[Kleines Akustik-ABC]
Eine „gute Akustik“ hängt von immens vielen Parametern und immer auch vom Verwendungszweck desjenigen Raumes ab, der akustisch optimiert werden soll. Um die akustischen Eigenschaften eines Raumes erkennen und verbessern zu können, muss man also nicht nur die physikalischen Grundlagen der Akustik beachten, sondern auch die subjektive Wahrnehmung des Schalls und verschiedener akustischer Phänomene in Betracht ziehen. Das „Kleine Akustik-ABC“ dient dazu, einen Überblick über die wichtigsten akustischen Grundbegriffe zu geben, die bei der Auswahl der korrekten Materialien berücksichtigt werden müssen.
[Das menschliche Hören]
Unser menschliches Ohr nimmt Schwankungen des Luftdrucks wahr, die als Schallwelle bezeichnet und von einem Schallereignis ausgelöst werden. Die Tonhöhe eines Schallereignisses wird durch die Frequenz des Schalls ƒ bestimmt, also durch die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, beschrieben durch die SI-Einheit Hertz [Hz]. Je tiefer die Frequenz, desto größer ist auch die jeweilige Wellenlänge der Schallwelle, wobei das menschliche Gehör Frequenzen von ca. 20 Hz bis 20.000 Hz wahrnimmt. In der Akustikplanung müssen alle Parameter immer frequenzabhängig betrachtet werden, um eine saubere und aussagekräftige Planung zu gewährleisten.
Nicht alle hörbaren Signale decken den kompletten Frequenzbereich des menschlichen Hörens ab. Die menschliche Sprache erstreckt sich zum Beispiel von ca. 125 Hz bis 8 kHz. Dieser Bereich ist deshalb für die Planung der Raumakustik besonders wichtig. Die Frequenzzusammensetzung eines Signals ergibt die charakteristische Klangfarbe des Signals. Ein Schallereignis muss zudem eine gewisse Lautstärke haben, um vom Gehör überhaupt wahrgenommen zu werden. Hier spricht man von der sogenannten Hörschwelle, die auch wieder frequenzabhängig ist. Für Töne im Bereich zwischen 500 Hz und 4 kHz ist das menschliche Gehör am empfindlichsten, Töne im Bassbereich unter 100 Hz werden nur bei großer Lautstärke überhaupt wahrgenommen.
[Der Schalldruckpegel]
Die physikalische Größe zur Kennzeichnung der Stärke von Schallereignissen ist der Schalldruck, gemessen in Pascal [Pa]. Das menschliche Ohr kann eine sehr große Spanne an Druckschwankungen in der Luft wahrnehmen. Zwischen der Hörschwelle (etwa 20 μPa) bis zur Schmerzgrenze (20 Pa) ergibt sich ein Faktor von 1:1.000.000. Für eine übersichtliche Darstellung wird der Schalldruck als Verhältnis zur Hörschwelle angegeben, was auch eher dem menschlichen Höreindruck entspricht. Hieraus ergibt sich die Einheit Dezibel [dB] für Lautstärken.
[Typische Schalldruckpegel]
| Schalldruck p [Pa] | Schalldruckpegel LPA[dB] | |
| 20,0 | 120 | Propellerflugzeug in 100 m Entfernung, Schmerzgrenze |
| 2,0 | 100 | Presslufthammer, lautes Rockkonzert |
| 0,2 | 80 | Hauptverkehrsstraße, lautes Rufen |
| 0,02 | 60 | Fernseher auf Zimmerlautstärke, normale Unterhaltung |
| 0,002 | 40 | Grundgeräuschpegel im Büroräumen mit Lüftergeräuschen, Flüstern |
| 0,0002 | 20 | Ruhiges Schlafzimmer, Tonstudio |
| 0,00002 | 0 | Hörschwelle bei 2 kHz |
[Bauakustik vs. Raumakustik]
Betrachtet man nun die Auswirkungen von Schall auf den Menschen in einem geschlossenen Raum kann man folgenden grundsätzlichen Unterschied festmachen:
| Ursache | Bereich | Lösung |
| Störender Schall dringt von außen in den Raum ein | Bauakustik | Schalldämmung |
| Unangenehme Ausbreitung von Schall innerhalb des Raumes | Raumakustik | Schalldämpfung |
Im Bereich der Bauakustik beschäftigt man sich also unter anderem mit der Frage, wie man den Schall vom Eindringen in einen geschlossenen Raum hindern kann, also mit der Schalldämmung. Die Raumakustik hingegen ist die Lehre von der Ausbreitung des Schalls innerhalb geschlossener Räume und versucht zu erforschen, durch welche Mittel im Rauminneren die Ausbreitung des Schalls optimal beeinflusst werden kann, oft mittels Schalldämpfung (Absorption) und gezielter Reflexion oder Diffusion.
[Die Nachhallzeit]
Das wichtigste Maß beim Betrachten der Raumakustik ist die Nachhallzeit T. Mithilfe dieser Größe wird die Dauer beschrieben, in der ein Schallereignis auf den ein millionsten Teil der ursprünglichen Energie abgeklungen ist, also um 60 dB an Pegel verloren hat.
