Was sind Einflüsse auf die Raumakustik ?

Die Raumakustik ist durch die Oberflächengrösse des Raumes, die Geometrien und die Schallabsorption der Raumoberflächen stark beeinflusst. Ein geringes Absorptionsvermögen von beispielsweise glatten Wänden aus Beton kann durch zusätzliche absorbierende Flächen ausgeglichen werden.

Um Reflexionen bestmöglich zu vermeiden, ist es bei grossen Räumen vorteilhaft, die Absorption nicht nur in einer Ebene durchzuführen. Es ist also empfehlenswert, die Absorption dann beispielsweise an der Decke und einer weiteren Ebene umzusetzen. Ohne diese Massnahme kann es im Einzelfall zu störenden Flatterechos zwischen parallelen, schallreflektierenden Flächen kommen.

für sehr anspruchsvolle Anforderungen an die Raumakustik ist es möglich, gezielt die Oberflächengestaltung einzusetzen. Dies erfolgt beispielsweise bei Schallschutzkabinen mit einer grossen und sehr stark absorbierenden Oberfläche.

Was unterscheidet Raumakustik und Bauakustik ?

Während die Raumakustik die Ausbreitung und Verteilung von Schall im Raum beschreibt, behandelt die Bauakustik die Schallübertragung zwischen zwei Räumen beziehungsweise zwischen dem Rauminneren und Aussen. Bauakustik behandelt Phänomene wie Luft- und Trittschall, Geräusche aus haustechnischen Anlagen und Aussenlärm.

Massnahmen gegen die Schallentstehung sowie gegen die Schallübertragung werden ebenso danach unterschieden, ob sich Schallquelle und Hörer im gleichen oder in verschiedenen Räumen befinden. Ist ersteres der Fall, so erfolgt der Schallschutz durch Schallabsorption. Im zweiten Fall durch Schalldämmung.

Bei der Schalldämmung unterscheidet man zwischen Luft- und Körperschalldämmung. Ein wichtiger Bereich der Körperschalldämmung ist das Vermindern von Trittschallgeräuschen beziehungsweise das Eindämmen von Sanitärgeräuschen durch Armaturen oder Rohrleitungen. Im Bereich der Luftschalldämmung werden Wände und Decken häufig mit Vorsatzschalen zu einem zweischaligen System aufgerüstet, um die Schalldämmung entscheidend zu verbessern.

Hörsamkeit in Räumen: Was ist die DIN 18041?

Das fachlich anerkannte Regelwerk zur Planung von Raumakustik, die DIN 18041, trägt den Titel: Hörsamkeit in Räumen – Anforderungen, Empfehlungen und Hinweise für die Planung. In der Norm erfolgt für Räume je nach Raumvolumen und Nutzungszweck die Festlegung von erstrebenswerten Nachhallzeiten. Ebenso sind Hinweise und Skizzen zur Positionierung und Verteilung von Absorbern enthalten.

Die Norm für Hörsamkeit in Räumen hat Lärmbekämpfung zum Ziel und unterscheidet zwischen zwei Raumgruppen A und B. Nutzungsarten für Raumgruppe A sind Musik, Sprache, Vortrag, Unterricht und Kommunikation sowie Sport. Für diese Nutzungsarten ist die frequenzabhängige Betrachtung der Nachhallzeit entsprechend der Norm verpflichtend. Zur Raumgruppe B gehören Räume zum kurzfristigen Verweilen wie Eingangshallen, Flure und Treppenhäuser sowie Räume zum längerfristigen Verweilen wie Ausstellungsräume sowie Patientenwarteräume und Pausenräume oder auch Kantinen. Weiters Räume mit Bedarf an Lärmminderung und Raumkomfort. Für Raumgruppe B sind in der Norm konkrete Orientierungswerte von äquivalenter Absorptionsfläche A in Bezug auf das Raumvolumen V enthalten.

Schallabsorption, Nachhallzeit & Halligkeit 

Einige Begriffe und Kenngrössen sind für das Verständnis von Raumakustik wichtig. Hier erfahren Sie die wichtigsten Grundlagen.

