DIE AKUSTIK IST DIE LEHERE VOM SCHALL UND SEINER AUSBREITUNG.
Grundlagen der Raumakustik
Um uns in einem Raum wohlfühlen spielen Wärme, Licht, Farben und die Einrichtung sowie die Liebe zum Detail eine wesentliche Rolle.
Ebenso ist die Raumakustik ein wichtiger Aspekt für unser Wohlbefinden. Das akustische Empfinden ist subjektiv, die Fakten jedoch objektiv messbar. Bei der Gestaltung der optimalen Raumakustik orientieren wir uns an den individuellen Wünschen unserer Kunden sowie den aktuellen Richtlinien und Normen.
Das Fachgebiet der Raumakustik umfasst eine Vielzahl zusammenhängender Gesichtspunkte wie die Entstehung und Erzeugung, die Ausbreitung, die Beeinflussung und Analyse von Schall, seine Wahrnehmung durch das Gehör und die Wirkung auf Menschen und Tiere.
Lärm und unsere Gesundheit
Lärm ist subjektiv störender Schall bzw. unerwünschter Schall. An Lärm kann man sich nicht gewöhnen. Besonders in Schulen oder Büros trägt eine gute Raumakustik zur Konzentration und Leistung bei.
Raumakustik versus Bauakustik
Raumakustik beschäftigt sich mit der Schallausbreitung im Raum.
Bauakustik beschäftigt sich mit der Schallausbreitung zwischen Räumen bzw. zwischen Räumen und dem Freien.
Ziel sind die anwendungsbedingten optimalen Höreigenschaften eines Raumes bzw. die Lärmminderung im Raum.
Ziel ist der Schallschutz zwischen Räumen bzw. zwischen dem Freien und Räumen.
Reflexion (R) und Absorption (A)
Keine Schallabsorption
Absorptionsgrad αs = 0,0
100% Reflexion
Schallabsorption: 50 %
Absorptionsgrad αs = 0,5
50% Reflexion
Schallabsorption: 100 %
Absorptionsgrad αs = 1,0
keine Reflexion
Schallabsorptionsgrad
Häufig haben wir zu viel Schall im Raum. Demnach wollen wir Schall aus dem Raum nehmen → wir brauchen Elemente, die den Schall absorbieren.
- Der Schallabsorptionsgrad eines Materials beschreibt, wie viel Schall absorbiert wird. Der Schallabsorptionsgrad wird in jeder Frequenz angegeben.
- Die Bestimmung des Schallabsorptionsgrades αs erfolgt durch eine Messung im Labor.
- Der Schallabsorptionsgrad α bezieht sich auf einen m² eines bestimmten Materials.
- Die äquivalente Schallabsorptionsfläche AOBJ bezieht sich auf ein Stück / eine Einheit (Person, Stuhl, etc.) und wird in m² angegeben.
Absorberklassen
siehe ÖNORM EN ISO 11654
Schallabsorberklasse | Einzahlwert aw |
|---|---|
A | 0,90 - 1,00 |
B | 0,80 - 0,85 |
C | 0,60 - 0,75 |
D | 0,30 - 0,55 |
E | 0,15 - 0,25 |
Nicht klassifiziert | 0,00 - 0,10 |
Nachhallzeit
Die Nachhallzeit beschreibt die Halligkeit eines Raumes. Diese wird durch Messung oder Berechnung bestimmt. Sie ist die Zeitspanne in der ein Schallereignis im Raum um 60 dB abnimmt. Deshalbt wird sie auch mit T60 bezeichnet. Je größer und reflektierender ein Raum, desto länger die Nachhallzeit.
Messung der Nachhallzeit
Verfahren mit Impulsschallquelle:
Ein möglichst kurzer und möglichst lauter Impuls (breitbandig) wird im Raum erzeugt und die Schallpegelabnahme in Terzbändern aufgezeichnet. Aus der Abklingkurve lässt sich die Zeitdauer des Pegelabfalls für jedes Frequenzband bestimmen.
Verfahren mit Sweep- oder MLS-Signal:
Ein Sinus-Sweep oder ein MLS-Signal (breitbandig) wird über einen Dodekaeder-Lautsprecher in den Raum gespielt und das Signal aufgezeichnet. Über die Schröder-Rückwärtsintegration der gemessenen Raumimpulsantwort lässt sich die Nachhallzeit für alle Frequenzen berechnen
Raumakustische Gestaltung
Wichtigste Einflussfaktoren:
Die Akustik des Raumes wird im Wesentlichen durch die Materialien, Architektur, Geometrie und Anzahl der Personen im Raum definiert.
