Verkehrslärm: Lärmpegelbereiche und Lüftungen - PEUTZ ...

Verkehrslärm – Lärmpegelbereiche und Lüftungen
Seminarbeitrag vom 20.02.2008
1 Einleitung
Immer häufiger werden vor allem in Ballungsräumen
Wohnflächen in der Nähe von Straßen und
Eisenbahnlinien erschlossen. Mit diesem Nebeneinander
von Lärmquellen und schutzbedürftigen
Nutzungen gewinnt die Umsetzung einer ausreichenden
Schalldämmung für Aufenthaltsräume immer mehr an
Bedeutung.
Nachfolgend werden die baurechtlichen Anforderungen
zum Schallschutz gegenüber Außenlärm beschrieben.
Anschließend werden Dimensionierungsbeispiele und
Möglichkeiten zur Optimierung des Schallschutzes
gegenüber Außenlärm vorgestellt.
2 Anforderungen der DIN 4109
Baurechtliche Anforderungen zum Schallschutz gegenüber
Außenlärm sind in Deutschland einheitlich in der
DIN 4109 geregelt. Dazu sind Anforderungen an die
Schalldämmung der Außenbauteile definiert.
Die Schalldämmung ist – vereinfacht ausgedrückt –
definiert als:
R‘ w = L2 – L1 + K
mit:
R‘ w =Schalldämmung im eingebauten Zustand [dB]
L2 = Sendepegel (hier: vor der Fassade) [dB]
L1 = Empfangspegel (im Empfangsraum) [dB]
K = Korrekturterm [dB]
Bei Umstellung obiger Formel ergibt sich die Schalldämmung
grundlegend aus der (vorhandenen) Außenbelastung
und einem (angestrebten) Innenpegel, der
von der Empfindlichkeit der Nutzung abhängt.
Ausgangspunkt ist also die Höhe der Außenlärmbelastung.
Hierzu wird der sogenannte „maßgebliche Außenlärmpegel“
durch Berechnungen oder Messungen ermittelt.
Dieser ergibt sich im Regelfall aus dem Beurteilungspegel
vor der betreffenden Gebäudefassade und
einem Zuschlag von 3 dB(A).
Die Pegel werden in Klassen mit einer Breite von 5
dB(A) eingeteilt, den „Lärmpegelbereichen“. Diese sind
oft in Bebauungsplänen festgesetzt.
Nachfolgend ist ein Beispiel einer Isophonenkarte aus
einer schalltechnischen Untersuchung zu einem Bebauungsplan
und die Ableitung des Lärmpegelbereichs für
einen Immissionspunkt dargestellt.
Abb. 1:
Isophonenkarte mit Darstellung Außenlärm;
Bild: Peutz Consult GmbH
Ausgehend von den Lärmpegelbereichen sind in Tabelle
8 der DIN 4109 die Anforderungen an die resultierende
Schalldämmung der Außenbauteile von Aufenthaltsräumen
„erf. R’w,res“ definiert.
Dabei wird unterschieden zwischen Aufenthaltsräumen
in Wohnungen, Bettenräumen in Krankenhäusern (jeweils
5 dB strengere Anforderungen als für Wohnungen),
und Büroräumen (5 dB geringere Anforderungen
als für Wohnungen).
Entsprechend der Klassierung der Lärmpegelbereiche in
5-dB-Schritten steigen auch die Anforderungen an die
Schalldämmung je Lärmpegelbereich in der Regel in 5dB-Schritten
an.
In Abb. 2 sind die Anforderungen an die Schalldämmung
der Außenbauteile von Wohnräumen für verschiedene
Lärmpegelbereiche dargestellt.
Lärmpegel-
bereich
1 I bis 55 30
2 II 56 bis 60 30
3 III 61 bis 65 35
4 IV 66 bis 70 40
5 V 71 bis 75 45
6 VI 76 bis 80 50
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Zeile
Maßgeblicher
Außenlärmpegel
dB(A)
Anforderung
Schalldämmung
erf. R' w,res
dB
Abb. 2: Anforderungen an die Schalldämmung von
Wohnräumen (Auszug Tab.8, DIN 4109)
Die Anforderungen an die Schalldämmung gelten nur für
schutzbedürftige Aufenthaltsräume, nicht jedoch für
Nebenräume wie Flure, Abstellräume, Bäder etc.

