Akustische Isolation in der Fenster- und Fassadentechnik
Die akustische Isolation hält unerwünschte Geräusche aus den Innenräumen fern und sorgt für eine ruhige und angenehme Atmosphäre in der Wohnung oder im Haus. Lärm ist nicht nur störend, sondern kann auch das Wohlbefinden und die Gesundheit der Bewohner negativ beeinflussen. Im folgenden Text erhalten Sie umfassende Informationen über die verwendeten Technologien und Materialien, die im Fenster- und Fassadenbau zum Einsatz kommen. Ebenso finden Sie Erläuterungen, die die Wirkungsweise und die physikalischen Prinzipien von Schall erklären.
Was ist Schall?
Um die Bedeutung der akustischen Isolation im Fenster- und Fassadenbau zu verstehen, benötigen Sie Kenntnisse über die Grundlagen der Akustik. Schall ist eine Form von Energie, die durch Schwingungen in der Luft, in Flüssigkeiten oder von Festkörpern entsteht. Es handelt sich um eine Abfolge von Druckwellen, die sich von der Schallquelle aus in alle Richtungen ausbreiten.
Lärm ist als unerwünschter Schall definiert, der störend und belastend auf den Menschen wirkt. Emittenten können der Verkehr, Baustellen, industrielle Betriebe oder die eigenen Nachbarn sein. Lärm stört die Konzentration und die zwischenmenschliche Kommunikation. Er verursacht Stress, Schlafstörungen und sogar ernsthafte gesundheitliche Probleme wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Schallwellen breiten sich durch die Luft, aber auch durch andere Materialien wie Wände, Fenster und Türen aus. Die Wellen bewegen sich fort, indem sie auf Partikel treffen und diese in Schwingung versetzen. Schall breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 334 Metern pro Sekunde in der Luft aus. Die Schallgeschwindigkeit variiert in Abhängigkeit von der Dichte des Mediums, durch das sich die Wellen bewegen.
Da sich der Schall und somit der Lärm durch Fenster, Türen und Wände in Innenräume überträgt, wirkt er direkt auf die Bewohner ein. Störende Geräusche können den Wohnkomfort erheblich beeinträchtigen und gesundheitliche Folgeschäden nach sich ziehen. Dies betrifft vor allem städtische Gebiete, in denen sich Wohnungen in der Nähe von Verkehrswegen befinden. Lärm beeinträchtigt nicht nur die Wohnqualität, sondern kann ebenso die Produktivität in Arbeitsumgebungen negativ beeinflussen. Die Schalldämmung in der Architektur ist deshalb sowohl beim Bau von Wohnungen als auch von Büro- und Betriebsgebäuden von Bedeutung. Gleiches gilt für Sanierungsarbeiten, deren Ziel unter anderem darin besteht, den Schallschutz an heutige Standards anzupassen.
Auswirkungen von Lärm auf die menschliche Gesundheit
Seit Jahrzehnten haben sich verschiedene Studien mit den Auswirkungen von Lärm auf die menschliche Gesundheit befasst. Beim Gehör handelt es sich um einen Sensor, der auch im Schlaf aktiv ist. Menschen nehmen dadurch zu jeder Zeit den Umgebungslärm wahr, selbst dann, wenn es ihnen nicht bewusst ist.
Eine dauerhafte Exposition verursacht gesundheitliche Beeinträchtigungen und Schäden, die teilweise irreversibel sind. Starker Lärm schädigt das Hörvermögen und kann einen Tinnitus zur Folge haben. Längerfristig verursacht Lärm schädliche Auswirkungen auf den gesamten Organismus, indem es zu anhaltenden Stressreaktionen kommt, die Experten als extra-aurale Wirkungen bezeichnen. Diese Reaktionen entstehen bereits bei vergleichsweise niedrigen Schallpegeln, die zu keinen unmittelbaren Hörschädigungen führen.
Lärm beeinträchtigt dadurch einerseits das subjektive Wohlbefinden und verursacht andererseits objektivierbare Veränderungen des Körpers. Er wirkt auf das autonome Nervensystem und den Hormonhaushalt und erhöht dadurch den Blutdruck sowie die Herzfrequenz. Der Körper schüttet dadurch übermäßig viele Stresshormone aus, die die Stoffwechselvorgänge beeinflussen. Diese Prozesse verlaufen überwiegend unbewusst. Menschen sind deshalb nicht in der Lage, die Auswirkungen der Lärmexpositionen auf den Körper bewusst zu reduzieren. Diese autonomen Reaktionen treten auch bei Personen auf, die angeben, sich an den Umgebungslärm gewöhnt zu haben.
