Thermo-akustische Isolier lösungen auf Polymer-Basis

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1 AUS DER PRAXIS Thermo-akustische Isolier lösungen auf Polymer-Basis von Pierre Moesen Die in den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts beginnenden Energiekrisen lösten einen Boom in der Entwicklung und dem Einsatz von thermischen Isolierlösungen aus. Durch steigende Energiepreise verkürzen sich seither die Amortisationszeiten für entsprechende Investitionen in Anlagen und Gebäude in unglaublichem Maße. Darüber hinaus lässt sich seitens des Gesetzgebers eine zunehmende Sensibilisierung hinsichtlich Arbeitssicherheits- und Umweltschutzüberlegungen feststellen. Dämmmaßnahmen werden mittlerweile häufig rechtlich verbindlich vorgeschrieben. Verbunden mit dem Wissen um die technische Machbarkeit, verschärfen sich vor diesem Hintergrund die Anforderungen bezüglich des Lärmschutzes. Die Nachfrage nach Dämmsystemen, die thermischen wie akustischen Problemstellungen gewachsen sind, ist groß. Insbesondere Hersteller elastomerer Dämmstoffe entwickelten in den letzten Jahren passende Lösungen. Die geschichtlich wohl älteste Form der Dämmung im Bereich Bauwesen/Technik ist die Bauwerksabdichtung also das berühmte Dach über dem Kopf. Schon früh schützten Menschen sich, sowie ihr Hab und Gut vor dem Eindringen von Wasser und Zugluft. Das gewünschte Raumklima jedoch wurde über Jahrhunderte hinweg mittels Energiezuführung durch entsprechend groß dimensionierte Heiz-/Klima-/Kühlanlagen zu erzeugen versucht. Erst Energiekrisen und ein wachsendes Umweltbewusstsein brachten hier die Wende. Hohe Energiekosten bei gleichzeitig weitgehend ausgeschöpften Möglichkeiten bezüglich des Wirkungsgrads von Heiz-/Kühlanlagen, unterstützt durch eine entsprechende Gesetzgebung, machten Investitionen in Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten im Bereich der Energieeinsparung und somit auch der thermischen Dämmung, attraktiv. Heute verfügen wir über eine Vielzahl an thermischen Dämmprodukten, die sich hinsichtlich Faktoren, wie Temperatureinsatzbereich, Wärmeleitfähigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen verschiedene Umwelteinflüssen, Materialkonsistenz, Gewicht, Farbe, Verarbeitungsmöglichkeiten etc. unterscheiden, um den Anforderungen der jeweiligen Anwendung bestmöglich gerecht zu werden. Unsere Zivilisation hat jedoch bekanntlich nicht nur Lösungen hervorgebracht, sondern auch neue Probleme geschaffen. Ein typisches Beispiel hierfür ist der Lärm, der als unerwünschtes Nebenprodukt beim Betreiben von Industrieanlagen und Fahrzeugen, aber auch, mehr oder weniger bewusst, in Diskotheken, Konzerthäusern oder privaten Räumlichkeiten erzeugt wird. Es gilt heute als erwiesen, dass Lärm seelischen, wie auch körperli- 40 ISOLIERTECHNIK

2 K-FLEX K-FONIK: Blockt Lärm ganz einfach ab THERMO-AKUSTISCHE I S O L I E R U N G Die innovative Produktfamilie für den Schallschutz K-FLEX K-FONIK ist ein komplettes System für den Schallschutz, die Schallabsorption, die Schalldämpfung und die thermoakustische Isolierung. Die umweltfreundlichen, bleifreien Produkte besitzen hervorragende Eigenschaften und eignen sich als Lärmschutzbarriere und für die Entdröhnung (Schwerfolien aus HD-Gummi K-FLEX K-FONIK GK oder die halogenfreie Variante K-FLEX K-FONIK GV) für die Schallabsorption K-FLEX K-FONIK OPEN CELL 240 (bietet gleichzeitig gute thermische Isoliereigenschaften) zur mechanischen Entkopplung (z.b. K-FLEX ST, K-FLEX ECO, K-FLEX HT) Weitere K-FLEX K-FONIK Produkte aus PU-Schaum (glatt, gewellt oder pyramidenform), aus Polyester-Textilfaser oder werkseitige Sandwich-Zusammenstellungen unterschiedlicher Materialien runden das Programm ab. Ob für die Schallisolierung von Abwasserrohren, die Isolierung von Tiefkälteleitungen, Kanälen, Decken, Böden, Garagen und akustischen Kabinen, ob für den Schiffs- und Waggonbau, für Tonstudios, Schießstände oder Maschinenräume K-FLEX K-FONIK hat für jede Anwendung die perfekte Lösung. Rufen Sie uns an! Das K-FLEX Team berät Sie gerne. L ISOLANTE K-FLEX srl. Via Leonardo da Vinci, 36 I Roncello (MB) Italien L ISOLANTE K-FLEX Vertriebsdirektion Scherzachstraße 12 D Grünkraut / Ravensburg Service-Tel.: Service- Fax: IK-Germany@isolante.com

