26       Raumakustik

Inhaltsregister

26.00 bis vor 27.00
26.1   Schallabsorption
26.2   Nachhallzeit
26.3   optimale Nachhallzeit
26.4   äquivalente Schallabsorptionsfläche
26.5   Schallpegelminderung durch Schallschluckung
26.6   Absorber und Resonatoren
26.6.1   Poröser Absorber
26.6.2   Plattenresonator
26.6.3   Helmholtzresonator
26.6.4   Schallabsorptionsgrade verschiedener Materialien
26.6.5   Anordnung von Absorbern und Resonatoren
Fußnoten


26.1    Schallabsorption   

Die auf ein Bauteil auftreffende Schallenergie wird z.T. reflektiert (Schallreflexion), z.T. transmittiert (Schalltransmission) und z.T. im Bauteil in Wärme umgewandelt (Schalldissipation). Die Summe aus transmittiertem und dissipatiertem Anteil wird als absorbierte Schallenergie (Schallabsorption) bezeichnet.



Zeichen
Größe SI-Einheit
Ie = Ie(f)
auftreffende Schallintensität
W/m2
Ir = Ir(f)
reflektierte Schallintensität
W/m2
Id = Id(f)
dissipatierte Schallintensität [1]
W/m2
It = It(f)
transmittierte Schallintensität
W/m2
Ia = Ia(f)
absorbierte Schallintensität
W/m2
r = r(f)
Reflexionsgrad
-
d = d(f)
Dissipationsgrad
-
t = t(f)
Transmissionsgrad
-
a = a(f)
Schallabsorptionsgrad
-



Schallabsorptionsgrad

Der Schallabsorptionsgrad a beschreibt das Absorptionsvermögen eines Materials. Er gibt das Verhältnis der von dem Material absorbierten Schallenergie zur auftreffenden Schallenergie an. a ist frequenzabhängig.




Zeichen
Größe
SI-Einheit
a = a(f)
Schallabsorptionsgrad
-
Ia = Ia(f)
absorbierte Schallintensität
W/m2
Ir = Ir(f)
reflektierte Schallintensität
W/m2
Ie = Ie(f)
auftreffende Schallintensität
W/m2
r = r(f)
Reflexionsgrad
-

Grenzfälle:   a = 0:  vollständige Reflexion der Schallenergie (z.B. schallharte Fläche)                    a = 1:  vollständige Absorption der Schallenergie (z.B. offenes Fenster) Þ Absorptionsgrade verschiedener Materialien, siehe Seite 214 Þ Ermittlung von a im Hallraum [96] [2] oder im Kundtschen Rohr [99]

26.2    Nachhallzeit

Die Nachhallzeit T ist die Zeit in Sekunden, in der nach Abschalten einer Schallquelle der Schallpegel um 60 dB abfällt, d.h., in der sich die Schallenergie auf 1/1000000stel der Schallenergie vor Abschalten der Schallquelle verringert. Die Nachhallzeit T ist frequenzabhängig.
Ermittlung der Nachhallzeit T





Tabelle 1: Näherungswerte für mittlere Nachhallzeiten [3] aus Fasold Zitat Meyer

Raumart
Raumvolumen V
m3
mittlere
Nachhallzeit T in s
Quelle
Unterrichtsräume
bis 250
0,8 - 1,0 [4]
Allgemeine Schulbaurichtlinien für das Land Baden-Württemberg bzw. DIN 18031
bis 500
0,9 - 1,1 4)
bis 750
1,1 - 1,2 4)
Musikräume
bis 250
1,2 - 1,3 4)
bis 500
1,3 - 1,4 4)
bis 750
1,4 - 1,5 4)
Turnhallen
Fläche 15 m x 27 m
< 1,8 4), [5]
DIN 18032 Teil 1
Sitzungssäle, Verwaltungsraume und dergleichen
125
0,6 4)
DIN 18041
250
0,7 4)
500
0,8 4)
1000
0,9 4)
(Zur Tabellen-Übersicht)



