Raumakustische Grundlagen.
Eine gute Raumakustik unterliegt vielfältigen Einflüssen und wird von der Nachhallzeit und der Schallabsorption bestimmt. Die Nachhallzeit. Die Nachhallzeit ist die Zeitspanne, in der ein Schalldruckpegel nach Abschalten der Schallquelle in einem Raum um 60 Dezibel abfällt. Sie bestimmt die akustische Visitenkarte des Raumes.
Die Nachhallzeit hängt im Wesentlichen von drei Faktoren ab:
- von dem Volumen
- von den Oberflächen im Raum
- von den Einrichtungsgegenständen
Grundsätzlich gilt:
- Je größer der Raum, desto länger ist in der Regel die Nachhallzeit.
- Je mehr Schallabsorption im Raum, desto kürzer ist die Nachhallzeit.
Eine gute Sprachverständlichkeit erfordert eine kurze Nachhallzeit.
Grundlage für Empfehlungen und Hinweise zur raumakustischen Planung bildet die DIN 18041 "Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen" (überarbeitete Fassung Mai 2004). Sie gibt bestimmte technische Normen und Richtlinien vor und unterscheidet Räume der Gruppen A und B.
Räume der Gruppe A
"Hörsamkeit über mittlere und größere Entfernungen"
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Musik |
Musikunterrichtsraum mit aktivem Musizieren und Gesang, Rats- und Festsaal für Musikdarbietungen |
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Sprache |
Gerichts- und Ratssaal, Gemeindesaal, Versammlungsraum, Musikprobenraum in Musikschulen , Sport- und Schwimmhallen mit Publikum |
|
Unterricht, Meeting |
Unterrichtsraum, Hörsaal, Musikunterrichtsraum mit audio-visueller Darbietung, Gruppenräume in Kindergärten, Seniorentagesstätten, Seminarraum |
Die DIN 18041 unterscheidet im Hinblick auf die optimale Nachhallzeit bei 500 Hz in einem Raum in Abhängigkeit von dessen Nutzung und Volumen zwischen drei Kategorien Musik, Sprache und Unterricht, Kommunikation und formuliert für jeden Raumtyp Soll-Nachhallzeiten.
Für einen Klassenraum mit 180 m³ Raumvolumen (Kategorie Unterricht) kann die Soll-Nachhallzeit folgendermaßen ermittelt werden:
durch eine entsprechende Formel:
Tsoll = [0,32 * lg (V) - 0,17] s
Tsoll = [0,32 * lg (180 m3) - 0,17] s
Tsoll = 0,55 s
durch Ablesen in der Tabelle:
180 m³ Raumvolumen ergeben eine Nachhallzeit von 0,55 s
In der Praxis darf man von diesem Soll-Nachhallzeitwert in einem gewissen Umfang auch abweichen. Im Frequenzbereich von 250 Hz bis 2000 Hz darf die Abweichung ± 20 % betragen.
Musik: Tsoll = [0,45 x lg(V) + 0,07] s
Sparche: Tsoll = [0,37 x lg(V) - 0,14] s
Unterricht: Tsoll = [0,32 x lg(V) - 0,17] s
Räume der Gruppe B
"Hörsamkeit über geringere Entfernungen"
Verkaufsräume, Werkräume, Call-Center, Lesesäle in Bibliotheken
0,9*
Mehrpersonen- oder Großraumbüros mit Büromaschinen, Schalterhallen, Bürgerbüros, Operationssäle, Krankenzimmer, Leihstellen in Bibliotheken, Ausleihbibliotheken
0,7*
Einzelbüros, Sprechzimmer, Behandlungs- und Rehabilitationsräume, Pausenhallen, Speisegaststätten,
Speiseräume, Kantinen mit einer Fläche über 50 m²
0,5*
Treppenhäuser, Foyers, Ausstellungsräume, Verkehrsflächen (Flure und Vorräume) mit starkem Personenverkehr und Publikumsbereich für den ÖPNV
0,2*
*Erforderliche 100 %ige Absorptionsfläche als Vielfaches der Raumgrundfläche (bei Raumhöhe 2,5 m)
Beispiel für Gruppe B:
Ein 120 m² Großraumbüro braucht demnach 120 m² x 0,7 = 84 m² Absorptionsfläche der Absorptionsklasse A.
Bei weniger wirksamen Materialien erhöht sich die Fläche entsprechend. Für Räume der Gruppe B werden gemäß DIN 18041 nur Empfehlungen beschrieben, die eine der Raumnutzung angepasste Sprachkommunikation über eine geringere Entfernung ermöglichen sollen. Durch geeignete Schallabsorptionsmaßnahmen sollen der Gesamtstörschalldruckpegel und die Nachhallzeit im Raum gesenkt werden.
Die Einhaltung einer Soll-Nachhallzeit ist gemäß DIN 18041 aber nicht notwendig!