3 AUS DER PRAXIS Minimale Dämpfung nach ISO 15665:2003 für festgelegte alternative Frequenzbereiche und Rohrdurchmesser Diagramm über den Schallabsorptionsgrad α für verschiedene Varianten von K- FLEX K-FONIK OPEN CELL in Abhängigkeit der Frequenz chen Stress hervorrufen kann. Durch die Einschränkung von Kommunikationsmöglichkeiten und den negativen Einfluss auf das Konzentrationsvermögen schmälert Lärm die Arbeitsproduktivität. Zudem erhöht er die Unfallgefahr in allen Lebensbereichen. Diese unbestreitbaren Fakten haben dazu geführt, dass Gesetzgeber in hochentwickelten Industriestaaten den Lärmschutz als wichtigen Bestandteil des Arbeits- und Umweltschutzes in verschiedenen Gesetzen verankerten. Ziel ist dabei der Schutz der Bürger vor körperlichen, seelischen und materiellen Lärmschäden. Guter Schallschutz ist heute ein maßgebliches Kriterium für hochwertige Bauten wie auch für die Gestaltung von Arbeitsplätzen. Die Lautstärke eines Schallereignisses als solches ist mit geeigneten Geräten objektiv messbar. Die Messgröße wird als Schalldruckpegel mit der Einheit Dezibel (db) bezeichnet. Erst durch nicht messbare individuelle Empfindungen oder sozio-kulturelle Aspekte wird Schall zu störendem Lärm. Lärm wird also äußerst subjektiv empfunden. Der satte Sound von getunten Motorrädern ist für den Einen Musik in den Ohren, während sich der Anwohner einer beliebten Motorradstrecke auf der Terrasse davon in seiner Sonntagsruhe gestört fühlt. Oder ein anders Beispiel: Wer hat nicht seine Eltern und Nachbarn durch Aufdrehen der Stereoanlage genervt oder ist nicht selbst schon durch Krach um den wohlverdienten Schlaf gebracht worden? Wie lässt sich Lärm definieren? Generell ist jedes Schallereignis, das das menschliche Wohlbefinden beeinträchtigt, als Lärm zu bezeichnen. Diese Subjektivität im Lärmempfinden erschwert die Festlegung geeigneter Grenzwerte. Hinzu kommt, dass eine einzelne Schallmessung immer nur eine Momentaufnahme darstellt, die von den jeweils gerade herrschenden Rahmenbedingungen abhängt. Viele Schalleinwirkungen verändern sich jedoch im zeitlichen Ablauf. Die Abwägung, ob ein einmaliges lautes Ereignis, ein weniger lautes Ereignis, das regelmäßig oder unregelmäßig mehrfach innerhalb eines Zeitabschnittes auftritt oder aber ein leises Dauerfiepen schwerer wiegt, macht die Beurteilung anhand objektiver Maßstäbe schwierig. Für verschiedene Bereiche, wie beispielsweise den Straßen- und 42 ISOLIERTECHNIK

4 Schienenverkehr, schreibt der Gesetzgeber, zum Beispiel in der 16. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (16, BImG), daher nicht nur die Schallpegelmessung, sondern eine aus verschiedenen Messungen resultierende und genau festgelegte Art der Lärmberechnung vor. Ein zeitlich gemittelter Schallpegel (Mittelungspegel), bildet dabei die Basis für den durch Zuschläge zu berechnenden Beurteilungspegel. Weitere Informationen hierzu findet der interessierte Leser im Internet unter html. Analoge Verfahren schreibt die 6. Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm TA Lärm) für Anlagengeräusche vor. Zu berücksichtigen sind wirkungsgerechte Zuschläge für besondere Geräuschmerkmale, wie Ton-, Informations-, Impulshaltigkeit, ebenso wie ein Zuschlag für Tageszeiten mit erhöhter Empfindlichkeit. Auf diese Weise hat der Gesetzgeber deutliche Impulse zur Entwicklung geeigneter Materialien zum Lärmschutz gesetzt und schreibt deren Anwendung mehr und mehr verbindlich vor. Beispiel für die Darstellung des Schalldämmmaßes R anhand des Produkts K- FLEX K-FONIK GK 4 kg/m² Den aktuellen Stand der Technik reflektiert beispielsweise für den Anwendungsbereich der akustischen Isolierung von zylindrischen Stahlrohren bis 1 m Durchmesser (minimale Wandstärke 4,2 mm bei Durchmessern unter 300 mm, 6,3 mm bei Durchmessern von 300 mm und darüber) und ihren Komponenten die ISO 15665:2003. Sie definiert die akustischen Eigenschaften von drei Klassen (A, B und C) von Rohrisolierungen. Die ISO 15665:2003 deckt dabei sowohl Planungs- als auch Installations-Aspekte der akustischen Isolierung ab. Sie bietet Ingenieuren eine Anleitung für die Festlegung der erforderlichen Klasse, die für den Lärmschutz einer bestimmten Anwendung erforderlich ist. Dabei bedient sich die Norm typischer Beispiele für Bauweisen. Neben der ISO 15665:2003 hat sich im Markt zusätzlich die vom Mineralölkonzern Shell eingeführte höhere Klasse D etabliert. Die in der Vergangenheit aus Gründen der Energieeinsparung durchgeführten thermischen Dämmmaßnahmen weisen, je nach verwendetem Material, gewisse Schalldämmeigenschaften auf. Oft sind diese jedoch nicht ausreichend. Ein Nachrüsten ist in vielen Fällen unumgänglich. Dafür kön ISOLIERTECHNIK 43

5 AUS DER PRAXIS Anwendungen voll und ganz gerecht wird. Bei ordnungsgemäßer Installation verhindert geschlossenzelliger Elastomerdämmstoff zuverlässig die von Anlagenbetreibern zu Recht gefürchtete CUI (Corrosion Under Insulation). Darstellung der verschiedenen Anforderungen an eine Schalldämmkonfiguration Notwendigkeit der Entdröhnung Lärm entsteht teilweise nicht durch die eigentliche Arbeitsverrichtung einer Maschine, sondern durch Eigenvibration des Gehäuses. Entdröhnung lässt sich herbeiführen, indem die Masse der Blechteile durch das Aufkleben von hochverdichtetem Material, wie K-FLEX K-FONIK GK und K-FONIK GV, erhöht wird. nen polymere Dämmsysteme auf bereits bestehende thermische Systeme auch aus Materialien, wie Schaumglas, Mineralwolle oder PU installiert werden. Ist eine komplett neue thermo-akustische Dämmung geplant, gelangt in vielen Einsatzbereichen FEF (flexibler Elastomerschaum) zunehmend in den Focus der Entscheider. Mit den gleichen einfachen Verarbeitungsmethoden- und Werkzeugen lässt sich die für die jeweiligen Anforderungen optimale mehrlagige Dämmung aus verschiedenen Polymermaterialien konfigurieren. Um zu ermitteln, welche Zusammenstellung für die jeweilige Anwendung die bestmöglichen Ergebnisse liefert, ist es wichtig, die Anwendungsbedingungen hinsichtlich der nachfolgend aufgeführten Kriterien genau zu analysieren. Temperatureinsatzbereich Das Thema der thermischen Isolierung soll an dieser Stelle nicht näher ausgeführt werden. Beispielhaft seien hier als Materialempfehlung für den kalten/tiefkalten Bereich das Elastomermaterial K- FLEX ST/K-FLEX ST PLUS oder K-FLEX ECO (Wärmeleitwerte ab λ 0 C = 0,033W/m K, Wasserdampfdiffusionswiderstandswerte von bis zu µ10.000) benannt. Diese Materialien eignen sich für Mediumstemperaturen in Rohrleitungen von 197 C bis zu ca C / 100 C (bei Anwendungen unter 40 C sollte der Isolierer das technische Büro des Herstellers konsultieren und dessen fachkundige Anleitung für die Installation in extremen Temperaturbereichen befolgen). Für höhere Temperaturen (bis ca. 130 C) kommt beim Weltmarktführer in der Produktion elastomerer Dämmstoffe K-FLEX SOLAR HT zum Einsatz. Für deutlich darüber hinausgehende Temperaturbereiche ist derzeit noch keine Elastomerlösung am Markt. In solchen Anwendungsfällen wird unter dem Elastomermaterial zunächst eine hoch temperaturbeständige Isolierung angebracht. Die elastomerbasierte Schalldämmung kann auf diese Weise auch