26.3    Optimale Nachhallzeiten

Wesentliches Kriterium für die Akustik von Räumen ist, neben einer möglichst schallstreuenden Raumform, die Nachhallzeit. Für verschiedene Nutzungen von Räumen (Sprache, klassische Musik, Kammermusik, Konzert, Schauspiel, Oper usw.) werden frequenzabhängige bzw. in Abhängigkeit des Raumvolumens optimale Nachhallzeiten angegeben. Hierbei handelt es sich um einen Toleranzbereich, in dem die Nachhallzeit zur Erzielung eines akustisch guten Raumklimas liegen sollte. Nachdem die Nachhallzeit nur für eine bestimmte Nutzung (Vortrag, Sprechtheater, Kirchenmusik, Kammermusik, Konzert, u.ä.) optimiert werden kann, werden in den beiden folgenden Diagrammen (in Anlehnung an [17]) für die verschiedenen Nutzungen und in Abhängigkeit des Raumvolumens Richtwerte für optimale Nachhallzeiten angegeben. Mit der optimalen Nachhallzeit TSoll,500Hz bei 500 Hz und den Verhältniswerten TSoll/TSoll,500Hz lassen sich optimale Nachhallzeiten TSoll für verschiedene Frequenzen ermitteln.



Tabelle 2: Näherungswerte für optimale Nachhallzeiten bei 500 Hz aus Fasold Zitat Meyer
Raumfunktion  
Nachhallzeit Topt,500 Hz in s
Sprache Kabarett
0,8
Schauspiel
1,0
Vortrag
1,0
Musik Kammermusik
1,0 - 1,5
Oper
1,3 - 1,6
Konzert
1,7 - 2,1
Orgelmusik
2,5 - 3,0
(Zur Tabellen-Übersicht)

26.4    Äquivalente Schallabsorptionsfläche



Unter der äquivalenten Schallabsorptionsfläche A versteht man eine virtuelle Fläche mit dem Absorptionsgrad a = 1, die die gleiche Schallabsorption aufweist wie die Begrenzungsflächen des Raumes und der im Raum befindlichen Gegenstände. Die äquivalente Schallabsorptionsfläche A ist frequenzabhängig.



Zeichen
Größe
SI-Einheit
A = A(f)
äquivalente Schallabsorptionsfläche
m2
ai = ai(f)
Absorptionsgrad der Teilfläche i
-
Si
Teilfläche i
m2
nj
Anzahl der Gegenstände oder Personen
-
Aj = Aj(f)
Schallabsorptionsfläche der Gegenstände oder Personen
m2
f
Frequenz
Hz


Bei baupraktischen Messungen wird A rechnerisch aus der Nachhallmessung mit der Sabineschen Formel ermittelt.

[6]

Zeichen Größe SI-Einheit
A = A(f)
äquivalente Schallabsorptionsfläche des Raumes
m2
V
Raumvolumen
m3
T = T(f)
Nachhallzeit
s


Der Einfluß der Luftabsorption kann näherungsweise durch ( ) berücksichtigt werden. Dabei handelt es sich bei a L um einen frequenzabhängigen Dämpfungskoeffizienten und bei V um das Raumvolumen in m3.



Die Luftabsorption wird jedoch i.d.R. vernachlässigt. Einen nennenswerten Einfluß auf die Nachhallzeit hat die Luftabsorption insbesondere bei großen Räumen (V groß) und bei hohen Frequenzen (aL groß). Wie aus der folgenden Tabelle für den Dämpfungskoeffizienten aL hervorgeht, nimmt aL mit der Frequenz zu.

Tabelle 3: Dämpfungskoeffizient aL für Luftabsorption[32]

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fm,OktavHz
aL m-1
63
0,270.10-4
125
0,345.10-4
250
0,805.10-4
500
1,840.10-4
1000
4,600.10-4
2000
11,150.10-4
4000
31,700.10-4
8000
86,300.10-4
(Zur Tabellen-Übersicht)

26.5    Schallpegelminderung durch Schallschluckung

Die Erhöhung der Schallabsorption in einem Raum führt zu einer Minderung des Schallpegels im Raum. Die Schallpegelminderung läßt sich aus der äquivalenten Schallabsorptionsfläche vor und nach der Maßnahme berechnen. Die Maßnahmen sind frequenzabhängig. [7], [8]