Bei den Langzeitfolgen denken die meisten Laien an Gehörschäden. Die gesundheitlichen Auswirkungen sind jedoch vielfältiger: Chronische Lärmbelastungen beeinflussen biologische Risikofaktoren ungünstig. Dazu zählen die Blutfett- und -zuckerwerte sowie verschiedene Gerinnungsfaktoren, die Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen können und das Risiko von Herzinfarkten und Schlaganfällen erhöhen.
Materialien und Technologien für den Schallschutz
Die moderne Bauindustrie kombiniert verschiedene Materialien und Technologien, um einen optimalen Schallschutz für Fenster, Türen und Fassaden zu erreichen. In diesem Abschnitt finden Sie die wichtigsten Elemente, die zur Schalldämmung beitragen.
1. Um Fenster und Fassaden zu isolieren, nutzen Bauunternehmen Materialien von hoher Dichte und Masse. Diese Eigenschaften blockieren und absorbieren von außen eindringenden Schall. Zu den schalldämmenden Materialien gehören Glas, Kunststoffe und Metalle. Die Baustoffe verfügen über eine Dichte, die ausreichend ist, um den Schall aufzunehmen, sodass er nicht in die Wohn- oder Bürogebäude gelangt.
2. Mehrschichtige Verglasungen und spezielles Schallschutzglas sind effektive Möglichkeiten, um die Schalldämmung von Fenstern und verglasten Türen zu verbessern. Die verwendeten Materialien bestehen aus zwei oder mehr Glasscheiben. Zwischen den einzelnen Scheiben befindet sich Luft oder Gas. Diese Art der Konstruktion reduziert die Schallübertragung signifikant. Schallschutzglas enthält Folien, die ebenfalls den Schall absorbieren und reflektieren. Eine optimale Isolation erreicht eine Kombination aus beiden Methoden. Moderne Fenster verfügen inzwischen über eine Vierfachverglasung, die sowohl den störenden Außenlärm absorbieren als auch die Energieeffizienz der jeweiligen Immobilien erhöhen.
3. Bau- und Handwerksfirmen können spezielle Beschichtungen und Füllstoffe in den Fassaden verbauen, um eine bessere Schall- und Luftisolierung zu erreichen. Zum Einsatz kommen Schaumstoffe und/oder Mineralfasern, die schallabsorbierende Eigenschaften aufweisen.
4. Schalldämmende Konstruktionen und Profile tragen dazu bei, den Lärm im Inneren von Gebäuden zu reduzieren. Die Gestaltung von Fassaden erfolgt in einer Weise, die Schallwellen absorbiert und reflektiert, bevor sie die darunter liegenden Materialschichten erreichen.
Aktuelle Normen und Vorschriften zur akustischen Isolierung
Der Gesetzgeber verpflichtet Bauunternehmen und Bauleute dazu, die Schalldämmung in der Architektur nach festgelegten Vorschriften und Normen umzusetzen. Die Mitwirkung der Europäischen Union bringt weitere Einflüsse, sodass Architekten und Baufirmen regelmäßig mit neuen Auflagen konfrontiert sind.
Die Vorschriften legen fest, dass Gebäude unterschiedlich strenge Anforderungen erfüllen müssen. Wie stark bauliche Maßnahmen den Außenlärm dämmen müssen, hängt vom Nutzungszweck ab:
- In Bürogebäuden gilt ein Höchstwert von 35 Dezibel
- In Wohngebäuden sind 30 Dezibel zugelassen
- Der eindringende Außenlärm in Krankenhäusern und Sanatorien darf 25 Dezibel nicht übersteigen
Verschiedene DIN-Normen (DIN 4109) definieren Mindestanforderungen an die Bauweise und die notwendigen Nachweise, die zur Bauabnahme erforderlich sind. Bauphysiker bemängeln, dass die auf die Bauteile bezogenen Kenngrößen den Schallschutz nur unzureichend beschreiben, da sie die Geometrie der umliegenden Räume außer Acht lassen. Aus physikalischer Sicht können die gleichen Bauteile zur Schalldämmung zu unterschiedlichen Ergebnissen beim Schallschutz führen. Die Fachleute plädieren deshalb für die Einführung sogenannter nachhallbezogener Kenngrößen, um Maßnahmen des Schallschutzes sowohl sachgerecht beschreiben als auch baulich umsetzen zu können.
