Sanierung des Nationalratssaals: Raum- und elektroakustische. Herausforderungen

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1 Sanierung des Nationalratssaals: Raum- und elektroakustische Herausforderungen Michael Gerber, Gartenmann Engineering AG - GaE Gabriel Hauser, Walters-Storyk Design Group - WSDG

2 Inhaltsverzeichnis Ausgangslage/Einleitung Raumakustik Raumakustische Herausforderungen Akustische Kennwerte vor Sanierung und Zielwerte Vorgeschlagene und realisierte Massnahmen Akustische Kennwerte nach Sanierung Elektroakustik Elektroakustische Herausforderungen Akustische Kennwerte vor Sanierung und Zielwerte Vorgeschlagene und realisierte Massnahmen Akustische Kennwerte nach Sanierung Schlussfolgerungen/Fazit 2/39

3 Raum- und elektroakustische Herausforderungen Firmenvorstellung USA SWITZERLAND ARGENTINA BRAZIL Energie Umwelt Akustik Bauphysik Energie Minergie Haustechnik Thermische Gebäudesimulationen Strömungssimulation Lärmschutz Erschütterung Bauökologie Raumakustik Bauakustik Körperschall Thermische und hygrische Bauphysik Luftdichtigkeit Thermografie Tageslicht Besonnung Beschattung Architektur und Akustik Raumakustik Elektroakustik Bauakustik Planung Beratung Design für Akustik Musik Produktion Unterhaltung Kommunikation Informationssysteme Broadcast Technologie 3/39

4 Organigramm der Projektbeteiligten Nutzer/Entscheidungsträger Verwaltungsdelegation Denkmalschutz Parlamentsdienst Bauherr Bundesamt für Bauten und Logistik Marius Perler Hanspeter Winkler Berater Jochen Veith, jv-acoustics Fritz Müller, John Lay Electronics Planer Gartenmann Engineering AG Markus Schwab Daniel Gloor Michael Gerber Aebi & Vincent Architekten SIA AG Bernhard Aebi Christian Heller Michael Waeber Thomas Telley Elmar Bumann CSP Meier Beat Aeschbacher Alfred Otth Walters-Storyk Design Group Thomas Wenger Gabriel Hauser Dirk Noy 4/39

5 Vorstellung des Nationalratssaals aus akustischer Sicht Einweihung: 1902 Raumvolumen: 5600 m 3 Typische Besetzung: 250 Personen Volumenkennzahl: >20 m 3 /Person! Raumhöhe: 14 m max. Distanz zw. Redner und Zuhörer: 17 m 5/39

6 Vorstellung des Nationalratssaals aus akustischer Sicht Akustisch günstig: Hoher Strukturierungsgrad Kaum parallele Flächen Sitzreihenüberhöhung Bodenbelag aus Teppich Galeriebrüstung absorbierend Akustisch ungünstig Raumhöhe/-Volumen zu gross Zu geringe Raumabsorption Reflexionen über hohe, schallharte Glasdecke (Laufzeitdifferenzen) 3D-Modell von CATT Acoustic Kreisförmige Krümmung der schallharten Rückwand (Holz) Umlaufende Hohlkehle zw. Gesimse und Decke Eher Musiksaal als Kongress-/Parlamentssaal 6/39

7 Raumakustische Herausforderungen Sehr hohes Publikumsgeräusch (Parlamentarier und Zuschauer) Hochgradig denkmalgeschützt Ungünstige Raumgeometrie für Sprachnutzung Oberflächensanierung nachteilig für Schallabsorption Neue Lüftungszentrale über Saal Viel Überzeugungsarbeit notwendig 7/39

8 Kennwerte vor Sanierung und Zielwerte Raumakustische Kennwerte Vor Sanierung Optimales Ziel Realistisches Ziel Nachhallzeit unbesetzt (Mittelwert über Oktavbänder Hz) 2.1 s 1.5 s DIN 18041, für Sprache 1.8 s Störgeräusch L NA, Bau 39 dba 30 dba DIN 18041, höchste Stufe 35 dba Neue Lüftungsanlage Publikumsgeräusch L NA, Publ ~ 74 dba! Schweigen und zuhören! < 74 dba räumlich gemittelter Schallabsorptionsgrad /39

