Neuentwicklungen zur Verbesserung der Raumakustik und des baulichen Schallschutzes

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1 Neuentwicklungen zur Verbesserung der Raumakustik und des baulichen Schallschutzes (Multifunktionale Bauteile MFB für Raumakustik, Raumklima, Raumluft) Xiaoru Zhou, Horst Drotleff, Philip Leistner City Dialogue, Expo 2010, Shanghai Fraunhofer IBP

2 Neue Entwicklung: Multifunktionale Bauteile MFB Fraunhofer IBP 2

3 Warum: Kosten und Erträge im Verwaltungsgebäude 2005 Neubauvolumen 3.2 Millionen m² Bürofläche (Statistisches Bundesamt, September 2007) Fraunhofer IBP 3

4 Warum: Kosten und Erträge im Gebäude energetische Effizienz Flächeneffizienz Leistungsfähigkeit, Komfort & Gesundheit Fraunhofer IBP 4

5 Welche Funktionen? Status quo im Büro Subjektive Rangordnung individueller Wichtigkeit Fraunhofer IBP 5

6 Wunsch und Realität Fraunhofer IBP 6

7 Wunsch und Realität Fraunhofer IBP 7

8 Wunsch und Realität Fraunhofer IBP 8

9 MFB: Stand der Technik Umluftgerät im Schallabsorber Nimbus Rosso Renz soltions & LTG mikroperforierte Folien für Leuchten und zur Tageslichtsteuerung Schallabsorber mit akustisch transparenter Beschichtung oder Adsorber (z.b. Zeolithe) z.b. Sto OWA, KNAUF Fraunhofer IBP 9

10 MFB: Anforderungen Akustik Schallabsorption 1 Schallabsorptionsgrad α Frequenz [Hz] Fraunhofer IBP 10

11 MFB: Anforderungen Akustik Schematische Anforderung an die Latentwärmespeicherung Fraunhofer IBP 11

12 MFB: Ansätze für Stell- und Trennwände Lüftung/Klima, Schallabsorption und Luftqualität Ausgangspunkt leichte Trennwand, Schalen als Beplankung; Zusatzfunktion Latentwärmspeicher (Benchmark 1) innere Dämpfung aktivieren Verlust der Schalldämmung Latentspeicherfunktion verbleibt (Benchmark 2) Optimieren der Perforation für Schalldämmung, -dämpfung und Latentspeicherfunktion, raumseitige Steuerung der Luftqualität Fraunhofer IBP 13

13 MFB: Ansätze für Stell- und Trennwände Lüftung/Klima, Schallabsorption und Luftqualität Ausgangspunkt leichte Trennwand, Schalen als Beplankung; Zusatzfunktion Latentwärmspeicher (Benchmark 1) innere Dämpfung aktivieren Verlust der Schalldämmung Latentspeicherfunktion verbleibt (Benchmark 2) Optimieren der Perforation für Schalldämmung, -dämpfung und Latentspeicherfunktion, raumseitige Steuerung der Luftqualität Fraunhofer IBP 14

14 MFB: Ansätze für Stell- und Trennwände Lüftung/Klima, Schallabsorption und Luftqualität Ausgangspunkt leichte Trennwand, Schalen als Beplankung; Zusatzfunktion Latentwärmspeicher (Benchmark 1) innere Dämpfung aktivieren Verlust der Schalldämmung Latentspeicherfunktion verbleibt (Benchmark 2) Optimieren der Perforation für Schalldämmung, -dämpfung und Latentspeicherfunktion, raumseitige Steuerung der Luftqualität Fraunhofer IBP 15

15 MFB: Ansätze für Stell- und Trennwände Lüftung/Klima, Schallabsorption und Luftqualität mehrschichtige Sandwichelemente, Kompositmaterialien, zur Schalldämmung, Latentwärmespeicher, raumseitige Absorption von Schall und Geruch Raumseitiger Abschluss mit funktional transparenten Schichten zur architektonischen Gestaltung Fraunhofer IBP 16

