VORGEFERTIGTES BAUELEMENT AUS HOLZ UND EIN AKUSTIKWAND- UND -DECKENSYSTEM

Abstract

 Das Bauelement (1) umfasst eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten hochkant liegenden Brettern (3) und dazwischen eingesetzten Platten (11). Die Platten (11) sind aus faserigem Material hergestellt und dienen der Schallabsorption.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein vorgefertigtes Bauelement aus Holz gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Akustikwand- und -deckensystem gemäss Anspruch 9.

[0002] Bei der Erstellung von Bauten, insbesondere Bauten für Schulen, Restaurants oder öffentliche Räume stellt die Akustik ein grosses Problem dar. Insbesondere, wenn die Böden in solchen Gebäuden eine glatte Oberfläche aufweisen, wie beispielsweise Steinplatten oder Holzdielen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Produkte zur Dämmung des Schalls bekannt. Einerseits können unter bestehende Decken Schallschutzplatten aus faserigen Materialien gehängt werden, die meist eine raue Oberfläche aufweisen. Ebenfalls bekannt sind Deckenplatten aus Holz, welche aus parallel nebeneinander liegenden Brettern bestehen, zwischen denen schalldämmende Elemente eingesetzt sind. Eine solche Holzdecke ist aus der DE 10 2014 000 686 A1 bekannt. Bei dieser sogenannten Dübelholzdecke sind die hochkantstehenden Bretter mit seitlichen Nuten versehen, in die die schallschluckenden Elemente eingesetzt sind. Oberhalb der schallschluckenden Elemente liegen die Seitenwangen der Bretter satt aufeinander und werden durch Dübel zusammengehalten. Unterhalb der schallschluckenden Elemente sind die Bretter schmaler ausgebildet, so dass ein von unten offener Schlitz erzeugt wird. Unterhalb der schallschluckenden Elemente ist zudem ein Vlies eingelegt, welches verhindert, dass Fasern aus dem schallschluckenden Element durch den Schlitz nach unten fallen können.
Eine ähnliche Konstruktion, welche als Holzdeckenelement oder als Holzwandelement konzipiert ist, ist aus der EP 2 196 592 B1 bekannt. Bei diesem Element sind analog zur oben bezeichneten Ausführung Holzbretter nebeneinander angeordnet und durch Holzdübel miteinander verbunden. Auch bei dieser Holzdecke sind in seitlichen Nuten an den Brettern Schallschutzelemente eingelegt. Schlitze in den Brettern ermöglichen den Eintritt des Schalls von unten in die Schallschutzelemente, wo der Schall schlussendlich absorbiert wird.
In einer weiteren bekannten Ausgestaltung eines Holzfertigbauelements gemäss EP 2 080 845 B1 sind zwischen rechteckförmigen Brettern schalldämmende Elemente eingelegt, die sich entweder über die gesamte Höhe der Bretter erstrecken oder nur über einen Teilbereich. In einer Ausführungsform sind einzelne Bretter bezüglich der benachbarten nach oben verschoben und überragen die Oberkanten der benachbarten Bretter und Schalldämmelemente. Unterhalb der jeweils nach oben verschobenen Bretter ergibt sich dadurch eine Nut, die seitlich von Schallschutzelemente gebildet wird. Dadurch sollen die in die Nuten eindringenden Schallwellen gedämmt werden.
Eine befriedigende Lösung des Akustikproblems wird durch die bekannten Schutzrechte nicht offenbart.

[0003] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines vorgefertigten Bauelements mit einem möglichst hohen Schallabsorptionsgrad. Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines Bauelements, mit dem zugleich eine tragende Decke erstellt werden kann, d.h. das Bauelement soll nicht nur optimale Schallabsorptionseigenschaften aufweisen, sondern sich direkt als Decke oder tragendes Element für ein darüber liegendes Stockwerk geeignet sein. Eine weitere Aufgabe ist die Schaffung eines Bauelements, das einerseits optimale Schallabsorptionseigenschaften aufweist und andererseits als verlorene Schalung mit statischen Eigenschaften für eine darüber zu erstellende Betondecke geeignet ist.

