Raumakustik. Copyright 2017 KERN ingenieurkonzepte SOFTWARE FÜR ARCHITEKTEN UND INGENIEURE

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1 Raumakustik Copyright 2017 KERN ingenieurkonzepte SOFTWARE FÜR ARCHITEKTEN UND INGENIEURE

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3 Inhalt 1.0 Raumakustik Beispiel Klassenzimmer Zusammenstellung der Bauteile Flächenermittlung und Übergabe aus dem Faltmodell Nachweis führen Grafische Darstellung der Nachhallzeit...12

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5 1.0 Raumakustik Gute Raumakustik heißt, dass man sich versteht, rein akustisch. Sprache und Klänge sollen klar hörbar sein, nicht verzerrt oder verfälscht werden, der Raum soll seiner Funktion als Klassenzimmer, Vortragsraum oder Musiksaal (...) gerecht werden können. Die akustische Qualität eines Raums wird von der Nachhallzeit bestimmt, der Dauer, die ein Ton im Raum verweilt. Empfehlungen für optimale Nachhallzeiten in Abhängigkeit von der beabsichtigten Raumnutzung enthält z.b. DIN 18041, Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen oder das Standardwerk zur Raumakustik: Fasold / Veres, Schallschutz + Raumakustik in der Praxis, Verlag für Bauwesen Die Nachhallzeit steht in direktem Zusammenhang mit der Schallabsorption durch Flächen und Einrichtungsgegenstände, die nach EN ISO berechnet wird. Berechnung mit DÄMMWERK Über die Navigation wechseln Sie aus den Bauteilen in die Raumakustik. Im Grafikfenster können Sie über den Kippschalter (rechtsoben) auf die Seite 3 Nachhallzeiten wechseln. Die Daten zur Raumakustik speichert DÄMMWERK in den Bauteildateien. Anhand der beabsichtigten Raumnutzung wird der Sollwert der Nachhallzeit festgelegt, aus der Raumgeometrie und den schallabsorbierenden Flächen im Raum wird die erwartete Nachhallzeit berechnet bzw. geeignet angepasst. 1.1 Beispiel Klassenzimmer Zusammenstellung der Bauteile Folgende Bauteile werden für das Berechnungsbeispiel benötigt: Anleitung Schritt für Schritt: Erstellen Sie ein neues Projekt, indem Sie auf den Bildschalter Projekte (links über der Navigation) klicken und neues Projekt anlegen wählen. Vergeben Sie den Projekttitel: Raumakustik Klassenzimmer. DÄMMWERK 2017 Raumakustik Seite 5 von 14

6 Die meisten der benötigten Bauteile wurden bereits angelegt. Um diese in Ihr neu angelegtes Projekt zu kopieren, gehen Sie bitte im Fenster Projekte auf Bauteile beschaffen aus... und bestätigen Sie die Rückfrage mit ja. Suchen Sie dann das folgende Projekt aus dem Sie u.a. Bauteile auswählen: dw Seminarbeispiele 2017 Projekt Sommerlicher Wärmeschutz + ThS Außenwand-monolithisch, Fenster, Dachdecke, Flachdach bekiest Innenwand Innentür Geschossdecke Flächenermittlung und Übergabe aus dem Faltmodell Als nächstes müssen die Raumflächen definiert werden. Für den Nachweis werden die Fensterflächen nach Größe, Orientierung, Neigung und g-wert, sowie die Raumgrundfläche, die Fläche der Außenwände und die Deckfläche benötigt. Diese Werte können aus einer Nebenrechnung auch manuell eingegeben werden. Gezeigt wird hier aber die Flächenermittlung mit Faltmodellen, weil sie uns in der Handhabung wesentlich komfortabler erscheint (siehe hierzu auch Seminar Faltmodelle ). Raumgeometrie Klassenraum: DÄMMWERK 2017 Raumakustik Seite 6 von 14