Schallabsorption 

Die Schallabsorption von Oberflächen ist je nach Beschaffenheit, Material und Schallfrequenz stark unterschiedlich. Je härter und glatter die Oberfläche ist, desto geringer ist die Schallabsorption. Weiche Oberflächen absorbieren einen grossen Anteil des Schalls. Ebenso können harte Oberflächen absorbierend wirken, wenn es sich um frei schwingende, hohlliegende, dünne Platten handelt.

Als Mass für die Schallabsorption findet der Schallabsorptionsgrad ? Verwendung, der das Verhältnis von absorbierter zu auffallender Schallenergie darstellt. Ein Wert von ? = 0 bedeutet vollständige Reflexion, bei vollständiger Absorption ist ? = 1. Der Schallabsorptionsgrad hängt auch von der Frequenz ab. Daher ist es für exakte Darstellungen üblich, ? in einem Diagramm darzustellen. Viele Materialien weisen dabei sehr unterschiedliches Absorptionsverhalten bei bestimmten Frequenzen auf. Meist ist eine Absorption erforderlich, die einen möglichst breiten Frequenzbereich abdeckt.

Die Verwendung der äquivalenten Absorptionsfläche (A) ist üblich, um für einzelne Wandflächen eines Raumes eine konkrete raumakustische Aussage hinsichtlich Absorption treffen zu können. A in Quadratmeter gibt an, wie klein eine Wandfläche sein könnte, wenn sie ideal absorbieren würde. Daher ist auch die Bezeichnung Absorptionsvermögen üblich. Das Absorptionsvermögen steht mit dem Schallabsorptionsgrad (?) und der Wandfläche (S) in Beziehung:

A = ? · S

Ein vereinfachtes Beispiel, das frequenzabhängige Unterschiede nicht berücksichtigt, veranschaulicht den Zusammenhang. Die drei angegebenen Varianten bringen alle gleich viel Absorption in den Raum ein, nämlich A = 6 m²:

• Ein Absorber mit 12 m² Absorberfläche S und ? = 0,5 ergibt ein Absorptionsvermögen A von 0,5 · 12 = 6 m²
• Dasselbe Absorptionsvermögen hat eine Absorberfläche von 7,5 m² mit ? = 0,8
• Ebenso 3 Deckensegel mit je S = 2 m² und ? = 1

In der Praxis etabliert ist die Einteilung von Akustikelementen gemäss DIN EN 11654 nach den Absorberklassen A, B, C, D und E. Beim Anbieter- und Produktvergleich spielt sie eine entscheidende Rolle:

• Die Klasse A ist dabei höchst absorbierend und weist einen bewerteten Schallabsorptionsgrad ?w zwischen 0,9 und 1,0 auf
• Die Klasse E am unteren Ende der Klasseneinteilung hat einen bewerteten Schallabsorptionsgrad ?w zwischen 0,15 und 0,25

Die Auswahl der Klasse hängt von den akustischen Anforderungen an einen Raum ab, da die in den Räumen bereits vorhandene Schallabsorption frequenzabhängig mit den Materialen der verschiedenen Absorberklassen ergänzt wird.

Nachhallzeit

Der wohl wichtigste Kennwert der Raumakustik ist die Nachhallzeit (T) eines Raumes. Die Nachhallzeit ist jene Zeit in Sekunden, in welcher der Schalldruck in einem Raum nach plötzlichem Verstummen der Schallquelle auf 1/1000 seines Anfangswertes abfällt. Das Entspricht einer Abnahme des Schalldruckpegels um 60 dB. Anfang des 20. Jahrhunderts fand der US-amerikanische Physiker Wallace Clement Sabine heraus, dass Nachhallzeit, Raumvolumen und Schallabsorption der Raumoberfläche in Beziehung zueinanderstehen: Je grösser das Raumvolumen (V) und je geringer die Absorption (A), desto länger ist die Nachhallzeit. Die ‚Sabinesische Formel‘ gibt die Beziehung wieder:

T = 0,163 · V / A

In der Praxis bedeutet dies, dass Räume mit geringer Absorption ‚hallig‘ klingen, weil sie eine grosse Nachhallzeit haben. Die Sprache ist schwer verständlich, der Raum wird akustisch gesehen als unangenehm empfunden.

