ISO 717 Neues Beurteilungssystem für die Schalldämmung in Gebäuden

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1 4. HolzBauSpezal Akustk & Brandschutz 2013 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden W. Scholl 1 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden Werner Scholl Wedtlenstedt DE-Braunschweg

2 2 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden W. Scholl 4. HolzBauSpezal Akustk & Brandschutz 2013

3 4. HolzBauSpezal Akustk & Brandschutz 2013 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden W. Scholl 3 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden 1. De Aufgabenstellung der ISO 717 De nternatonale Norm ISO 717 "Acoustcs Ratng of sound nsulaton n Buldngs and od buldng elements" [1] st das mttlere Element n ener Kette von Normen mt dem Zel, ausrechenden Schallschutz n Gebäuden zu gewährlesten. ISO 717 erhält hren Input n Form von Terz- oder Oktavspektren von Schalldämmgrößen, entweder aus Messungen z.b. nach ISO [2] oder von Prognose-Normen, we EN [3], oder auch auf der Bass theoretscher Betrachtungen. De Aufgabe von ISO 717 st es nun, solche Spektren zu enem enzgen Zahlenwert zusammenzufassen sog. "Enzahlwerte" de de Lärmstuaton wedergeben sollen auch unter dem Geschtspunkt der subjektven Wahrnehmung solcherart belasteter Personen.. Zu desem Zweck müssen n ISO 717 Annahmen getroffen werden ncht nur bezüglch typscher anzunehmender Geräuschspektren (z.b. von Nachbarn oder Verkehrslärm von draußen) sondern auch bezüglch der subjektven Lärmwahrnehmung durch Menschen. Indem man Schalldämmung durch ene enzge Zahl repräsentert, erhofft man sch ene enfache Verglechbarket von Bauelementen oder Baustuatonen unterenander und n Bezug auf gesetzlche Anforderungen. Solche Anforderungen snd m letzten Gled der Normenkette festgelegt (n Deutschland n DIN 4109 [4]), zusammen mt enem System zur Kontrolle der Überenstmmung von errechtem Schallschutz und gefordertem Schallschutz. De Arbetstelung zwschen den erwähnten Normen st we folgt: De Mess-Normen (ISO z.b.) formuleren de anzuwendenden Verfahren und de Messbedngungen, z.b. Anzahl und Postonen der Mkrofone. De "Bewertungsnormen" der Rehe ISO 717 legen Regeln vom Standpunkt der psychoakustschen Auswertung fest. Bespele snd der Bezug der Schallpegel auf Nachhallzeten bzw. Schall-Absorptonsflächen, de Verwendung verschedener Frequenzauflösungen (Terz oder Oktav) oder de zu berückschtgenden Frequenzbereche. ISO 717 stellt außerdem repräsentatve Spektren von Test- Schallquellen zur Verfügung zur Enzahlwert-Bldung. De "Anforderungsnormen" schleßlch (DIN 4109) haben eher admnstratve oder gesetzesähnlche Aufgaben, darunter de Festlegung der Höhe der Anforderungen unter Berückschtgung unterschedlcher Interessen, de Enführung von Ergebnskontrollen oder auch Festlegungen, we mt Mess- und Prognose-Unscherheten umzugehen st. De Ermttlung der Höhe der Unscherheten allerdngs blebt Sache der Mess- bzw. Bewertungsnormen. 2. Das Zel der Überarbetung der ISO 717 De exsterende Verson der ISO 717 betet für de Beurtelung von Bauelementen oder Gebäuden ene enorme Anzahl von Enzahlwerten an. Zunächst snd da zwe rvalserende Bewertungssysteme: En System bestmmt enen Enzahlwert durch Anpassung ener Referenzkurve an das zu bewertende Schalldämm- Frequenzspektrum (so z.b. be der Ermttlung von R w ). Das andere System stellt genormte Referenz-Geräuschspektren zur Verfügung, mttels derer man de Gesamtschallpegel- Dfferenz zwschen Räumen oder an enem Trennbautel bestmmen kann, telwese auch n Form von A-Schallpegel-Dfferenzen. Zwetens blebt dem Anwender überlassen, ob er den Schallschutz ab 50, 63 oder 100 Hz und bs 2500, 3150 oder 5000 Hz betrachten möchte. Weterhn besteht de Wahlmöglchket zwschen verschedenen Referenz-Lärmspektren und der Art der Normerung der Schallpegel n den Empfangsräumen (T oder A) und weteren Varanten bezüglch der Messbedngungen z.b. be Fassaden. Heraus ergab sch der Wunsch nach ener Redukton der Anzahl möglcher Enzahlwerte, so festgehalten n ener Resoluton des zuständgen ISO Komtees zur Überarbetung der ISO 717. Hermt war aber keneswegs gement, ganz neue Arten von Schalldämm- Größen zu schaffen, sonder eher, aus der bestehenden Menge geegnet auszuwählen.