9 Raumakustische Massnahmen Nr. Ort Massnahme geom. Fläche äquivalente Schallabsorptionsfläche [m 2 ] [m 2 ] umgesetzt, umgesetzt, nicht als Ersatz neu umgesetzt 1 Decke Zuschauertribüne fugenloser Schallabsorber mit verputzter, glatter Oberfläche (49 mm BASWA-Phon Fine) Lampenhimmel transparentes, geschlitztes Plexiglas unter bestehendem Glas (DeAmp) Rückwand Zuschauertribüne 30 mm Steinwollplatte, Molton, Stoffbespannung Brüstung Zuschauertribüne Schallabsorption & -dämmung durch bedämpfte Kammern aus Folie (ETIS-System) Gesimse keilförmiger Schallabsorber aus Melaminharzschaumstoff Ständeratssitze Hohlraum hinter Ständeratssitzen mit Mineralwolle bedämpfen Grünes Band oberhalb fugenloser Schallabsorber mit verputzter, glatter Ständeratssitzen Oberfläche (30 mm BASWA-Phon Fine) Rosa Wand oben, bei Lüftungsschlitzen Hochtonabsorber aus Jute oder Filz Schranktüren unter Wandbild Schallabsorbierende Schranktüren % 34% 32% 270 9/39

10 Nicht umgesetzte raumakustische Massnahme Lampenhimmel: vorgeschlagene raumakustische Massnahmen wegen Denkmalschutz nicht umgesetzt 10/39

11 Umgesetzte raumakustische Massnahmen Grünes Band oberhalb Ständeratsitze: fugenloser Schallabsorber mit verputzter, glatter Oberfläche (30 mm BASWA-Phon Fine) Gesimse: keilförmiger Schallabsorber aus Melaminharzschaumstoff Brüstung Zuschauertribüne: Schallabsorption & - dämmung mit ETIS-System 11/39

12 Raumakustische Massnahmen: Wirksamkeit Nachhallzeiten Nationalratssaal, vor/nach Sanierung Nachhallzeit [s] Zielwert Anstieg wegen Neuanstrichen und Reinigungen Messung: Vor Sanierung Messung: Nach Sanierung, alter Teppich, alter Stoff bei Brüstung Zuschauertribüne Messung: Nach Sanierung, neuer Teppich, neuer Absorber bei Brüstung Zuschauertribüne Frequenz [Hz] 12/39

13 Raumakustische Massnahmen: Vergleich mit Sabine Nachhallzeiten Nationalratssaal, vor/nach Sanierung Nachhallzeit [s] Zielwert Messung: Vor Sanierung Messung: Nach Sanierung, neuer Teppich, neuer Absorber bei Brüstung Zuschauertribüne CATT-Acoustic, T30: Mit realisierten Massnahmen, d.h. ohne Lampenhimmel, unbesetzt CATT-Acoustic, Sabine: Mit realisierten Massnahmen, d.h. ohne Lampenhimmel, unbesetzt Frequenz [Hz] 13/39

14 Raumakustische Massnahmen: Lampenhimmel Nachhallzeiten Nationalratssaal, vor/nach Sanierung Nachhallzeit [s] Zielwert Messung: Vor Sanierung Messung: Nach Sanierung, neuer Teppich, neuer Absorber bei Brüstung Zuschauertribüne CATT-Acoustic: Mit Massnahmen, unbesetzt, ohne absorbierenden Lampenhimmel CATT-Acoustic: Mit Massnahmen, unbesetzt, mit absorbierendem Lampenhimmel Frequenz [Hz] 14/39

15 Raumakustische Massnahmen: Störgeräusche Umgesetzte Massnahmen zur Störgeräuschreduktion Schallschutz gegen aussen (Lüftungszentrale, Kaverne, Cafeteria, ) Geräuscheliminierung des Rauchabzug-Detektors Geräusch der Saalbeleuchtung begrenzen (L A < 30 dba bei den Sitzplätzen) Bodenbelag vollflächig mit Teppich mit trittschalldämmender Unterlage (Ersatz des bestehenden Teppichs) Holzboden Parlament und Tribüne entknarren und entdröhnen Flügeltüren zu Eingang/Wandelhalle lärmarm ausführen Pulte, deren Deckel, Klapp- und Tribünensitze lärmarm ausführen Nicht umgesetzte Massnahmen zur Störgeräuschreduktion Geräusch der neuen Raumlüftung begrenzen (bei Auslässen L A < 30 dba in 1 m Abstand) Entdröhnen Ständeratssitze (Hohlraum mit Einlage Mineralwolle o. ä.) 15/39