Wünschenswerte Nachhallzeiten hängen von der Art der Nutzung und der Raumgrösse ab. Gute mittlere Nachhallzeiten sind für Sprache mit etwa 1 s niedriger als für sinfonische Musik bei etwa 2 s. Bei der Planung von Mehrzwecksälen sollte die Nachhallzeit an die vorgesehene Hauptnutzung angepasst sein.

Durch die Variation der Absorptionsfläche kann in einem Raum die gewünschte Nachhallzeit abhängig vom Frequenzbereich eingestellt werden. Wichtig ist, auch alle anderen Flächen und Materialien sowie die Personenzahl im Raum mit zu berücksichtigen, da die Schallabsorption dadurch ebenso beeinflusst wird. Daher sollte bei der Planung überlegt werden, wie der Raum endgültig aussehen wird.

Für Räume mit herkömmlicher Nutzung wie Klassenzimmer, Grossraumbüros, Wartezimmer oder Multifunktionsbereiche gibt es eine weit verbreitete Faustregel. Sie besagt, dass gute Nachhallzeiten erreicht werden können, indem eine Fläche entsprechend der Raumgrundfläche mit einem wirksamen Schallabsorber ausgestattet wird. Für Räume mit anspruchsvoller Nutzung oder bei sehr hohen Räumen sollte ein Fachplaner einbezogen werden, um gute Nachhallzeiten sicherzustellen.

Halligkeit

Halligkeit beschreibt die Empfindung eines Hörereignisses, bei dem Direktschall und reflektierter Raumschall vorhanden sind. Der reflektierte Schall wird aber nicht als Wiederholung des Schallsignals empfunden. Die Halligkeit hängt vom Verhältnis des spät eintreffenden Schallpegels zu den frühen Anteilen ab. Bei Sprache betrifft dies Zeitdifferenzen ab 50 ms, bei Musik ab etwa 80 ms.

Halliges Hörempfinden bedeutet in der Praxis verringerte Sprachverständlichkeit. Bei Musik dagegen ist die Auswirkung ein ‚verschmelzendes‘ Hörerlebnis mit verringerter ‚Durchsichtigkeit‘, das bis zu einer gewissen Lautstärke als positiv empfunden wird.

Körper- und Luftschall

Luftschall ist uns allen bekannt. Körperschall ist ein Begriff der Bauphysik und beschreibt die Ausbreitung von Schallwellen in festen Körpern. Bei der Schallausbreitung in Gebäuden spielt Körperschall eine nicht unwichtige Rolle.

Man unterscheidet zwischen direktem und umgewandeltem Körperschall:

• Direkter Körperschall: Mechanische Vibrationen an einem Körper führen zu Körperschallschwingungen: Die Vibrationen eines Schlagbohrers werden unmittelbar in die Wand weitergeleitet
• Umgewandelter Körperschall - Luftschall wird zu Körperschall: Am Übergang zwischen Luft und festem Körper, zum Beispiel an der Wand eines Raumes, treten mehrere physikalische Phänomene auf. Ein Teil der Luftschallwellen wird reflektiert. Es entsteht Raumschall. Ein weiterer Teil wird von der Wandoberfläche absorbiert. Es entsteht Wärmeenergie. Eine dritte Komponente der Luftschallwellen bringt die Wand selbst zum Schwingen. Es entsteht Körperschall, wenn die Schallquelle stark genug ist. Beispielsweise wird bei einer lauten Musikanlage ein Teil des Luftschalls zu Körperschall. Der entstehende Körperschall wird in der festen Wandstruktur in Form von Körperschallschwingungen übertragen.

Eine weitere Form des direkten Körperschalls ist der Trittschall. Dieser entsteht beim Begehen eines Bodens oder einer Treppe.

Wir Menschen können Körperschall nicht hören, wohl aber fühlen. Die lauten Bässe eines Techno Musikstückes erzeugen beispielsweise starke Luftschallwellen, die auf unseren Körper treffen und Körperschall im menschlichen Körper auslösen, der auch deutlich in Form von Vibrationen wahrnehmbar ist.