[0004] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Akustikwand- und -deckensystems für Schul- und Seminarräume, welches einerseits optimalen Schallschutz gewährleistet und andererseits die Hörbarkeit der Stimme von Vortragenden nicht unterdrückt.

[0005] Gelöst wird diese Aufgabe durch ein vorgefertigtes Bauelement gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Bauelements sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.

[0006] Mit der erfindungsgemässen Anordnung lässt sich ein Akustik-Bauelement mit optimalen Schallschluck- bzw. Schallabsorptionswerten erreichen. Gleichzeitig verfügt das Bauelement über eine hohe Tragfestigkeit bei einer Verwendung direkt als Decke oder als verlorene Schalung für eine Holzbeton-Verbunddecke. Die gewünschte Schallabsorption lässt sich durch das Verhältnis der Breite der Bretter und der Breite der dazwischenliegenden schallabsorbierenden Platten an die jeweiligen Erfordernisse anpassen. Eine weitere Anpassungsmöglichkeit besteht durch das Mass der vertikalen Länge der Platten zwischen den Brettern.
Durch die geeignete Wahl der Breite und Höhe der Platten, welche die Absorption von Schallwellen übernehmen, lässt sich das Bauelement an die gegebenen gebäulichen Umstände anpassen. Durch einen zusätzlich zwischen zwei benachbarten Brettern unterhalb der dazwischen liegenden Platte angeordneten porösen Körper, lassen sich weitere Vorteile erzeugen, nämlich von den aus losen Fasern bestehenden Platten durch allfällige Erschütterungen sich ablösende Fasern werden zurückgehalten und können nicht in den Raum gelangen und andererseits kann bereits durch den porösen Körper ein Teil der Schallwellen absorbiert werden. Ein dazwischen liegender Raum verhindert die direkte Übertragung von Schwingungen des porösen Körpers, sofern solche auftreten, an die untere Stirnfläche der Platte.
Durch das Einlegen einer Metallplatte über dem porösen Körper, der von aussen sichtbar ist, wird an dem sonst schallabsorbierenden Bauelementen nun der Schall, insbesondere der Stimmenschall, statt absorbiert, reflektiert. Dies ermöglicht, eine Decken- oder Wandverkleidung zu schaffen, die optisch über den gesamten Raum völlig einheitlich ausgestaltet ist, jedoch über den Sprechenden deren Stimme zu reflektieren und an die Zuhörer weiterzuleiten und gleichzeitig Geräusche aus dem Zuschauerbereich zu dämmen. Das Akustiksystem ist einfach im Aufbau, indem über den Sprechenden Platten mit reflektierenden Einlagen verlegt werden und die übrigen Bereiche des Raumes mit schallabsorbierenden Platten mit gleicher Optik.

[0007] Die schallabsorbierenden Platten können einteilig ausgeführt werden oder es können ein oder mehrere Zwischenräume freigelassen werden, in welchem Rohre für die Aufnahme von elektrischen Leitungen, Glasfasersträngen oder Rohre für Wasser zu Heizzwecken oder als Brauchwasser eingelegt werden können. Im Weiteren kann unterhalb einer durchgehenden lärmabsorbierenden Platte, oder einer solchen die aufgeteilt ist in mehrere einzelne Platten, ein Lichtband, beispielsweise ein LED bestücktes Lichtband, eingesetzt werden.

[0008] Anhand illustrierter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

einen Vertikalschnitt durch ein schmales Bauelement mit drei Brettern; Platte beabstandet zum porösen Körper,

Figur 2

einen Vertikalschnitt durch ein Bauelement mit Platten zwischen den Brettern mit gleicher Breite wie die Bretter und Platten, die auf dem porösen Körper aufliegen,

Figur 3

einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Bauelement, bei dem die Verhältnisse der Höhe zur Breite wesentlich grösser ist als in den Figuren 1 und 2,

Figur 4

ein Vertikalschnitt durch ein weiteres Bauelement, bei welchem die Platten auf den porösen Körper anliegen,

Figur 5

einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Bauelement mit einer Platte aus einem weiteren schalldämmenden Material mit im Verhältnis zur Breite der Platte grosser Höhe,

Figur 6

einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Bauelement mit einer Platte aus einem weiteren schalldämmenden Material mit im Verhältnis zur Höhe der Platte grosser Breite,

Figur 7

eine perspektivische Darstellung eines Bauelements,

Figur 8

eine schematische Darstellung eines Raums mit einer Decke gemäss der Erfindung und

Figur 9

einen Vertikalschnitt durch ein Bauelement mit einer Reflektorplatte.

