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Die neue Konstruktionstabelle

Änderungen der DIN 4109
Die neue Konstruktionstabelle

Die Tabelle 40 im Beiblatt 1 der DIN 4109 enthält konstruktive Vorschläge für schalldämmende Fenster, die vom Praktiker gerne genutzt werden: Mit Hilfe dieser Tabelle lassen sich einfache Nachweise nach Norm führen, wenn die Konstruktion identisch ist. Jetzt gibt es eine neue Konstruktionstabelle in der die aktuellen technischen Entwicklungen berücksichtigt sind.

Dr. Rolf Schumacher, Accon GmbH, München, vertritt das Institut für Fenstertechnik Rosenheim (ift) in verschiedenen Normenausschüssen und Fachgremien; Dipl. Ing. (FH) Bernd Saß ist seit acht Jahren im

Die neue Konstruktions-tabelle für Fenster [1] liegt als Entwurf von Beiblatt 1/A1 zur DIN 4109: 2001-01 [2] in einer überarbeiteten Fassung der bisher gültigen Version von 1989-11 [3] vor. Das Institut für Fenstertechnik Rosenheim (ift) hat in einem Forschungsvorhaben die [4] Grundlagen für die Aktualisierung dieser Tabelle erarbeitet. Deren Hintergründe werden im folgenden Artikel erläutert.
Nachweisverfahren im Schallschutz
In Deutschland gibt es in Übereinstimmung mit der EU-Bauproduktenrichtlinie bzw. der Bauregelliste für den Eignungsnachweis der Schalldämmung von Fenstern zwei Möglichkeiten:
• Nachweis durch Prüfung (Eignungsprüfung I im Labor)
• Zuordnung der Konstruktion nach Beiblatt 1, Tabelle 40 der DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau” (1989).
Die bisherige Tabelle 40 basiert jedoch auf einer Erhebung des Jahres 1981 [5] und enthält Angaben zur Konstruktion von Schallschutzfenstern (Einfach-, Verbund- und Kastenfenstern). Das Besondere der Fassung von 1981 ist die Zuordnung nach Schallschutzklassen in 5-dB-Schritten, wie sie auch in VDI 2719 „Schalldämmung von Fenstern und deren Zusatzeinrichtungen” [6] enthalten ist. Diese VDI-Richtlinie ist bauaufsichtlich nicht eingeführt und die so genannten „Schallschutzklassen” sind nicht mehr anerkannte Regeln der Technik.
Änderungen der Konstruktionstabelle
Einerseits haben sich seit 1981 die Konstruktionen, speziell die verwendeten Glassysteme sowie die Bewertungsmethode zur Berechnung des bewerteten Schall-dämm-Maßes Rw (Berücksichtigung der Grenzfrequenzen 100Hz und 3150Hz) geändert. Andererseits werden seit DIN 4109:1989-11 keine Schallschutzklassen für Fenster, sondern erforderliche bewertete Schalldämm-Maße R’w,res der Außenbauteile (Wand + Fenster) gefordert, aus denen sich mit den zugehörigen anteiligen Flächen feste Rechenwerte Rw,R ergeben.
Weiterhin ist nach der überarbeiteten und EU-weit harmonisierten Bewertungsnorm für die Luftschalldämmung, DIN EN ISO 717-1 [7], die Angabe von Spektrum-Anpassungswerten C und Ctr gefordert. Von Bedeutung ist, dass durch die 1995 eingeführte Bauregelliste die Tabelle 40 Bestandteil des Nachweisverfahrens „ÜH” geworden ist. Der Hersteller kann mit Hilfe dieser Tabelle ohne vorherige Prüfung die Schalldämmung einer bestimmten Fensterkonstruktion nachweisen, sofern sie mit einer Angabe in der Tabelle übereinstimmt. Um dieses Verfahren anwenden zu können, ist es erforderlich, auf ein umfangreiches Angebot an abgesicherten Konstruktionen zurückgreifen zu können. Dies ist mit der bisherigen Tabelle 40 aus Beiblatt 1 zu DIN 4109 nur noch eingeschränkt möglich. Aufgrund der genannten Punkte wurde der Inhalt der bisherigen Tabelle im Auftrag des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) vom ift Rosenheim überprüft und überarbeitet.
Grundlage der überarbeiteten Tabelle ist eine Erhebung des ift Rosenheim bei Fensterbaufirmen in Deutschland und im europäischen Ausland, die Prüfzeugnisse zur Datenerfassung zur Verfügung gestellt haben. Zur Festigung bzw. Ergänzung der Aussage aus der statistischen Erhebung von ca. 2500 Prüfberichten wurden Messungen an Fenstern mit unterschiedlichen Verglasungen, Formaten und Zusatzeinrichtungen wie Sprossen und Unterlichten durchgeführt.
