DE4312885A1 - Unterdecke - Google Patents

Unterdecke

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DE4312885A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Unterdecke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wie sie aus [1] (Frick, O. et al "Baukonstruktionslehre", Teil 1., Teubner, Stuttgart 1992) bekannt ist.
1. Gegenstand
Von massiven, tragenden Geschoßdecken "abgehängte" Unterkonstruktionen kommen als
vorzugsweise leichte,
weitgehend industriell vorgefertigte,
trocken und einfach montierbare
Deckensysteme in großem Umfang und sehr variantenreich zum Einsatz [1]. In Neubauten und bei der Altbausanierung von
Aufenthaltsräumen,
Verwaltungsräumen,
Unterrichtsräumen,
Industriehallen,
Messehallen,
Sporthallen,
Büro-Häusern,
Kaufhäusern,
Krankenhäusern
übernehmen sogenannte Deckenbekleidungen und Unterdecken (UD) sowohl dekorative als auch bautechnische Funktionen. In [1] zeigt z. B. die Tabelle 12.20 eine typische abgehängte "Akustikdecke".
2. Zweck und Funktion
Als Verkleidung in gewissem Abstand zur Massivdecke montiert, hilft die UD häufig, ver­ schiedene bauphysikalische Anforderungen an das Gebäude hinsichtlich
  • - Wärmeschutz,
  • - Brandschutz,
  • - Schallschutz
zu erfüllen. Sie eignet sich aber als Vorsatzschale ebenso zur
  • - lichttechnischen,
  • - raumgestalterischen,
  • - raumakustischen
Anpassung einzelner Räume auf ihre individuelle Nutzungsart. Schließlich dienen größere Hohlräume zwischen Rohdecke und UD auch zur verdeckten Verlegung/Integration von
  • - Rohrleitungen,
  • - Kabelverbindungen,
  • - Auslässen und Einlässen
der diversen haustechnischen Anlagen.
3. Anforderungen an UD
An Unterdecken bzw. an die meist ebenen Bauteile, aus denen sie zusammengesetzt sind, werden hohe Anforderungen in dreierlei Hinsicht gestellt:
3.1 bautechnisch
  • (a) hohe Stabilität bei geringem Gewicht,
  • (b) glatte, resistente Oberflächenbeschaffenheit,
  • (c) leichte, reversible Montage
3.2 bauakustisch
  • (a) hohe flächenbezogene Masse (5-10 kg/m²),
  • (b) geschlossene, fugenfreie Modulbauweise (50-200 cm),
  • (c) faserige/poröse Hohlraumdämpfung (50-100 mm)
3.3 raumakustisch
  • (a) hoher Perforationsgrad (20-40%)
  • (b) faserige/poröse Absorberauflage (10-50 mm)
  • (c) große Abhängehöhe (20-50 cm).
Welcher der sich teilweise widersprechenden Anforderungen der Vorrang eingeräumt wird, hängt auch von der jeweiligen Raumnutzung ab. Es sind aber einige grundsätzliche Pro­ bleme bei konventionellen UD-Systemen ungelöst, wenn diese gleichzeitig als Akustikdecke wirksam sein sollen:
4. Nachteile herkömmlicher UD
Selbst wenn die UD nur die im Decken-Hohlraum angeordneten Installationen kaschieren und den Raum selbst akustisch bedämpfen soll, erscheinen die in großem Umfang als
  • - Schalen-Bauteil,
  • - Decken-Auflage,
  • - Hohlraum-Dämpfung
eingesetzten Mineralfaser-Platten und -Matten wegen ihrer
  • - mechanischen Empfindlichkeit bei Montage- und Installationsarbeiten,
  • - hygienischen Bedenklichkeit bei Räumen höherer Reinheitsklasse,
  • - physiologischen Auswirkungen bei Abrieb und Austragung von Fasern
als nachteilig und hinderlich.
Der konventionelle Riesel- und Sichtschutz durch Folien mit geringer Masse und Lochplatten mit großem Perforationsgrad (aus raumakustischer Sicht) widerspricht der bauakustischen Forderung nach einer raumseitig möglichst geschlossenen, nicht zu leichten Vorsatzschale.
Die aus raumakustischer Sicht für die Absorption tiefer Frequenzen zu fordernde große Ab­ hängehöhe von Akustikdecken gemäß [1] widerspricht häufig der bauakustischen Forderung nach geringer Längsübertragung über den Decken-Hohlraum über benachbarten Räumen, selbst wenn der Hohlraum nach Art eines Schalldämpfers wiederum mit größeren Mengen faserigen oder porösen Dämpfungs-Materials angefüllt wird.