Neben der DIN 18041 enthält die VDI 2569 Hinweise zur akustischen Planung von Büroräumen. Danach gilt für das Verhältnis der erforderlichen Absorptionsfläche A zum Raumvolumen V: A/V = 0,30 bis 0,35 [1/m]
Die Schallabsorption
Der Schallabsorptionsgrad α beschreibt die Eigenschaft eines Materials, auftreffenden Schall in Wärmeenergie umzuwandeln und somit zu absorbieren. Die meisten Materialien haben einen Schallabsorptionsgrad zwischen 0 und 1! Der Schallabsorptionsgrad α ist in hohem Maße von der Frequenz abhängig. Deshalb muss auch die Wirkung von Schallabsorbern frequenzabhängig betrachtet werden.
Der Schallabsorptionsgrad
Der Schallabsorptionsgrad α ist in hohem Maße von der Frequenz abhängig. Deshalb muss auch die Wirkung von Schallabsorbern frequenzabhängig betrachtet werden. Allgemein gilt: Hohe Frequenzen lassen sich in der Regel durch Schallabsorber mit geringer Aufbauhöhe bedämpfen, tiefe Frequenzen dagegen durch Schallabsorber mit größerer Aufbauhöhe. Der Schallabsorptionsgrad α wird durch eine schalltechnische Materialprüfung - das sogenannte Hallraumverfahren - ermittelt. Für die schallabsorbierende Wirkung ist nicht nur die Auswahl des Materials von Bedeutung, sondern seine Fläche im Raum. Die äquivalente Schallabsorptionsfläche im Raum wird als Produkt aus dem Schallabsorptionsgrad α s wie folgt berechnet:
A = s₁ α₁ + s₂ a₂ + S₃ α₃ + ... ... .s α n
A = gesamte äquivalente Schallabsorptionsfläche im Raum
S₁ = Flächengröße von Material 1, z.B. Glasflächen
α₁ = Schallabsorptionsgrad von Material 1
s₂ = Flächengröße von Material 2, z.B. Betondecke
α₂ = Schallabsorptionsgrad von Material 2
s n = Flächengröße von Material n, z.B. Parkettfußboden
α n = Schallabsorptionsgrad von Material n
|
Material |
Schallabsorptionsgrad α bei Oktavband-Mittelfrequenzen in HZ |
||||||
|
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
||
|
Sichtbeton |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,03 |
|
|
Fenster, geschlossen |
0,10 |
0,15 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
|
|
Parkett, versiegelt, ohne Hohlraum |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,05 |
|
|
Stuckgips |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,05 |
|
|
Feinstein, Fliesen |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,03 |
|
|
Teppichbelag, 7mm |
0,02 |
0,05 |
0,10 |
0,30 |
0,50 |
0,60 |
|
|
Ziegelwand verputzt |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
|
|
Akustikputz 12mm, direkt auf der Decke |
0,04 |
0,15 |
0,26 |
0,41 |
0,69 |
0,84 |
|
|
Gipskartonplatte |
0,32 |
0,07 |
0,05 |
0,04 |
0,05 |
0,08 |
|
Schallabsorberklassen nach DIN EN ISO 11654
Anhand des Wertes αw kann eine Klassifizierung in Schallabsorberklassen erfolgen. Werte für αw von 0,90 - 1,00 werden z.B. der Schallabsorberklasse A zugeordnet, Werte von 0,00 - 0,10 nicht mehr klassifiziert.
|
Schallabsorberklassen |
αw-Wert |
|
A |
0,90–1,0 |
|
B |
0,80–0,85 |
|
C |
0,60–0,75 |
|
D |
0,30–0,55 |
|
E |
0,15–0,25 |
|
Nicht mehr klassifiziert |
0,00–0,10 |
Sabinesche Nachhallformel
Die Entdeckung der fundamentalen Beziehung zwischen dem Volumen eines Raumes, der Schallabsorption der im Raum vorhandenen Oberflächen und der Nachhallzeit geht auf die experimentellen Forschungsarbeiten des US-amerikanischen Physikers Wallace Clement Sabine (1868-1919) zurück. Sabine fand 1898 heraus, dass sich die Nachhallzeit T proportional zum Raumvolumen V und umgekehrt proportional zur äquivalenten Absorptionsfläche A verhält. Sie wird mittels der Sabineschen Nachhallformel aus der gesamten äquivalenten Schallabsorptionsfläche berechnet:
T = 0,163 x V/A
T = Nachhallzeit
V = Raumvolumen
A = gesamte äquivalente Schallabsorptionsfläche
Daraus lassen sich folgende grundsätzliche Erkenntnisse für die Wirkung von Schallabsorbern ableiten: Je höher der Schallabsorptionsgrad eines Materials, desto kürzer ist die Nachhallzeit im Raum. Maßgebend für die schallabsorbierende Wirkung ist eine bestimmte Fläche im Raum. Es kann sowohl ein Schallabsorber allein als auch eine Kombination verschiedener Schallabsorber verwendet werden. Entscheidend für die Nachhallzeit im Raum ist grundsätzlich die gesamte äquivalente Schallabsorptionsfläche.
Literaturverzeichnis
VDI 2569
Schallschutz und akustische Gestaltung im Büro
VDI Verlag GmbH, Düsseldorf 1990
DIN
18041
Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen
Beuth Verlag GmbH, Berlin 2004DIN
EN ISO 11654
Akustik-Schallabsorber für die Anwendung in Gebäuden Bewertung der Schallabsorption
Beuth Verlag GmbH, Berlin 1997