Der aus dieser Tabelle abzulesende Wert für die Schalldämmung Rw,R,Fenster beträgt
Rw,R,Fenster = Rw,R+KAH+KRA+KS+KFV+KF,1.5+ KF,3+KSp dB
mit den Korrekturwerten K
• KAH Korrektur für Aluminium-Holzfenster; KAH = -1 dB. Diese Korrektur entfällt, wenn die Aluminiumschale zum Flügel- und Blendrahmen hin abgedichtet wird. Kleine Öffnungen zum Zweck des Druckausgleichs zwischen Aluminiumschale und Holzrahmen sind zulässig.
• KRA Korrekturwert für einen Rahmenanteil 30 %. Der Rahmenanteil ist die Gesamtfläche des Fensters abzüglich der sichtbaren Scheibengröße. KRA darf bei Festverglasungen nicht berücksichtigt werden. KRA siehe Tabelle
• KS Korrekturwert für Stulp-fenster (zweiflügelige Fenster ohne festes Mittelstück); KS siehe Tabelle
• KFV Korrekturwert für Festverglasungen mit erhöhtem Scheibenanteil; KFV siehe Tabelle
• KF,1.5 Korrektur für Fenster 1,5 m²; KF,1.5 siehe Tabelle
• KF,3 Korrektur für Fenster mit Einzelscheibe $ 3 m²; KF,3 = -2 dB
• KSp Korrekturwert für glasteilende Sprossen; KSp siehe Tabelle
Die Werte gelten für ringsum dicht schließende Fenster. Fenster mit Lüftungseinrichtungen werden nicht erfasst.
In einem nachgelagerten Projekt wurde die im Rahmen der Auswertung festgestellte niedrigere Schalldämmung von Aluminium-Holzfenstern untersucht [8] mit dem Ergebnis, dass die Alu-miniumschalen zum Holzrahmen hin abzudichten sind, wenn man eine zu anderen Rahmenmaterialien gleichwertige Schalldämmung erzielen will. Dabei ist durch kleine Öffnungen die Hinterlüftung der Aluminiumschale zu gewährleisten, um Tauwasserprobleme zu vermeiden.
Was ist C und Ctr?
In der Tabelle werden Spektrum-Anpassungswerte C und Ctr ausgewiesen, die in Kreisen der Verarbeiter noch weitgehend unbekannt sind und daher häufig zu Missverständnissen führen. Ein Spektrum-Anpassungswert ist nach DIN EN ISO 717-1 ein „Wert, in Dezibel, der zur Einzahlangabe (z. B. Rw) zu addieren ist, um ein bestimmtes Schallspektrum zu berücksichtigen.”
Nach DIN EN ISO 717-1:1997-01 [7] sind also neben dem bekannten bewerteten Schalldämm-Maß Rw die Spektrum-Anpassungswerte C und Ctr zu bestimmen. Dies ist in verschiedenen Frequenzbereichen möglich. Ohne gesonderte Angabe des Frequenzbereiches durch einen Index von 100-3150Hz. Mit Angabe des Frequenzbereich als Index bei 100-5000 Hz, 50-3150 Hz oder 50-5000 Hz.
Das Schallspektrum 1 (C) steht im wesentlichen für Wohnaktivitäten (Sprache, Musik usw.); das Schallspektrum 2 (Ctr) steht vor allem für städtischen Straßenverkehr. Damit ist dieses Spektrum grundsätzlich für die Bewertung der Schalldämmung von Außenbauteilen, z. B. von Fenstern, interessant.
Der Spektrum-Anpassungswert wird durch eine Faltung (d. h. Addition) der gemessenen Schall-dämm-Kurve mit dem zugehö-renden Spektrum nach Bild 1 berechnet.
Anschließend wird davon das bewertete Schalldämm-Maß abgezogen, um den Anpassungswert zu bekommen. Die vollständige Angabe der Schalldämmung eines Bauteils, z.B. eines Fensters, erfolgt nach DIN EN ISO 717-1 wie folgt: Rw (C; Ctr) = 40 (-2; -5) dB.
In diesem Beispiel beträgt also Rw+ Ctr (für Straßenverkehr) = 35 dB bzw. Rw+ C (für den Wohnbereich) = 38 dB. Das Verfahren, die Schalldämmung über Spektren zu bewerten, ist in anderen europäischen Ländern (z. B. Frankreich, Holland) üblich; in Deutschland wird mit dem bewerteten Schalldämm-Maß Rw gearbeitet. Mit der Einführung von Spektrum-Anpassungswerten wird nun in ganz Europa die Schalldämmung einheitlich gekennzeichnet, z. B. für das Schall-dämm-Maß mit Rw (C; Ctr).