Mit  läßt sich für die Pegelminderung durch zusätzliche Schallabsorptionsfläche auch folgender Ansatz schreiben:



Zeichen
Größe
SI-Einheit
DL = DL(f)
Pegelminderung durch Schallschluckung
dB
Avorher = Avorher(f)
äquivalente Schallabsorptionsfläche vor der Maßnahme
m2
Anachher = Anachher(f)
äquivalente Schallabsorptionsfläche nach der Maßnahme
m2
Tvorher = Tvorher(f)
Nachhallzeit vor der Maßnahme
s
Tnachher = Tnachher(f)
Nachhallzeit nach der Maßnahme
s
DA = DA(f)
zusätzliche äquivalente SchallabsorptionsflächeDA = Anachher - Avorher
m2

Die Pegelminderung  stellt sich nur im diffusen Schallfeld ein. Innerhalb des Hallradius - d.h. in unmittelbarer Nähe von einer Schallquelle - überwiegt der Direktschallanteil. Dieser wird durch die beschriebene zusätzliche Absorptionsfläche nicht reduziert. Die zusätzliche Absorption führt zu einer Vergrößerung der Reichweite des Direktschallfeldes; der Hallradius rH wird mit zusätzlicher Absorption im Raum größer ( Hallradius rH). Die durch die zusätzliche Absorptionsfläche bewirkte Verringerung der reflektierten Schallanteile macht sich als Pegelminderung  im diffusen Schallfeld, also außerhalb des Hallradius, bemerkbar.

Stellt man DA als Funktion von DL dar,



so zeigt sich, daß in Räumen mit einem niedrigen Avorher schon eine geringe zusätzliche Absorptionsfläche erhebliche Pegelminderungen bewirken. In Räumen mit hohem Avorher sind z.T. erheblich größere zusätzliche Absorptionsflächen erforderlich, um den Schallpegel zu mindern.


26.6    Absorber und Resonatoren

Die raumakustischen Eigenschaften eines Raumes können durch die Anordnung von Absorbern und Resonatoren gezielt verändert werden. Dabei muß zwischen

           -  porösen Absorbern

           -  Resonanzschluckern (Resonatoren)

 unterschieden werden. Auch Kombinationen der beiden Systeme sind möglich.

26.6.1     Poröser Absorber

Als poröse Absorber [9] werden Bauelemente bezeichnet, die eine offenporige Oberfläche aufweisen. Die Wirkung von porösen Absorbern beruht darauf, daß die auftreffenden Schallwellen in die Poren und Kanäle des Absorbers eindringen und die Luft in den Poren hin und her schwingen lassen. Reibung und Strömungswiderstand in den Poren führen zu einer Umwandlung der Schallenergie in Wärme. Die größte Schallabsorption tritt dann auf, wenn der poröse Absorber (Schallschlucker) im Schnellemaximum [10] der Schallwelle liegt. Dies entspricht einem Abstand von l/4 vor der reflektierenden Wand.



Poröse Absorber weisen Dämpfungsmaxima bei den Frequenzen




und Dämpfungsminima bei

auf (n = 1, 2, 3,  ..., n). Für n = 1 ergibt sich die niedrigste Frequenz, für die ein Dämpfungsmaximum auftritt:


Zeichen Größe SI-Einheit
f1
Frequenz des ersten Dämpfungsmaximums
Hz
c
Schallgeschwindigkeit
m/s
l
Wellenlänge
m
a
Abstand zwischen Wandoberfläche und Systemmitte des porösen Absorbers
m


Veränderungen des Wandabstandes des porösen Absorbers führen zu einer Verschiebung des Maximums im Verlauf des Absorptionsgrades zu tieferen Frequenzen. Im folgenden werden diese Zusammenhänge prinziphaft dargestellt.





26.6.2     Plattenresonator

Als Plattenresonator [11] bezeichnet man eine biegeweiche Platte, die mit Abstand vor der Wand angeordnet ist. Ein Plattenresonator ist ein selektives Feder-Masse-System, das durch die auftreffenden Schallwellen zur Schwingung angeregt wird. Die Wirkung des Plattenresonators ist schmalbandig und beruht darauf, daß bei Schwingern erhöhte innere Verluste auftreten. Der Wirkungsschwerpunkt des Plattenresonators liegt im Bereich seiner Resonanzfrequenz f0.