16 Akustische Werte nach Sanierung Frequenzspektren der bauseitigen Störgeräusche L NA, Bau Mittelwert über vers. Positionen vor Sanierung: 39.4 dba Mittelwert über vers. Positionen nach Sanierung: 37.2 dba Schalldruckpegel [dblinear] vor Sanierung, Pos. 128 vor Sanierung, Pos. 40 vor Sanierung, Pos. 110 Pfeifgeräusch von Rauchabzug-Detektor nach Sanierung, Pos. 128 nach Sanierung, Pos. 40 nach Sanierung, Pos. Saalmitte Frequenz [Hz] 16/39

17 Raumakustische Kennwerte nach Sanierung Raumakustische Kennwerte Vor Sanierung Optimales Ziel Realistisches Ziel Nach Sanierung Maximale Nachhallzeit unbesetzt (Mittelwert über Oktavbänder Hz) 2.1 s 1.5 s DIN 18041, für Sprache 1.8 s 1.9 s Störgeräusch L NA, Bau 39 dba 30 dba DIN 18041, höchste Stufe 35 dba Neue Lüftungsanlage 37 dba Publikumsgeräusch L NA, Publ ~ 74 dba! Schweigen und zuhören! < 74 dba? dba räumlich gemittelter Schallabsorptionsgrad /39

18 Elektroakustische Herausforderungen Hohe Nachhallzeiten Ungünstige Geometrie 3 Offene Mikrofone (mind. 2) Rückkopplungsgefahr Beschallungszonen im gesamten Raum (Büro, Saal, Zuschauertribünen) Hintergrundpegel mit Publikum ~74dB(A) 2 Denkmalschutz Architektur Entscheidungsträger 1 1: NR/SR-Sitze 2: Büro, Rednerpult 3: Zuschauertribüne 18/39

19 Elektroakustische Herausforderungen Hohe Nachhallzeiten Hohe Direktivität, nahe bei Empfänger Ungünstige Geometrie Offene Mikrofone (mind. 2) Rückkopplungsgefahr Beschallungszonen im gesamten Raum (Büro, Saal, Zuschauertribünen) Hintergrundpegel mit Publikum ~74dB(A) Denkmalschutz Architektur Entscheidungsträger 19/39

20 Elektroakustische Herausforderungen Hohe Nachhallzeiten Ungünstige Geometrie Offene Mikrofone (mind. 2) Rückkopplungsgefahr Hohe Direktivität, nahe bei Empfänger Spezialisierte Beschallung: Saal (NR/SR-Sitze), Büro und Zuschauertribüne Beschallungszonen im gesamten Raum (Büro, Saal, Zuschauertribünen) Hintergrundpegel mit Publikum ~74dB(A) Denkmalschutz Architektur Entscheidungsträger 20/39

21 Elektroakustische Herausforderungen Hohe Nachhallzeiten Ungünstige Geometrie Offene Mikrofone (mind. 2) Rückkopplungsgefahr Beschallungszonen im gesamten Raum (Büro, Saal, Zuschauertribünen) Hohe Direktivität, nahe bei Empfänger Spezialisierte Beschallung: Saal (NR/SR-Sitze), Büro und Zuschauertribüne Leistungsfähige Lautsprecher mit hoher Rückkopplungssicherheit Hintergrundpegel mit Publikum ~74dB(A) Denkmalschutz Architektur Entscheidungsträger 21/39

22 Elektroakustische Herausforderungen Hohe Nachhallzeiten Ungünstige Geometrie Offene Mikrofone (mind. 2) Rückkopplungsgefahr Beschallungszonen im gesamten Raum (Büro, Saal, Zuschauertribünen) Hintergrundpegel mit Publikum ~74dB(A) Hohe Direktivität, nahe bei Empfänger Spezialisierte Beschallung: Saal (NR/SR-Sitze), Büro und Zuschauertribüne Leistungsfähige Lautsprecher mit hoher Rückkopplungssicherheit Machbarkeitsstudie: Vergleich Bestand Alternativen Denkmalschutz Architektur Entscheidungsträger 22/39

23 Elektroakustische Herausforderungen Hohe Nachhallzeiten Ungünstige Geometrie Offene Mikrofone (mind. 2) Rückkopplungsgefahr Beschallungszonen im gesamten Raum (Büro, Saal, Zuschauertribünen) Hintergrundpegel mit Publikum ~74dB(A) Denkmalschutz Architektur Entscheidungsträger Hohe Direktivität, nahe bei Empfänger Spezialisierte Beschallung: Saal (NR/SR-Sitze), Büro und Zuschauertribüne Leistungsfähige Lautsprecher mit hoher Rückkopplungssicherheit Machbarkeitsstudie: Vergleich Bestand Alternativen Simulation der Varianten im Computermodell In-Situ Demoaufbau des Hauptsystems Auralisation 23/39