7 Flächenmanagement mit Faltmodellen: Öffnen Sie das Flächenmanagement mit Faltmodellen (Bildschalter in der Bedienleiste). Wählen Sie in der oberen Menüleiste den Bildschalter neu und dort den Vorschlag 2 (Rechteck). Im Dialogfenster bezeichnen Sie das Faltmodell mit Klassenraum über den Schriftzug Titel unbenannt. Es soll ein Grundriss mit Breite (x) = 10,00 m, Tiefe (y)= 8,00 m und Raumhöhe (z) = 3,00 m erstellt werden (Außenmaße). Wenn Sie mit OK bestätigen, erzeugt DÄMMWERK ein neues Faltmodell. Vergrößern Sie die Darstellung über den Schiebeschalter Darstellungsmaßstab. Schalten Sie in den Anzeigeoptionen Bauteilquerschnitte, Eckpunkte Nr. und Längen + Winkel zu. Eingabe Fenster und Tür Öffnen Sie das Flächenkontrollfenster mit den Hüllflächenoptionen, in dem Sie auf F 0103 klicken. Anschließend klicken Sie auf den Bildschalter Fenster / Öffnungen und geben die Fensterabmessungen nach Norden 1,01*1,26*5 ein und bestätigen mit OK. Fenster Ausrichtung Bauteilkonstruktion Öffnen Sie das Flächenkontrollfenster mit den Hüllflächenoptionen, in dem Sie auf F 0101 klicken. Anschließend klicken Sie auf den Bildschalter Türen / Nischen und geben die Türabmessung nach Süden 1,26*2,13 ein und danach mit Konstruktion wählen die Innentür. Eingabe Baukonstruktionen Zum Schluss editieren Sie die Bauteilkonstruktionen. Klicken Sie auf die oberste Zeichenfläche für Standardbauteile FD. Die Bauteilübersicht wird eingeblendet. Wählen Sie die (zuvor ins Arbeitsverzeichnis kopierte) Dachkonstruktion aus und bestätigen Sie. Ihre Auswahl wird grafisch angezeigt. Wiederholen Sie den Vorgang für die Standard-Außenwand, die Fensterkonstruktion und die Grundfläche. Den Wänden FAW Ost und FAW Süd muss noch eine andere Konstruktion (über Bauteilkonstruktion im Flächenkontrollfenster) die Innenwand zugeordnet werden, den diese Wände sind innenliegend und demzufolge keine Außenwand. Die erfolgreiche Zuweisung erkennen Sie an dem grünen Schriftzug mit Sternchen im Faltmodell selbst. Im unteren Bereich des Bearbeitungsfensters wird bereits eine kleine Tabelle mit den wichtigsten Flächen angezeigt, 1.Tabellenspalte: Hüllflächenbezeichnung, 2.Spalte: m²- Angaben (brutto), 3.Spalte: Öffnungen. Links der Tabelle finden Sie die angrenzenden Polygoneckpunkte, rechts am Bildschirmrand die verwendeten Bauteilquerschnitte und unterhalb der Tabelle die Angaben zum Raumvolumen (umbauter Raum, brutto). Über blau gesetzte Tabelleneinträge können zugehörige Bearbeitungsfenster aufgerufen werden. DÄMMWERK 2017 Raumakustik Seite 7 von 14