Der Anwender (Planer) legt fest, nach welcher Methode die Anforderung gestellt wird (z. B. Rw oder Rw+ Ctr). In Deutschland ist zur Zeit das bewertete Schall-dämm-Maß zu berücksichtigen; Anforderungen an C oder Ctr werden noch nicht gestellt; die DIN 4109, die die entsprechenden Anforderungen enthält, muss noch diesbezüglich geändert werden. In anderen europäischen Ländern, z. B. Frankreich, wird eher Rw+ Ctr für Außenbauteile gefordert. Sollte der Fensterbauer also im europäischen Ausland Fenster anbieten, so kann er auf Anforderungen wie z. B. Rw+ Ctr stoßen. Dieser Nachweis ist mit der neuen Tabelle möglich.
Die C und Ctr-Werte sind kein Abschlag, sondern eine Anpassung auf ein bestimmtes, reales Schallspektrum. Da die Schall-dämmkurve von Fenstern bei tiefen Frequenzen physikalisch bedingt niedriger ist als bei hohen Frequenzen und die Ctr-Bewertung tiefe Frequenzen stärker gewichtet, weil städtischer Straßenverkehr (z. B. Busse) einen relativ hohen tieffrequenten Anteil hat, fallen die Ctr-Werte in aller Regel negativ aus. Dies ist jedoch kein Malus, sondern eine Eigenschaft des Bauteils. Bei der Angabe der Anforderung muss daher auf die genaue Bezeichnung mit oder ohne C bzw. Ctr geachtet werden.
Erstellung der Tabelle
Basis der Tabelle sind ca. 2500 Prüfberichte des ift Rosenheims und anderer Prüfinstitute über die Schalldämmung von Fens-tern. Diese Prüfberichte wurden in eine Datenbank eingegeben und über diverse Filter Auswertungen nach verschiedenen Konstruktionsmerkmalen durchgeführt. Da der Großteil der zugrundeliegenden Prüfberichte von Messungen im Normprüfstand nach DIN 52210-P-F erstellt wurde, beziehen sich die Angaben in der Tabelle auf Einfach-fenster im Format 1,23 m × 1,48 m. Die Analyse ergab, dass in der neueren Zeit kaum Daten zu Verbund- und/oder Kastenfenstern erhoben wurden. Um die Angaben nicht zu verlieren, wurde für diese Fensterbauart eine eigene Tabelle (Tab. 2) entworfen und mit in den Änderungsentwurf aufgenommen.
Unterschiede in der Konstruktion bzw. im Format werden durch Korrekturen berücksichtigt, für die jeweils eigene Statistiken erstellt wurden. Zusätzlich wurden Prüfungen an Fenstern mit verschiedenen Verglasungen und an Verglasungen selbst durchgeführt; auch Konstruktionsdetails wurden variiert, um bestimmte Fragestellungen zu beleuchten. So wurden Fenster mit Unterlicht- und Seitenelementen, Fens-ter mit und ohne Sprossen und Fenster mit unterschiedlichem Format untersucht.
Die Angaben sind auf die neuen Messnormen übertragbar, da der Fensterprüfstand nach DIN 52210 mit der europaweit geltenden DIN EN ISO 140-1 übereinstimmt. Ergebnis der Arbeit ist [4] ist mit Korrekturwerten für Stulpfenster, Sprossenfenster, kleine und große Fenster, Fenster mit geringem Rahmenanteil, Festverglasungen und Aluminium-Holzfenster.
Um die Ursache für den Korrektursummanden für Aluminium-Holzfenster zu untersuchen, der in der ersten Fassung KAH = -2 dB betrug, wurde vom HolzAlu-Forum e.V. eine Untersuchung [8] in Auftrag gegeben und weitere Prüfberichte über die Schalldämmung von Aluminium-Holzfenstern zur Berücksichtigung in der Statistik eingereicht. Der lose Verbund zwischen Holzrahmen (Blend- und Flügelrahmen) und Aluminiumschale führt zu einer geringeren Schalldämmung. Durch eine Abdichtung der Alu-miniumschale zum Holzrahmen wird die Schalldämmung verbessert und ist mit der eines anderen Rahmensystems vergleichbar.
Die Einspruchsfrist für die Einführung der Tabelle als Bestandteil des Beiblattes 1 zu DIN 4109 ist beendet.
Die Einsprüche werden zurzeit noch eingearbeitet. Die Endfassung liegt noch nicht vor, wird sich aber nicht wesentlich von der vorliegenden Fassung unterscheiden.
Alte und neue Tabelle im Vergleich
Um deutlich zu machen, wie sich die Anforderungen geändert haben, wurde ein Vergleich der alten mit der neuen Tabelle durchgeführt. In diesem Vergleich sind zehn Beispiele für Anforderungen an die Schalldämmung von Fenstern mit unterschiedlichen Randbedingungen gegeben. Diese werden nach der alten und der neuen Tabelle bewertet und das Ergebnis miteinander verglichen.