Verkehrslärm – Lärmpegelbereiche und Lüftungen
Seminarbeitrag vom 20.02.2008
3 Grundlagen Dimensionierung Schallschutz
gegenüber Außenlärm
Das Maß des tatsächlichen Schallschutzes hängt stark
von der Raumgeometrie und dem Anteil der „verlärmten“
Fassaden ab, also dem Verhältnis zwischen Außenbauteilen
zur Grundfläche eines Raumes.
Hierzu sieht die DIN 4109 Korrektursummanden vor, mit
denen die in Kapitel 2 beschriebenen Grundwerte der
erforderlichen Schalldämmung angepasst werden. Je
nach dem Verhältnis der Wandflächen zur Grundfläche
können diese Korrekturen Werte von –3 bis +5 dB erreichen.
Ein Beispiel der Auswirkungen unterschiedlicher Geometrien
ist in Abb. 3 dargestellt.
Abb. 3: Auswirkungen verschiedener Verhältnisse
Außenbauteile zu Grundfläche; Bild: Peutz Consult
GmbH
Im Bild in Abb. 3 links ist nur die Giebelseite dem Lärm
ausgesetzt (z.B. Reihenmittelhaus, Erdgeschoss). Im
rechten Bild sind zwei Außenwände sowie die Dachfläche
beschallt.
Beide Fälle gehen von Lärmpegelbereich III, entsprechend
einer Anforderung erf.R’w,res = 35 dB aus. Im Bild
rechts ergibt sich mit der geometrischen Korrektur insgesamt
eine Anforderung von erf.R’w,res = 34 dB, im Bild
links von erf.R’w,res = 40 dB. Der Unterschied beträgt
also zwischen beiden Fällen 6 dB und somit mehr als
eine volle Lärmpegelbereich-Klasse.
Nachdem die globale Anforderungen an die Schalldämmung
der Außenbauteile eines Raumes erfolgt ist, werden
im nächsten Schritt die einzelnen Bauteile so dimensioniert,
dass die globalen Anforderungen unter
konstruktiven und wirtschaftlichen Aspekten erfüllt werden.
Massive Wände wie Kalksandsteinwände oder Betonwände
erfüllen in der Regel Schalldämmmaße von über
50 dB. Die in der Praxis erreichbaren Schalldämmmaße
von Fenstern sind deutlich niedriger.
Deshalb wird die erreichbare Gesamt-Schalldämmung in
der Regel durch die schalltechnisch schwächeren Bauteile
wie Fenster / Türen, Rollladenkästen sowie Lüftereinrichtungen
bestimmt.
Abb. 4 zeigt beispielhaft die Aufteilung der erforderlichen
Schalldämmmaße auf Außenwand und Fensterflächen
bei einer globalen Anforderung von erf. R’w,res = 40 dB.
Bei einem Fensterflächenanteil von 40% beträgt dann
die resultierende Anforderung an die Fenster R’w,res = 35
dB.
Letztlich gibt es viele mögliche Kombinationen zur Erfüllung
der globalen Anforderung an die Fassaden. Es ist
Aufgabe des Planers, durch eine geschickte Dimensionierung
einerseits Kosten zu sparen, andererseits aber
auch eine hochwertige Qualität sicherzustellen.
Lärmpegelbereich IV / erf. R‘ w,res w,res = 40 dB
Fenster / Fenstertür
R‘ w = 35 dB
Massivwand (KS)
R‘ w = 45 dB
Abb. 4: Verteilung Schalldämmung auf Wand / Fenster;
Bild: Peutz Consult GmbH
4 Vorgehensweise bei unterschiedlich hohen Belastungen
an mehreren Fassaden
Häufig liegen an unterschiedlichen Gebäudefassaden
unterschiedlich starke Lärmbelastungen vor. Meist ist
z.B. die Giebelfassade entlang einer Straße wesentlich
stärker als die Seitenfassaden oder die abgewandte
Fassade von Lärm betroffen. Für Eckräume liegen dann
an den Fassaden eines Raumes unterschiedlich hohe
Anforderungen vor.
Diesen Fall sieht die DIN 4109 aber nicht explizit vor.