8 Übertragung der Daten in das Formularblatt Raumakustik : Damit kann das Berechnungsmodell für den Raum generiert werden. Wählen Sie fertig Raum: Raumakustik 1. Klassenraum (blau markieren) OK : Die neue Berechnung wird in einer Bauteildatei (dwb-datei) gespeichert. Benennen Sie die Datei mit dem Namen Klassenzimmer-Hallraum.dwb. DÄMMWERK wechselt nun zur bekannten Arbeitsoberfläche mit dem Berechnungsprotokoll Nachweis führen Nach der Übergabe aus dem Faltmodell wechselt DÄMMWERK auf die Seite Raumakustik, die Datei Klassenzimmer-Hallraum.dwb wird automatisch geladen. Aus der Art der geplanten Raumnutzung ist die Anforderung an die optimale Nachhallzeit TSoll im mittleren Frequenzbereich ( Hz) abzuleiten. TSoll und frequenzabhängige Richtwerte sind z.b. in DIN formuliert. Die frequenzabhängigen Werte werden in der Grafik zur Nachhallzeit kenntlich gemacht (grünes Frequenzband), TSoll wird explizit angegeben. Fasold / Veres differenziert bei den frequenzabhängigen Anforderungen stärker. Öffnen Sie das Auswahlmenü 188, Raumnutzung durch Klick auf den Schriftzug Raumnutzung.Wählen Sie 18041:2016 Räume A mit Anforderung an Tsoll A3 Unterricht / Kommunikation Unterrichtsraum : Öffnen Sie das Auswahlmenü 185, Raumtyp durch Klick auf den Schriftzug Berechnungsmodell. Wählen Sie Berechnungsmodell für Räume mit verteilter Absorption und diffusem Schallfeld. Hinweis: Räume mit verteilter Absorption und diffusem Schallfeld sind der Regelfall. Die Nachhallzeit T berechnet man in diesem Fall mit der Beziehung aus dem Raumvolumen V und den frequenzabhängigen, äquivalenten Absorptionsflächen A. Die äquivalenten Absorptionsflächen sind die Summe aus absorbierenden Bauteiloberflächen, Objekten, Objektanordnungen sowie der (normalerweise vernachlässigbaren) Luftabsorption.Bauteiloberflächen und Objekte werden so gewählt, dass sich ausreichende Absorptionsflächen und eine zweckmäßige Nachhallzeit ergeben. Der Objektanteil wird über den volumenbezogenen Anteil der Einrichtungsgegenstände und Insassen bestimmt. DÄMMWERK 2017 Raumakustik Seite 8 von 14

9 Schallabsorption in Räumen nach DIN EN Raumnutzung "Unterrichtsraum " (A3) Sollwert der Nachhallzeit T Soll = 0,59 sec (DIN 18041:2016) Berechnungsmodell für Räume mit verteilter Absorption und diffusem Schallfeld Raumvolumen V = + 80,00*3,00 = 240 m³ Oktavbandmittenfrequenzen in [Hz] Raumbegrenzungsfläche Typ Ort S [m²] äquivalente Absorptionsfläche [m²] F 0100 FG F001 z0 80,0 0,8 0,8 0,8 1,6 1,6 2,4 F 0101 FAW Süd F104 y0 27,3 0,5 0,5 0,8 0,8 1,1 1,6 Öffnungen zu 0101 F256 y0 2,7 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 F 0102 FAW Ost F104 x1 24,0 0,5 0,5 0,7 0,7 1,0 1,4 F 0103 FAW Nord F104 y1 23,6 0,5 0,5 0,7 0,7 0,9 1,4 Öffnungen zu 0103 F093 y1 6,4 1,8 1,3 0,6 0,4 0,2 0,1 F 0104 FAW West F104 x0 24,0 0,5 0,5 0,7 0,7 1,0 1,4 F 0105 FD F104 z1 80,0 1,6 1,6 2,4 2,4 3,2 4,8 xxx äquivalente Absorptionsfläche A [m²] 6,4 5,9 7,0 7,5 9,1 13,4 Oberflächen / Objekte Absorptionsgrade a F001 Betondecke 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 F104 Glattputz 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,06 F256 Tür, Holz, lackiert 0,10 0,08 0,06 0,05 0,05 0,05 F093 Fenster 0,28 0,20 0,10 0,06 0,03 0,02 Nachhallzeit T [sec] 5,97 6,55 5,51 5,13 4,23 2,87 T m = T ist = (T T 1000 ) / 2 = 5,32 sec Bassverhältnis = (T T 250 ) / (T T 1000 ) = 1,18 (für Konzertsäle empfohlen 1,1.. 1,3) äquivalente Absorptionsfläche A = S a s *SF + S Aobj + S a s *SP + ALuft (EN , Gl.1) aus Oberflächen F, Objekten O (obj), Objektanordnungen P und Luftabsorption L mit den Verteilungen Fußboden z0, Decke z1, links x0, rechts x1, vorne y0, hinten y1 und Mitte m Nachhallzeit T = 0.16 * V * (1- y) / A mit Objektanteil y = ( S Vobj,j + S VSobj,k) / V = () / V = 0,000 (Gl.5) Unter Berechnungsoptionen Raumakustik Hörsamkeit DIN 18041:2004 bitte dazuschalten:... Hörsamkeit in Räumen (DIN 18041) Raumnutzung "Unterrichtsraum " (A3) Sollwert der Nachhallzeit, T Soll = 0,59sec (DIN 18041:2016, Bild 1) frequenzabhängiger Toleranzbereich (Bild 2) [Hz] TSoll,min [sec] 0,38 0,47 0,47 0,47 0,47 0,38 TSoll,max [sec] 0,86 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 Tvorh [sec] 5,97 6,55 5,51 5,13 4,23 2,87 Der Toleranzbereich für T Soll wird nicht durchgehend eingehalten. DÄMMWERK 2017 Raumakustik Seite 9 von 14