4 4 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden W. Scholl 4. HolzBauSpezal Akustk & Brandschutz 2013 Das macht auch Snn, da dem Fortbestand bestehender Messergebnsse en großes Gewcht zukommt. De Überarbetung der ISO 717 eröffnete ganz nebenbe de Möglchket, de unnötg komplzerte gegensätzlche Behandlung von Luft- und Trtt-Schalldämmung zu überdenken. Ncht nur, dass m Falle der Trttschalldämmung de Anwendung der Spektrum- Anpassungskoeffzenten so schwer verständlch st, dass se kaum angewendet werden. Der wahre Vortel der Beschrebung von Trttschallschutz n Form von Schalldämm-Maßen (we bem Luftschall) besteht n der Tatsache, dass de Trttschallquelle dann genauso we bem Luftschall explzt n der der Auswertung des Enzahlwerte erschent und somt dann auch zur Bewertung andere Referenzspektren verwendet werden können als das, was durch de Verwendung des Norm-Trttschall-Hammerwerks zwangsläufg vorgegeben st. Deser Aspekt wrd noch an Bedeutung gewnnen, als sch n kürzlchen Dskussonen zegte, dass das Anregespektrum des Hammerwerks ncht be allen Deckentypen zu befredgenden Ergebnssen führt. Ene entsprechende Anpassung des Trttschall- Referenzspektrums schent ene enfache Möglchket der Verbesserung. 3. De Vorschläge zur Überarbetung Zunächst wurden ver Anwendungsbereche für baulchen Schallschutz defnert, für de sch egene Enzahlwerte zu lohnen schenen: Lärm von den Nachbarn (Im Englschen - der ISO "Amtssprache" - als "lvng nose" bezechnet), Lärm von draußen (überwegend Strassenverkehrslärm), menschlche Sprache unter dem Geschtspunkt der Vertraulchket, und Trttschall, womt.a. körperschall-erzeugte Geräusche be typscher Wohnungsnutzung gement snd, darunter natürlch auch menschlches Gehen. Für dese Fälle wurden passende (und oblgatorsche) Frequenzbereche vorgegeben. Alle neueren Untersuchungen haben gezegt, dass für ene gute Korrelaton zwschen Enzahlwert und menschlcher Wahrnehmung der Frequenzberech unter 100 Hz wesentlch st. Daher wurde der Berech von 50 bs 5000 Hz n allen Fällen fest vorgegeben, außer be dem Kennwert für Sprachverständlchket, be dem ene Untergrenze von 200 Hz besser passt [5,6]. Ene Überscht über solche Untersuchungen fndet sch n [7]. Weterhn war zu beantworten, ob überhaupt zwe Bewertungssysteme erforderlch snd, d.h. das Verfahren mt dem Referenzkurvenverglech (we be R w oder L n,w ) und anderersets das Verfahren der Bestmmung der (telwese A-bewerteten) Gesamtpegeldfferenzen vor und hnter enem Bautel (we be "R w +C" oder "L n,w +C I "). De oben genannten Untersuchungen haben gezegt, dass bede Prozeduren bezüglch der psychoakustschen Gültgket glechwertg snd, wenn deselben Frequenzbereche zugrunde legen. Daher wurde das Verfahren der Gesamtpegeldfferenzen wegen sener sonstgen Vortele als enzges