Grundlagen. Grundlagen. Raumakustik mit Knauf 3

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1 Raumakustik mit Knauf 3

2 Ziel raumakustischer Maßnahmen Ist der Nachbar zu laut, können Decken und Wände zwischen den Räumen akustisch aufgewertet werden, dringt Straßen verkehrslärm ins Innere, kann das Fenster geschlossen werden. Was aber tun, wenn der Lärm im Raum selbst entsteht, in dem man sich gerade befindet. Hier greift die Raumakustik. Dabei ist der Begriff Lärm zu allgemein gefasst. Innerhalb eines Raumes kommt es nicht nur darauf an, den von Arbeitskollegen verursachten Lärmegel zu senken, das ausgelassene Toben von Kindern in Kindergärten erträglicher zu machen oder Schallimmissionen von Maschinen zu reduzieren. Für manche Räume ist es notwendig, den Schall in die richtigen Bahnen zu lenken. So kommt es beisielsweise in Hörsälen darauf an, alle Anwesenden ausreichend mit Schallenergie zu versorgen, damit das gesrochene Wort auch in der letzten Reihe ohne Verlust der Srachverständlichkeit übertragen wird. Auch in Hinblick auf die Auswirkungen der architektonischen Trends hin zu glatten Flächen wie Sichtbeton, Glas und uristischen Einrichtungen ist das Wissen um die Notwendigkeit der Raumakustik von großer Bedeutung. Eine mangelhafte Raumakustik führt in den unterschiedlichen Raumnutzungen zu differenzierten Problemen: Störende Schallreflexionen, mit negativen Auswirkungen auf die Srachverständlichkeit mindern die Konzentrationsfähigkeit bei srachlichen Darbietungen. Eine mangelhafte Versorgung mit Direktschall bei Srachveranstaltungen und damit der Verlust der Wort- und Satzverständlichkeit führt zu einer Unruhe und Hintergrundgemurmel bei den Anwesenden Eine Überlagerung von Gesrächen bei mehreren Srechern führt bei einer mangelhaften Raumakustik zum Verschwimmen der Hörsamkeit und somit zu einer Anhebung der Srachlautstärke, wodurch sich dieser Effekt weiter verstärkt 4 Raumakustik mit Knauf

3 Lautheitssirale Keine oder unzureichende Berücksichtigung der raumakustischen Qualität führt zu hohen Lärmegeln in geschlossenen Räumen und dadurch zu Erhöhten Anforderungen an die kognitiven Prozesse Lediglich geringer Abnahme des Lärmegels, auch auf eine längere Distanz Auralen (das Gehör betreffend) und extraauralen (Auswirkungen auf die Psyche und den Organismus außerhalb des Gehörs) Schäden Die Lautheitssirale Bei mehreren Srechern innerhalb eines Raumes (in Schulen, Büros, Restaurants usw.) und einer schlechten raumakustischen Qualität kommt es aufgrund des folgenden Effekts zu einem schnellen Aufschaukeln des Lärmegels: Eine Gruen von Personen unterhält sich. Eine weitere Grue in der Nähe fühlt sich dadurch gestört und erhebt unbewusst ihre Srachlautstärke, um ihre Kommunikation ungestört fortzusetzen. Das wiederum animiert, ebenfalls unbewusst, die erste Grue dazu, ihrerseits die Stimmlautstärke zu erhöhen um sich wiederum verständlich zu machen. Somit setzt sich die Lautheitssirale in Gang. Der Effekt verstärkt sich zusätzlich mit jeder weiteren Grue. Das ist beisielsweise der Grund dafür, dass man sich in Restaurants oder Kantinen nicht unterhalten kann ohne sich anzuschreien. Ziel von raumakustischen Maßnahmen muss es demnach sein, eine dem Verwendungszweck entsrechende Nutzung des Raumes zu gewährleisten und bereits das Entstehen der Lautheitssirale zu verhindern. Raumakustik mit Knauf 5

