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Auf Wissen bauen

Von der Labormessung zum Ergebnis für die Praxis

acoustex 2018, Dortmund

B. KaltbeitzelFraunhofer Institut für Bauphysik IBP, Stuttgart

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Die Fraunhofer-GesellschaftStandorte in Deutschland

72 Institute und Forschungseinrichtungen

rund 25 000Mitarbeiterinnenund Mitarbeiter

Institut/Einrichtung

sonstiger Standort

Zentrale

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Fraunhofer im deutschen Innovationssystem

Kenntnisse in der Grundlagen-forschung

auf angewandte Forschung übertragen

um einen nachhaltigen Mehrwert durch Innovationen zu erzielen.

Universitäten

Industrie

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Fraunhofer IBPStandorte

Stuttgart Holzkirchen

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akkreditierte Prüfstelle Raumakustik Psychoakustik

Technischer Schallschutz

Bauakustik

Labore und Messtechnikenund Fahrzeugakustik

Abteilung Akustik – Kernkompetenzen

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DAkkS

DIN EN ISO/IEC 17011

„Bestätigung durch eine dritte Seite, die formal darlegt, dass eine Konformitätsbewertungsstelle die Kompetenz besitzt, bestimmte Konformitätsbewertungsaufgaben durchzuführen“

Quelle: www.dakks.de

Die DAkkS ist die nationale Akkreditierungsstelle der Bundesrepublik Deutschland.

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DAkkS

Quelle: www.dakks.de

Akkreditierungen bieten verschiedenen Akteuren eine Reihe von Vorteilen:

Für Unternehmen

•Höhere Akzeptanz von Produkten und Dienstleistungen erleichtert den Marktzugang bzw. ermöglicht diesen erst

•Einmal geprüft, überall akzeptiert: Internationale Vergleichbarkeit und Anerkennung von Zertifikaten, Inspektionen, Prüfungen oder Kalibrierungen vermeidet Kosten durch mehrfache Bewertungen

•Kompetenznachweis erleichtert die Auswahl eines passenden Dienstleistersfür die Konformitätsbewertung von Waren und Dienstleistungen

Für akkreditierte Stellen

•objektiver Beleg für die Güte und Kompetenz der Tätigkeit einer Konformitätsbewertungsstelle nach internationalen Standards

•Wettbewerbsvorteile gegenüber nicht akkreditierten Marktteilnehmern

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ArbeitsgebietBauakustik und Schallimmissionsschutz

Bauteile, Materialien,Systeme, …

Sanitärinstallationen,Haustechnik

Lärmschutz in Freien

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Luftschallmessung Trittschallmessung Installationsgeräusche

Referenzsignalz.B. rosa Rauschen

ReferenzquelleNormhammerwerk

unterschiedliche Quellen und Anregungsarten

Bewertung von Bauteiloder Bausituation

Bewertung von Bauteiloder Bausituation

unterschiedliche Bausituation / Montage


Senderaum Empfangsraum

a

b

a Lautsprecher b Mikrofon

Luftschallmessung

• Messung der Schalldämmung nach DIN EN ISO 10140

• Flankenübertragung unterbrochendurch Trennung oder Vorsatzschalen

dBASlg10LLR 21

+−=

L1 = Schallpegel im SenderaumL2 = Schallpegel im EmpfangsraumS = Fläche der TrennwandA = äquivalente Schallabsorptions-

fläche im Empfangsraum


Luftschallmessung

Details der Prüfung bzw. der Prüfbedingungen beachten.

Details Prüfobjekt (Anschlüsse, Profile, Flächengewichte, Abmessungen, Schraubenabstände, …).

Zusammengesetzte Bauteile(Fenster = Glas + Rahmen).