10 Öffnen Sie das Auswahlmenü 189, Nachhallzeiten durch Klick auf den Schriftzug Nachhallzeiten. Wählen Sie Variante speichern als Variante A. Die Nachhallzeit Tsoll wird nicht überschritten und damit nicht eingehalten. Vertiefung: Optimierung der Nachhallzeit Die Nachhallzeit wird durch die Absorptionsflächen der Oberflächen maßgeblich bestimmt. Die Absorptionsgrade der Oberflächen sind materialspezifisch und frequenzabhängig. Harte, glatte Oberflächen (Beton, Putz) verfügen über ein geringes Absorptionsvermögen, weiche und rauhe Oberflächen (Gipskarton, Öffnungen, Vorhänge) absorbieren besser. Im Auswahlmenü 186, Schallabsorption durch sind eine Reihe von Daten aus DIN 18041, EN ISO und der einschlägigen Fachliteratur zusammengestellt. In unterschiedlichen Quellen findet man häufig unterschiedliche Angaben zu den Absorptionsgraden.Um die Schallabsorption zu optimieren, werden nachfolgend die weiteren Varianten b d entwickelt: Variante b: Abgehängte Decke (Gipskarton) Variante c: Abgehängte Decke (Gipskarton) und Linoleum-Fußboden Variante d: Abgehängte Decke (Gipskarton mit Lochung und Akkustikvlies) und Linoleum- Fußboden Nach Eingabe der Varianten ergibt sich im Berechnungsprotokoll: Schallabsorption in Räumen nach DIN EN Raumnutzung "Unterrichtsraum " (A3) Sollwert der Nachhallzeit T Soll = 0,59 sec (DIN 18041:2016) Berechnungsmodell für Räume mit verteilter Absorption und diffusem Schallfeld Raumvolumen V = + 80,00*3,00 = 240 m³ Oktavbandmittenfrequenzen in [Hz] Raumbegrenzungsfläche Typ Ort S [m²] äquivalente Absorptionsfläche [m²] F 0100 FG F268 z0 80,0 1,6 1,6 2,4 2,4 3,2 3,2 F 0101 FAW Süd F104 y0 27,3 0,5 0,5 0,8 0,8 1,1 1,6 Öffnungen zu 0101 F256 y0 2,7 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 F 0102 FAW Ost F104 x1 24,0 0,5 0,5 0,7 0,7 1,0 1,4 F 0103 FAW Nord F253 y1 23,6 0,7 0,7 0,5 0,9 1,2 1,2 Öffnungen zu 0103 F093 y1 6,4 1,8 1,3 0,6 0,4 0,2 0,1 F 0104 FAW West F104 x0 24,0 0,5 0,5 0,7 0,7 1,0 1,4 F 0105 FD F290 z1 80,0 40,0 52,0 56,0 52,0 48,0 56,0 xxx äquivalente Absorptionsfläche A [m²] 45,9 57,3 61,9 58,1 55,7 65,2 DÄMMWERK 2017 Raumakustik Seite 10 von 14