Wenn aber die UD nicht nur dekorativen und akustischen Zwecken dient, sondern als
  • - (Niederdruck-) Lüftungsdecke,
  • - (Strahlungs-)Heizungsdecke,
  • - (Flächen-)Kühldecke
gleichzeitig auch andere haustechnische Funktionen übernehmen soll, dann stellt sich das aus akustischer Sicht bisher unumgängliche faserige/poröse Dämpfungs-Material als schwerer Nachteil heraus: Es würde hier nicht nur Montage und Installation, sondern auch Wartung und Betrieb der Anlagen behindern. Deshalb besteht ein dringender Bedarf für UD- Systeme, die ganz ohne den Einsatz poröser Absorber den raum- und bauakustischen An­ forderungen gerecht werden und gleichzeitig den bautechnischen Erfordernissen besser als herkömmliche Akustikdecken entgegen kommen.
5. Alternative Deckenplatten-Schallabsorber
In konventionellen Akustikdecken kommen fast ausschließlich passive (poröse/faserige) Absorber zum Einsatz [1]. Damit die Luftschallwellen aus dem Raum ungehindert in das Dämpfungsmaterial eindringen können, müssen die Deckenplatten einen hohen Perforationsgrad (20-50%) aufweisen. Sie können deshalb nur eine entsprechend geringe Luftschall-Dämmung zum Decken-Hohlraum gewährleisten. Konventionelle reaktive (Platten- /Folien-/Helmholtz-)Absorber benötigen abgeschlossene Hohlkammern, die zur Erzielung einer auch nur mäßig breitbandigen Absorption wiederum mit Dämpfungsmaterial angefüllt sein müssen. Sogenannte Membran-Absorber [3] kommen zwar ohne poröses/faseriges Material aus. Sie benötigen aber weiterhin 5-10 cm tiefe Hohlkammern. Durch ihren drei­ schaligen Aufbau auf einer relativ engmaschigen (10-20 cm) Wabenstruktur sind sie außer­ dem als UD-Bauteil für normale Akustikdecken viel zu aufwendig und teuer. Letzere kommen allenfalls als rundum geschlossene Metallkassetten im Decken-Hohlraum oder als integrier­ tes UD-Bauteil zur Ergänzung der Absorption bei tiefen Frequenzen in Räumen mit besonde­ ren raumakustischen Anforderungen infrage.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine faserfreie Akustik-Unterdecke zu schaffen, die breitbandig absorbiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Unterdecken nach Anspruch 1 gelöst. Vor­ teilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Das hier vorgestellte neue UD-Bauteil auf der Basis gestaffelter ebener Platten als Resonanz- Dämpfer (GEPARD) kombiniert Eigenschaften der mikroperforierten und Membran-Ab­ sorber, indem es
  • - zwar raumseitig eine praktisch geschlossene glatte Oberfläche aufweist,
  • - aber hohlraumseitig keine eigenen Hohlkammer- oder Waben-Strukturen benötigt,
  • - ganz ohne den Einsatz poröser/faseriger Materialien auskommt.
Der neue Deckenplatten-Absorber kann als Deckenbekleidung (VS) unmittelbar vor bzw. als UD von der Massivdecke abgehängt in allen unter 1. aufgeführten Anwendungsbereichen eingesetzt sowie mit allen unter 1. und 2. spezifizierten Eigenschaften und Funktionen ausgestattet werden, ohne daß er die unter 4. angesprochenen Nachteile aufweist.
Der GEPARD-Schallabsorber ist in der Anmeldung DE . . . vom gleichen Anmeldetag ausführ­ lich beschrieben.
6. Besondere Merkmale
Im Folgenden werden die akustischen Vorteile des GEPARD-UD-Systems dargestellt:
(a) Unterdecke als Vorsatzschale
Faserfreie UD als VS (Bild 1) zur Erhöhung der Luftschall- und Trittschall-Dämmung der Massivdecke
  • - aus dünnen Platten hoher Dichte mit ausreichender flächenbe­ zogener Masse (5-10 kg/m²; z. B. Metall, Kunststoff, Holz),
  • - mit gleichmäßig oder ungleichmäßig angeordneten kleinen (< 2 mm ó) Löchern und geringer Perforation (< 2%),
  • - hohlraumseitig versteift durch Streben, Rippen oder streifenförmig angeordnete, mit Abstand zur Deckenplatte angebrachte zweite Schale,
so daß der Schalldurchgang durch die Löcher vernachlässigbar bleibt und ein Durchhängen der Deckenplatten auch bei großen Raster-Feldern (bis etwa 200 cm) bzw. zwischen den entsprechenden Abhängern vermieden wird.