Bau = Prüfstandswert + Flanken + Sicherheitsbeiwert


TrittschallmessungNorm-Trittschallhammerwerk

• Aufbau nach DIN EN ISO 10140-5• 5 Hämmer aus Stahl im Abstand von 100 mm• Masse jeweils 500 g• Fallhöhe 40 mm• elektrischer Antrieb, insgesamt 10 Schläge pro Sekunde

gerundete Schlagfläche,Kugelradius 500 mm

Hammerkopf,Durchmesser 30 mm

Führung


TrittschallmessungDefinition Trittschalldämmung (Norm-Trittschallpegel Ln)

Norm-Hammerwerk

L2

• Anregung der geprüften Decke mit einem Norm-Trittschallhammerwerk nach DIN EN ISO 10140-5

• Messung des resultierenden Schallpegels imEmpfangsraum

20

02n m10AmitdB

AAlg10LL =

+=

L2 = Schallpegel im EmpfangsraumA = äquivalente Absorptionsfläche im EmpfangsraumA0 = Bezugs-Absorptionsfläche

Trittschallminderung von Deckenauflagen schwimmende Estriche,Teppichböden,Laminat,etc.Auflagemit,nAuflageohne,n LLL −=∆

Messung nach DIN EN ISO 10140-3, Beschränkung auf massive Decken

ohne Nebenwege: Ln, mit Nebenwegen L'n


30

40

50

60

70

80

63 125 250 500 1000 2000 4000Frequenz [Hz]

Nor

m-T

ritts

chal

lpeg

el [d

B]

Messkurve Bezugskurve

TrittschallmessungEinzahlangaben: bewerteter Norm-Trittschallpegel Ln,w

1) Darstellung von Messwerten und Bezugskurve als Terzspektren

2) Verschiebung der Bezugskurve in 1 dB-Schritten bis Summe der ungünstigen Abweichungen so groß wie möglich, aber höchstens 32,0 dB(ungünstigste Abweichung: Messwert liegt über Bezugskurve)

3) Ln,w = Wert der verschobenen Bezugskurve bei 500 Hz

Beispiel:Stahlbeton-Rohdecke, d = 140 mm

Frequenzbereich100 - 3150 Hz

30

40

50

60

70

80

63 125 250 500 1000 2000 4000Frequenz [Hz]

Nor

m-T

ritts

chal

lpeg

el [d

B]

Messkurve verschobene Bezugskurve V = 0 dB, SduA = 206,0 dB

30

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63 125 250 500 1000 2000 4000Frequenz [Hz]

Nor

m-T

ritts

chal

lpeg

el [d

B]


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63 125 250 500 1000 2000 4000Frequenz [Hz]

Nor

m-T

ritts

chal

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el [d

B]


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63 125 250 500 1000 2000 4000Frequenz [Hz]

Nor

m-T

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chal

lpeg

el [d

B]


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63 125 250 500 1000 2000 4000Frequenz [Hz]

Nor

m-T

ritts

chal

lpeg

el [d

B]


30

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70

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63 125 250 500 1000 2000 4000Frequenz [Hz]

Nor

m-T

ritts

chal

lpeg

el [d

B]


Ln,w = 77 dB

Berechnung von Ln,w

DIN EN ISO 717-2


Laminat

Teppich

PVC

TrittschallmessungDeckenaufbauten


TrittschallmessungAlternative Trittschallquellen

Das Norm-Hammerwerk ist allein kein geeignetes Maß für den Trittschallschutz bei Gehgeräuschen. Das gilt auch für Bodenbeläge.