In den Figuren ist mit Bezugszeichen 1 ein vorgefertigtes Bauelement bezeichnet. Das Bauelement 1 umfasst eine Mehrzahl von hochkant angeordneten Brettern 3, welche aus Vollholz oder Schichtholz bestehen. Die Bretter 3 weisen eine Breite a und eine Höhe h auf. Weiter sind entlang der Seitenflächen im Bereich der unteren Kante 5 der Bretter 3 beabstandet zu letzteren beidseitig Nuten 7 eingelassen. Die Nuten 7 weisen eine Tiefe c und eine Basisbreite d auf. Die Nuten 7 liegen in einem Abstand e von der Kante 5. Jedes Brett 3 ist folglich beidseitig mit einer Nut 7 versehen und weist als Ganzes einen rechteckförmigen Querschnitt auf, der sich von der unteren Kante 5 bis zur oberen Kante 9 erstreckt.
Zwischen den nebeneinander angeordneten Brettern 3 ist eine aus organischen oder anorganischen Fasern aufgebaute schallabsorbierende Platte 11 eingesetzt. Die ebenfalls einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisende Platte 11 erstreckt sich zwischen der oberen Kante 9 und der oberen Flanke c der Nut 7, vorzugsweise endet die Platte 11 in einem Abstand oberhalb der Nut 7. Vorzugsweise ist die oben zu liegen kommende freie Fläche der Platte 11 geringfügig gegenüber der oberen Kante 9 des Bretts 3 zurückversetzt. Die untere Stirnfläche 15 der Platte 11 kann, wie in Figur 4 dargestellt, mit den oberen Kanten c der Nuten 7 fluchten oder, wie in den Figuren 1 bis 3 sowie 5 bis 7 ersichtlich ist, nach oben versetzt dazu liegen.
Zwischen den sich gegenüberliegenden Nuten 7 jeweils zweier benachbarter Bretter 3, ist ein poröser Körper 17 eingelegt. In den Ausgestaltungen der Erfindung gemäss den Figuren 1 bis 3 sowie 5 und 6 ist die oben liegende Oberfläche des Körpers 17 beabstandet zur unteren Stirnfläche 15 der Platte 17, so dass zwischen dem Körper 17 und der Platte 11 ein Zwischenraum 19 entsteht. Der Körper 17 kann sich über die gesamte Höhe bzw. Breite d der Basis der Nut 7 erstrecken; er kann auch einzig auf der unteren Seitenflanke c der Nut 7 anliegen und eine Dicke aufweisen, die kleiner ist, als die Grundbreite d der Nut 7.
Die Verbindungen zwischen den parallel nebeneinander liegenden Brettern 3 und den dazwischen angeordneten Brettern 3 und Platten 11 erfolgen durch in den Figuren schematisch dargestellte Holzdübel 21. Die Holzdübel 21 können sich entweder von Brett 3 zu Brett 3 und die Platte 11 durchdringend angeordnet sein oder vorzugsweise sich über eine grössere Anzahl, z.B. sechs Bretter 3 und fünf Platten 11 erstrecken. Das Einfügen der Dübel 21 erfolgt durch Bohren der übereinander geschichteten Bretter 3 und Platten 11 und durch Einpressen eines entsprechend langen Dübels 21, beispielsweise aus Buchenholz. Derart zusammengefügte Bretter 3 und Platten 11 liegen dicht aneinander und benötigen keine weitere Verbindung, beispielsweise mit einem Leim. Entlang der Bretter 3 bzw. Platten 11, die sich über einige Meter erstrecken können, werden in regelmässigen Abständen Dübel 21 eingefügt. Alternativ liessen sich die Elemente auch gegenseitig nur mit Leim verbinden oder durch eine Verschraubung. Ein Beispiel einer Verleimung oder Verschraubung ist nicht dargestellt. Die porösen Körper 17, welche zwischen den Nuten 7 eingelegt sind, können dort lose liegen oder, falls das Bauelement als Wandelement Verwendung findet, durch eine Leimschicht unverschiebbar in den Nuten 7 gehalten werden, damit der Körper 17 nicht durch sein Eigengewicht nach unten gleiten kann, insbesondere wenn das Bauelement 1 Erschütterungen ausgesetzt ist.