Zeichen
Größe
SI-Einheit
f0
Resonanzfrequenz
Hz
s'
dynamische Steifigkeit der
Zwischenschicht für Luft: 
N/m2
a
Schalenabstand
m
m'
Flächenmasse der Abdeckung
kg/m2
r
Rohdichte der Abdeckung
kg/m3
d
Dicke der Abdeckung
m

Veränderungen der Flächenmasse der biegeweichen Platte oder der Steifigkeit der Zwischenschicht führen zu einer Verschiebung des Maximums im Verlauf des Absorptionsgrades. Ein Hinterlegen der biegeweichen Platte mit Faserdämmstoffen führt i.d.R. zu einem Abflachen des Kurvenverlaufs und einer Verschiebung des Maximums zu tieferen Frequenzen. Im folgenden werden diese Zusammenhänge dargestellt.



26.6.3     Helmholtzresonator

Als Helmholtzresonator [12] bezeichnet man eine Lochplatte, die mit Abstand vor der Wand angeordnet ist. Ein Helmholtzresonator ist, wie der Plattenresonator, ein selektives Feder-Masse-System, das durch die auftreffenden Schallwellen zur Schwingung angeregt wird. Die Wirkung des Helmholtzresonators ist schmalbandig und beruht darauf, daß bei Schwingern erhöhte innere Verluste auftreten. Der Luftpfropfen in den Löchern wird durch die auftreffenden Schallwellen zum Mitschwingen angeregt. Das dahinterliegende Luftvolumen wirkt in dem Feder-Masse-System als Feder. Wie beim Plattenresonator ist die Wirkung des Helmholtzresonators im Resonanzfall am größten.

Lochresonator
Schlitzresonatoren (nach [3]) (Schlitzplatten oder Paneele)

Zeichen
Größe
SI-Einheit
f0
Resonanzfrequenz
Hz
c
Schallgeschwindigkeit
m/s
A1
Lochfläche
m2
korrigierte Plattendicke
m
A2
Gesamtfläche
m2
l2
Schalenabstand
m
V2
Luftvolumen hinter der Abdeckung
m3
z
Lochanteilz =  A1/A2
-
l1
Plattendicke
m
d1
Lochdurchmesser
m
b1
Schlitzbreite
m
b2
Paneelbreite plus Schlitzbreite
m
h
Schlitzanteil h = b1/b2
-


Ein Hinterlegen des Helmholtzresonators mit Faserdämmstoffen führt zu einem Abflachen der Absorptionskurve und einer Verschiebung des Maximums zu tieferen Frequenzen. Veränderungen des Lochanteils, des Schalenabstandes oder der Plattendicke führen zu einer Verschiebung des Maximums im Verlauf des Absorptionsgrades. Im folgenden werden diese Zusammenhänge dargestellt.