Norm-Hammerwerk Mod.-Hammerwerk Japan. Gummiball menschl. Geher(in)

+ hoher Pegel+ gut reproduzierbar- Nachteile bei Teppich- untyp. Spektrum

+ typ. Spektrum+ gut reproduzierbar- Geringer Pegel- Alterung Elastomer- Nachteile bei Teppich

+ hoher Pegel+ gut reproduzierbar+ Teppich- Einzelimpulse

+ praxisgerecht- n. reproduzierbar- geringer Pegel


TrittschallmessungTrittschallminderung ist nicht gleich Trittschallminderung

Auf schwimmenden Estrichen ist die akustische Wirkung von Boden-belägen weitaus geringer als auf der Rohdecke. Die bewertete Tritt-schallminderung reduziert sich im Mittel von ca. 10-20 dB auf 0-5 dB. (Ausnahme Hochflorteppiche)

Merkliche akustische Verbesserungen durch Bodenbeläge sind nur in Ausnahmefällen (bei Estrichen mit sehr steifer Dämmschicht oder Hochflorteppichen) zu verzeichnen und beziehen sich auf hochfrequente Trittschallquellen (NHW)

Je nach Art der Anregung in der Praxis führen Schallschutzmaßnahmen wenn sie nach Norm durchgeführt werden (hochfrequent wirkende Estriche), teilweise zu einer Verschlechterung der Beurteilung von Lautheit und Lästigkeit (Hörversuch)

Messergebnisse mit dem japanischen Gummiball geben den subjektiven Höreindruck von allen untersuchten Decken am besten wieder (Hörversuch)


InstallationsgeräuscheMess-Normen für Wasserinstallationen im Überblick

DIN 4109 Schallschutz im Hochbau –Teil 4: Bauakustische Prüfungen

DIN EN ISO 10052 Akustik - Messung der Luftschalldämmung und Trittschalldämmung und des Schalls von haustechnischen Anlagen in Gebäuden – Kurzverfahren

Mes

sun

g in

G

ebäu

den

DIN EN ISO 16032 Akustik - Messung des Schalldruckpegels von haustechnischen Anlagen in Gebäuden - Standardverfahren

DIN EN 14366 Messung der Geräusche von Abwasserinstallationen im Prüfstand

Mes

sun

g im

Pr

üfs

tan

dDIN EN ISO 3822 Akustik - Prüfung des Geräuschverhaltens von Armaturen und Geräten der Wasserinstallation im Laboratorium

DIN EN 15657

(Eingangsdaten für DIN EN 12354-5)

Akustische Eigenschaften von Bauteilen und von Gebäuden - Messung des Körperschalls von haustechnischen Anlagen im Prüfstand für alle Installationsbedingungen

Weitere Anwendung von IBP-Hausverfahren im Rahmen der flexiblen Akkreditierung.


InstallationsgeräuschePrüfeinrichtungen für Wasserinstallationen am IBP

Mehrgeschossiger Installationsprüfstandin körperschallentkoppelter Bauweise(Musterbau)

Prüfstand für Wasser-armaturen nach ISO 3822

Empfangsplattenprüfstandzur Messung der ins Bau-werk eingeleiteten Körper-schall-Leistung nach

DIN EN 15657(Eingangsdaten fürDIN EN 12354-5)


InstallationsgeräuscheMusterbau - Ausschnitt aus Geschosswohnungsbau


InstallationsgeräuscheIBP-Prüfstand als Musterbau

• Gleichbleibende Bausituation

• Übertragung der Messwerte auf andere Bausituationen(worst-case)

• Produktvergleich

• Messung gleichzeitig in 3 Messräumen(diagonal, horizontal und vertikal)


InstallationsgeräuscheLeichtbau-Installationsprüfstand

IBP-Prüfstand für Geräuschmessungen an Installationen in Leicht- und Trockenbauweise

• Installationswand austauschbar

• Messung gleichzeitig in 3 Messräumen

(diagonal, horizontal und vertikal)


InstallationsgeräuscheGeräuschentstehung

Zeitlich veränderliche Geräusche,Einzelereignisse, Geräuschspitzen• WC-Spülung• Herabfallende Gegenstände• WC-Sitz schließen• Abstellen Zahnputzbecher

Bauteil BauteilBauteil Bauteil

Konstante (stationäre) Geräusche• Duschstrahl• Whirlbetrieb (Whirlwanne)


InstallationsgeräuscheBeispiel WC

10

20

30

40

0 10 20 30 40 50

Scha

llpeg

el [d

B(A

)]

Zeit [s]

14

2 3

1 Auslösen des Spülvorgangs2 Spülgeräusch3 Füllgeräusch4 Maßgebliche Geräuschspitze,

LAFmax,n = 27 dB(A)


InstallationsgeräuscheÜbertragung

Kann durch Luft- oder Körperschallerfolgen. In aller Regel ist derKörperschallanteil maßgebend.

