Bauen und Hören Einstieg in die Raumakustik

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1 Bauen und Hören Einstieg in die Raumakustik Ch. Burkhart 1 Bauen und Hören Einstieg in die Raumakustik Dipl.-Ing. (Univ) Christian Burkhart Akustikbüro Schwartzenberger und Burkhart DE-Pöcking / Weimar

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3 Bauen und Hören Einstieg in die Raumakustik Ch. Burkhart 3 Bauen und Hören Einstieg in die Raumakustik 1. Einleitung Gute Raumakustik muss nicht sichtbar sein, sie soll aber hörbar sein! Meist ist die Raumakustik besonders gut, wenn oder weil sie gar nicht bewusst wahrgenommen wird. Es gibt heute eine große Vielfalt an raumakustischen Materialien, so dass für jeden Anwendungsfall ein geeigneten Material, bzw. meist eine raumakustische geeignete Kombination von verschiedenen Materialien (auch von verschiedenen Herstellern) gefunden wird. Ziel der Raumakustik ist es die Hörsamkeit in einem Raum zu optimieren. Hörsamkeit bedeutet: Gewährleistung einer guten Sprachverständlichkeit Optimale Übertragung von Musik Verminderung von störenden Geräuschen im Raum Sowohl bei bestehenden als auch bei geplanten Räumen gibt es zahlreiche Möglichkeiten, eine gute Akustik zu erzielen. Meistens wird die Planung und Gestaltung der Akustik eines Raumes dem Zufall überlassen. Erst bei Beschwerden über die akustischen Gegebenheiten im fertigen Raum wird ein entsprechender Fachplaner zur dann notwendigen Sanierung hinzugezogen. Dabei kann jeder Raum akustisch optimal gestaltet werden. Mit Hilfe moderner Computerprogramme ist es möglich, die Akustik eines geplanten Raumes detailliert zu berechnen. Insbesondere für Räume mit hohen akustischen Anforderungen ist eine derartige Planung empfohlen, jedoch auch bei normalen Anforderungen zu empfehlen. VORSICHT: Man kann einen Raum auch überdämpfen (Wahrnehmung: Kopf unter der Bettdecke ) 2. Grundlagen Die Nachhallzeit beschreibt die Halligkeit eines Raumes. Je länger die Nachhallzeit, desto länger ist ein Schallereignis im Raum hörbar. Die Nachhallzeit ist für die Raumakustik von großer Bedeutung. Sie beschreibt das svermögen eines Raumes. kurze Nachhallzeit Abbildung 1: kurze und lange Nachhallzeit lange Nachhallzeit Die Nachhallzeit ist definiert als diejenige Zeit, die vom Abschalten der Schallquelle bis zum Absinken des Schallpegels um 60 db (Dezibel) verstreicht.

4 4 Bauen und Hören Einstieg in die Raumakustik Ch. Burkhart Schallabsorption im Raum nicht vermeidbare planbare der Luft durch Publikum Wände, Decken, Boden von Einrichtung Stühle, Tische etc. Lombard-Effekt: Wegen des Bedürfnisses, sich bei hohem Umgebungsgeräuschpegel dem Gesprächspartner trotzdem verständlich zu machen, erhöht ein Sprecher unwillkürlich die Lautstärke seiner Stimme. Wir kennen diesen Effekt aus halligen Gaststätten, Cocktail-Partys in halligen Foyers oder vergleichbaren Räumen. Die Konsequenz aus diesem Effekt ist, dass der hohe Umgebungsgeräuschpegel durch raumakustische Maßnahmen reduziert werden muss. Auf dem Markt gibt es eine Vielzahl von Materialien, Werkstoffen und Hersteller. Aus physikalischer Sicht lassen sich die Schallabsorber in poröse Absorber (offene Oberflächen) und Resonanzabsorber (Platten, Hohlkörper) einteilen. Abbildung 2: grundsätzlicher Verlauf der Schallabsorption verschiedener Typen von Schallabsorbern in Abhängigkeit von der Frequenz. 3. Anforderungen Raumakustische Anforderungen enthalten beispielsweise die folgenden Regelwerke: Arbeitsstättenverordnung DIN Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen, Ausgabe 2004 VDI 2569 Schallschutz und akustische Gestaltung im Büro, Ausgabe 1990 DIN EN ISO Leitfaden für den Schallschutz in Büro s und Arbeitsräumen, Ausgabe 2005

5 Bauen und Hören Einstieg in die Raumakustik Ch. Burkhart 5 VDI 3755 Schalldämmung und Schallabsorption abgehängter Unterdecken, Ausgabe 2000 sonstige Veröffentlichungen Die VDI-Richtlinie DIN formuliert Anforderungen an die Raumakustik, die als allgemein anerkannte Regel der Technik einzuhalten sind. Abbildung 3: Anforderungen für die Nutzungsarten Unterricht, Sprache, Musik und Sport 1 und 2. Abbildung 4: Anzustrebender Bereich der Nachhallzeit in Abhängigkeit von der Frequenz für Sprache. Abbildung 5: Anzustrebender Bereich der Nachhallzeit in Abhängigkeit von der Frequenz für Musik.

