Wenn der Nachbar duscht, kann das in der eigenen Wohnung unter Umständen zur akustischen Belästigung werden. Ursache sind Trinkwasser- und Abwasserrohre, deren Schwingungen sich auf Wohnungstrennwände oder Decken übertragen. Das Problem lässt sich mit schalldämmenden Maßnahmen aber minimieren.
Besonders in Gebäuden mit vielen Wohneinheiten – also etwa in Mehrfamilienhäusern oder auch in Hotels – führen Schallübertragungen über wasserführende Rohrleitungen oft zu Schallemissionen, die vor allem nachts ziemlich störend sein können. Das im Rohr fließende Wasser sorgt an den Rohrwänden für Wirbelbildungen. Hinzu kommen Aufprallgeräusche an Stellen, an denen sich das Rohrsystem verzweigt oder bogenförmig verläuft.
In beiden Fällen erzeugt das fließende Wasser Schallwellen, die sich in den Rohrwänden als Körperschall ausbreiten können. Diese Art der Körperschallausbreitung ist im Prinzip unvermeidbar, sie muss auch nicht zwingend zu störendem Luftschall in den Nachbarräumen führen. Dies geschieht nur, wenn sich die Schallwellen auf angrenzende Gebäudeteile wie Wände oder Decken übertragen.
Schallabsorption und -weiterleitung
Grundsätzlich gilt, dass die Schallausbreitung in Wänden oder Decken umso geringer ausfällt, je schwerer die raumtrennenden Bauteile sind. Schwere Bauteile lassen sich nämlich nicht so leicht in Biegeschwingungen versetzen. Die Wand aber muss schwingen, um Schall weiterzuleiten. Schwere Bauteile absorbieren eher den Schall.
Die deutsche Schallschutznorm DIN 4109 berücksichtigt diesen Sachverhalt, indem sie vorschreibt, dass die flächenbezogene Masse von Wänden, in denen Installationen wie zum Beispiel Wasserrohre verlaufen, mindestens 220kg/m² betragen muss. Doch die Norm beschreibt nur Mindestanforderungen an den baulichen Schallschutz im Hochbau. Ihre Regeln sollen vor unzumutbaren Lärmbelästigungen schützen. Werden diese eingehalten, bedeutet das nicht, dass aus Nachbarräumen gar keine Geräusche mehr hörbar sind.
Fließendes Wasser in Rohrleitungen kann manchmal störend sein, um unzumutbaren Lärm handelt es sich aber wohl kaum. Wer derartige Schallemissionen allein durch die Materialität der raumbegrenzenden Bauteile ausschließen möchte, müsste dafür auf sehr schwere Wände und Decken setzen. Das aber wäre teuer, wenig nachhaltig und auch aus statischen Gründen gar nicht überall möglich.
Ähnliches gilt für die Beschaffenheit der Wasserrohre. Mit höherer Rohrwandstärke und Materialdichte nimmt die Schallabsorption zu und die Schallweiterleitung nimmt ab. Leichte Kunststoffrohre dagegen geraten schnell in Schwingungen, leiten Schall also relativ leicht weiter. Sie haben aber viele andere Vorteile – zum Beispiel geringe Kosten, Korrosionsfestigkeit sowie leichter Transport und Einbau. Für die Innenentwässerung sind hochtemperaturbeständige Kunststoffrohre (HT-Rohre) aus schwer entflammbarem Polypropylen (PP) daher heute Standard.
Die geringe Schallabsorption der Kunststoffrohre ist einerseits zwar ein gewisser Makel, dieser lässt sich andererseits aber durch schwerere Installationswände, vor allem aber durch entkoppelnde Dämmmaßnahmen durchaus ausgleichen.
Schallentkopplung durch Dämmstoffe
Schallschutz durch Schallentkopplung ist bei Wasserrohren eigentlich eine Selbstverständlichkeit. Es versteht sich von selbst, dass die Rohre bei einer fachgerechten Montage keinen direkten Kontakt zu angrenzenden Wand- oder Deckenbauteilen haben. Punktuell sind Trink- und Abwasserrohre aber natürlich schon im Baukörper zu verankern. Dies geschieht in der Regel über Befestigungsschellen, die man von außen rund um das Rohr montiert, sowie über die dazugehörigen Verbindungselemente, Dübel und Schrauben. Auch bei diesen Befestigungssystemen ist Schallentkopplung wichtig, um Schallbrücken vom Rohr auf die Wand/Decke so weit wie möglich zu minimieren.
Für einen wirkungsvollen Schallschutz kommt der Schallentkopplung im Bereich der Befestigungsschellen allergrößte Bedeutung zu. Im Prinzip verfügen heute alle marktgängigen Schellen über schalldämmende Gummi- oder Kunststoffeinlagen. Darüber hinaus gibt es aber auch akustisch optimierte Produkte, die einen erhöhten Schallschutz bieten.
