In einer Serie mit dem BMUB präsentieren wir Projekte aus der Bauforschung. In Teil 26 geht es um akustisch wirksame Membrankonstruktionen.

Schalldämpfende Textilien

In einer Serie mit dem BMUB präsentieren wir Projekte aus der Bauforschung. In Teil 26 geht es um akustisch wirksame Membrankonstruktionen.

Mit dem Leitbild der Nachhaltigkeit ist für das Bauwesen die Verpflichtung zum ressourcenschonenden und energiesparenden Bauen verknüpft. Für Fassaden und Dächer sind textile Hüllkonstruktionen eine sehr leichte und ressourcensparende Lösung, allerdings können die stetig steigenden Anforderungen nicht immer erfüllt werden. Gerade bei den bau- und raumakustischen Schallschutzkennwerten zeigen sich die Grenzen massesparender Konstruktionen.

Die Bewertung der akustischen Wirkweise gewinnt zunehmend an Bedeutung, da Lärm einen der größten Umweltbelastungsfaktoren für den Menschen darstellt. Laute Hintergrundgeräusche und akustische Mängel sind die Ursache für eine schlechte Verständlichkeit und führen zu wesentlichen Einbußen bei der Raum- und Lebensqualität. Dagegen bietet eine an die jeweilige Nutzungssituation angepasste Bau- und Raumakustik die Möglichkeit, Störgeräusche und Lärmpegel gezielt zu reduzieren oder Sprachverständlichkeit und Raumklangqualität je nach Anwendungsbereich zu verbessern.

Die Ziele des Forschungsvorhabens waren die Verifizierung der akustischen Eigenschaften von relevanten Werkstoffen und Systemaufbauten des textilen Bauens, die Optimierung von mehrlagigen passiven Systemaufbauten und die Weiterentwicklung hin zu aktiv wirkenden Fassaden- und Innenwandsystemen.

Begonnen wurde das Projekt mit einer Re­­­cherche zum Stand der Technik und der Aufbereitung der Ergebnisse vorangegangener Forschungsprojekte sowie der methodischen Konzeption der Arbeitsschritte.

Aus den Rechercheergebnissen wurden erste Ideen skizziert und mit den Projektpartnern diskutiert. Dies führte über eine Beschreibung der relevanten physikalischen Effekte zur Definition der bisher verwendeten Werkstoffkombinationen und Systeme als einem ersten Schwerpunkt.

In einem weiteren Schritt wurde ein passiv wirkendes System als mehrschalige Kombination mit einem Polyesterverbundvliesstoff entwickelt (Abb. 1). Der Vliesstoff wurde dabei auf die akustischen und tragstrukturellen Aspekte sowie auf die Herstellbarkeit hin optimiert und als Zwischen- oder Funktionslage angebracht. Eine textile Deckschicht, bei der die höchstmögliche Masseverdichtung durch den industriellen Vernadelungsprozess umgesetzt werden konnte, wurde mit einer offenporigen Vliesstofflage verbunden, die erfahrungsgemäß als Hohlraumdämpfung geeignet ist (Abb. 2).

Die bis dahin gewonnenen Erkenntnisse er­­­möglichten die Weiterentwicklung der Wirkweise in ein aktiv anpassbares System. Es wurde ein textiles Bauelement entwickelt, welches die flächenbezogene Masse einer Lage im Systemaufbau durch Fluidbefüllung zeitlich variabel erhöhen kann (Abb. 3). Das entstandene zweilagige Taschengewebe konnte in ersten Varianten produziert und getestet werden. Ergänzt wurden die konzeptionellen Studien durch messtechnische Prüfungen des Schalldämm-Maßes für passive und aktive Aufbauten.

Abschließend wurden für die ausgewählten Lösungen weitere bauphysikalische Kennwerte zu Wärme- und Feuchteverhalten, Belichtung und Brandschutz untersucht, um die Vorteile einer transluzenten Hülle bewerten zu können.

Fazit

Das Forschungsprojekt konnte die technologischen und funktionalen Möglichkeiten der Schalldämmung, -absorption und -reflexion bewerten und sie zusammen mit Adaptionsmethoden auf Basis von mehrlagigen textilen Gebäudehüllen zu einer veränderbaren Bau- und Raumakustik zusammenführen. Neben der Verifizierung verwendbarer Werkstoffe, Werkstoffkombinationen und adaptiver Systeme stand die Entwicklung von Lösungsstrategien und die Erstellung von Prototypen für einen optimalen Schallschutz und für eine veränderbare Raumakustik im Mittelpunkt des Projekts. Das Vorhaben erweiterte damit die Wissensbasis zu mehrlagigen adaptiven textilen Gebäudehüllen um einen relevanten bauphysikalischen Aspekt.

Die Probleme des Schallschutzes waren in komplexe Planungs- und Nutzungsprozesse eingebunden, die jeweils für sich individuelle Anforderungen und Kriterien definieren. Eine parallel zum Forschungsprojekt entwickelte methodische Vorgehensweise konnte diese vielfältigen Einflüsse aufbereiten und verfügbar machen. Die Untersuchungen der Faktoren Belichtung, Wärme- und Feuchtehaushalt sowie Brandschutz ergänzten die Systementwicklung mit Schwerpunkt einer adaptiven Akustik und führten das Gesamtkonzept der adaptiven textilen Gebäudehüllen weiter.

Die Arbeiten wurden mit dem Bau von drei Fassadenelementen mit opakem, transluzentem und transparentem Lagenaufbau abgeschlossen (Abb. 4).

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