Verfahren gewählt. Es st m Übrgen zu beachten, dass "R w +C" keneswegs ene Summe aus enem Ergebns des Referenzkurvenverfahrens (R w ) und ener Korrektur C darstellt. "R w +C" st velmehr der etwas rreführende Name für ene enzge Kenngröße mt hrer egenen, relatv enfachen Auswerteformel. Se hat mt R w überhaupt nchts zu tun. De "R w +C"-Methode hat große Vortele: se enthält explzt das verwendete "Testgeräusch" und de ggf. angewandte zusätzlche Bewertung mt der Empfndlchketskurve des menschlchen Gehörs (her als A-Bewertung). Da der so berechnete Enzahlwert auf ener relatv enfachen Formel basert, kann auch de Unscherhet des Enzahlwertes lecht aus den (eher bekannten) Unscherheten der Terz-Werte berechnet werden. Für de "Rw+C"-Methode lautet de Formel zur Berechnung des Enzahlwerts der Schalldämmung aus den gegebenen Terzwerten allgemen: R source, source lg ( L, source R ) /10 10 db, (1) L /10

5 L / db 4. HolzBauSpezal Akustk & Brandschutz 2013 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden W. Scholl 5 wobe der Platzhalter-Index "source" je nach Wahl des obengenannten Anwendungsberechs zu ersetzen st durch "lvng" (vom Nachbarn), "traffc", "speech" oder "mpact". (Auf der nternatonalen Ebene snd her englsche Bezechnungen n Gebrauch.) Der Zähler repräsentert de gesamte enfallende oder "angebotene" Schalllestung auf der Sendesete und der Nenner de gesamte übertragene Schalllestung n den Empfangsraum. Für de Luftschallübertragungs-Fälle snd de Referenz-Geräuschspektren n Bld 1 dargestellt lvng traffc speech frequency / Hz Bld 1: Referenz-Quellspektren L für "lvng nose", "traffc nose" (bede aus der bshergen C und C tr Defnton übernommen) und "speech ntellgblty" (neu). Glechung (1) kann be Trttschall ganz analog angewendet werden. In desem Fall enthält der Zähler von Glechung (1) das Referenz-Quellsprktrum des Trttschall- Normhammerwerks und der Zähler das Spektrum der n den Empfangsraum übertragenen Luftschalllestung. De Terzwerte der Trttschalldämmung, R (oder R mpact,) repräsenteren ganz analog de Dfferenz der vom Hammerwerk "angebotenen" zur durchgelassenen oder abgestrahlten Schalllestung. So erhält man nach ensetzen der Hammerwerks- Schalllestung: f 78. (2) 1Hz R,2 10 lg Ln, L n,i snd de Terzwerte des Norm-Trttschallpegels m Empfangsraum. De ersten beden Terme stellen de Lestung des Hammerwerks dar, wobe f de Mttenfrequenz des betrachteten Terzbandes st. Wenn man deses "natürlche" Spektrum des ISO Hammerwerks als Referenzspektrum übernmmt (sehe Bld 2), kann das neue Trttschalldämm- Maß unmttelbar aus dem "alten" Enzahlwert "L n,w +C I, " übernommen werden: R ( L C ). (3) mpact 104 n, w I, Künftg würde man R mpact aber drekt nach Formel (1) bestmmen und ncht über den unnötgen Umweg der L n,w -Bestmmung.