4 Gut zu wissen Als Inklusion wird das uneingeschränkte und selbstverständliche Einbeziehen aller otentiell benachteiligten Menschen zu einer Grue bezeichnet. Das betrifft sowohl Menschen mit körerlichen und/oder geistigen Einschränkungen sowie Menschen mit anderweitigen Unterschieden betreffend der Religion, Srache oder Herkunft. Bedeutung der DIN 1841:24 und E DIN 1841:215 Prinziiell sind sowohl die DIN 1841:24 als auch die E DIN 1841:215 baurechtlich nicht eingeführt. Jedoch wird in einer Vielzahl weiterer Normen und Richtlinien auf diese Norm verwiesen. So beisielsweise in: DIN 184 1: Barrierefreies Bauen Technische Regeln für Arbeitsstätten (ASR) Zertifizierungssysteme wie BNB und DGNB Darüber hinaus ist diese Norm als allgemein anerkannte Regel der Technik anzusehen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen der bestehenden DIN 1841:24 und der sich im Entwurf befindlichen DIN 1841:215 sind neben der Angabe von Orientierungswerten für das Verhältnis von äquivalenter Schallabsortionsfläche zum Raumvolumen die deutlichen Hinweise zur notwendigen Berücksichtigung der Inklusion von Menschen mit Handica. So ist bei der Planung von Räumen für srachliche Darbietungen/Kommunikation besonders auf Personen mit einem erhöhten Bedürfnis einer guten Srachwahrnehmung zu achten. Entsrechend sind Neubauten gemäß Bundesgleichstellungsgesetz, sowie vergleichbaren Landesregelungen und der UN Konvention über die Rechte von Menschen mit Behinderung inklusiv zu gestalten. 6 Raumakustik mit Knauf

5 Anforderungen an die Nachhallzeit in Abhängigkeit der Nutzungsarten Raumgrue Nutzungsart Anforderung RG A1 Musik RG A2 Srache/Vortrag RG A3 Unterricht/Kommunikation sowie Srache/Vortrag inklussiv RG A4 Unterricht/Kommunikation inklusiv RG A5 Sort Volumenkennzahlen für verschiedene Hautnutzungen eines Raumes Hautnutzung des Raumes Volumenkennzahl k in m³ ro Platz Srachdarbietung 4 bis 6 Musik und Srachdarbietung 6 bis 8 Musikdarbietung 7 bis 12 Musikroberäume 15 bis 5 Normative Anforderungen und Emfehlungen Der Normenbezug dieser Broschüre beschränkt sich auf die DIN 1841:24 bzw. E DIN 1841:215 und somit überwiegend auf Anforderungen an eine Soll Nachhallzeit und Orientierungswerte für das so genannte A/V Verhältnis (äquivalente Schallabsortionsfläche A zu Raumvolumen V). Die Nachhallzeit T ist die Zeit in Sekunden, die ein innerhalb eines Raumes eingebrachtes Schallsignal benötigt, um vom ursrünglichen Schalldruckegel um 6 db abzufallen. Eine Differenz von 6 db entsricht 1 Millionstel der ursrünglichen Schallenergie. Da diese Differenz aufgrund äußerer Umstände nicht immer erzeugt werden kann, wird die Nachhallzeit (NHZ) in der Praxis häufig als T3 oder T2 angegeben. Das bedeutet, es wird lediglich die Zeit gemessen, die das eingebrachte Schallsignal benötigt, um 3 db bzw. 2 db zu fallen. Anschließend findet eine Umrechnung auf T6 statt. Im Wesentlichen ist die Nachhallzeit abhängig von: Raumvolumen Raumgeometrie Oberflächenbeschaffenheit der Raumbegrenzungsflächen Einrichtungszustand Befinden sich viele schallabsorbierende Flächen in einem Raum, werden die Schallreflexionen des eingebrachten Schallsignals stark bedämft und die Nachhallzeit sinkt. Demzufolge findet eine schnelle Reduktion der Schallenergie statt und der Geräuschegel wird reduziert. Werden hingegen keine oder kaum schallabsorbierende Materialien in einem Raum vorgesehen, verstärken die Schallreflexionen das eingebrachte Schallsignal und der Geräuschegel erhöht sich. Neben den Anforderungen an die Nachhallzeit werden in der E DIN 1841:215 Orientierungswerte hinsichtlich eines A/V Verhältnisses angegeben. Dabei steht A für die äquivalente Schallabsortionsfläche und V für das Raumvolumen. Die äquivalente Schallabsortionsfläche innerhalb eines Raumes gibt Aufschluss darüber, wie viel Quadratmeter der gesamten Raumoberflächen ggf. inkl. Mobiliar die Schallenergie zu 1% absorbieren. Je höher das A/V Verhältnis ist, desto stärker ist der Raum bedämft. Raumakustik mit Knauf 7