Die Befestigungsschellen sind ein neuralgischer Punkt beim Schallschutz für Wasserrohre in Gebäuden – aber nicht der einzige. Kritisch wird es auch überall dort, wo die Rohre Wand- oder Deckenbauteile durchdringen müssen. In solchen Bereichen lassen sich Schallübertragungen aber durch den Einsatz weichfedernder Dämmstoffe wie Mineralwolle minimieren. Auch bei der Installation von Abwasserrohren in Schächten ist es schallschutztechnisch von Vorteil, wenn der Hohlraum zwischen Rohren und Schachtwand mit schallabsorbierenden Dämmstoffen gefüllt wird.
Für die Rohrdämmung bei Bauteildurchdringungen kommen übrigens nicht nur herkömmliche Dämmstoffmatten, sondern zunehmend auch passgerechte Rohrummantelungen (Dämmschläuche, Rohrschalen) zum Einsatz. Diese bestehen in der Regel aus einem weich federnden Dämmstoff, der auf der Außenseite mit einer schweren Folie oder Matte beschichtet ist.
Natürlich kann man Wasserrohre auch gänzlich in schalldämmende Rohrummantelungen „einpacken“ – also nicht nur im Bereich von Durchdringungen. Sofern die Rohrschellen über einer solchen Ummantelung angebracht werden, verspricht das einen besonders effektiven Schallschutz. Komplettummantelungen sind allerdings zumindest für Abwasserrohre kein genereller Standard im Wohnbau. Sie kommen nur dort zum Einsatz, wo ein besonders hoher Schallschutzbedarf besteht oder die Schallschutz-Mindestanforderungen gemäß DIN 4109 anderweitig nicht einzuhalten sind.
Standardmäßig werden komplette Rohrummantelungen allerdings zur Dämmung von Trinkwasserleitungen eingesetzt. Hauptgrund dafür ist jedoch der Hygiene- und Wärmeschutz, nicht der Schallschutz. Es gilt zu verhindern, dass heißes Trinkwasser über die Rohrwände zu viel Wärmeenergie verliert beziehungsweise kaltes Wasser sich durch hohe Außentemperaturen zu stark erwärmt. Mehr Informationen zu diesem Thema bietet der BaustoffWissen-Beitrag „ Dämmung von Heizungs- und Trinkwasserleitungen “.
Rohrschwingungen simulieren
Wie überprüfen Hersteller eigentlich die Eigenschaften ihrer Rohrsysteme als Schallquelle? Ein Verfahren für Abwassersysteme liefert die DIN EN 14366-1 („Bauakustik – Messung von Luftschall und Körperschall von gebäudetechnischen Anlagen im Prüfstand – Teil 1: Anwendungsregeln für Abwasserinstallationen“). Bei diesem Verfahren werden die Eigenschaften des Abwassersystems als Luft- und Körperschallquelle durch Anregung mit unterschiedlichen Volumenströmen messtechnisch bestimmt. Die Messergebnisse dienen anschließend zur Berechnung der Schalldruckpegel in angrenzenden Empfangsräumen nach DIN EN 12354-5 (Bauakustik – Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften – Teil 5: Installationsgeräusche).
Die experimentelle Messung der Schalleigenschaften von Abwassersystemen nach DIN EN 14366-1 ist allerdings zeitaufwändig und teuer. Deshalb arbeitet die Branche auch an Simulationsmodellen. Ein solches Modell hat kürzlich der Student Florian Anger im Rahmen seiner Masterarbeit an der Fakultät Ingenieurwissenschaften der Hochschule Mittweida entwickelt. Es entstand mithilfe der Software „Comsol Multiphysics“ und in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Bauphysik (Fraunhofer IBP).
Bereits die erste Version dieses Simulationsmodells bildete die Schalleigenschaften von Abwassersystemen in ähnlicher Größenordnung nach wie bei der experimentellen Messung nach DIN EN 14366-1. Als wesentlicher Einfluss für Abweichungen zwischen Simulation und Messung erwiesen sich die Maße der Schellenschrauben zur Befestigung der Rohrschellen an der Wand, die Biegesteifigkeit der Rohrschellen sowie der Verlustfaktor des Rohrmaterials.
Diese Einflussfaktoren wurden am realen Rohrsystem noch einmal möglichst exakt bestimmt. Durch Berücksichtigung der so gewonnenen Daten im Simulationsmodell konnte dessen Genauigkeit weiter erhöht werden. Gleichwohl gibt es weiterhin Abweichungen, die sich aber mit dem bisherigen Simulationsmodell von Florian Anger nicht mehr darstellen lassen. Hintergrund: Bei Angers Modell wird die Geometrie des Abwassersystems durch einen eindimensionalen Biegebalken mit zugewiesenen Rohreigenschaften nachgebildet. Ein fortgeschrittenes Simulationsmodell müsste dreidimensional sein, um alle Schwingformen an realen Abwassersystemen berücksichtigen zu können.
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Nach Ansicht des Fraunhofer IBP würde ein fortgeschrittenes Simulationsmodell für Hersteller von Abwassersystemen erhebliche Vorteile bringen. Es würde nämlich eine kosteneffiziente und präzise Vorhersage des Schwingungsverhaltens von Abwassersystemen ohne den aufwändigen und teuren Einsatz physischer Prototypen erlauben. Durch die frühzeitige Identifikation potenzieller Probleme in der Designphase ließen sich zudem Produktentwicklungszeiten verkürzen.