bei Hochtemperatur-Anwendungen als zusätzliche Schallschutzisolierung auf die bestehende thermische Isolierung montiert werden. Geschlossenzelliges Elastomermaterial verfügt über eine eingebaute Wasserdampfbremse. Sie manifestiert sich im µ-faktor (Wasserdampfdiffusionswiderstand), der schon bei 23 C um mehr als das 100-fache über dem von PU oder PIR liegt. Bei Mediumstemperaturen unterhalb Null C steigt der µ-wert fast asymptotisch. Damit wird eine Diffusionsdichtigkeit ohne zusätzliche externe Dampfbremsen erreicht, die den meisten Mechanische Entkopplung Mechanische Entkopplung lässt sich mit geschlossenzelligen flexiblen Materialien (K-FLEX ST, K-FLEX ECO, K-FLEX HT) erreichen Schallabsorption (Verminderung der Schallenergie) Ein weiteres Kriterium ist das Schallabsorptionsvermögen also die Fähigkeit eines Materials Schall zu schlucken (Absorption) bzw. Schallenergie in Wärmeenergie (Dissipation) umzuwandeln. Zwar erreichen auch die bereits benannten Elastomerprodukte eine merkliche Reduzierung des Schallpegels, ihre besonderen Stärken liegen jedoch in der thermischen Isolierung und mechanischen Entkopplung. Den innovationsfreudigen Herstellern elastomerer Dämmstoffe ist es unterdessen gelungen, Materialien zu entwickeln, deren Performance hinsichtlich des Schallabsorptionsvermögens optimiert wurde. Als Messgröße findet der Schallabsorptionsgrad (α) für das jeweilige Frequenzband Anwendung. Der Wertebereich der Berechnungsgröße liegt zwischen 0 (totale Reflexion) und 1 (totale Absorption). Das Schallabsorptionsvermögen eines Materials fällt für verschiedene Frequenzbereiche unterschiedlich aus. Daher ist vorab genau zu prüfen, welche Frequenzbereiche im jeweiligen Anwendungsfall vor- 44 ISOLIERTECHNIK

6 liegen und aufgenommen werden müssen. Das menschliche Ohr ist in der Lage, Schallereignisse nur innerhalb eines bestimmten Frequenzund Schalldruckpegelbereichs zu hören. Die graphische Darstellung dieses Zusammenhangs wird als Hörfläche bezeichnet (s. z. B. de.wikipedia.org/wiki/auditive_ Wahrnehmung). Insbesondere die Fähigkeit hohe Frequenzen wahrzunehmen, nimmt mit zunehmendem Alter des Menschen ab. Verdichtete FEF-Flocken, wie z. B. K-FLEX K-FONIK OPEN CELL, mit einer Masse von 160 oder 240 kg/m³ sind in der Lage eine große Frequenz-Bandbreite zuverlässig abzudecken. Aus diesem Beispiel: thermo-akustisches Dämmsystem für eine Rohrleitung Grund bestehen thermo-akustische Dämmsysteme im weiteren Auf- Elastomerprodukten gelungen, auch (z. B. Wand zu Decke) ein erheblibau, häufig aus ein oder zwei La- für tiefe Frequenzbereiche Lösun- cher Mehrwert für den Bauherrn gen zu finden: HD-Gummi (z. B. K- und den jeweiligen Nutzer geschafgen verdichteten FEF-Flocken. Plattenmaterial aus verdichteten FLEX K-FONIK GK / K-FLEX K- fen werden kann auch wenn teilelastomerflocken weisen darüber FONIK GV), wobei HD für High weise noch keine klaren Vorschriften hierzu vorliegen. Doch das ist hinaus, je nach Hersteller, einen Density steht. Die Messgröße zur Bestimmung ein weiteres interessantes Thema, Wärmeleitwert von 0,05 W/m K auf und leisten damit zudem einen der Schalldämmfähigkeit eines zu dem es sich zu berichten, anzunicht unerheblichen Beitrag zur Materials ist das Schalldämmmaß bieten und zu diskutieren lohnt. thermischen Isolierleistung des ge- (R). Sie beschreibt das Verhältnis der auf eine Wand auftreffenden Weitere Umgebungsbedingungen samten Dämmsystems. Schallintensität zur gesamten, Schließlich gilt es, die weiteren durch die Wand hindurchgelasse- Umgebungsbedingungen, wie KorSchallisolierung (Schalldämmung) Wie aus o. a. Grafik ersichtlich, nen Schallintensität. Je höher R, rosionsrisiken, mechanische und stellt die Absorption tiefer Fre- desto besser die Schalldämmleis- chemische Belastungen der Dämquenzbereiche besondere