6 L / db 6 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden W. Scholl 4. HolzBauSpezal Akustk & Brandschutz mpact frequency / Hz Bld 2: Referenz-Quellspectrum L für das ISO Norm-Hammerwerk. Durch desen klenen Schrtt Ersatz von L n, durch R wrd das ganze Schalldämm- System für Luft- und Trttschall konsstent und klar. Es st nun sogar vorstellbar, verschedene Körperschallquellen mttels hrer potentellen Körperschalllestung verglechbar zu machen. Vorhandene Berechnungen für den Luftschall we Unscherhetsbetrachtungen können nun drekt für Trttschall übernommen werden. Und ncht zuletzt legen de Zahlenwerte für Rmpact n dem glechen "normalen" Berech, we wr es vom Luftschall her gewohnt snd. Bld 3 zegt en Bespel Ln, resp. R / db R Ln, frequency / Hz Bld 3: Norm-Trttschallpegelwerte L n, und Trttschall-Dämm-Maß-Werte R ener belebg gewählten Decke als Bespel. De Enzahlwerte snd: L n,w = 46 db, C I, = 3 db, R mpact = 55 db. De oblgatorsche Enbezehung von Frequenzen unter 100 Hz führt zu der Frage, ob herdurch de Unscherheten der Enzahlwerte ncht n unzulässgem Maße erhöht würden. De Auswertung zahlloser Rngversuche durch Wttstock [7] hat Folgendes ergeben: De Erhöhung der Anzahl berückschtgter Terzen durch Hnzunahme tefer Frequenzen macht de Enzahlwerte eher stabler, d.h. wenger streuend und damt wenger unscher. Mt ener Ausnahme: Be Bauelementen bzw. Baustuatonen, de ene graverende Schalldämm-Schwäche unter 100 Hz aufwesen, wrd de Unscherhet des Enzahlwertes ungefähr den Unscherhetswert be deser domnerenden Frequenz annehmen. De her vorgeschlagenen Enzahlwerte erzeugen aber das Problem ncht, sondern se machen es ledglch schtbar. Und da es sch um en real exsterendes Problem handelt, erfüllen se somt hre Aufgabe. Anders ausgedrückt: das Weglassen der tefen Frequenzen würde das Problem zwar verdecken, aber ncht besetgen.

7 4. HolzBauSpezal Akustk & Brandschutz 2013 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden W. Scholl 7 Tabelle 1 zegt den für de Überarbetung der ISO 717 gewählten Satz von Enzahlwerten. De Pseudo-Summen-Namen wurden durch neue Namen mt selbsterklärenden Namen ersetzt. Was das Zel der Verrngerung der Anzahl von Enzahlwerten betrfft, werden zurzet zwe wetere Punkte dskutert: Erstens: Neben dem Schalldämm-Maß R exsteren noch zwe konkurrerende Systeme "standardserter" und "normalserter" Schalldruckpegel, ausgedrückt als D nt und D n. Ihr Exstenzrecht hängt davon ab, ob man annmmt, dass n normalen Gebäuden entweder de Nachhallzet oder eher de sogenannte "äquvalente Schall-Absorptonsfläche" typsch und näherungswese konstant se. D nt wrd wesentlch häufger benutzt und könnte daher als enzge der beden Größen übrg gelassen werden. Zwetens: Derzet können alle Enzahlwerte noch auf der Bass von Terz- und Oktavbandwerten ermttelt werden. Des erfordert de zwefache Defnton aller Referenzkurven und getrennte Darstellung n der Norm. Mehr noch, de resulterenden Enzahlwerte snd ncht zwangsläufg glech und müssten daher jewels zusätzlch mt der angewandten Bandbrete gekennzechnet werden [9]. De Terzanalyse enthält deutlch mehr Informaton bezüglch der Egenheten der beschrebenen Bautele, z.b. der Lage und Brete von Resonanzen, erfordert jedoch heutzutage kenerle Mehraufwand be der Messung und Berechnung der Enzahlwerte. Daher könnte de terzwese Auswertung als Enzge übrg bleben. Vellecht könnte zusätzlch ene Formel n der Norm angegeben werden, mt der Oktavwerte (aber ncht zur Berechnung der Enzahlwerte!) berechenbar snd, falls dese noch n natonalen Vorschrften gefordert werden. En solches Vorgehen wurde n enem kürzlch erschenenen Entwurf ener Messnorm vorgeschlagen [10]. Tabelle 1: Vorschlag für de neu zu verwendenden Enzahlwerte. Anwendung der Schalldämmung: Neuer Name: Äquvalent zu: "lvng nose" vom Nachbarn R lvng R w + C Straßenverkehrslärm R traffc R w + C tr, Sprschverständlchket / Vertraulchket R speech R w + C speech Trttschall R mpact 104 (L n,w + C I, ) 4. Zusammenhang zwschen den bshergen und den künftgen Schalldämm-Maßen De Auswrkungen der Auswahl bestmmter Enzahlwerte gegenüber den bsher Verwendeten, de m Wesentlchen durch den Enbezug der Frequenzen unter 100 Hz verursacht werden, snd berets umfangrech untersucht worden [7]. Um ene Vorstellung des Enflusses zu geben, snd für massve Wände und Fenster de Werte von R w und de neu vorgeschlagenen Werte R lvng und R traffc enander gegenübergestellt, sehe Blder 4 und 5. Es versteht sch von selbst, dass be ener (ausschleßlchen) Enführung der neuen Enzahlwerte de Anforderungswerte an de Schalldämmung entsprechend angepasst werden müssen. De muss n ener Übergangsperode geschehen, n der das alte und das neue System zunächst noch parallel exsteren.