Wie kann man Raumakustik verbessern ?

Für die Verbesserung der Raumakustik ist meist ein Bündel von Massnahmen notwendig. Moderne Architektur ist häufig durch grosszügige Räume und Materialien mit glatten Oberflächen, wie Kunststoff, Glas oder Beton, charakterisiert. Raumakustik und Sprachverständlichkeit werden als Folge deutlich beeinträchtigt.

Um ästhetisch ansprechende moderne Architektur und gute Raumakustik zu vereinen, sind flexible und individuelle Akustikelemente gefragt, welche die Raumgestaltung positiv betonen und sich in die bestehende Architektur nahtlos und diskret integrieren.

Die Verbesserung der Raumakustik hat dabei folgende positive Auswirkungen:

• Absorbierung und Umlenkung von Erstreflexionen: Jene Schallschwingungen, die als erste auf einer Wand auftreffen und als Reflexion wieder zum Ohr gelangen, bezeichnet man als Erstreflexionen. Sie können Auslöschungen beziehungsweise Überbetonungen in einem bestimmten Frequenzbereich bewirken, also Interferenzen. Erstreflexionen entstehen an Wänden, Decke und dem Boden
• Optimale Einstellung der Nachhallzeit: Während eine gute Nachhallzeit in Besprechungsräumen als Orientierung bei etwa 1 s liegt, ist der Wert für musikalische Darbietungen bei etwa 2 s, für Regieräume ist ein Wert von 0,25 bis 0,3 s etabliert

Um eine raumakustisch optimale Situation herzustellen, geht der Fachmann in der Regel folgendermassen vor:

• Durchführung einer Bedarfsanalyse auf Grundlage der Raummasse und des Raumvolumens, der Raumausstattung und der vorgesehenen Raumnutzung
• Mittels Akustikberechnung wird der Bedarf individuell ermittelt
• Position und Grösse der benötigten Schallabsorber wird bestimmt
• Anbringen mehrerer Schallabsorber an Flächen nahe der Sprechquellen
• Optionale Abrundung des individuellen Konzepts mit Pflanzen, Teppichen und Vorhängen

Welche Raumakustik-Lösungen gibt es?

Massnahmen für die raumakustische Optimierung können während des Bauvorhabens oder nachträglich durchgeführt werden. Für eine Optimierung der Raumakustik gibt es mehrere Möglichkeiten:

• Akustik-Trägerplatten mit Akustik-Putz aus feinem Marmorsand von BASWA für fugenlose Akustiklösungen werden glatt, bunt, gewölbt oder thermisch aktiviert ausgeführt und sind sehr diskret und nahtlos in die Architektur integriert. Mit einer thermisch aktivierten Ausführung ist es möglich, ein thermoaktives Bauteilsystem (TAB-System) mit einer akustisch wirksamen Decke zu vereinen
• Deckensegel, die für maximale Schallabsorption mit Abstand zur Decke befestigt werden. Bohrungen in der Decke werden für die Montage der Segel benötigt. Für Gebäude, die unter Denkmalschutz stehen, kann dies ein Problem darstellen
• Deckenplatten werden entweder geklebt oder montiert
• Schallabsorbierende Wandpaneele werden direkt an bestehenden Wänden angebracht. Für eine bestmögliche optische Integration steht eine Auswahl von Farben und Bildmotiven zur Verfügung. Es sind auch Absorber mit Pinnwand-Funktion erhältlich
• Schaumstoffplatten aus Akustikschaum bestehen meist aus Polyurethan-Schaum. Die Schaumstoffplatten werden in der Regel zur Hallreduktion eingesetzt
• Akustikrahmen mit Lochplatten
• Akustik Raumteiler und Trennwände
• Tischabsorber
• Akustikbilder

Bei der Auswahl der Produkte für die Schallabsorption sollten einige weitere Aspekte Berücksichtigung finden:

• Ist die ökologische Unbedenklichkeit der Materialen gegeben?
• Sind die Materialien für Allergiker geeignet?
• Sind die Produkte schwer entflammbar oder verfügen sie über einen Flammschutz?