6 Verteilung von Schallabsorbtionsflächen für Räume kleiner bis mittlerer Raumgröße nach E DIN 1841:215 Berücksichtigung der Laufwegunterschiede zwischen Direktschall und Reflexion ungünstig b - a 17 m a) ungünstig b) günstig c) günstig d) günstig günstig b - a < 17 m Schallabsorber im Kantenbereich zur Minderung der Rückwandreflexionen e) günstig f) günstig günstig b - a < 17 m Reflexionsfläche im Kantenbereich zur Lenkung der Rückwandreflexionen Bei der Auslegung der akustischen Anforderungen und Emfehlungen unterscheidet die Norm zwischen zwei Anwendungen: Räume mit einer Hörsamkeit über mittlere und größere Entfernung, bei denen es neben einer dem Verwendungszweck entsrechenden Grundbedämfung der Geräuschegel auf eine ausreichende Versorgung aller anwesenden Personen mit Schallenergie ankommt. Diese Räume werden in die Grue A eingeteilt. Hierzu zählen unter anderem: Unterrichtsräume Gruenräume in Kindergärten Konferenz- und Seminarräume Hörsäle Sort- und Schwimmhallen Dementgegen stehen die Räume der Grue B bei denen es auf eine möglichst hohe Geräuschegelminderung und Begrenzung der Halligkeit ankommt. Hierunter fallen unter anderem: Verkehrsflächen mit Aufenthaltsqualität Seiseräume und Kantinen Ausstellungsräume Eingangshallen Büros Die einzuhaltende Nachhallzeit in den Räumen der Grue A ist abhängig vom Raumvolumen und der Nutzungsart. Hierbei wird nach E DIN 1841:215 zwischen 5 Nutzungsarten unterschieden. Entsrechend der Verwendung der Räume sollte in Abhängigkeit des Volumens eine Sanne von vorgesehenen Plätzen weder über- noch unterschritten werden. Befinden sich in einem kleinen Raum für den angestrebten Verwendungszweck zu viele Personen, kann es dazu führen, dass die vorgeschriebene Nachhallzeit unterschritten wird und der Raum somit zu stark bedämft ist. Das hat insbesondere für musikalische Darbietungen, bei denen eine bestimmte Nachhallzeit nicht unterschritten werden soll, negative Auswirkungen auf das Klangbild. Für srachliche Darbietungen sind in diesem Fall ggf. elektroakustische Beschallungsanlagen notwendig. Befinden sich hingegen zu wenige Personen in einem Raum, der beisielsweise zur srachlichen Nutzung ausgelegt ist, kann es zu einer Überschreitung der angestrebten Nachhallzeit und somit zu einer schlechten Srachverständlichkeit kommen. Demnach sind bestimmte Volumenkennzahlen für verschiedene Hautnutzungszwecke anzustreben. Neben der Einhaltung der Soll-Nachhallzeiten und dem Berücksichtigen der Volumenkennzahlen ist auf die richtige Positionierung und Verteilung schallabsorbierender und reflektierender Flächen zu achten. Prinziiell sollten schallabsorbierende Materialien möglichst gleichmäßig im Raum verteilt werden. Um störende Mehrfachreflexionen zwischen arallel zueinander stehenden Wänden zu vermeiden, ist bei kleineren Räumen bis ca. 25 m³ die dem Redner gegenüberliegende Wandfläche zumindest teilweise schallabsorbierend zu gestalten. Störende Echos treten ab einer zeitlichen Differenz zwischen dem Eintreffen des Direktschall und der ersten Schallreflexion von 5 ms auf, was einer Wegstrecke von 17 m entsricht. Entsrechend ist bei der Planung größerer Räume darauf zu achten, dass diese Wegdifferenz zwischen dem Direktschall und den Reflexionen durch richtig ositionierte schallabsorbierende oder schalllenkende Flächen nicht überschritten wird. 8 Raumakustik mit Knauf

