Vorsatzschale

Eine Vorsatzschale ist eine leichte, biegeweiche Beplankung, die mit Abstand vor eine vorhandene massive Wand gesetzt wird — Ständerwerk, Hohlraum mit Dämmmaterial, davor eine oder mehrere Plattenlagen. Sie ist das gängigste Mittel, um die Schalldämmung einer bestehenden Wand zu verbessern, ohne sie abzureißen.

Ausführliche Erklärung

Der Gewinn einer Vorsatzschale wird als Verbesserungsmaß angegeben: ΔR ist die Differenz zwischen der Dämmung der Wand mit Schale und der Wand ohne. Diese Differenz ist keine Zahl, sondern eine Kurve über der Frequenz, und sie hat eine sehr charakteristische Form.

Drei Bereiche liegen nebeneinander. Weit unterhalb der Resonanzfrequenz f₀ bewegen sich Grundwand und Schale gemeinsam, die Feder dazwischen spielt keine Rolle, und die Schale bringt nichts. In der Nähe von f₀ schwingt das System mit — dort ist ΔR negativ, die Wand mit Schale dämmt also schlechter als die Wand allein. Erst oberhalb von f₀ arbeitet die Konstruktion wie beabsichtigt; das Fraunhofer-Institut für Bauphysik gibt für diesen Anstieg 12 dB je Oktave an. Bei hohen Frequenzen geht die Verbesserung schließlich in eine Sättigung über oder nimmt sogar wieder ab.

Damit ist die entscheidende Größe benannt. Alles hängt daran, wo f₀ liegt — und f₀ hängt an der Masse der Schale und an der Nachgiebigkeit der Feder dahinter, also am Schalenabstand und daran, was im Hohlraum steckt. Schwerer und weiter weg heißt tiefer; leicht und dicht davor heißt hoch, und hoch ist hier das Gegenteil von gut.

Für den Wohnungsbau nach DIN 4109 ist das eine handhabbare Aufgabe, weil die bewerteten Kennwerte den Sprachbereich abbilden und eine Resonanz um 100 Hz dort wenig kostet. Für ein Heimkino kehrt sich die Lage um: Filmton hat seine Energie in genau den Oktaven, in denen eine flach gebaute Vorsatzschale ihre Schwachstelle hat. Eine Konstruktion, die auf dem Papier ein sehr gutes ΔRw erreicht, kann im Kinobetrieb weitgehend wirkungslos sein — nicht, weil sie falsch gebaut wurde, sondern weil sie für ein anderes Spektrum ausgelegt ist.

Was im Hohlraum passiert

Der Hohlraum ist nicht einfach Luft. Ein leerer Zwischenraum wirkt als Feder, hat aber selbst Resonanzen — stehende Wellen zwischen den Schalen —, die die Dämmung im mittleren Bereich einbrechen lassen. Dämmmaterial im Hohlraum wandelt diese Energie in Wärme um und macht die Feder zugleich etwas weicher.

Wie viel davon nötig ist, ist eine der häufigsten Baustellenfragen, und die Antwort fällt anders aus als bei einer freistehenden Ständerwand. Für Metallständerwände ist die volle Füllung die belegte Empfehlung; bei einer Vorsatzschale vor einer massiven Grundwand fanden Weber und Buchele bereits bei einem Füllgrad von rund 50 % das Maximum erreicht. Mehr schadet nicht, bringt aber nichts — solange das Material den Hohlraum nicht so stopft, dass es die Schalen gegeneinander abstützt. Dann ist es keine Dämmung mehr, sondern eine flächige Kopplung.