8 Rlvng and Rtraffc db Rtraffc db 8 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden W. Scholl 4. HolzBauSpezal Akustk & Brandschutz y = 0,8659x + 0,3825 R 2 = 0, Rw db Bld 4: Korrelaton R traffc - R w für Fenster heavy nach walls Rlvng [7] Rtraffc y = 0,8843x + 5,1961 R 2 = 0, y = 31,352Ln(x) - 77,635 R 2 = 0,7774 y = 0,6121x + 14,214 R 2 = 0, Rw db Rlvng Rtraffc Lnear (Rlvng) Logarthmsch (Rtraffc) Lnear (Rtraffc) Bld 5: Korrelaton R lvng R w and R traffc R w für schwere Wände nach [7] 5. Zusammenfassung und Ausblck Gemäß der ursprünglchen ISO-Resoluton wurde de Anzahl der Enzahlwerte n ISO 717 reduzert durch Auswahl aus der bestehenden Menge, wobe psychoakustsche Aspekte und typsche Anwendungsbereche n Gebäuden beachtet wurden. De Bereche Nachbarschaftslärm ("lvng nose"), Verkehrslärm ("traffc"), Trttschall durch körperschallanregende Vorgänge ("mpact nose") und das st neu Sprachverständlchket oder Vertraulchket ("speech") werden künftg durch jewels en enzges Schalldämm-Maß beschreben. De gewählte Schalldämm-Maße haben fest vorgegebene Frequenzbereche, mmer ab 50 Hz (außer be der Sprachverständlchket, dort 200 Hz). Dese Festlegungen führen zu ener besseren Überenstmmung mt der wahrgenommenen Lärmbelästgung. Obwohl nunmehr de oft unschersten tefen Frequenzen n de Auswertung enbezogen werden, erhöht sch de Scherhet der Enzahlwerte, es se denn, dass en Bautel oder ene Gebäudestuaton graverende und domnerende Probleme unter 100 Hz hat, wobe de Unscherhet des Enzahlwertes dann de Unscherhet des entsprechenden Frequenzbandes annmmt. De Enzahlwerte verursachen aber ncht das Problem, genauso weng we se es lösen könnten. Se zegen nur das, was man auch hören würde. Luft- und Trttschalldämmumg sollen nun enhetlch als Schalldämm-Maße dargestellt werden. Das wrd ncht nur das ganze Schalldämm-System klarer machen, sondern auch enen großen Vortel der bshergen Luftschall-Darstellung auf den Trttschall übertragen:

9 4. HolzBauSpezal Akustk & Brandschutz 2013 ISO 717 Neues Beurtelungssystem für de Schalldämmung n Gebäuden W. Scholl 9 nämlch en Anregespektrum durch en anderes zu ersetzen oder zu ergänzen, dass an de beabschtgte Anwendung (Gehgeräusche oder fallende Gegenständ?) und de menschlche Wahrnehmung angepasst werden kann (we z.b. be Nachbarschaftslärm oder Verkehrslärm be Luftschall). Solange das Spektrum des ISO-Normhammerwerks als Referenz-Quellspektrum bebehalten wrd, wrd das neue Trttschalldämm-Maß R mpact exakt de Enzahlwert-Rehenfolge und Abstände von Bauprodukten und Baustuatonen bebehalten, de bsher für de Kenngröße Ln,w +C I, galten. De vorgeschlagenen Enzahlwerte werden selbsterklärende Namen haben. Da de vorgeschlagenen Enzahlwerte durch Formeln auf der Bass von Lestungsbetrachtungen defnert snd (und ncht