26.6.4     Schallabsorptionsgrade verschiedener Materialien

Tabelle 4: Schallabsorptionsgrade verschiedener Materialien
  Schallabsorptionsgrad aS
  Frequenz
125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Mineralische Oberflächen            
Kalkzementputz (rauh) 0,03 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06
Sichtbeton 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 0,03
Akustikputz (d = 12 mm) 0,04 0,15 0,26 0,41 0,69 0,89
Nichttextile Fußböden            
PVC, Linoleum 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,03
Parkett, versiegelt 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,05
Parkett, unversiegelt 0,04 0,04 0,06 0,12 0,14 0,17
Textile Fußbodenbeläge            
Nadelfilz (d = 4 - 6 mm) 0,03 0,03 0,07 0,13 0,25 0,45
Velour (d = 7 - 8 mm) 0,03 0,04 0,10 0,25 0,45 0,55
Abgehängte Unterdecken            
Gipskartonplatten, ungelocht 0,25 0,12 0,10 0,05 0,05 0,10
Mineralfaserplatten raumseits mit Farbschicht, Oberfläche mit kleinen Löchern, 200 mm Deckenabstand 0,40 0,45 0,60 0,65 0,85 0,85
Holzspanplatten, 10 - 12 mm, 300 mm Deckenabstand 0,42 0,28 0,49 0,78 0,58 0,62
Lochblechplatten, Lochung 20%, mit Mineralwolle
(30 mm) belegt, 300 mm Deckenabstand
0,41 0,54 0,56 0,64 0,69 0,64
Fenster, Türen            
Fenster, geschlossen 0,10 0,15 0,10 0,05 0,03 0,02
Tür, Sperrholz, lackiert 0,12 0,10 0,08 0,05 0,05 0,05
Verkleidungen            
Verbretterung (d = 18 - 22 mm), auf Lattung, 5% offene Fugen, mit Mineralwolle (30 mm) hinterlegt 0,40 0,80 0,40 0,30 0,20 0,20
Gipskartonplatte (d = 10 mm), ungelocht, Wandabstand
50 mm, Hohlraum mit Mineralwolle gefüllt
0,35 0,12 0,08 0,07 0,06 0,07
Gipskartonplatte (d = 10 mm), gelocht, Lochanteil 15%, Wandabstand 50 mm, Hohlraum mit Mineralwolle gefüllt 0,27 0,74 0,80 0,73 0,47 0,41
Sperrholzplatten auf Holzlattenrost, 50 mm Wandabstand 0,18 0,28 0,12 0,07 0,04 0,04
(Zur Tabellen-Übersicht)


Tabelle 4: Schallabsorptionsgrade verschiedener Materialien (Fortsetzung) [13]

Mineralfaserplatte, strukturierte Oberfläche, = 313 kg/m3, d = 15 mm, 500 mm Luftschicht hinter der Platte

Mineralfaserplatte, strukturierte Oberfläche, r = 300 kg/m3, d = 15 mm, 500 mm Luftschicht hinter der Platte

Mineralfaserplatte, strukturierte Oberfläche, r = 347 kg/m3, d = 19 mm, 500 mm Luftschicht hinter der Platte

Mineralfaserplatte, feinperforierte Oberfläche, = 400 kg/m3, d = 15 mm, 200 mm Luftschicht hinter der Platte


Steinwolleplatte, strukturierte Oberfläche, r  = 413 kg/m3, d = 15 mm, 200 mm Luft-schicht hinter der Platte 0046004

Glaswolleplatte, strukturierte Oberfläche
1. d = 20 mm, 500 mm Luftschicht hinter der Platte
2. d = 30 mm, 500 mm Luftschicht hinter der Platte
Glaswolleplatte, strukturierte Oberfläche
1. d = 50 mm, ohne Luftschicht, beidseitig mit Vlies
2. d = 80 mm, ohne Luftschicht, beidseitig mit Vlies

Steinwolleplatte, Vlies beidseitig umhüllend, glatte Oberfläche, d = 60 m


Steinwolleplatte, Vlies beidseitig umhüllend, glatte Oberfläche,m' = 4 kg/m2
1.  d = 50 mm, ohne Luftschicht
2.  d = 50 mm, 200 mm Luftschicht

Steinwolleplatte, unregelmäßig gelochte Oberfläche, r = 400 kg/m3, d = 15 mm, 200 mm Luftschicht

Mineralfaserplatte, regelmäßig gelochte Oberfläche, r = 360 kg/m3, d = 15 mm, 200 mm Luftschicht

Mineralfaserplatte, genadelt strukturierte Oberfläche, r = 400 kg/m3, d = 15 mm, 200 mm Luftschicht


Mineralfaserplatte, genadelt strukturierte  Oberfläche, r = 400 kg/m3, d = 15 mm, 200 mm Luftschicht

Mineralfaserplatte, unregelmäßig gelochte Oberfläche, r = 360 kg/m3, d = 15 mm, 200 mm Luftschicht

Mineralfaserplatte, alukaschiert mit Nadelung, r = 360 kg/m3, d = 15 mm, 200 mm Luftschicht

Kunststoffschaum, offenporig, spezialvlies-beschichtet, glatte Oberfläche, r = 10,5 kg/m3, d = 30 mm


Kunststoffschaum, offenporig, Polyestervlies-beschichtet, glatte Oberfläche, r = 10,5 kg/m3, d = 40 mm