In der Praxis ist zu empfehlen, das Verhältnis zwischen der schallübertragenden und der schallabsorbierenden Fläche im Innenraum zu berücksichtigen. Die Qualität der akustischen Isolierung der Fassade hat jedoch einen nur geringen Einfluss, wenn die Bewohner ein Fenster öffnen. Deshalb sind weitere Berechnungen erforderlich, die sich aus der VDI 2719 und/oder den Arbeitsstättenrichtlinien ergeben.
Des Weiteren beeinflussen die Anschlüsse der Wände an die Fassade die Schallübertragung an die benachbarten Räume. Eine besondere Rolle spielen die Fugen zwischen den einzelnen Teilen der Außenwand. Dies betrifft vor allem Konstruktionen, bei denen senkrechte Pfosten und horizontale Riegel vorkommen. Die Fugen sind insbesondere an Stellen von Bedeutung, an denen die Außenwand an Decken und Trennwände anschließt. Um sicherzustellen, dass nur geringe Schallpegel in den Innenräumen entstehen, sollten Handwerker und Baufirmen diese Bereiche speziell behandeln, indem sie geeignete Dichtungen nutzen oder schalldämmende Materialien verbauen.
Bei den Fassaden ist vor allem darauf zu achten, dass die verantwortlichen Planer die Außenhaut nach dem Prinzip der sogenannten Doppelschaligkeit entwerfen, um den Schallschutz zu optimieren. Die frühzeitige Implementierung von Schallschutzmaßnahmen ermöglicht eine effektive Reduzierung der Lärmbelastung in den Innenräumen und die Anpassung der weiteren baulichen Schritte.
Die Verwendung von 3D-Modellen ermöglicht präzise Rasterlärmkarten, die es den Planern ermöglichen, den Schallschutz an den Stellen zu optimieren, wo er am nötigsten ist. Dies erhöht die Effizienz der Fassadendämmung und reduziert die Menge des benötigten Materials, wodurch die Kosten sinken.
Schalldämmung in Zukunft
Bauplaner sehen in den kommenden Jahren weiter erhöhte Anforderungen im Bereich der akustischen Isolierung von Fassaden und der Energieeffizienz auf sich zukommen. Gleichzeitig sind Entwicklungen auf dem Gebiet der Materialforschung zu erwarten. Es ist anzunehmen, dass digitale Technologien einen zunehmenden Einfluss auf die Schallisolierung ausüben werden. Dazu zählen intelligente Fenster- und Fassadensysteme, die Sensoren nutzen, um den Außenlärm in Echtzeit zu erfassen. Auf dieser Basis sind sofortige und automatische Anpassungen möglich, die den Wohnkomfort steigern. Fenster schließen beispielsweise automatisch, wenn der Lärmpegel in der Umgebung ansteigt. Diese Technologien dämmen zwar weder das Fensterglas noch die Fassade, sind aber geeignet, störenden Umgebungslärm von den Bewohnern und Arbeitskräften im Inneren der Gebäude fernzuhalten.
Wer die Zukunft der Baustoffe erahnen will, wirft einen Blick auf Produkte, die bereits jetzt auf Baustellen zum Einsatz kommen: Zu nennen sind die sogenannten Superisolationsmaterialien (SIM), deren Verwendung derzeit noch mit hohen Kosten verbunden ist. Sie sind extrem wärmeleitfähig und bieten Vorteile bei der Konstruktion von Fassaden. Optimierte Produktionsprozesse und eine steigende Nachfrage nach diesen Isolationsmaterialien dürften in den kommenden Jahren die Herstellungskosten und damit die Marktpreise senken.
Es ist anzunehmen, dass die Materialforschung darüber hinaus weitere Baustoffe entwickelt, deren schalldämmende Eigenschaften den heutigen Materialien überlegen sind. Infrage kommen Stoffe mit porösen Oberflächen und/oder Mikro- oder Nanostrukturierung, die den Schall besser absorbieren und reflektieren. Als Anwendungsgebiete eignen sich sowohl Neu- als auch Altbauten. Zu erwarten ist, dass Sanierungen von Bestandsgebäuden nicht nur den Lärmschutz, sondern auch die energetische Effizienz verbessern werden.
Fortschrittliche Simulationstechniken und Modellierungswerkzeuge werden zudem die Planung von Gebäuden mit verbesserter akustischer Isolation unterstützen und die Schalldämmung in der Architektur vereinfachen. Leistungsfähige Simulationen können dazu beitragen, die Effektivität von Baustoffen unter verschiedenen Umweltbedingungen zu überprüfen. Dadurch wird eine präzisere Planung möglich, die potenzielle Probleme frühzeitig identifiziert, sodass die Gefahr von Verzögerungen während der Bauphase sinkt.