Die Anforderungen:
Welche akustischen Anforderungen wir an einen Raum stellen ist abhängig von der Raumnutzung, dem Raumvolumen und der Anzahl der Personen im Raum. Verschiedene Regelwerke wie Normen, Baurichtlinien definieren die Anforderungen. Wir unterscheiden zwischen Räumen, in denen eine gute Hörbarkeit gefordert ist und Räumen, in denen die Lärmminderung unser Ziel ist.
Räume für Gute Hörsamkeit sind Räume, in denen das Verstehen von Sprache oder Musik wichtig ist. In der Regel werden die Anforderungen an die Nachhallzeit gestellt. Es wird unterschieden nach Räume für Sprachdarbietung, Räume für Kommunikation, Musikaufführung und Musikprobe.
Die Anforderungen an die Nachhallzeit werden in einem logarithmischen Algorithmus nach oben angeführten Kriterien und unter Bezugnahme des Raumvolumens errechnet.
Räume, in denen die Lärmminderung wichtig ist, sind Räume in denen wir uns aufhalten und eine möglichst geringe Störung durch Lärm wünschen. Auch Arbeitsräume, Büros etc. werden nach den Kriterien der Lärmminderung betrachtet.
Für Räume, in denen die Lärmminderung das vorrangige Ziel ist, wird seit 07/2023 ebenso in der ÖNORM Anforderungen an die Nachhallzeit definiert.
Die Anforderung für diese Räume wird durch die schallabsorbierende Eigenschaft des Raumes bzw. der Raumoberfläche definiert.
In anderen Regelwerken bzw. früher wurde die schallabsorbierende Eigenschaft des Raumes bzw. der Raumoberfläche als Soll-Wert definiert.
Die Sollwerte bzw. Toleranzbereiche sind in den einschlägigen Normen bzw. Baurichtlinien definiert.
Akustische Gestaltungsmöglichkeiten
Sind Räume zu laut oder hallig werden schallabsorbierende Materialien in den Raum integriert. Diese sind nach Möglichkeit gleichmäßig im Raum zu verteilen, um zu vermeiden, dass nur Teilbereiche akustisch optimiert werden. Plant man die Absorber in den Raum ein, ist auf die Raumgeometrie, das Vermeiden von parallelen Wänden zu achten. Auch die richtige Menge bzw. Fläche ist im Zuge der akustischen Konzipierung zu berechnen. Die im bestehenden Raum ermittelten Akustikdaten sind maßgeblich für die Auswahl und Anforderung der Akustikelemente.
Wenn wir vorrangig den Schall besser im Raum verteilen wollen, übernehmen Reflektoren und Diffusoren, welche den Schall gezielt reflektieren oder verteilen, eine wichtige Rolle. Es ist auf das Material bzw. Dichte und Größe zu achten, um die Wirkung in den gewünschten Frequenzen sicherzustellen.
Anordnung von
Absorptionsflächen
Rückwandreflexion (Aufriss)
Deckenreflexion (Aufriss)
Flatterecho
Nützliche Reflexion für den hinteren Raumbereich
Absorbertypen
Poröse Absorber
(mineralische und organische Faserstoffe,
Schaumkunststoffe, Textilien, etc.)
Resonatoren
(Plattenschwinger, Lochplattenschwinger,
Helmholtzresonatoren)
- Poröse Schallabsorber wandeln Schallenergie durch Reibung in Wärmeenergie um
- Faser-, Mineralische Dämmstoffe, Schaumstoffe
- Dämmstoffe mit geschlossenen Poren sind ungeeignet (Schaumkunststoffe, z.B. EPS)
- Weitere Faktoren: Strukturfaktor, längenbezogene und spezifische Strömungswiederstan
- Dicke des Absorbers, Abstand zur Wand und Porosität sind entscheidend
Plattenschwinger
- Dünne aber dichte Platte die in einem bestimmten Abstand dL von der Wand oder Decke montiert ist
- Platte wirkt als Masse, die dahinter eingeschlossene Luft als Feder
- Absorption durch Umwandlung von Schallenergie in Bewegungsenergie
- Befestigung mittels Lattung oder Trageschienen
Helmholtzresonator
- Sind Resonanzabsorber für tiefe Frequenen
- Sie bestehen aus einem Resonatorhals und einem Resonatorvolumen
- Der Luftpfropfen im Resonatorhals schwingt auf dem federnden Luftkissen des Resonatorvolumens
- Wirkt wie ein Masse-Feder System
- Um die Absorptionswirkung breitbandiger zu machen, wird in den Hohlraum wie bei den Plattenschwingern ein Dämmstoff eingebracht.