7 Orientierungswerte für das A/V-Verhältnis in Abhängigkeit der Nutzungsarten Raumgrue Nutzungsart Orientierungswert für eine Raumhöhe > 2,5 m RG B1 Räume ohne Aufenthaltsqualität Keine Anforderung RG B2 Räume zum kurzfristigen Verweilen RG B3 Räume zum längerfristigen Verweilen RG B4 Arbeitsräume RG B5 Räume mit besonderen Anforderungen an Lärmminderung und Raumkomfort Darüber hinaus gilt es auf folgende Punkte zu achten: Bei größeren Räumen sollten bei arallel zueinander stehenden Flächen wenigstens eine Wandfläche teilweise schallabsorbierend, segmentiert (den Schall diffus streuend) oder mit einer Schrägstellung von min. 5 ausgeführt werden. Um bei größeren Räumen eine gleichmäßige Versorgung der Anwesenden mit Direktschall zu gewährleisten, ist mit gezielten, schalllenkenden Elementen zu arbeiten. Die Wand hinter dem Redner ist für die mittleren und hohen Frequenzen schallhart auszubilden. Kreisförmige und ellitische Grundrisse sollten ohne eingehender, raumakustischer Planung vermieden werden. Konkav gekrümmte Wand und Deckenflächen können zu Problemen führen und bedürfen zusätzlicher, raumakustischer Maßnahmen Bei den Räumen der Raumgrue B wird ebenfalls zwischen 5 Nutzungsarten unterschieden, wobei an die erste Nutzungsart keine Anforderung/Emfehlung gestellt wird. Der Orientierungswert zur Auslegung der raumakustischen Qualität ist lediglich von der Raumhöhe h abhängig. Das bestehende A/V Verhältnis zur Gegenüberstellung mit dem Orientierungswert wird entweder mittels eines Berechnungsverfahrens rognostiziert (Infobox 1) oder über die gemessene Nachhallzeit umgerechnet (Infobox 2). Infobox 1 Bei der Prognose des bestehenden A/V Verhältnisses werden sämtliche, im Raum verbauten Materialien mit deren Schallabsortionsgraden hinterlegt und mit der verbauten Fläche multiliziert. Die so für jedes Material gewonnene, äquivalente Schallabsortionsfläche wird summiert und ins Verhältnis zum Volumen gesetzt. Dieses A/V Verhältnis kann jetzt mit den Orientierungswerten verglichen und es können ggf. weiterführende Maßnahmen ergriffen werden. In der Regel erfolgt dies frequenzabhängig in den Oktavfrequenzen von 25 Hz bis 2 Hz. Infobox 2 Eine Alternative zum Prognoseverfahren ist die Messung der Nachhallzeit in bereits bestehenden Räumen. Die gemessenen Nachhallzeiten können durch die Formel von Sabine in die äquivalente Schallabsortionsfläche umgerechnet werden Nachhallzeitformel nach Sabine: T Nachhallzeit in s. V Raumvolumen in m³ A äquivalente Schallabsortionsfläche in m² Da T gemessen wurde, kann die Formel auf A umgestellt und so das A/V Verhältnis gebildet werden: Raumakustik mit Knauf 9

8 Einteilung von Schallabsorber in Schallabsorberklassen in Abhängigkeit des bewerteten Schallabsortionsgrades Schallabsorberklasse α W Werte In Abhängigkeit des bewerteten Schallabsortionsgrads können die Schallabsorber anhand der A,9 nebenstehenden Tabelle in Schallabsorberklassen B,8 bis,85 eingeteilt werden. C,6 bis,75 Schallabsorberklassen geben keinen Aufschluss darüber, ob das betrachtete Produkt für den angedachten D,3 bis,55 Einsatz und Verwendungszweck ge E,15 bis,25 eignet ist. Sie geben lediglich einen Bereich an, nicht klassifiziert,1 in dem der bewertete Schallabsortionsgrad liegt. Definitionen der Schallabsortionsgrade in Anlehnung an DIN EN ISO Die in einem Raum eingesetzten Baustoffe und Materialien können aus akustischer Sicht schallhart sein, das heißt keine/kaum schallabsorbierende Eigenschaften aufweisen. In diesem Fall ist der bewertete Schallabsortionsgrad α w nahezu. Im Gegenzug kann ein Material hoch schallabsorbierend sein. Wird 1% der auftreffenden Schallenergie absorbiert, d. h. die Schallenergie wird vollständig in Wärmeenergie umgewandelt, beträgt der bewertete Schallabsortionsgrad α w nahezu 1. Definitionen: α s bezeichnet die Werte des frequenzabhängigen Schallabsortionsgrades gemessen im Hallraum in Terzen. Aus ihnen wird der raktische Schallabsortionsgrad gebildet. α sind die Werte des frequenzabhängigen, raktischen Schallabsortionsgrades aus je 3 Terzen. Sie werden häufig für frequenzabhängige Prognosen herangezogen. α w ist der bewertete Schallabsortionsgrad. Er ist frequenzunabhängig und wird als Einzahlwert angegeben. Die Ermittlung der Einzahlbewertung erfolgt nach dem auf Seite 11 beschriebenen Verfahren. Formindikatoren hinter dem bewerteten Schallabsortionsgrad geben Aufschluss darüber, ob ein absorbierendes Material besonders im tiefen, mittleren oder hohen Frequenzbereich wirksam ist. Dabei werden folgende Indikatoren verwendet: L, wenn das Produkt im Bereich der tiefen Frequenzen besonders wirksam ist. z. B. α w =,6 (L) M, wenn das Produkt im Bereich der mittleren Frequenzen besonders wirksam ist. z. B.: α w =,7 (M) H, wenn das Produkt im Bereich der hohen Frequenzen besonders wirksam ist. z. B. α w =,85 (H) Es sind auch Kombinationen möglich: z. B. α w =,7 (MH) 1 Raumakustik mit Knauf