• Die Körperschalleinleitung ins Bauwerklässt sich elastische Befestigungselementeherabsetzen

• Für die Ausbreitung im Bauwerk ist dieWeglänge (Anzahl der Stoßstellen) maßgebend

• Jede Stoßstelle vermindert den Schallpegelum etwa 10 dB


InstallationsgeräuscheWasserstrahl-Prallgeräusche bei Dusch- und Badewannen

• Prallgeräusche entstehen beim Auftreffen von Wasserstrahlen(Brausekopf) auf Sanitärgegenstände

• Nachbildung durch Körperschall-Geräuschnormal (KGN)


InstallationsgeräuscheKörperschall-Geräuschnormal (KGN)

Anregung des Prüfobjekts senkrecht aus 0,5 m Höhe mit einem Wasserdruck von 0,3 MPa(Wasserdurchfluss ca. 0,26 l/s)

Installations-Geräuschnormal (IGN)für Armaturengeräuschmessungennach DIN EN ISO 3822


InstallationsgeräuscheVergleich Brausekopf / KGN

zahlreiche ver-schiedene Modelle,z. T. verstellbar (verschiedene Strahlarten)

Brausekopf

KGN

Körperschall-Geräuschnormal(DIN EN ISO3822-1)

genormt und reproduzierbar(0,3 MPa, 0,26 l/s)

0

5

10

15

20

25

30

35

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 KGN

Brausekopf / Strahleinstellung

Inst

alla

tio

ns-

Sch

allp

egel

[d

B(A

)]0

5

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15

20

25

30

35

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 KGN

Brausekopf / Strahleinstellung

Inst

alla

tio

ns-

Sch

allp

egel

[d

B(A

)]

Brausekopf / StrahleinstellungIn

stal

latio

ns-S

chal

lpeg

elL A

Feq,

n[d

B]

Vergleich verschiedener Brauseköpfe

→ KGN-Anregung an Obergrenzehandelsüblicher Brauseköpfe

→ Werden die Anforderungen bei KGN-Anregung eingehalten, so trifft das ist in der Regel auch für beliebige Brauseköpfe zu.


InstallationsgeräuscheMessung von Benutzungsgeräuschen

Nachbildung von Benutzungsgeräuschen mit EMPA-Pendelfallhammernach SIA 181 (Schweiz)

• Anregung des Prüfobjekts mit definiertem Hammerschlag (horizontal und vertikal möglich)• Messung des resultierenden Maximalpegels• Umrechnung auf einheitliche raumakustische Bedingungen, A-Bewertung• Pegelkorrektur (-5 bis -12 dB) zur Anpassung an reale Benutzungsgeräusche


InstallationsgeräuscheEntstehung von Abwassergeräuschen

Empfangs- raum

Installationswand (220 kg/m2)

Abwassersystem

Installations- raum

Rohr- schelle

1

2 3

1 Körperschalleinleitung über die Rohrschellen

2 Luftschallanregung der Installationswand

3 Luftschallabstrahlung in den Empfangsraum

Geräuschentstehung

• Fließgeräusche des an der Rohr-wand herabströmenden Wassers(mittel- und hochfrequent)

• Prallgeräusche an Bögen undAbzweigen (tieffrequent)

Geräuschübertragung

a) Körperschallübertragung über Rohrschellen

b) Körperschallübertragung über dieDeckendurchführungen

c) Luftschallübertragung durch Schallabstrahlung der Rohrwand(vorwiegend Nahfeld)