[0009] Wie in Figur 3 dargestellt, können eine oder mehrere Platten 11 in der Höhe unterbrochen sein und einen Hohlraum 25 bilden. In einen solchen Hohlraum 25 können Rohre oder Leitungen eingelegt werden, welche für verschiedene Zwecke der Hausinstallation dienen.

[0010] Die Platten 11, welche vorzugsweise aus einem faserigen Material, wie Holzfaser oder anorganischen Fasern aus Stein oder Glas hergestellt sind, dienen der Absorption von Geräuschen aus dem Raum, in dem die Bauelemente 1 als Deckenelemente oder/und als Wandelemente angeordnet sind. Dabei fungieren die porösen Körper 17 einerseits ebenfalls als Schalldämmung und andererseits verhindern sie, dass von den darüber liegenden faserigen Platten 11, lose Fasern austreten und zu Boden fallen können. Im Weiteren lassen sich mit der farblichen Gestaltung der porösen Körper 17 optische Effekte erzeugen, die die Flächen der als Wand- oder Bodenelemente verwendeten Bauelemente 1 unterbrechen.

[0011] Anstelle einer farblichen Gestaltung der porösen Körper 17 oder alternativ dazu, können unter diesem Streifen von LED Elemente angeordnet sein, welche zur Beleuchtung des darunterliegenden Raums dienen.

[0012] Weist die Platte 11, die zwischen zwei Brettern 3 zu liegen kommt, die gleiche Breite b auf wie die Breite a der Bretter 3, so ist das Absorptionsvolumen des Körpers 11 in der Lage, einen Absorptionsgrad von 0,75 zu erreichen. Dies kann insbesondere erreicht werden, weil der Querschnitt der Platte 11 dem Querschnitt der Öffnung zwischen den seitlichen Kanten der Bretter 3 entspricht. Ein etwas geringerer Absorptionsgrad wird erreicht, wenn die Breite b der Platte 11 etwa der Hälfte der Breite a des Bretts 3 entspricht. Der hohe Schallabsorptionsgrad kann erreicht werden, wenn die Platte 11 sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Bretts 3 erstreckt, welche oberhalb der Nuten 7 liegt.

[0013] Als optimale Werte für die Abmessungen der Bretter 3 und der Platten 11, haben sich folgende Werte ergeben:

a 30 mm bis 60 mm, vorzugsweise 40 mm; Höhe h 100 mm bis 300 mm, vorzugsweise 160 mm bis 260 mm.

[0014] Die Figur 9 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein vorgefertigtes Bauelement 101, dessen Aufbau denjenigen Bauelementen entspricht, wie sie in den Figuren 1 bis 7 dargestellt und beschrieben worden sind. Im Unterschied ist in dieser Ausführungsform über dem porösen Körper 7 eine Reflektorplatte 123 eingesetzt. Die Reflektorplatte 123 kann direkt auf dem porösen Körper 17 aufliegen und gleichzeitig auch an der Unterseite der Platte 11. Alternativ kann zwischen der Reflektorplatte 123 und dem porösen Köper 17 und/oder der Platte 11 ein Spalt vorhanden sein.
In dieser Ausgestaltung der Erfindung dient der poröse Körper 17 im Wesentlichen nur noch der Optik, das heisst die Ansicht auf das Bauelement 101 entspricht genau denjenigen, die in den Figuren 1 bis 7 beschrieben worden sind. Die Reflektormembran 123 selbst hat hier die Aufgabe, z.B. in einem Schul- oder Seminarraum die Sprache eines unter dem Bauelement 101 sitzenden oder stehenden Vortragenden nicht oder nur zu dämpfen, sondern über die Decke und/oder die Wände ins Publikum zu reflektieren. Aus diesem Grunde ist die Reflektorplatte 123 vorzugsweise aus Metall mit einer glatten Oberfläche.
In der Figur 8 ist mit dem Buchstaben A die Ton- oder Sprachquelle bezeichnet und die Pfeile P stellen schematisch die Akustikwellen der Stimme eines Vortragenden dar. Der Bereich der Decke mit der schraffierten Fläche ist bedeckt mit Bauelementen 1 gemäss den Ansprüchen 1 bis 6; der zentrale Bereich mit einfacher Schraffur stellt die Bauelemente 1 mit reflektierenden Einsätzen gemäss Figur 9 und den Ansprüchen 7 und 8 dar.