Um den Schalleintrag ausreichend zu begrenzen, könnten
nun vereinfachend für die Berechnungen für alle
Fassadenbereiche der höhere Lärmpegelbereich angesetzt
werden.
Dies ist ein Ansatz auf der sicheren Seite und führt für
die Fassade mit dem niedrigeren Lärmpegelbereich mit
einem geringeren Schalleintrag. Allerdings wird damit
auch eine höhere Schalldämmung umgesetzt als nach
DIN 4109 erforderlich ist.
Für eine wirtschaftlich optimierte Dimensionierung sollte
jede Fassade separat betrachtet werden. Dabei wird das
o.g. Verfahren für die Fassadenbereiche mit unterschiedlichen
Lärmpegelbereichen eigenständig angewendet.
Zusätzlich werden dabei Zuschläge vergeben die verhindern
sollen, dass durch die mehrfache Anwendung
des Berechnungsganges insgesamt mehr Lärm in ein
und denselben Raum eindringt. Letztendlich wird dabei
jeder Fassade ein Anteil am eindringenden Lärm zugewiesen.
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Seminarbeitrag vom 20.02.2008
Bei einer geschickten Aufteilung können dabei oftmals
die Anforderungen für einzelne Bauteile reduziert werden.
Hierbei wird ganz besonders deutlich, dass es sich auf
die Anforderungen und die Wirtschaftlichkeit positiv
auswirkt, wenn zur lauten Seite hin vorwiegend massive
Bauteile und nur wenige Fenster angeordnet werden.
Eine geschickte Grundrissgestaltung hat also bei hohen
Außenlärmbelastungen ganz praktische und wirtschaftliche
Vorteile.
5 Grundrissgestaltung bei Außenlärm
Die vorangegangenen Überlegungen zeigen, dass eine
optimierte Grundrissgestaltung bei der Gebäudeplanung
in lärmintensiver Umgebung durchaus einen hohen Stellenwert
haben sollte.
Bei entsprechender Ausrichtung von schutzbedürftigen
Räumen kann ein hoher Komfort mit deutlich geringerem
Aufwand erreicht werden als bei einer Ausrichtung dieser
Räume in Richtung der Lärmquellen.
Da die Ausrichtung von Wohn- und Schlafräumen neben
dem Gedanken des Schallschutzes von vielfältigen Faktoren
beeinflusst wird, bis hin zur Orientierung und Erschließung
des gesamten Gebäudes, sollte eine schalltechnisch
optimierte Gebäudeanordnung bereits frühzeitig
im Rahmen der Bauleitplanung untersucht werden.
Hier steckt oftmals in Bebauungsplänen noch Optimierungspotenzial,
das zum Wohl sowohl der Investoren als
auch der späteren Nutzer noch aktiviert werden kann.
Abb. 5: Schalltechnisch optimierter Grundriss für Reihenhaus
(laute Seite mit Nebenräumen und Küche
unten / leise Seite mit Wohnräumen oben),
Quelle: IP Siebel, Haan
6 Lüftungsanlagen im Wohnungsbau
6.1 Allgemeines
Die Versorgung mit ausreichend gesunder Luft ist eine
der Grundfunktionen einer Wohnung. Neben der Zufuhr
von Sauerstoff zum Atmen ist der Abtransport von Gerüchen,
Schadstoffen und Feuchtigkeit einer der Aufgaben
der Wohnungslüftung.
Heute ist ein ausreichender Luftwechsel wichtiger denn
je: Wegen der dichten Bauweise moderner Wohngebäude
wird ein ausreichender Luftwechsel ohne gezielte
Lüftung oft nicht mehr erreicht. Vor allem Nachrüsten
von Bestandsgebäuden mit dicht schließenden Wärmeschutzfenstern
ist an schlecht wärmegedämmten Außenwänden
Schimmelpilzwachstum vorprogrammiert.
Hinzu kommt immer mehr der Gedanke der Energieeinsparung,
denn vor allem bei hochwertig wärmegedämmten
Gebäuden spielen die Lüftungswärmeverluste bei
unkontrollierter Lüftung eine entscheidende Rolle für die
erreichbare Energieeffizienz eines Gebäudes.
Immer noch ist aber heute eine herkömmliche Fensterlüftung
die übliche Lüftungsmethode: die Lüftung ist
individuell, praktisch und ohne zusätzlichen Geräteaufwand
zu erreichen.