Wird in einem Raum ein Schallereignis produziert, so breiten sich die Schallwellen abhängig von der Richtcharakteristik der Schallquelle mehr oder weniger kugelförmig im ganzen Raum aus. Dabei erreicht nur ein Teil der Schallenergie den Zuhörer auf direktem Weg. Ein großer Teil der Schallenergie erreicht den Zuhörer verzögert über Reflexionen an den Raumoberflächen.
Je mehr harte Flächen in einem Raum vorhanden sind, desto häufiger wird die Schallwelle im Raum reflektiert und desto mehr Reflexionen erreichen den Zuhörer, die Nachhallzeit wird dadurch länger. Die Nachhallzeit lässt sich also durch das Einbringen von schallabsorbierenden Flächen reduzieren und regulieren.
Für unterschiedliche Nutzungsarten werden unterschiedliche Nachhallzeiten, in Abhängigkeit des Raumvolumens, angestrebt:
[Schallabsorption]
Um den Nachhall in einem Raum zu verringern, müssen schallabsorbierende Materialien eingebracht werden. Häufig werden sog. poröse Absorber verwendet, also Materialien mit einer gewissen Porosität, wie Textilien oder offenporige Schaumstoffe.
Die auftreffende Schallenergie wird in solchen Materialien durch Reibungs- und Beugungseffekte innerhalb des Materials in Wärme umgewandelt und somit „geschluckt“. Seltener werden Membranabsorber (auch Plattenschwinger genannt) oder Helmholtz-Absorber eingesetzt, die nach einem anderen physikalischen Prinzip die auftreffende Schallenergie absorbieren.
Die Eigenschaft, wie gut ein Material den Schall absorbieren kann, wird mit dem dimensionslosen Wert α (Schallabsorptionsgrad) angegeben. Es gilt:
– α = 1 entspricht 100 %-ige Absorption
– α = 0 entspricht 0 %-ige Absorption
Die Fähigkeit zur Schallabsorption verschiedener Materialien ist stark frequenzabhängig, weshalb die Schallabsorption im Hallraum auch frequenzabhängig gemessen und angegeben wird. Um eine einfachere Klassifizierung von Materialien vorzunehmen, kann aus dem frequenzabhängigen Schallabsorptionsgrad ein Mittelwert gebildet werden, der dann einer Schallabsorberklasse zugeordnet wird:
Bei der Messung des Schallabsorptionsgrades im Hallraum ist auch die Art der Installation ausschlaggebend für den gemessenen Wert. Die gemessenen Absorptionswerte von Akustikvorhängen können also nicht pauschal angegeben werden, sondern sollten immer in Zusammenhang mit dem jeweiligen Testaufbau angegeben werden.
Wir messen unsere Vorhänge standardmäßig mit 100 mm Wandabstand
und sowohl 0 % als auch 100 % Faltenzugabe.
| Schallabsorberklasse | αw-Wertebereich |
| 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 |
[Strömungswiderstand]
Wie im Abschnitt Schallabsorption beschrieben, wird der auftreffende Schall bei porösen Absorbern, zu denen auch die meisten Vorhänge zählen, durch Reibungseffekte im Material erreicht. Um eine solche Reibung zu ermöglichen, muss der sog. Strömungswiderstand in einem Bereich zwischen 500 und 1500 Pa s/m liegen. Liegt der Wert deutlich darunter, kann das Material als schalldurchlässig bezeichnet werden; ist der Wert deutlich höher, wird ein Großteil der Schallenergie entweder reflektiert oder passiert das Material ohne weitere Absorption der Schallenergie. Der Strömungswiderstand gibt unabhängig vom Einbauzustand eine Aussage über die akustischen Eigenschaften eines Materials. Die tatsächlichen akustischen Eigenschaften eines Bauteils müssen aber immer in Zusammenhang mit dem Einbau vor Ort betrachtet werden, wofür der Schallabsorptionsgrad gemessen wird.
[Schalldämmung]
Im Bereich der Bauakustik ist vor allem das Schalldämmmaß eines Bauteils von hoher Bedeutung. Dieses gibt an, wie stark der auftreffende Schall an der Ausbreitung behindert wird. Es geht hier also im Vergleich zur Absorption nicht darum, die Reflexionen (und dadurch die Nachhallzeit) innerhalb eines geschlossenen Raumes zu verringern, sondern um die Reduktion der Lautstärke zwischen zwei Raumteilen oder abgetrennten Räumen. Die Schalldämmung eines Bauteils hängt stark von dessen Gewicht und der Zusammensetzung der Materialien ab.
Das Schalldämmmaß R wird in dB angegeben, also in der gleichen Werteeinheit wie der Schalldruckpegel. Hierbei entspricht die Verdopplung des Schalldrucks einem gemessenen Pegelanstieg von 6 dB. Allerdings hängt die empfundene Lautstärke eines Signals von vielen weiteren Faktoren ab, wie z.B. der Einwirkdauer, der Frequenz oder der spektralen Zusammensetzung. Eine subjektiv empfundene Lautstärkenverdopplung entspricht ca. 10 dB Pegelunterschied.