Kunststoffschaum, offenporig, Dispersions-farbanstrich, glatte Oberfläche, r = 10,5 kg/m3, d = 40 mm

Recycelverbundschaumstoff, offenporig, spezialvliesbeschichtet, flauschige Oberfläche,
r = 90 kg/m3, d = 20 mm

Kunststoffschaum, offenporig, spezialvlies-beschichtet, glatte Oberfläche, r = 10,5 kg/m3, d = 30 mm


Mineralfaserplatten, regelmäßig gelocht,
d = 15 mm, 500 mm Luft

Mineralfaserplatte, unregelmäßig gelochte Oberfläche, r = 313 kg/m3, d = 15 mm, 500 mm Luftschicht

Mineralfaserplatte, perforiert, r = 313 kg/m3,
d = 15 mm, 500 mm Luftschicht

Plattenrasterdecke, Bandrasterdecke mit offenem Band, Absorptionsmaterial: Glaswolle, vlieskaschiert, Anstrich mit PVAC-Farbe, glatte Oberfläche

1. d = 25 mm, r = 60 kg/m3, d = 15 mm,
75 mm Luftschicht, glatt

2. d = 25 mm, r = 60 kg/m3, d = 15 mm,
75 mm Luftschicht, strukturiert


Plattenrasterdecke, Kunststoffgebundene Glas-wolle, vlieskaschiert, Anstrich mit PVAC-Farbe

1. d = 20 mm, r = 100 kg/m3, d = 15 mm,
180 mm Luftschicht

2. d = 20 mm, r = 100 kg/m3, d = 15 mm,
80 mm Luftschicht

Plattenrasterdecke, Material der sichtbaren Deckschicht: Gipskartonplatten, Absorptions-material: Glaswolle, geschlitzte Deckschicht,
d = 9,5 mm, r = 15-30 kg/m3, 200 mm Luftschicht

1. Schlitzlänge: 59 mm; Schlitzbreite: 6 mm; Schlitzfläche: 20 %, Luftschicht 100 mm

2. Schlitzlänge: 59 mm; Schlitzbreite: 6 mm; Schlitzfläche: 20 %, Luftschicht 50 m, ohne Mineralwolleauflage1511003

Mineralfaserplatten, unregelmäßig gelocht,
d = 15 mm, r = 360 kg/m3, d = 15 mm, 200 mm Luftschicht

Bandrasterdecke mit geschlossenem Band, Material im sichtbaren Deckbereich: Steinwolle, vliesbeschichtet

1. d = 12 mm, r = 330 kg/m3, ohne Auflage

2. d = 12 mm, r = 330 kg/m3, d = 15 mm,
50 mm Mineralwolleauflage auf 2 m Breite beidseitig der Trennwand


Plattenrasterdecke, Material der sichtbaren Deckschicht: Gipskartonplatten, gelocht, Absorptionsmaterial: Glaswolle

1. Lochplatte d = 12,5 mm mit Faservlies und 30 mm Mineralwollweauflage, 100 mm Luftschicht, Lochanteil: 18,1 %,

2. Lochplatte d = 12,5 mm mit Faservlies und 30 mm Mineralwollweauflage

Paneeldecke mit offener Fuge, Material der sichtbaren Deckschicht: Stahl, Aluminium, Absorptionsmaterial: Glaswolle, Mineralwolle

1. gelochtes Paneel, 25 mm Mineralwolle (22 kg/m3 in Polyäthylenfolie, 170 mm abgehängt, Lochanteil: 15 %, Lochdurchmesser: 0,2 mm

2. gelochtes Paneel, 20 mm Mineralwolle (55 kg/m3 in Polyäthylenfolie, 200 mm abgehängt, Lochanteil: 15 %, Lochdurchmesser: 0,2 mm
Metall-Kassetten-Decke 1. Deckschicht: 0,56 mm diches verzinktes Stahlblech, Lochanteil: 20 %, Lochdurch-messer: 2,6 mm, Absorptionsmaterial: 20 mm Mineralwolle, Luftschichthöhe: 300 mm2. Deckschicht: 0,7 mm diches verzinktes Stahlblech, Lochanteil: 12 %, Lochdurch-messer: 3 mm, Absorptions-material: 20 mm Mineralwolle, Luftschichthöhe: 300 mm