InstallationsgeräuscheAbwassermessungen nach DIN EN 14366 im Prüfstand

• Vergleich von unterschiedlichen Abwassersystemen

• Genormter Messaufbau

• Stationärer Wasserdurchflussmit 0,5 l/s, 1,0 l/s, 2,0 l/s und 4,0 l/s

• Trennung von Luft- und KörperschallanteilLa,A und Lsc,A(Prognoseberechnung nach DIN EN ISO 12354-5)

• Zusätzliche Messung der Installations-Schallpegel LAFeq,n (DIN 4109) und L

AFeq,nT(VDI 4100)

Achtung:Teilinstallation (25 dB(A) + 25 dB(A) = 28 dB(A))


InstallationsgeräuscheVergleich zwischen Prüfstand und Bau

Messung erfolgt am Bau im Prinzip genauso wie im Prüfstand (= Musterbau)1) Anregung / Betrieb der Installation gemäß der jeweiligen Messnorm (z. B. DIN EN ISO 10052)2) Messung des resultierenden Schallpegel im schutzbedürftigen Raum

• Messung niedriger Schallpegel am Bau wegen vorhandener Störgeräusche oft äußerst schwierig

• erhöhte Messunsicherheit wegen akustisch ungeeigneter Messräume

• Vergleich- und Übertragbarkeit der Ergebnisse wegen undefinierter Mess- und Übertragungs-bedingungen am Bau eingeschränkt

• Im Prüstand KGN mit 3 Bar statt Brause mit vorhandenem Wasserdruck

• Prüfung von Teilinstallationen im Prüfstand ohne Weiteres möglich

Unterschiede zwischen Prüfstand und Bau


InstallationsgeräuscheÜbertragung von Prüfstandsmessungen auf den Bau

(derzeitiges Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik)

1) Messung des Geräuschpegels der Installation im Prüfstand (mit dem Prüfstand als Musterbau)

2) Rechnerische Übertragung der Messwerte auf abweichende Bausituationen in Anlehnung an DIN EN 12354-1

Derzeit Beschränkung auf folgende Fälle:• Bauwerke in Massivbauweise

• Massenänderung von Installationswand oder Decke

• Schallübertragung in direkt angrenzende Räume(horizontal, vertikal oder diagonal)

• einfaches Verfahren, Genauigkeit in der Praxis zumeist ausreichend• Erweiterung des Verfahrens auf andere Raumanordnungen nur

eingeschränkt möglich (Beschränkung auf ähnliche Grundrisse)


InstallationsgeräuscheÜbertragung von Prüfstandsmessungen auf den Bau

Beispiel für die Übertragung von Messergebnissen auf eine andere Bausituation(unterschiedliche Dicke der Stahlbetondecke)

Installations-Schallpegel in Abhängigkeitvon der Dicke einer Stahlbetondecke(Ergebnisse gelten für IBP-Installationsprüfstand)

Eine 2 cm dickere Decke kannden Installations-Schallpegelim Raum UG hintenum ca. 1 dB(A) abmindern.

24

26

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32

34

36

12 14 16 17 19 21 23 24 26 28

Inst

alla

tions

-Sch

allp

egel

LIn

[dB

(A)]

Dicke d [cm] der Betondecke (ρ=2300 kg/m³)

UG vorne

UG hinten

Referenzwert


Akustik am IBP-Standort in Stuttgart

Fahrzeugakustik Installationsgeräusche

Freifeldraum HallraumWindkanal Bauteile (z. B. Fenster)


30 Wissenschaftler & Ingenieure

22 akustische Labors

Prüflabor mit flexiblerAkkreditierung (DAkkS)

Akustik am IBP-Standort in Stuttgart

Fahrzeugakustik Installationsgeräusche

Freifeldraum HallraumWindkanal Bauteile (z. B. Fenster)

von der labormessung zum ergebnis für die praxis · akustik - messung des schalldruckpegels von...

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