(b) Unterdecke als Schallabsorber für das raumseitige Schallfeld
Faserfreie UD als Akustikdecke (Bild 1) zur Lärmminderung und Regulierung der Raumakustik
  • - aus dünnen Platten, die nach Art eines Platten-Resonators entsprechend den Auflage- und Einspann-Bedingungen zwischen den Abhängern, den Rahmen- oder anderen Unter-Konstruktionen durch das raumseitige Schallfeld angeregte, bedämpfte Eigenschwingungen - etwa wie in [5] beschrieben - vorzugsweise bei mittleren und höheren Frequenzen ausführen,
  • - mit gleichmäßig oder ungleichmäßig angeordneten Löchern (< 2 mm ó; < 2%), in denen die Luft zusammen mit der Luft im Decken-Hohlraum bzw. im durch die versteifende Doppelschale gebildeten Hohlraum durch das raumseitige Schallfeld angeregte, bedämpfte Schwingungen - etwa wie in [4] beschrieben - vorzugsweise bei mittleren und hohen Frequenzen ausführt,
  • - aus einschalig oder mehrschalig aufgebauten, zumindest raumseitig mikroperfo­ rierten Membranen, die zusammen als Masse entsprechend ihrem Flächengewicht mit der Luft im Decken-Hohlraum als Feder entsprechend der Abhängehöhe ein durch das raumseitige Schallfeld, vorzugsweise bei tiefen Frequenzen angeregtes, bedämpftes Feder/Masse-System nach Art eines Folien-Resonators [3] bilden.
(c) Unterdecke als Schalldämpfer für die Luftschall-Längsleitung im Decken-Hohlraum
Faserfreie UD als schallabsorbierende Berandung des Decken-Hohlraums als Schall über­ tragenden Kanal, die nach Art der unter (b) beschriebenen Dämpfungs-Mechanismen durch das kanalseitige Schallfeld angeregte, bedämpfte Schwingungen in einem breiten Frequenzbereich ausführt und damit zur Reduktion der Längsübertragung zum Nachbar­ raum beiträgt.
7. Weitere technologische Vorteile
Das GEPARD-UD-Bauteil aus ebenen, raumseitig allenfalls mikroperforierten Decken-Platten hoher Dichte ermöglicht eine komplette industrielle Vorfertigung. Die extrem kleinen Löcher ermöglichen
  • - vollständigen Sichtschutz,
  • - den optischen Eindruck einer geschlossenen Deckenfläche,
  • - Möglichkeiten zur dekorativen Auflockerung der Decke.
Aus den faserfreien Platten-Bauteilen lassen sich nahezu beliebig gestaltete Formteile als
  • - Reflektoren für die Beleuchtung,
  • - Aus- und Einlässe für die Lüftung,
  • - Radiatoren für die Heizung
ausbilden, ohne daß deshalb auf ihre akustische Wirksamkeit verzichtet werden müßte.
Mikroperforierte UD-Systeme können höchste Reinheitsanforderungen erfüllen, weil sie
  • - keinerlei poröses/faseriges Dämpfungsmaterial involvieren,
  • - wenig Möglichkeiten für Ablagerungen bieten,
  • - außen wie innen einfach wisch-desinfizierbar sind.
Sie bringen geradezu ideale Voraussetzungen mit für
  • - Montage,
  • - Demontage,
  • - Remontage
und sind wegen ihres einfachen, homogenen Aufbaus vollständig und kostengünstig rück­ führbar. In Metallausführung kommen die GEPARD-UD-Bauteile auch einem sehr aktuellen Trend beim Kühlen von Verwaltungsgebäuden und Versammlungsstätten im Sommer ent­ gegen: Mit sogenannten "Kühldecken" aus weitgehend standardisierten metallischen Bau­ teilen läßt sich die hohe Ventilatorleistung, die bei herkömmlichen Klimaanlagen ohne wei­ teres 50% der Betriebskosten ausmachen kann, einsparen. So läßt sich auch ein Beitrag zur Senkung des CO₂-Ausstoßes leisten und eine oft sehr lästige Quelle von Zugerscheinungen, Lärmbelastungen und Allergien in Wohn- und Arbeitsräumen eliminieren. Bei über dem Rohrregister für das Kühlmittel (i.a. Wasser) angeordneter Wärmedämmung (z. B. Alu-ka­ schierter Hartschaum) lassen sich der Abstand zwischen Kühl-Lamelle und Dämmung, La­ mellendicke d, Lochdurchmesser d und Lochanzahl pro m² so aufeinander abstimmen, daß eine optimale Anpassung an die Nachhallzeit des Raumes oder an das Emissions-Spektrum der darin aufgestellten Schallquellen erreicht werden kann. Auch hinsichtlich der Heizungs- und Lüftungsdecken bieten die faserfreien, mikroperforierten UD-Bauteile klare Vorteile ge­ genüber den herkömmlichen Systemen.