9 ken /66 R /66 R gramm Hz,6 Hz erend),6 erend) z z gramm tiv 1) tiv 1) ken Hz Hz 1. Schallabsortionsgrad 1 Schallabsortionsgrad s = Schallabsortionsgrad für Terzbandbreite frequenzabhängiger Wert des Schallabsortionsgrades 1 Schallabsortionsgrad nach DIN EN ISO 354, gemessen in Terzbändern s = raktischer Schallabsortionsgrad Schallabsortionsgrad für Terzbandbreite aus frequenzabhängiger s auf Oktavbänder Wert des umgerechnet Schallabsortionsgrades nach DIN EN ISO , gemessen in Terzbändern s4 + s5 + Beisiel = für raktischer 5 Hz: Schallabsortionsgrad s63 5 = aus s auf Oktavbänder umgerechnet3 nach DIN EN ISO , s4 s5 + s5 + Beisiel für 5 Hz: s63 s4 5 = s633,8 1,,6 5 s5 s4 s63,8,4,6 5,2,4,2 Schallabsortionsgrad Schallabsortionsgrad 3 3. Formindikatoren w mit Formindikatoren = w (...) wenn für einzelne Oktavfrequenzen die Bezugskurve um 3überschreitet Formindikatoren,25 dann Zusatz: (L) bei 25 Hz (M) bei 5 od. 1 Hz (H) bei 2 od. 4 Hz w mit Formindikatoren = w (...) Beisiel wenn (25 für Hz): einzelne,65 Oktavfrequenzen -,4 =,25 (,25) die Bezugskurve = (L) umw =,25,6 (L) überschreitet dann Zusatz: (L) bei 25 Hz (M) bei 5 od. 1 Hz (H) bei 2 od. 4 Hz Schallabsortionsgrad Schallabsortionsgrad,8 1,,6,8,4,6,2,4, Hz Formindikatoren Beisiel 1, (25 Hz):,65 -,4 =,25 (,25) = (L) Hz ,65 w,6 verschobene Bezugskurve,4,65 w,6 L verschobene M Bezugskurve H, L 5 M 1 2 H 4 Hz s 5 w =,6 (L) Hz s Beisiel Beisiel Hz Konstruktionstiefe 2 mm w =,6 (L) Klasse: C (hoch absorbierend) 2. Bewerteter Schallabsortionsgrad D12 Knauf Cleaneo Akustik Decken 1,,8,6,4,2,45 Konstruktionstiefe 2 mm,45 w =,6 (L),65,8,65,5,6 2 bewerteter Schallabsortionsgrad 3 w = bewerteter Schallabsortionsgrad nach DIN EN ISO = Einzahlangabe des Schallabsortionsgrades ermittelt aus verschobener Bezugskurve (negative Abweichung,1) und Schnittunkt bei 5 Hz nach DIN EN ISO Beisiel: Schallabsortionsgrad 1,,8,6,4,2 w,6 verschobene Bezugskurve Bezugskurve Hz Versetzte Rundlochung 12/2/66 R mit Akustikvlies Lochanteil: 19,6 % Hz,65,8,65,5,6 Klasse: C negativ (,1) = Nr. Diagramm (hoch absorbierend) S w wen über (L) b Beis Schallabsortionsgrad 1 2 bewerteter Schallabsortionsgrad 3 w = bewerteter Schallabsortionsgrad nach DIN EN ISO = Einzahlangabe des Schallabsortionsgrades Raumakustik mit Knauf 11

10 Kaitelueberschrift_weiss_links_SS 12 Raumakustik mit Knauf