Magnesitgebundene Fichtenholzwolleplatten, grobstrukturierte Oberfläche, d = 25 mm, m' = 12 kg/m2 1. ohne Luftschicht, ohne Mineralfaserauflage 2. 24 mm Luftschicht, 24 mm Mineralfaser
Magnesitgebundene Fichtenholzwolleplatten, feinstrukturierte Oberfläche, d = 25 mm, m' = 12 kg/m2 1. ohne Luftschicht, ohne Mineralfaserauflage 2. 24 mm Luftschicht, 24 mm Mineralfaser
(Zur Tabellen-Übersicht)

Weitere Absorptionsgrade sind z.B.[5, 17, 18, 54] zu entnehmen.

Tabelle 5: Schallabsorptionsflächen von Personen und Sitzmöbeln verschiedener Materialien

Objekt Schallabsorptionsfläche A in m2 (pro Objekt)
  Frequenz f in Hz
  125
Hz
250
Hz
500
Hz
1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz
Holzstühle (Werte je Stuhl) 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,05
Polsterstuhl (Werte je Stuhl) 0,08 0,15 0,25 0,29 0,43 0,39
Theaterklappstuhl (Gepolstert) 0,25 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30
Personen auf Stühlen (Werte je Person) 0,15 0,25 0,35 0,40 0,40 0,40
Männliche Person (stehend, Anzug) 0,15 0,25 0,60 0,95 1,15 1,15
Weibliche Person (stehend, Kleid) 0,05 0,10 0,25 0,40 0,60 0,75
Personen auf Stühlen (Werte je Person) 0,15 0,25 0,35 0,40 0,40 0,40
(Zur Tabellen-Übersicht)

Die obigen Werte wurden z.T.[17] entnommen.



26.6.5     Anordnung von Absorbern und Reflektoren

Bei der Schallausbreitung in Räumen werden die Schallwellen an den Begrenzungsflächen z.T. absorbiert, z.T. reflektiert. Für den Fall, daß die Wellenlänge der Schallwelle wesentlich kleiner ist als die reflektierende Fläche, sind der Einfallswinkel und der Reflexionswinkel der Schallwellen gleich. Dies macht sich die geometrische Raumakustik zunutze. Mit sogenannten Strahlenmodellen können die ersten Reflexionen untersucht werden.

Bei den Schallwellen im Raum kann man zwischen dem direkten und dem reflektierten Schall unterscheiden. Erreicht der Schall den Hörer auf geradlinigem Weg, so spricht man von direktem Schall.Reflektierter Schall legt einen längeren Weg zurück, bis er den Hörer erreicht. Zwischen dem direkten Schall und dem reflektierten Schall besteht aufgrund des längeren Laufweges eine Laufzeitdifferenz Dt. Für diese Zeitverzögerung, die der reflektierte Schall den Hörer später erreicht als der direkte Schall, gilt:




Zeichen
Größe
SI-Einheit
Dt
Laufzeitdifferenz
s
x'
Weglänge des reflektierten Schalls
m
x
Weglänge des direkten Schalls
m
Schallgeschwindigkeit    = 340 m/s
m/s


Für den Hörer ist die Sprachverständlichkeit von Wichtigkeit. Reflexionen mit Laufzeitdifferenzen < 0,05 s führen durch Verstärkung des direkten Schalls zu einer Verbesserung der Sprachverständlichkeit im Raum. Laufzeitunterschiede von mehr als 0,05 s, entsprechend 17 m Laufwegdifferenz, verschlechtern die Sprachverständlichkeit im Raum. Bei Laufzeitunterschieden > 0,1 s spricht man von einem Echoeffekt. Diese schädlichen Reflexionen gilt es durch den sinnvollen Einsatz von Absorbern und Reflektoren zu verhindern. Die folgenden Bilder[77]zeigen beispielhaft, wie Absorptions- und Reflexionsflächen sinnvollerweise anzuordnen sind, damit in kleinen bis mittelgroßen Räumen eine gute Sprachverständlichkeit erreicht wird.

ungünstig
günstig
günstig

ungünstig
günstig
günstig


 

 

In Räumen mit parallelen schallharten Begrenzungsflächen können störende Flatterechos auftreten, die durch Schrägstellung gegenüberliegender Wände oder durch schallschluckende Verkleidung vermieden werden können, wie in den folgenden Bildern [77] gezeigt wird.