11 Oberflächen / Objekte Absorptionsgrade a F268 Linoleum auf Beton 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 F104 Glattputz 0,02 0,02 0,03 0,03 0,04 0,06 F256 Tür, Holz, lackiert 0,10 0,08 0,06 0,05 0,05 0,05 F253 Kalkzementputz 0,03 0,03 0,02 0,04 0,05 0,05 F093 Fenster 0,28 0,20 0,10 0,06 0,03 0,02 F290 Gipsplatten 15,5% Rundlochung 8/18, 0,50 0,65 0,70 0,65 0,60 0,70 Nachhallzeit T [sec] 0,84 0,67 0,62 0,66 0,69 0,59 T m = T ist = (T T 1000 ) / 2 = 0,64 sec Bassverhältnis = (T T 250 ) / (T T 1000 ) = 1,18 (für Konzertsäle empfohlen 1,1.. 1,3) äquivalente Absorptionsfläche A = S a s *SF + S Aobj + S a s *SP + ALuft (EN , Gl.1) aus Oberflächen F, Objekten O (obj), Objektanordnungen P und Luftabsorption L mit den Verteilungen Fußboden z0, Decke z1, links x0, rechts x1, vorne y0, hinten y1 und Mitte m Nachhallzeit T = 0.16 * V * (1- y) / A mit Objektanteil y = ( S Vobj,j + S VSobj,k) / V = () / V = 0,000 (Gl.5) Berechnungsvarianten [Hz] A: unbehandelter Raum T [sec] 5,97 6,55 5,51 5,13 4,23 2,87 B: abgehängte Decke T [sec] 1,33 3,13 4,48 3,59 2,94 2,56 C: abgehängte Decke und Linoleu T [sec] 1,30 2,94 3,78 3,34 2,62 2,43 D: abgehängte Decke mit Rundloc T [sec] 0,84 0,67 0,62 0,66 0,69 0,59 Pegelminderung durch zusätzliche Absorptionsflächen (zu Berechnungsvarianten) B: abgehängte Decke DL [db] 6,5 3,2 0,9 1,5 1,6 0,5 C: abgehängte Decke und Linoleu DL [db] 6,6 3,5 1,6 1,9 2,1 0,7 D: abgehängte Decke mit Rundloc DL [db] 8,5 9,9 9,5 8,9 7,9 6,9 Minderung des Schalldruckpegels im Raum DL = 10*lg ((A + DA) / A)... Hörsamkeit in Räumen (DIN 18041) Raumnutzung "Unterrichtsraum " (A3) Sollwert der Nachhallzeit, T Soll = 0,59sec (DIN 18041:2016, Bild 1) frequenzabhängiger Toleranzbereich (Bild 2) [Hz] TSoll,min [sec] 0,38 0,47 0,47 0,47 0,47 0,38 TSoll,max [sec] 0,86 0,71 0,71 0,71 0,71 0,71 Tvorh [sec] 0,84 0,67 0,62 0,66 0,69 0,59 Der Toleranzbereich für T Soll wird eingehalten, OK Mit der Variante D ist die Hörsamkeit nach DIN über die Nachhhallzeit im Toleranzbereich. DÄMMWERK 2017 Raumakustik Seite 11 von 14

12 1.1.4 Grafische Darstellung der Nachhallzeit Die Grafik wird automatisch eingeblendet, wenn Sie rechts bei Berechnungsoption unter Grafik die "Nachhallzeit" gewählt haben. Auf der Abszisse sind die Oktavbandmittenfrequenzen dargestellt, auf der Ordinate die Nachhallzeit. Die Ordinate kann logarithmisch geteilt werden, wenn die berechneten Nachhallzeiten weit streuen (Darstellungsoption bei Einstellungen). Der Bereich mit der optimalen Nachhallzeit in Abhängigkeit von der Raumnutzung ist farblich markiert. Die berechneten, frequenzabhängigen Nachhallzeiten werden als Polygonzug mit 6 Stützwerten gezeichnet. Man kann die Werte für bis zu vier Variantenberechnungen darstellen. DÄMMWERK 2017 Raumakustik Seite 12 von 14

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14 KERN ingenieurkonzepte Software für Architekten und Ingenieure Hagelberger Straße Berlin Fon Fax Stand: Juli 2017