Nachfolgend werden einige Beispiele für Wohnungslüftungen
für den Einsatz bei einer lauten Außenumgebung
vorgestellt.
6.2 Schalltechnische Grenzen der Fensterlüftung
Bei hohen Außenlärmbelastungen kann tags ein ausreichender
Luftwechsel fast immer durch eine Stoßlüftung
erreicht werden. Nachts hingegen, wenn die Bewohner
schlafen, ist dies nicht möglich. Hier muss also eine
mechanische Unterstützung vorgesehen werden, wenn
bei einem gekippten Fenster eine zu hohe Lärmbelastung
im Schlafraum vorliegen würde.
Bei einem gekippten Fenster kann näherungsweise von
einer Pegeldifferenz zwischen innen und außen von ca.
15 dB(A) ausgegangen werden. Ausgehend von einer
Grenze einer ungestörten Nachtruhe von ca. 30-35
dB(A) sollte also ab einem Schalldruckpegel von 45-50
dB(A) nachts vor dem Fenster eine mechanische Lüftung
vorgesehen werden.
Hierfür ist aber keine genaue Grenzziehung möglich, da
keine verbindlichen Richt- oder Grenzwerte existieren.
Die vorgenannte Grenze von 45-50 dB(A) hat sich aber
in den letzten Jahren aus der Rechtssprechung eingebürgert
und sollte der Planung zu Grunde liegen.
In vielen Bebauungsplänen werden aber entsprechende
Vorkehrungen nicht in vollem Maße berücksichtigt. Häufig
werden Lüftungseinrichtungen für Wohnräume an
den Lärmpegelbereich gekoppelt festgesetzt, z.B. ab
Lärmpegelbereich IV für Wohnnutzungen.
Dies entspricht Beurteilungspegeln von 63-67 dB(A)
tags. Bei Straßenverkehr liegen die nächtlichen Beurtei-
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Verkehrslärm – Lärmpegelbereiche und Lüftungen
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lungspegel meist ca. 7 dB(A) niedriger als die Tagpegel,
hier also ca. 54-60 dB(A) nachts.
Bei einer Festsetzung von Lüftungsanlagen gekoppelt
an Lärmpegelbereich IV würden also erst bei Beurteilungspegeln
ab ca. 55 dB(A) nachts entsprechende Anlagen
vorgesehen. Dies macht deutlich, dass in Bebauungsplänen
in der Regel lediglich Mindestanforderungen
festgesetzt sind.
6.3 Lüftungssysteme
Einzelgeräte im Wandeinbau
Die einfachste Methode zur gezielten Belüftung einzelner
Räume ist die Anbringung von schallgedämmten
Lüftungsgeräten im Wandeinbau. Die Geräte sind ca.
schuhkartongroß und besitzen einen eigenen Motor zum
Antrieb des Ventilators. Oft sind mehrere Schaltstufen
möglich. Auch ist eine begrenzte Wärmerückgewinnung
bis zu einem Wirkungsgrad von ca. 50% möglich.
Die Anbindung nach außen erfolgt durch eine einfache
Kernbohrung. Auf Grund des relativ geringen Aufwands
werden schallgedämmte Lüftungsgeräte auch häufig für
Nachrüstungen verwendet.
Der Schalldämmung wird mit Prüfzeugnissen belegt.
Grundlage dazu sind Labormessungen unter genormten
Bedingungen.
In Abb. 6 ist das Muster eines Prüfzeugnisses aus dem
Labor für Akustik der Peutz-Gruppe dargestellt. Gemäß
der Messnorm werden die Schallpegeldifferenzen für
Räume mit standardisierten Eigenschaften angegeben
(Dn,e,w). Zur Veranschaulichung wird häufig ergänzend
dazu das Schalldämmmaß R'w,1.9 angegeben. Dies entspricht
der Schalldämmung des Lüftungsgerätes übertragen
auf die Qualität eines gedachten Fensters mit
einer Fläche von 1,9 m² .
Abb. 6: Labor-Prüfzeugnis eines Schalldämmlüfters;
Bild: Peutz Consult GmbH
Mit solchen Geräten ist heute ein Schalldämmmaß von
R'w,1.9 ≅ 45 dB erreichbar. sodass eine schalltechnisch
gedämmte Lüftung auch bei hohen Anforderungen des
Lärmpegelbereich V grundsätzlich realisierbar ist.