 

Beispiele für raumakustische Maßnahmen in speziellen Räumlichkeiten wie Seminarräumen, Hörsälen, Sprechtheatern, Filmtheatern, Konzertsäle, Opernhäusern, Mehrzweckhallen und Kirchen sind z.B. in [17, 18] umfassend beschrieben.





[1]) D.h. in Wärme umgewandelte Schallenergie.
   
[2]) Gemessen wird bei der Prüfung die Nachhallzeit des Hallraumes mit (1) und ohne (2) Prüffläche. Eine zusätzliche Absorptionsfläche (Prüfmaterial) im Hallraum führt dazu, daß sich die Nachhallzeit in diesem Raum verringert. Die zusätzliche äquivalente Schallabsorptionsfläche beträgt

Daraus läßt sich der Schallabsorptionsgrad der Prüfflächeermitteln. a2 ist der Schallabsorptionsgrad der durch die Prüffläche verdeckten Fläche, S ist die Prüffläche, und V ist das Volumen des Hallraums. T1 ist die Nachhallzeit des Hallraumes mit der Prüffläche, T2 die des Hallraumes ohne die Prüffläche.
   
[3]) Anhaltswerte für mittlere Nachhallzeiten (aus: Recknagel/Sprenger, Heizung + Klimatechnik 1988/89, München, Oldenbourg Verlag, 1989):
Raumart T in s Raumart T in s
Theater 1,0 Hotelzimmer 1
Konzertsäle 1-2 Büros 0,5 - 1,5
Versammlungsräume 0,5 - 1,5 Kirchen 2 - 3
Hörsäle 0,8 - 1,5 Schwimmbäder 1,5 - 4
   
[4]) Die Nachhallzeiten gelten für den unbesetzten Raum. Im besetzten Raum sind sie um etwa 0,2 s zu verringern.
   
[5]) Oberhalb von 500 Hz.
   
[6]) Für das diffuse Schallfeld im Raum gilt:

Dabei ist dW/dt die Energieabnahme mit der Zeit, V das Raumvolumen, w die Schallenergiedichte im diffusen Schallfeld, P0 die Schallleistung der Schallquelle und Pabs die von den Raumbegrenzungsflächen absorbierte Schallleistung. Nach Abschalten der Schallquelle ist P0 = 0. Hiermit folgt:

Für Pabs gilt:

    Pabs ist abhängig von der äquivalenten Schallabsorptionsfläche A, der Schallgeschwindigkeit c und der Schallenergiedichte w. Mit Pabs gilt:

Nach Trennung der Variablen, Integration und mit  ergibt sich:
oder      

Eine Abnahme des Schallpegels um 60 dB, d.h. eine Abnahme der Schallenergiedichte auf 10-6stel der Ausgangsschallenergiedichte, bedeutet:
Für diesen Fall gilt definitionsgemäß t = T. T wird als Nachhallzeit bezeichnet. Aus den obigen Ansätzen folgt:

Mit der Schallgeschwindigkeit c = 340 m/s ergibt sich die Sabinesche Nachhallformel:
   
[7])
 
-
 
   
[8]) Eine Verdopplung der äquivalenten Schallabsorptionsfläche bewirkt eine Schallpegelreduzierung im Raum von 3 dB.
   
[9]) Da poröse Absorber i.d.R. bei hohen Frequenzen wirksam sind, werden sie auch als Hochtonschlucker bezeichnet.
   
[10]) Die Schallschnelle wird mit v bezeichnet.
   
[11]) Da der Plattenresonator i.d.R. bei tiefen Frequenzen wirksam ist, wird er auch als Tiefenabsorber bezeichnet.
   
[12]) Der Helmholtzresonator wird häufig auch als Loch- oder Mitteltonabsorber bezeichnet.
   
[13]) Quelle: Bundesanstalt für Arbeitsschutz (Hrsg.): Produkte zur Lärmminderung. Verlag TÜV Rheinland