24 Hauptsystem vor Sanierung - Zentralcluster Hornsystem für NR/SR-Sitze und Büro/Rednerpult 24/39

25 Zusatzsystem Zeilenlautsprecher Zeilenlautsprecher für Zuschauertribüne 25/39

26 Messergebnisse vor Sanierung Gemessene Sprachverständlichkeit Hauptbeschallung, ohne Zuschauertribüne 123-T T % T1 121-T T HFL best. 121-T Tür best. 126-T1 HFL best T Lift neu Lift neu T Steigzone Sanitär T1 124-T Steigzone Sanitär 127-T2 114-T1 133-T1 FLP best. 115-T1 FLP best. 26/39

27 Messergebnisse vor Sanierung Gemessene Sprachverständlichkeit STI Hauptbeschallung mit Zuschauertribüne 123-T T % T1 121-T T HFL best. 121-T Tür best. 126-T1 HFL best T Lift neu Lift neu T Steigzone Sanitär T1 124-T Steigzone Sanitär 127-T2 114-T1 133-T1 FLP best. 115-T1 FLP best. 27/39

28 Messergebnisse vor Sanierung 28/39

29 Simulation vor Sanierung Simulierte Sprachverständlichkeit STI System vor Sanierung, ohne Zuschauertribüne 80% /39

30 Messergebnisse vor Sanierung Gemessene Sprachverständlichkeit STI System vor Sanierung, ohne Zuschauertribüne 123-T T % T1 121-T T HFL best. 121-T Tür best. 126-T1 HFL best T Lift neu Lift neu T Steigzone Sanitär T1 124-T Steigzone Sanitär 127-T2 114-T1 133-T1 FLP best. 115-T1 FLP best. 30/39

31 Simulation vor Sanierung vs. Planung Vergleich Sprachverständlichkeit STI 80% 3 C0B4 B2 B3 B0 B Vor Sanierung Neues System Typ 2 Neues System Typ /39

32 Simulation Planung Simulierte Sprachverständlichkeit STI STI Sprachverständlichkeit 80% /39

33 Messergebnisse nach Sanierung Gemessene Sprachverständlichkeit STI 123-T T2 STI Sprachverständlichkeit % T T T HFL best. 121-T Tür best. 126-T1 HFL best T1 45 Lift neu Lift neu T Steigzone Sanitär T1 124-T Steigzone Sanitär 127-T2 114-T1 133-T1 FLP best. 115-T1 FLP best. 33/39

34 Hauptsystem nach Sanierung 34/39

35 Hauptsystem und Büro 35/39

36 Zuschauertribüne 36/39

37 Elektroakustische Grössen Elektroakustische Grösse Vor Sanierung Optimales Ziel Realistisches Ziel Nach Sanierung Maximaler Schallpegel 73dB(A) 84dB(A) 80dB(A) 80dB(A) (mit offenen Mikrofonen) 10dB über Hintergrund 6dB über Hintergrund Sprachverständlichkeit STI 0.52 Genügend 0.65 Gut : Gut 0.6 Gut Deutlichkeitsmass C > min Gut Gut min /39

38 Akustische Computer Simulationen Simulationsgenauigkeit hoch, vorausgesetzt, das Modell ist korrekt Durch Messungen kann das Modell kalibriert werden Evaluation diverser akustischer Parameter und deren Optimierung (D 50, C 80, Ts, RT, G, SPL, LF, LFC, EDT, T20, T30, Echogram, STI, RASTI, Absorption, Vektorgrad, Sound-Roses, EK-Grad, IR) Vorteil für schwierige Raumgeometrien (gekoppelte Räume, ungleichmässige Verteilung der Absorption) Einfacher, objektiver Vergleich zwischen verschiedenen Varianten Auralisation kann ein wertvolles Werkzeug sein Visualisierung kann hilfreich sein (z.b. Lautsprecherpositionen) Hoher Initialaufwand für das Erstellen des Modells Beschallungssystem kann simuliert werden, Sprecher (Direktschall) kann mit berechnet werden, Rückkopplung durch Mikrophone kann jedoch nicht simuliert werden Gefahr, sich durch farbige Bilder beeindrucken zu lassen Simulationen ersparen nicht die Arbeit Beschränkungen im Tieftonbereich und für kleine Raumvolumina Beschränkungen bezüglich Herstellerdaten (Lautsprecher) 38/39

39 Besten Dank für Ihr Interesse und weiterhin eine gute Tagung Michael Gerber, Gartenmann Engineering AG - GaE Gabriel Hauser, Walters-Storyk Design Group - WSDG

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