Anforde- tung. Wesentliche Einflussgrößen mung genauer in Augenschein zu rungen. Dies zeigt sich anhand all- auf den Schalldämmwert eines Ma- nehmen. täglicher Situationen, wie die eines terials sind der Frequenzbereich Bei besonders aggressiven Umgeschlossenen Autos mit aufge- sowie der Einfallswinkel. gebungen lohnen sich meistens Zur Vereinfachung der komple- Schutzanstriche oder Ummantedrehter Stereoanlage: nur die Bässe (tiefer Frequenzbereich) sind zu xen Zusammenhänge hat sich in lungen, wie sie generell unter solhören, während sich die Melodie der Bauakustik das bewertete chen Umständen auch für den therschalldämmmaß Rw durchgesetzt. mischen und den akustischen selbst kaum noch erahnen lässt. Um zu verhindern, dass sich Dieses abstrahiert vom Einfluss Dämmbereich angeboten werden. Luftschall ausbreitet, ist spezielles des Frequenzbereichs, was sich für Der Einsatz von nicht-metallischen Schalldämmmaterial, also Material die Charakterisierung der Schall- Ummantelungen bewahrt die optimit einer hohen Densität (high dämmeigenschaft eines Materials malen thermischen Eigenschaften mass / high density) erforderlich. als durchaus ausreichend erwiesen des Dämmsystems und erhöht die Teilweise kommt hierfür immer hat. Die Frequenzabhängigkeit Lebensdauer der Anlage. Je nach noch Blei zum Einsatz. Aufgrund geht bei dieser sogenannten Ein- verwendetem Material, lassen sich der Tatsache, dass eine Anreiche- zahlangabe jedoch verloren. auch die thermo-akustischen Isorung von Bleistäuben und organider Einsatzbereich für Schalliso- liereigenschaften des Dämmsysschen Bleiverbindungen im mensch- lierungen kennt in Bauten fast keine tems verbessern. Beispielsweise lichen Körper hoch-toxisch wirkt, Grenzen, so dass mit einer solchen wirkt sich die Installation der hoch ist dessen Einsatz jedoch umstritten. Schwerfolie akustische Schallbrü- widerstandsfähigen flexiblen KGlücklicherweise ist es einzelnen cken in Wänden, Böden und natür- FLEX IN CLAD Folie, aufgrund Herstellern von Kautschuk bzw. lich auch an den Anschlussstellen ihrer Masse, positiv auf die Schall ISOLIERTECHNIK 45

7 AUS DER PRAXIS dämmeigenschaften des gesamten Dämmsystems aus. Einbausituation Da die für verschiedene Zwecke optimierten Polymermaterialien, im Gegensatz zu vielen anderen Isolierstoffen, sowohl thermische als auch akustische Dämmeigenschaften aufweisen, spart deren Einsatz Platz und Gewicht. Die so mögliche kleinere Dimensionierung der Auflageflächen, Haltekonstruktionen und somit der kompletten Anlage bergen ein erhebliches Einsparpotential. Die für den jeweiligen Anwendungsfall ausgelegte Kombination aus für die thermische und die akustische Dämmung optimierten Materialien gegebenenfalls durch eine Ummantelung ergänzt -bildet die Grundlage jeder thermo-akustischen Isolier-Lösung. Die Gesamtzusammenhänge bezüglich thermo-akustischer Isolierlösungen sind hochkomplex und, insbesondere für Menschen, die sich beruflich nicht permanent mit diesem Thema auseinandersetzen, teilweise schwer zu verstehen. Aus diesem Grund sind die technische Beratung durch den Hersteller des Dämmmaterials sowie in der Praxis erprobte Erfahrungswerte eine große Hilfe. Die von einigen Herstellern angebotenen Isoliersysteme gemäß der Klassifizierung nach ISO 15665:2003 liefern nicht nur die in der Norm festgelegte Per formance, sondern erleichtern gleichzeitig die Montage durch die Bereitstellung werkseitig vorgefertigter Sandwichprodukte. Auf diese Weise wird die Komplexität reduziert und Isolieren macht auch in Kombination von Wärme und Schall, also in der thermo-akustischen Isolierung, richtig Spaß, weil das Ergebnis stimmt. Der Autor Pierre Moesen K-FLEX Vertriebsmanager Benelux und OEM Beispiele für Lösungen gemäß ISO 15665:2003, bzw. D2 Shell 46 ISOLIERTECHNIK Kontakt: pmoesen@isolante.com