durch Prozeduren we z.b. be R w ), snd se am besten geegnet für de rechnersche Kombnaton der Schalldämmung von Bautelen und Übertragungswegen, für Unscherhetsberechnungen und um Verbesserungen auszudrücken. Weter könnte de Anzahl von Enzahlwerten durch weglassen der oktav-baserten Werte und der Normschallpegeldfferenzen D n verrngert werden. Des st noch ncht ausdskutert. Es wurde darauf geachtet, dass de Ergebnsse bsherger Schalldämm-Messungen auch künftg verwendbar snd, zumndest, sowet se berets de Frequenzbereche von 50 bs 100 Hz enthalten. In desem Fall können de bshergen Enzahlwerte drekt übernommen werden (s. Tabelle 1) bzw. m Falle der Sprachverständlchket anhand der bestehenden Terzwerte ohne Weteres nachberechnet werden. Zur Zet werden de ausgewählten Enzahlwerte n den mesten Ländern ncht zur Festlegung von Anforderungen verwendet. Deshalb erschent es notwendg, ene längere Übergangszet vorzusehen, n der de alten Schalldämm-Größen parallel weterverwendet werden können. Aber de neuen Rahmenbedngungen snd dann berets bekannt, und es besteht de Gelegenhet, de Anforderungen anzupassen und de Bauelemente und Gebäude entsprechend zu optmeren. Um de Koexstenz des bshergen und des künftgen Systems zu ermöglchen, wrd das neue System unter der neuen Norm-Nummer ISO erschenen. 6. Lteratur [1] ISO 717, Acoustcs - Ratng of sound nsulaton n buldngs and of buldng elements - Part 1: Arborne sound nsulaton ( AM1:2006) and Part 2: Impact sound nsulaton ( AM1:2006). [2] ISO 10140, Acoustcs - Laboratory measurement of sound nsulaton of buldng elements. All parts [3] EN12354, Buldng acoustcs - Estmaton of acoustc performance of buldngs from the performance of elements - All parts. [4] DIN 4109, Schallschutz m Hochbau [5] Mortensen, F.R.: Subjectve evaluaton of nose from neghbours. Wth focus on low frequences. Publcaton no 53, Techncal Unversty of Denmark, Department of Acoustc Technology, [6] Park, H.K.; Bradley, J.S.: Evaluatng standard arborne sound nsulaton measures n terms of annoyance, loudness, and audblty ratngs. J. Acoust. Soc. Am., 126 (1) , 2009 [7] W. Scholl, J. Lang, V. Wttstock: Ratng of Sound Insulaton at Present and n Future: The Revson of ISO 717. Acta Acustca unted wth Acustca, Vol 97 (2011) No. 4 [8] W. Scholl: Revson of ISO 717: Why Not Use Impact Sound Reducton Indces Instead of Impact Sound Pressure Levels?. Acta Acustca unted wth Acustca, Vol 97 (2011) No. 3 [9] W. Scholl, V. Wttstock: Does t matter whether sngle-number values of sound reducton ndces were evaluated from thrd-octave band values or from octave band values? Acta Acustca unted wth Acustca, Vol 98 (2012) No.2 [10] ISO DIS : Acoustcs Feld measurement of sound nsulaton n buldngs and of buldng elements Part 1: Arborne sound nsulaton. To appear n 2012.