- Mineralwolle
- Basotect
- Polyestervlies
- Holzwolle
- Gipskarton
- Sperrholz
- Stahl
- Glas
- Steife Folien
- Leder
Schallschirme
- Reduzieren die direkte Ausbreitung des Schalls zwischen Schallquelle und dem Empfänger
- Schallschirme können zum Beispiel Stellwände, Schrankmöbel oder Schreibtischaufsätze sein
- Direktschall wird reduziert– Schallübertragung weitgehend über Reflexions-, Streuschall und Beugungsschall
- Der Beugungsschall hängt von der Schirmhöhe ab
- Die Positionierung eines Schallschirms soll möglichst in der Nähe der Schallquelle erfolgen
- Je mehr Seiten der Schallquelle mit Schallschirmen umschlossen sind, desto besser ist die Wirkung
- Die umgebenden Flächen (Decke, Wände,..) sind weitgehend schallabsorbierend zu gestalten um unerwünschte Reflexionen zu vermeiden
- Für eine optimale Wirkung sollten Schallschirme bündig an Wand oder Einrichtungsgegenstände anschließen – die Schirmhöhe ist entsprechend der Raumhöhe zu ermitteln
Reflektoren
- Anwendung in großen Räumen, in denen gute Sprachverständlichkeit bis in den hinteren Bereich gewährleistet sein soll (zB. Vortragssaal)
- Sie dienen zur gleichmäßige Schallverteilung
- Durch sie werden Echos bzw. Verwischungen vermieden, die bei Reflexionen über 17m Schallweg (≈ 50 ms) entstehen würden.
- Es werden stehende Wellen unterbunden
- Die Masse der reflektierenden Objekte sollte bei Sprache 10 kg/m2 und bei Musik 40 kg/m2 haben
- In großen Räumen (zB. In Konzerthallen,..) ist es oft notwendig frühe Reflexionen auf den Publikumsbereich zu lenken.
- Hierfür werden Deckensegel oder Ständerwände eingesetzt
- Der Pegel der Reflexion kann aus der Ausbreitungsdämpfung von Kugelwellenabgeschätzt werden mit den Entfernungen a1 und a2.
- Aus dem Kosinus im Nenner ergibt sich, dass Reflektoren bei streifenden Einfall sehr groß sein müssen, um wirksam zu sein.
- Plätze, die sich in der Nähe des Reflektors befinden werden besser mit tieffrequenten Reflexionsschall versorgt.
- Bei Reflektoren in der Gruppe ist es ähnlich – die wichtigste Größe ist hier der Abdeckgrad μ
Diffusoren
Streugrad
- wichtigste Kenngröße eines akustischen Diffusors
- Berechnung aus Verhältnis von gestreuter Energie zu gesamter Energie, wobei alle Reflexionen mit einer Winkelabweichung von +/-10° und mehr aus der Richtung einer geometrischen Reflexion als gestreute Energie bezeichnet werden
- Ein Streugrad von 1 bedeutet, dass in Richtung der spiegelnden Reflexion keine Energie reflektiert wird
Diffusitätsgrad
- Zeigt die Gleichmäßigkeit der Verteilung reflektierter Schallstrahlen
- Ein Diffusitätsgrad von 1 bedeutet völlig gleichmäßige Verteilung der Reflexionen
- Diffusitätsgrad und Streugrad werden in Terzen/Oktaven angegeben
- Die Strukturbreite b sollte etwas größer als die halbe Strukturperiode g sein
- Dichte Anschlüsse (b=g) sind bei dreieckförmigen und zylindrischen Formen besonders wirkungsvoll
- Für die Strukturtiefe d gilt: d = (0,3 bis 0,5)*b
- Hohe Diffusität der Reflexionen kann mit einer Struktur nur in einem Bereich von 1 bis 2 Oktaven erzielt werden
Periodische Rechteckstruktur
Periodische Halbzylinderstruktur
Periodische Dreieckprismenstruktur
Akustikberechnung
Als Alternative zur Nachhallzeitmessung ist auch die Nachhallzeitberechnung eine gute Option. Anhand von Formeln (z.B. lt. Sabine und Eyring) in Kombination mit den Daten zur Raumbeschaffenheit kann eine gute IST-Situation dargestellt werden. Auch die Akustikverbesserung des Raumes kann so simuliert werden. Eine gleichmäßige Verteilung der Absorptionsflächen (diffuses Schallfeld) ist auch hier Voraussetzung für aussagekräftige Berechnungen.
Beispielprojekte Büro
Neff Gewindetriebe GmbH
Ausgangssituation
- Bodenbelag: Fliesen
- Wände: glatt, viele Fensterflächen
- Decke: Beton glatt
- Keine Textilien im Raum
- Büromöbel mit glatten Oberflächen
- Raumhöhe 3 Meter = großes Raumvolumen
Akustiklösung:
- An den gegenüberliegenden Wänden wurden Absorber angebracht, um stehende Wellen zu vermeiden (Streuschall und Reflexionsschall sollen minimiert werden).