GEPARD-UD-Bauteile können
  • - einschalig
  • - zweischalig
  • - mehrschalig
aufgebaut werden. Als einfache VS können sie sowohl völlig eben und glatt als auch mit de­ korativen Mustern und aussteifenden Sicken, Abkantungen und Falzen versehen werden. Als abgehängte Kassetten-Decke lassen sich die Hohlräume der Kassetten selbst als Lüf­ tungs-Kanäle ausbilden. Ihre dem eigentlichen Decken-Hohlraum zugewandte Rückwand kann aus akustischer wie aus funktionstechnischer Sicht vorteilhaft so gestaltet werden, daß
  • - unterschiedliche Hohlraum-Tiefen nebeneinander zur Verbreiterung der Ab­ sorptionswirkung entstehen,
  • - im eigentlichen Decken-Hohlraum unterseitig Vertiefungen und Ausformungen zur Aufnahme von Komponenten der Haus-Installation entste­ hen,
  • - im Kassetten-Hohlraum oberseitig durch Ausformungen und durch Zwischenwände Zuluft-, Abluft- und Verteiler-Kanäle geschaffen werden.
Aber auch den drei in [6] hervorgehobenen bloß schalltechnischen Anforderungen an Un­ terdecken,
  • - Verbesserung der Luft- und Trittschalldämmung,
  • - Verringerung der oft problematischen Längsleitung,
  • - Regulierung der Raumakustik
kommt das neue GEPARD-UD-Bauteil weit entgegen.
Bezugszeichenliste
Unterdecke als Vorsatzschale und als Schallabsorber
1 GEPARD-UD-Bauteil
2 Versteifung
3 Abhänger
Literatur
[1] Frick, O. et al.
Baukonstruktionslehre, Teil 1. Teubner, Stuttgart 1992.
[2] Glück, B.
Raumseitige Wärmestromdichte geschlossener Kühldecken. Heizung, Lüftung, Haustechnik - HLH 43 (1992), H. 12, S. 653-657.
[3] Fuchs, H.V.
Zur Absortion tiefer Frequenzen in Tonstudios. Rundfunktechnische Mitteilungen rtm 36 (1992), H. 1, S. 1-11.
[4] Maa, D.-Y.
Wide-band sound absorber based on microperforated panels. In: Proc. Inter Noise ′84, S. 415-420.
[5] Hunecke, J.; Zhou, X.
Resonanz- und Dämpfungsmechanismen in Membran-Absorbern. In: VDI Berichte 938, Düsseldorf, 1992, S. 187-196. Berichte 938, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1992, S. 187-196.
[6] Pohlenz, R.
Unterdecken - Schalltechnischer Einsatz und Problemstellungen. Bau­ physik 3 (1981), H. 2, S. 92-100.

Claims (5)

1. Unterdecke für Gebäude, die zur Absorption von Schallwellen ausgebildet ist und perforierte Metallplatten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere abgehängte Platten (1) vorgesehen sind, die derart dünn ausgebildet sind, daß sie schwingungsfähig sind und mit den darüber befindlichen Hohlräumen ein Feder-Masse-System nach Art eines Folienabsorbers bilden und wobei die unterste Metalldecke eine Vielzahl von gleichmäßig oder ungleichmäßig angeordneten Löchern mit einem Durchmesser von 1-3 mm und einem Lochflächenanteil von weniger als 4% aufweist.
2. Unterdecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher einen Durchmesser von 2 mm und einen Lochflächenanteil von weniger als 2% aufweisen.
3. Unterdecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1) zur Decke hin in größer werdendem Abstand angeordnet sind.
4. Unterdecke nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als innerste Platte ein Membranabsorber angeordnet ist.
5. Unterdecke nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdecke zur Vermeidung der Durchhängung versteift ist.
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