Warum die Befestigung fast alles entscheidet

Die eindrücklichste Zahl dieser Untersuchung betrifft nicht die Auslegung, sondern die Montage. Weber und Buchele haben eine freistehende Schale schrittweise über Körperschallbrücken mit der Grundwand verbunden und dabei gemessen, was jede zusätzliche starre Verbindung kostet:

Bei der bauüblichen Anzahl von Befestigungsstellen sinkt die Verbesserung damit um mehr als die Hälfte. Das ist keine Nachlässigkeit auf der Baustelle, sondern die normale Folge davon, dass eine Schale irgendwo befestigt werden muss — und es erklärt, warum die Bauformen sich vor allem darin unterscheiden, wie sie diesen Zwang umgehen: freistehendes Ständerwerk ohne Kontakt zur Grundwand, federnde Befestigungselemente, oder wenigstens die Reduzierung auf so wenige Punkte wie statisch vertretbar.

Wie stark eine einzelne Verbindung wirkt und warum die Fläche der Berührung dabei kaum zählt, steht bei der Schallbrücke — diese Messreihe ist die Zahl, die dort bislang fehlt.

Was zwei Schalen bringen und was nicht

Sitzt auf beiden Seiten einer Trennwand eine Vorsatzschale, addieren sich die beiden Verbesserungen nicht. Nach DIN EN 12354-1 wird für die schwächere der beiden Schalen nur der halbe ΔRw-Wert angesetzt, und die Messungen des IBP bestätigen diese Regel näherungsweise.

Was zweiseitige Schalen trotzdem leisten, zeigt die Beispielmessung an einer Wand aus 115 mm Kalksandstein-Vollmauerwerk. Ohne Vorsatzschale kam sie auf ein bewertetes Schalldämm-Maß von 42,9 dB, mit einer Schale auf 66,4 dB, mit zwei Schalen auf 77,6 dB — bei Schalen aus 16 mm Spanplatten auf freistehenden Holzständern und einem 80 mm tiefen, vollständig mit Mineralwolle gefüllten Hohlraum. Die zweite Schale bringt also deutlich weniger als die erste und trotzdem noch elf Dezibel.

Häufiges Missverständnis

„Eine Vorsatzschale macht die Wand besser." Sie kann sie auch schlechter machen, und zwar planmäßig, nicht durch einen Fehler. Im Bereich der Resonanzfrequenz ist ΔR negativ — die Wand mit Schale lässt dort mehr durch als die Wand allein. Wer eine sehr flach gebaute Schale vor eine schwere Wand setzt, verschiebt diese Schwachstelle nach oben, mitten in den Bereich, der ihn eigentlich stört. Der Kennwert auf dem Datenblatt sagt davon nichts, weil er über alle Frequenzen zu einer Zahl verrechnet ist.

„So eine bespannte Akustikwand haben wir doch schon geplant." Im Schnitt sind die beiden Aufbauten kaum zu unterscheiden — Ständerwerk, Dämmung, Beplankung —, und sie arbeiten gegeneinander. Wofür die Akustik-Vorwand leicht und vorn offen gebaut wird, das steht dem Ziel dieser Seite direkt entgegen: Wer Schall am Übertritt hindern will, braucht Gewicht und eine geschlossene Fläche. Der eine Aufbau ersetzt den anderen deshalb nicht, in keiner Richtung — eine bespannte Wand dämmt fast nichts, und eine dichte Vorsatzschale macht den Raum innen eher halliger. Die Verwechslungsgefahr liegt am Wort: „Vorsatzschale" ist im Trockenbau ein bauphysikalischer Begriff, im Kinobau wird er umgangssprachlich für beides benutzt.

„Mehr Platten sind besser als mehr Abstand." Beides hilft, aber nicht gleich viel und nicht an derselben Stelle. Eine zusätzliche Plattenlage erhöht die Masse der Schale und senkt f₀ ein Stück; ein größerer Schalenabstand macht die Feder weicher und senkt f₀ deutlicher. Wo der Platz knapp ist, wird trotzdem meist an der Tiefe gespart, weil sie sichtbar Raum kostet und die dritte Plattenlage nicht. Für den Tiefton ist das die falsche Reihenfolge.