Einzelgeräte im Fenster integriert
Bei Neubaumaßnahmen oder auch bei grundlegenden
Renovierungsarbeiten, bei denen Fenster ausgetauscht
werden, bietet sich oft an, die Lüftungseinrichtung in den
Fensterrahmen zu integrieren.
Da dabei keine Bauteile in den Raum hinein ragen, ist
ein solches integriertes Lüftungssystem optisch unauffälliger.
Unter schalltechnischen Gesichtspunkten lassen
sich ähnlich hohe Schalldämmungen erreichen wie bei
Wandlüftern.
Abluftanlagen
Wenn kein Wandeinbau in Frage kommt, besteht prinzipiell
auch die Möglichkeit den Luftwechsel über eine
Abluftanlage sicherzustellen.
Dabei wird ein kontrollierter Luftvolumenstrom über die
Abluftanlage abgeführt, meist über die Küche oder das
Badezimmer. Frischluft strömt über ein passives, schallgedämmtes
Lüftungselement in den Schlafräumen nach.
Bei dieser Lösung sind das Abluftgerät und die Nachströmöffnung
räumlich entfernt, so dass eine Wärmerückgewinnung
praktisch nicht möglich ist. Unter energetischen
Gesichtspunkten ist daher eine reine Abluftanlage
als ungünstig zu bewerten.
Unter schalltechnischen Gesichtspunkten hingegen ist
mit einer hoch schallgedämmten Nachströmöffnung eine
kontrollierte Lüftung einfach zu erreichen.
Mechanische Zu- und Abluftanlage
Die technisch aufwendigste Lüftungsmöglichkeit besteht
aus einer mechanischen Zu- und Abluftanlage für eine
gesamte Wohneinheit oder ein gesamtes Gebäude.
Dabei wird über eine zentrale Lüftungsanlage sowohl die
Frischluft für die Aufenthaltsräume zugeführt als auch
die Abluft über Nebenräume (Bad, Küche) abgeführt.
Über einen hoch effizienten Wärmetauscher lassen sich
heute sehr hohe Wärmerückgewinnungsgrade von ca.
90 % erreichen.
Zu- und Abluftanlagen für gesamte Wohneinheiten werden
daher i.d.R. unter energetischen Gesichtspunkten
geplant.
Auch schalltechnisch bieten sie den Vorteil, dass keine
zusätzlichen Öffnungen und somit Schwachstellen in
den Außenbauteilen erforderlich sind.
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Verkehrslärm – Lärmpegelbereiche und Lüftungen
Seminarbeitrag vom 20.02.2008
Dem gegenüber stehen aber natürlich die deutlich höheren
Kosten als für gezielte Lüftungen einzelner weniger
Schlafräume. Rein aus schalltechnischen Gesichtspunkten
werden daher solche Anlagen in der Regel nicht
geplant.
7 Zusammenfassung
Immer häufiger werden schutzbedürftige Wohn- und
Arbeitsräume in der Nähe von Verkehrswegen geplant.
Die Auslegung und Optimierung des Schallschutzes
gegenüber Außenlärm bekommt daher eine immer wichtigere
Bedeutung, um auch bei hoher Außenlärmbelastung
ein ausreichenden Schutz gegenüber Lärm und
einen ausreichend hohen Komfort zu ermöglichen.
Bereits bei Beginn der Planung, in der Bauleitplanung,
kann durch eine vorteilhafte Gebäudestellung oftmals
eine Optimierung erreicht werden, in den empfindliche
Nutzungen möglichst abgerückt von Verkehrswegen
angeordnet werden.
Im baurechtlich erforderlichen Schallschutznachweis
gegenüber Außenlärm zum Bauantrag lässt sich der
Schallschutz gegenüber Außenlärm weiter optimieren,
so dass mit verhältnismäßig weniger hohen finanziellen
Aufwand ein höherer Komfort erreicht werden kann.
Dort wo aufgrund der Außenlärmbelastung kein Schlafen
mit gekippten Fenster möglich ist, bieten sich verschiedene
schallgedämmte Lüftungssysteme an, um ein
ausreichenden Luftwechsel auch bei geschlossenen
Fenster sicherzustellen.
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