Das Ergebnis des Vergleiches ist, dass durch eine genauere Beschreibung der Fenster in Form von Korrekturwerten die Anforderungen an die Schalldämmung des Isolierglases in der Regel etwas niedriger oder gleich ist, in einzelnen Fällen aber auch steigt. Die Anforderung an die Lage und Anzahl der Dichtungen hat sich in den meisten Fällen nicht geändert.
Durch die genauere Beschreibung der Fenster sind nach der neuen Tabelle für bestimmte Anforderungen Verglasungen mit niedrigerer Schalldämmung zulässig als nach der alten Tabelle.
Im Rahmen der Untersuchung wurde deutlich, dass auf dem Gebiet der Schalldämmung von Fenstern weiterer Forschungsbedarf besteht. Dies betrifft insbesondere die Schalldämmung der Verglasung in Abhängigkeit vom Format sowie der Schalldämmung des Rahmens.
Die Abhängigkeit der Schalldämmung vom Format führt zu Abweichungen der Tabellenwerte. Die Zusammenhänge sind weiterhin ungelöst und sollten gesondert untersucht werden. Die wechselseitigen Zusammenhänge von Rahmen und Glas wurden in der Untersuchung als wesent-licher Faktor für die Bestimmung der Schalldämmung von Fens-tern offensichtlich. Das hat insbesondere die Diskussion um Aluminium-Holzfenster gezeigt.
Fazit
Mit der überarbeiteten Konstruktionstabelle für Fenster zum Bauteilkatalog in DIN 4109, Beiblatt 1, ist die Beschreibung der Schall-dämmung eines Fensters nach dem aktuellen technischen Entwicklungsstand und dem neuen europäischen Standard möglich, der neben der Angabe des bewerteten Schalldämm-Maßes die Angabe von Spektrum-Anpassungswerten vorsieht. Damit sind die Anforderungen an die Angaben zur Kennzeichnung der Schalldämmung im europäischen Binnenmarkt erfüllt.
Die überarbeitete Tabelle 40 ist das Ergebnis von durchgeführten Untersuchungen des ift und enthält Korrekturwerte für Stulp-fenster, Sprossenfenster, kleine und große Fenster, Fenster mit geringem Rahmenanteil, Festverglasungen und Aluminium-Holzfenster. Mit der Angabe dieser Korrektursummanden ist es möglich, einen größeren Bereich der in Deutschland üblichen Fensterkonstruktionen zu beschreiben. o
Literatur
[1] Entwurf Beiblatt 1/A1 zu DIN 4109: 2001-01; Beuth-Verlag, Berlin
[2] DIN 4109: 2001-01 „Schall-schutz im Hochbau – Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren”; Beuth-Verlag, Berlin
[3] DIN 4109, Beiblatt 1: 1989-11„Schallschutz im Hochbau – Ausführungsbeispiele und Rechenverfahren”; Beuth-Verlag, Berlin
[4] H. Froelich, R. Schumacher, B. Saß, Forschungsbericht „Überarbeitung von DIN 4109, Beiblatt 1, Tabelle 40”; ift Rosenheim, 1999
[5] H. Froelich, „Beispielsammlung bewährter Schallschutzfensterkonstruktionen”; ift Rosenheim, 1981
[6] VDI 2719: 1987-08, Schalldämmung von Fenstern und deren Zusatzeinrichtungen”; Beuth-Verlag, Berlin
[7] DIN EN ISO 717-1: 1997-01„Bewertung der Schalldämmung in Gebäuden und von Bauteilen”; Beuth-Verlag, Berlin
[8] Untersuchungsbericht
16121928 des HolzAluForum e.V., Bad Nauheim, Bestimmung der Luftschalldämmung von Aluminium-Holzfenstern zur Bewertung der Korrektur KAH; ift Rosenheim, 1999
Wesentliche Merkmale der neuen Tabelle
• Abstufung der Tabelle in 1-dB-Schritten
• Differenzierung bei erforderlicher Schalldämmung der Verglasungen
• Berücksichtigung der Spektrum-Anpassungswerte C und Ctr gemäß DIN EN ISO 717-1 (01.1997)
• Berücksichtigung von Korrekturwerten für
• Rahmenmaterial
• Rahmenanteil
• Stulpfenster
• Festverglasung
• Fensterformat 1.5 m²
• Scheibenformat > 3.0 m²
• glasteilende Sprossen
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass zwischenzeitlich das gesamte Beiblatt 1 zu DIN 4109 überarbeitet und ein neuer Bauteilkatalog erstellt wird, um die deutsche Normung den zwischenzeitlich fertig gestellten europäischen Standards anzupassen und dem aktuellen technischen Entwicklungsstand gerecht zu werden. Die neue Tabelle besteht aus zwei Teilen, und entspricht mit der Angabe von C und Ctr-Werten fürFenster diesen Normen.
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