6 6 Bauen und Hören Einstieg in die Raumakustik Ch. Burkhart In der VDI-Richtlinie VDI 2569 sind Anforderungen für Büroräume mit einer mittleren Nachhallzeit von ca. 0,5 Sekunden enthalten, die für Mehrpersonenbüroräume ebenfalls als anerkannte Regel der Technik gelten und nur mit raumakustischen Maßnahmen einzuhalten sind. Darüber hinaus können für verschiedene hochwertige Raumnutzungen folgende anzustrebenden Nachhallzeiten und Volumenkennzahlen (wie viel Volumen steht theoretisch im Mittel jedem Zuhörer zur Verfügung). Die Volumenkennzahl ist sehr wichtig bei der Grundlagenermittlung und ersten Festlegung der Raumgröße durch den Planer! Optimale Nachhallzeiten für verschiedene Raumarten / Raumfunktionen Raumnutzung Nachhallzeit Volumenkennzahl Hörsaal, Sitzungssaal 1,0 s 3 5 m 3 /Person Schauspiel, Theater 0,8 1,2 s 3 5 m 3 /Person Oper 1,2 1,8 s 5 8 m 3 /Person Konzertsaal 1,7 2,1 s 8 12 m 3 /Person Kirche (Orgelmusik) 2,5 3,0 s m 3 /Person 4. Schallausbreitung in Räumen Das von der Quelle abgestrahlte Schallsignal erreicht auf verschiedenen, unterschiedlich langen Wegen das Ohr des Zuhörers: Direktschall auf direktem Weg Erste Reflexionen auf indirektem Weg durch Reflexionen an einer Begrenzungsfläche Diffusschall auf indirektem Weg durch mehrfache Reflexionen an verschiedenen Oberflächen Durch die unterschiedlichen Weglängen ergeben sich aufgrund der Schallgeschwindigkeit von ca. 340 m/sekunde in Luft unterschiedliche Laufzeiten und damit Zeitpunkte des Eintreffens am Ohr des Zuhörers. Diese zu unterschiedlichen Zeitpunkten eintreffenden Schall-Ereignisse werden vom Gehör unterschiedlich wahrgenommen und können sich positiv, aber auch negativ auf das Klangerlebnis auswirken. Ab welchem Laufzeitunterschied sind Direktschall und Reflexion als Einzelereignisse erkennbar? (Klangbeispiele) Ein gesundes Gehör interpretiert die Reflexion eines Signals je nach Zeitunterschied und Abschwächung als 5 ms 20 ms 40 ms 80 ms 160 ms Nachhall des Ausgangssignals Wiederholung (Echo) weiteres Signal (bei langer Verzögerung) Der typische Zeitunterschied, ab dem ein Echo erkannt wird, beträgt 50 ms. Dies entspricht bei Schallausbreitung in Luft einer Weglänge von 17 m.

7 Bauen und Hören Einstieg in die Raumakustik Ch. Burkhart 7 5. Möglichkeiten der gezielten Steuerung, Absorberverteilung im Raum Ebene Reflexionen Konvexe Reflexionen Konkave Reflexionen Die vorhandene Divergenz der Schallstrahlen bleibt erhalten Die Schallstrahlen streben auseinander Die Schallstrahlen konzentrieren / bündeln sich Gefahr von störenden Fokuspunkten im Raum günstig günstig 6. Zusammenfassung und Ausblick Wie wir im Vortrag gehört (!) und an den Beispielen gesehen haben, ist gute Raumakustik kein Zufall. Gute Raumakustik ist planbar! Je strenger die Nutzeranforderung und je vielseitiger die Raumnutzung, desto detaillierter sollte die raumakustische Planung erstellt werden Die erforderlichen Maßnahmen lassen sich einfach auf 2 entscheidende Punkte konzentrieren: Richtige Materialien, Richtige Positionen im Raum!