Nicht zu verwechseln mit

• Akustik-Vorwand: Leichter, vorn offener Aufbau zur Behandlung des Raumklangs. Gleiches Aussehen, gegenteiliges Ziel — siehe Akustik-Vorwand.
• Baffle Wall: Massive Schallwand mit bündig eingelassenen Frontlautsprechern. Sie verändert die Abstrahlung, nicht die Dämmung.
• Media Wall: Dekorative Paneelwand mit Fernsehnische, akustisch nicht ausgelegt.
• Zweischalige Trennwand: Zwei tragende Schalen ohne massive Grundwand. Dasselbe Masse-Feder-Prinzip, aber beide Massen sind beweglich, und die Resonanz liegt entsprechend anders.
• Wärmedämmverbundsystem: Dämmplatten direkt auf die Wand geklebt. Ohne Hohlraum gibt es keine Feder; solche Systeme können die Schalldämmung sogar verschlechtern.

In der Planung

Ein Kellerraum im Bestand soll Heimkino werden. Die Wand zum Nachbarhaus ist eine 24er Massivwand, und der Kunde fragt, ob eine Vorsatzschale reicht — der Trockenbauer hat eine mit 5 cm Abstand angeboten.

Bevor irgendein Aufbau in Frage kommt, muss die Frage nach dem Spektrum gestellt und beantwortet sein: In welchen Oktaven muss dieser Raum dichter werden? Bei einem Arbeitszimmer wäre Sprache der Maßstab, und dann wären 5 cm eine vernünftige Antwort. Bei Filmton liegt der Schwerpunkt zwei bis drei Oktaven tiefer, und derselbe Aufbau setzt seine Schwachstelle genau dorthin.

Steht das Spektrum fest, lässt sich über die Bauform reden, und die Reihenfolge der Hebel ist eindeutig: zuerst der Schalenabstand, dann die Entkopplung der Befestigung, dann die Masse der Beplankung. Wer diese Reihenfolge umdreht — viele Platten auf wenig Abstand, starr verschraubt —, baut Gewicht auf, ohne die Resonanz zu bewegen, und bezahlt für einen Kennwert, der im eigenen Nutzungsfall nichts aussagt.

Die konkreten Produkte kommen zum Schluss und sind der unkritischste Teil. Ob die Beplankung aus Gipskarton, Gipsfaser oder einer Kombination besteht, verschiebt das Ergebnis um wenige Dezibel; ob die Schale freisteht oder durchgeschraubt ist, um zehn.

Verknüpfte Inhalte

Wozu gedämmt wird und welche drei Prinzipien dahinterstehen, steht bei der Schalldämmung. Warum eine einzelne starre Verbindung so viel kostet, führt die Schallbrücke aus, das Grundprinzip dahinter die Entkopplung. Die Eingangsgröße jeder Rechnung ist die flächenbezogene Masse; warum eine Platte oberhalb einer bestimmten Frequenz plötzlich schlecht dämmt, erklärt der Koinzidenzeffekt. Dass die beste Wand am Weg um sie herum scheitern kann, behandelt die Flankenübertragung. Wie eine zähelastische Zwischenlage die Beplankung selbst ruhiger macht, steht bei der Dämpfungsschicht im Verbund. Das Pendant für den Boden ist der schwimmende Estrich.

Quellen

Der Frequenzverlauf des Verbesserungsmaßes, der Anstieg von 12 dB je Oktave, die Verschlechterung im Resonanzbereich, der ausreichende Füllgrad von rund 50 %, die Messreihe zu den Körperschallbrücken und die Beispielmessung an der Kalksandsteinwand stammen aus dem DAGA-Beitrag von Lutz Weber und Andreas Buchele vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik, der für diese Seite im Volltext eingesehen wurde. Das Rechenverfahren und die Regel für zweiseitige Schalen stehen in DIN EN 12354-1 und sind hier über dieselbe Darstellung belegt.