[0015] Derart nicht mehr schallschluckende Bauelemente 101 werden in Schul- und Seminarräumen im Bereich über, allenfalls auch neben den Bereichen, wo sich der oder die Sprechenden aufhalten, angeordnet, so dass die Sprache an dem Bauelement 101 reflektiert wird und an die Zuhörer im Raum weitergeleitet wird. Geräusche, verursacht durch die Zuhörer im Raum oder auch von ausserhalb des Raums werden jedoch durch die übrigen Bauelemente 1 ohne reflektierende Membran 123 absorbiert. Durch diese Massnahme kann die Lautstärke der sprechenden vortragenden Personen aufrechterhalten werden und gleichzeitig können Geräusche aus dem Raum und von aussen in geeigneter Weise gedämmt werden.

Ansprüche

1. Vorgefertigtes Bauelement (1) aus Holz für die Erstellung von Akustikwänden oder Akustikdecken in Gebäuden, umfassend eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen Brettern (3) und je einer zwischen den Brettern (3) eingesetzten schallschluckenden Platte (11) sowie zwischen seitlichen Nuten (7) in den Brettern (3) eingelegte poröse Körper (17),
dadurch gekennzeichnet,

- dass die Bretter (3) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen,

- dass in den Seitenflächen der Bretter (3) beabstandet zur Unterkante (5) die längs des Bretts (3) verlaufende Nut (7) eingelassen ist

- dass zwischen zwei benachbarten Brettern (3) mindestens eine einen rechteckigen Querschnitt aufweisende schallschluckende Platte (11) eingesetzt ist,

- dass die Platte (11) die Bretter (3) in gegenseitig beabstandeter Lage hält und

- dass in der Nut (7) der poröse Körper (17) eingelegt ist und auf der unten liegenden Kante c der Nut (7) aufliegt.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite a der Bretter (3) grösser oder gleich ist wie die Breite b der schallschluckenden Platte (11), vorzugsweise ist die Breite a der Bretter das ein- bis zweifache der Breite b der Platte (11).

3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite a 30 mm bis 60 mm und die Höhe h 100 mm bis 300 mm beträgt.

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Unterkante (15) der Platte (11) und der Oberseite des porösen Körpers (17) ein Abstand vorliegt.

5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein poröser Körper (17, dessen Höhe kleiner oder gleich ist wie die vertikale Ausdehnung der Nut (7) ist, in die Nutz (7) eingelegt ist.

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bretter (3) und die zwischen den Brettern (3) eingesetzten Platten (11) durch Dübel (21) aus Holz durch Nägel, Schrauben und/oder durch gegenseitige Verleimung zusammengehalten sind.

7. Bauelement (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder über dem porösen Körper (17) eine Membran oder Platte (123) eingesetzt ist.

8. Bauelement (101) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (123) an der Unterseite eine Schall reflektierende Oberfläche aufweist.

9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einer oder mehreren Platten (11) ein Hohlraum (25) oder mehrere Hohlräume (25) zur Aufnahme von Rohren oder Glasfaserträgern ausgebildet sind.

10. Akustikwand- oder -deckensystem für Schul- und Seminarräume, umfassend mehrere Bauelemente (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich über und/oder seitlich des Standorts des oder der vortragenden Bauelemente (101) mit reflektierenden Membranen (123) angeordnet sind und dass in den übrigen Bereichen des Raums Bauelemente (1) ohne reflektierende Platten (123) verbaut sind.

Zeichnung