- Über den Schreibtischen wurden Deckensegel angebracht, um Beugeschall zu minimieren.
- Zwischen den Tischen wurden Tischtrennwände als Schallschirme aufgestellt, um Störschall nahe den Schallquellen (Tastaturtippen, Telefonate, usw.) zu minimieren.
Raiffeisen Krems eGen
Atelier Langenlois, Kerzan & Vollkrann, A 3550
Ausgangssituation
- Gewölbe
- glatte Wände
- Lärmquellen: Mehrpersonenbüro
- Keine Textilien im Raum
- Büromöbel mit glatten Oberflächen
Akustiklösung:
- Anbringen von Deckenelementen
- Anbringen von akustischen Tischtrennwänden
- Textile Wandelemente, als Pinnwand nutzbar
Beispielprojekte Hotellerie|Gastronomie
Alpeffect Hotel GmbH
Grafenberg Resort Wagrain, A 5602
Ausgangssituation
- Bodenbelag: Teppich und Fliese
- Wände: Fensterflächen, glatt oder Holzvertäfelung
- Decke: Akustikdecke
- großer Raum mit hoher Personendichte
Akustiklösung:
- Anbringen von Absorbern an den Wänden
- Einbindung von Absorbern zwischen den Tischen inkl. Design-perforation
Hotel AVIVA make friends, A 4170
Planung: cult-deko, A 4101
Ausgangssituation
- Boden; Fliesen
- glatte Wände, viele Fensterflächen
- Lärmquellen: hohe Personendichte
- wenigTextilien im Raum
- Büromöbel mit glatten Oberflächen
Akustiklösung:
- Einbindung von Akustikbaffeln an der Decke
- Anbringen von Wandabsorbern
- Anbringung von runden Deckenelementen
Beispielprojekte Gesundheitswesen
Augenarzt Priv.Doz.DDr Rabensteiner, A 8010
Grafenberg Resort Wagrain, A 5602
Ausgangssituation
- Gewölbe
- wenig absorbierende Materialien in den Räumen
Akustiklösung:
- Absorber an den Decken
Chirurgie Mitte, A 1030
Planung: Pepp Burzi & Gartenmaier, A 1030
Ausgangssituation
- glatte Räume
- keine Absorbierenden Materialien im Raum
- hohe Räume
Akustiklösung:
- Einbindung von Wand und Deckenelementen
Beispielprojekte Privat
Einfamilienhaus Meggenhofen, A 4714
Ausgangssituation
- viele harte Flächen: Fliesen, Glastüre, Fensterflächen
- fast keine absorbierenden Flächen im Raum
Akustiklösung:
- Designelement an der Decke
- Esstischrückwand mit Absorber belegt
Einfamilienhaus Andrichsfurt, A 4754
Ausgangssituation
- große Fensterflächen
Akustiklösung:
- Designelement an der Decke über den Esstisch
- Akustikbilder an der Stirnseite
- Designabsorber an der Wohnzimmerwand
Beispielprojekte Bildungswesen
Kindergarten Langenlois
Planung: Atelier Langenlois, Kerzan & Volkrann, A 3550
Montage: Tischlerei Hagmann, A 3541
Ausgangssituation
- Gewölbe
- Glasfenster und -Türen
Akustiklösung:
- Designelement an der Decke
- Bepinnbare Absorber an den Wänden
Forstfachschule Traunkirchen
Tischlerei Baumgartner, 4802 Ebensee
Ausgangssituation
- Zu hoher Lärmpegel im Aufenthaltsraum der Schule
- Große Räumlichkeit
- glatter Boden aus Fließen
- ungepolsterte Stühle aus Holz
- hohe Decken
- glatte Wände
- Lärmquellen: viele Schüler auf engem Raum
Akustiklösung
- Anbringen von Akustikbildern an den Wänden
- Anbringen von Deckensegeln
- Aufstellen von Stellwänden zur Zonierung und Schallschirmung
Beispielprojekte Verkaufsraum|Schauraum
Haircraft & Lounge Bar - Andreas Sieberer, 4643
Ausgangssituation
- Gewölbe
- Glasfenster und -Türen
Akustiklösung:
- Absorber an der Decke
Neue Arbeitswelten: Egger Holzwerkstoffe
Fritz Egger GmvH & Co. OG, A 6380
Planung: Schwebius Gestaltung, D 83209
Ausgangssituation
- Zu hoher Lärmpegel im Aufenthaltsraum der Schule
- Große Räumlichkeit
- glatter Boden aus Fließen
- ungepolsterte Stühle aus Holz
- hohe Decken
- glatte Wände
- Lärmquellen: viele Schüler auf engem Raum
Akustiklösung
- Anbringen von Textilen Absorbern an der Wand
- Tischtrennwände in den Büros
- Wallcover Chat Box
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