzfugb6den

2.1

UnterbOden nach DIN 68771 aus Hotzspanplatten auf Lagerh61zem mit D~nmstreifen-Unterlagen aus Dfimmstoffen nach DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen

24

Steifigkeit s' yon h6chstens 20 MN/m3. Dicke der mindestens 100 mm breiten Dgmmstreifen im eingebauten Zustand mindestens 10 ram; zwischen den Lagerh61zem Dfimmstoffe nach DIN 18165 Teill, Nenndicke _>30 mm, lgngenbezogener StrOmungswiderstand >_5 kNs/m4 2.2

Unterb6den nach DIN 68771 aus mindestens 22 mm dicken

25

Holzspanplatten nach DIN 68763, vollfl~ichig verlegt auf Dfimmstoffen nach DIN 18165 Teil 2 mit einer dynamischen Steifigkeit s' von h6chstens 10 MN/m3 1)Wegen der m6glichen Austauschbarkeit von weichfedernden Bodenbel~igen, die sowohl dem VerschleiB als auch den Wt~nschen der Bewohner unterliegen, diirfen diese bei dem Nachweis der Anforderungen nach DIN 4109 in der Regel nicht angerechnet werden.

XXXVI

Tabellen

T a b e l l e 31 Bewertetes Schalld~imm-Ma6 R' w,Rund bewerteter Norm-Trittschallpegel L',,w,R von Holzbalkendecken in Massivbauten nach DIN 4109 DeckenausBildung

Fu6boden auf oberer BalkenAbdeckung

Unterdecke R'w,R L ~n,w,R2 Anschluss HolzAnzahl [dB] [dB] latten an Balken der Lagen

1

Spanplatten auf mineralischem Faserdammstoff

fiber Federbtigel oder Federschiene

Schwimmender

tiber Federbfigel

Estrich auf mineralischem Faserd~immstoff

oder Federschiene

2

7_2 . . . . . . . . ~1///'1.~///.,,/.,.

3 ~ i

]

50

1

, ~

56

2

50

53

1

50

51

g

b

i

~

s

/->40

25

d,.O^O~ gOO0 ~ ^ ~~O~. ^ l--g.~~ ~ 5 1 6 bis 25

.

.

>400 -

.

f\--"-i

.

~ Fed~bggel ~ oderFederschiefle

1

i.

I

oderFederschiene

z.

1 Spanplatte nach DIN 68763, gespundet oder mit Nut und Feder 2 Holzbalken 3 Gipskartonbauplattenach DIN 18180, 12,5 mm oder 15 mm dick, Spanplatte nach DIN 68763, 13 mm bis 16 mm dick, oder- bei einlagigen Unterdecken- Holzwolle-Leichtbauplatten nach DIN 1101, Dicke _>25 mm, verputzt 4 Faserd~xnmstoffnach DIN 18165 Teil 2, AnwendungstypT, dyn. Steifigkeit s'< 15 MN/m3 5 Faserd~tmmstoffnach DIN 18165 Teil 1, lgngenbezogenerStrOmungswiderstand > 5 kNs/m4 6 Holzlatten, Achsabstand _> 400 mm, Befestigung fiber Federbfigel 7 Estrich auf Trennlage Bei einer Dicke der eingelegten D~mmschicht yon mindestens 100 mm ist ein seitliches Hochziehen nicht erforderlich. 2 Gfiltig ffir flankierende W~nde mit einer fl~ichenbezogenen Masse

m ' L , M i t t e l ,~

300kg/m2

3 Bei zusatzlicher Verwendung eines weichfedernden Bodenbelags dOrfen in Abhfingigkeit vom Trittschallverbesserungsmal3 des Belags folgende Zuschl~igegemacht werden: 2 dB far A Lw,R->20 dB, 6 dB far A Lw.r~> 25 dB

Tabellen

XXXVII

T a b e l l e 32 Vorschl~ige far einen erh6hten Schallschutz; Luft- u n d Trittschalldfimm u n g zum Schutz gegen Schalliabertragung aus einem fremden W o h n oder Arbeitsbereich, A u s z u g aus E D I N E N 4109-10 (2000-06)

1. Kennwerte fiir Schailschutzstufe II (SST II) von Wohnungen erfR'w in Mehrfamilien-, Doppel- und Reihenhiiusern horizontal

erfL'n,w

56

vertikal

57

46

Haustrennw~nde

63

2. Kennwerte fiir Schallschutzstufe III (SST III) von Wohnungen in Mehrfamilien-, Doppel- und Reihenhiiusern horizontal

59

vertikal

60

39

Haustrennw~inde

68

T a b e l l e 33 Korrekturfaktoren far die Flankentibertragung nach E D I N E N 12354-2 Fl~ichenbezogene Masse des trennenden Bauteils (Decke) [kg/m2]

100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900

Mittlere fl~ichenbezogene Masse der homogenen flankierenden Bauteile, die nicht mit Vorsatzkonstruktionen belegt sind

lkg/m*l 100

150

200

250

300

350

400

450

500

1 1 2 2 3 3 4 4 4 5 5 6 6

0 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5

0 0 1 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4

0 0 0 1 1 1 1 2 2 3 3 3 3

0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 3

0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2

0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2

0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2

Tabellen

XXXVIII

Tabelle 34

Schalldruckpegel in schutzbed~ftigen Rgumen von Ger~uschen aus haustechnischen Anlagen und Gewerbebetrieben (D1N 4109/A1 2001-01)

Ger~iuschquelle Wasserinstallationen

Wohn-und Schlafraum Unterrichts- und Arbeitsr~iume < 30 dB(A) < 35 dB(A)

sonstige haustechnische Anlagen

_