16 MFB: Ansätze für Stell- und Trennwände Lüftung/Klima, Schallabsorption und Luftqualität mehrschichtige Sandwichelemente, Kompositmaterialien, zur Schalldämmung, Latentwärmespeicher, raumseitige Absorption von Schall und Geruch Raumseitiger Abschluss mit funktional transparenten Schichten zur architektonischen Gestaltung Fraunhofer IBP 17

17 Multifunktionale Bausysteme Fraunhofer IBP 18

18 Stoffliche Vielfalt PCM in Bauplatten, Putzschichten, Schäumen Adsorber (Zeolithe) und diverse (aktive) TiO 2 -Schichten auf anorganischen Trägern Poröse Materialien, Loch- Schlitzplatten, MPA Beispiel: Poröse Aktivkohle-Platte Dichte 490 kg/m³, Dicke: 5 mm Strömungswiderstand: 220 kpa s/m² Aktivkohleanteil: 40% Fraunhofer IBP 19

19 Stoffliche Vielfalt 1 Schallabsorptionsgrad α k 2k 4k Frequenz [Hz] Rechenergebnis Messergebnis Fraunhofer IBP 20

20 Stoffliche Vielfalt 1.0 Schallabsorptionsgrad α Aktivkohle Frequenz [Hz] Rechenergebnis Messergebnis Fraunhofer IBP 21

21 Multifunktionale Bausysteme Ergebnisse (Labor) geeignetes Absorberprinzip für mehr PCM-Volumen 30 bis 40 % Lochanteil erforderlich Schallabsorptionsgrad α Frequenz [Hz] gelochte Vorsatzschale Schlitzabsober < 20 % Schlitzanteil erforderlich Fraunhofer IBP 22

22 Multifunktionale Bausysteme Ergebnisse (Labor) Luftqualitätstests mit photokatalytisch aktiven Beschichtungen 9 Butanol-Konzentration mg/m³ ohne Beschichtung unterschiedliche Beschichtungen Zeit h Fraunhofer IBP 23

23 Multifunktionale Bausysteme Varianten-Bewertung Funktionen und Dimensionen 3: sehr gut 2: gut 1: neutral Quelle: Abschlussbericht: Integrale Bausysteme zur effizienten Beeinflussung von Klima, Akustik und Luftqualität in Räumen, im Auftrag Zukunft Bau Fraunhofer IBP 24

24 Multifunktionale Bausysteme: Prototyp Ergebnisse z.b. Luftqualitätstests mit photokatalytisch aktiven Beschichtungen Lufttransport UV-Quellen Akustische Elemente Beschichtete Metallplatten Fraunhofer IBP 25

25 Multifunktionale Bausysteme: Demonstrator Ergebnisse: Versuchsräume Die Raumabmessung: ca. 3.2 x 2.8 x 2.5 m (ca m³); Die Prototypabmessung: ca x 0.68 m, Dicke ist 0.16 m Fraunhofer IBP 26

26 Multifunktionale Bausysteme: Demonstrator Ergebnisse: Akustik Nachhallzeit Rt60 [s] Äquivalente Absorptionsflähe A T [m 2 ] Frequenz [Hz] Die Nachhallzeit im Raum 1, ohne Prototyp Die Nachhallzeit im Raum 1, mit Prototyp Frequenz [Hz] Aequivatente Äquivalente Absorptionsfläche Absorptionsflaeche des Prototyps der (bestimmt im Raum im Raum 1) 1 Die Raumabmessung: ca. 3.2 x 2.8 x 2.5 m (ca m³); Die Prototypabmessung: ca x 0.68 m (ca m²), Dicke: ca m Fraunhofer IBP 27

27 Zusammenfassung MFB können die Raumakustik, Raumklima, Raumluftqualität kontrollieren bzw. verbessern. Integration mehrerer Funktionen erfordert Flächenund Volumen-Management (Priorität, Effizienz). Passive und aktive Flächen (Funktionen) zeigen je nach Zielgröße unterschiedliche Effizienz (Wirkprinzip, Wirkungsbezug). An der erreichbaren Wirkung gemessen lassen sich Funktionalität, Ästhetik, Energiebedarf und Kosten optimieren. Fraunhofer IBP 28