Bauphysik. Wärme Feuchte Schall Brand Licht Energie. OWA Deckensysteme Referenzbeispiel Bürogebäude. Sonderdruck

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1 2 33. Jahrgang April 2011, S ISSN Sonderdruck Bauphysik Wärme Feuchte Schall Brand Licht Energie OWA Deckensysteme Referenzbeispiel Bürogebäude Raumakustische Zielgrößen und Maßnahmen zur Optimierung der kognitiven Leistungs fähigkeit sowie des akustischen Komforts in Mehrpersonenbüros Andreas Liebl Horst Drotleff Klaus Sedlbauer Felix Schleuniger Abidin Uygun

2 Fachthemen Andreas Liebl Horst Drotleff Klaus Sedlbauer Felix Schleuniger Abidin Uygun DOI: /bapi Raumakustische Zielgrößen und Maßnahmen zur Optimierung der kognitiven Leistungsfähigkeit sowie des akustischen Komforts in Mehrpersonenbüros Lärm zählt zu den häufigsten Quellen von Beschwerden an Büroarbeitsplätzen. Insbesondere Gespräche von Mitarbeitern werden als störend erlebt. Darüber hinaus beeinträchtigt Bürolärm die Leistungsfähigkeit und das Befinden der Angestellten. Richt - linien und Normen berücksichtigen kaum die besondere Bedeutung sprachlicher Hintergrundgeräusche. Der Speech Transmission Index (STI), ein Maß für die Verständlichkeit von Sprache, wird aktuell als geeignete physikalische Führungsgröße zur Gestaltung offener Büroumgebungen diskutiert. Im Rahmen einer laborexperimentellen Untersuchung wird der Zusammenhang zwischen der Darbietung von Hintergrundschallen mit unterschied licher Sprachverständlichkeit (STI) und der kognitiven Leistungs fähigkeit sowie dem empfundenen akustischen Komfort von Probanden untersucht. Dabei zeigt sich ein starker Zusammenhang zwischen der Sprachverständlichkeit und Maßen kognitiver Leistungsfähigkeit sowie akustischem Komfort. Der STI kann daher als eine geeignete physikalische Führungsgröße zur Gestaltung offener Büroumgebungen betrachtet werden. Room acoustical set values and measures for optimization of cognitive performance and acoustic comfort in open-plan offices. Noise is among the most frequently mentioned sources of complaint in open-plan offices. Particularly conversations of colleagues are perceived as being annoying. In addition office noise is known to impair employees cognitive performance and wellbeing. Standards and norms hardly account for the special role of background speech. The Speech Transmission Index (STI), a measure of speech intelligibility, is assumed to be a suitable physical set value for the acoustical design of open-plan offices. The results of a laboratory experiment are presented investigating the relationship between presentation of background speech varying in STI and cognitive performance as well as perceived acoustic comfort. A strong relationship between speech intelligibility and cognitive performance as well as acoustic comfort is found. Therefore the STI can be assumed to be a suitable physical set value for the acoustic design of open-plan office. 1 Einleitung Beinahe jeder zweite Arbeitsplatz in Deutschland ist ein Büro- oder büroähnlicher Bildschirmarbeitsplatz. Den Großteil der Kosten für einen Büroarbeitsplatz, ca. 80 %, machen Personalkosten aus. Die übrigen 20 % entfallen auf Kosten für die technische Ausstattung, Betriebskosten sowie Kosten für den Bau und die Ausgestaltung der Büroarbeitsplätze [1]. Die Arbeit im Büro ist im Wesentlichen durch geistige Tätigkeiten bestimmt und beinhaltet die Erledigung unterschiedlichster Aufgabenstellungen. Das Ergebnis der Arbeitstätigkeit sowie das Befinden der Beschäftigten werden durch bauphysikalische Eigenschaften des Raumes (Schall, Licht, Wärme, Luftfeuchtigkeit etc.) maßgeblich beeinflusst [2]. Bisher wird das mit einer Steigerung der Leistungsfähigkeit sowie der Motivation der Mitarbeiter verbundene wirtschaftliche Potential allerdings kaum genutzt. Optimierungsmaßnahmen fokussieren in der Regel lediglich auf Einsparungen bei Betriebs-, Bau- und Ausstattungskosten. Der wirtschaftliche Wettbewerb macht es notwendig, Betriebskosten so gering wie möglich zu halten, daher werden heute häufig offene Mehrpersonenbüros mit Trennwandkonzept umgesetzt. Offene Bürokonzepte erlauben es Organisationen, einerseits Büroflächen einzusparen und damit die Sachkosten zu reduzieren sowie andererseits die Nutzungsflexibilität zu erhöhen. Darüber hinaus versprechen offene Bürokonzepte eine bessere Kooperation und Kommunikation unter den Mitarbeitern. Auf der anderen Seite bedingen offene Bürokonzepte eine Zunahme der Arbeitsbelastung und beeinträchtigen die Arbeitszufriedenheit der Mitarbeiter [3]. Wissenschaftliche Untersuchungen belegen, dass Hintergrundgeräusche in Büroumgebungen ein enormes Störpotential darstellen. Bis zu 54 % der Angestellten in Büros berichten über Lärm als mitunter heftigstem Störfaktor bei ihrer Arbeit [4], welcher sich auch negativ auf die Arbeitszufriedenheit auswirkt. In einer Untersuchung von Banbury und Berry [5] geben 99 % der Befragten an, durch Lärm in ihrer Konzentration beeinträchtigt zu werden. Vor allem Gespräche von Mitarbeitern und Telefonklingeln werden als störend empfunden [5, 4]. Bürolärm beeinträchtigt das physische und psychische Wohlbefinden [6], verringert die Arbeitszufriedenheit [7] und kann eine Zunahme des Krankenstandes [8] bedingen. Zudem belegen Untersuchungen negative Auswirkungen auf die kognitive Leistungsfähigkeit [9 13]. Damit ist die grundlegendste Forderung an einen Arbeitsplatz, nämlich den Arbeitsfluss nicht zu behindern und die Arbeitsleistung der Beschäftigten zu fördern, in Büroumgebungen häufig nicht erfüllt. Diese Befunde wurden jüngst in einer vom Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP) in einem großen Unternehmen durchgeführten Mitarbeiterbefragung bestätigt. 2 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin Bauphysik 33 (2011), Heft 2, S

3 Im Rahmen einer freiwilligen, anonymen Online-Umfrage unter den Beschäftigten wurden die Aussagen von 659 Mitarbeitern erfasst. Die Beteiligungsquote lag bei ca. 48 %. Die Befragung umfasste im Wesentlichen zwei Teile. Der erste Teil bezog sich auf verschiedene Aspekte der Arbeitsanalyse. Der Fokus des zweiten Teils lag auf der spezifischen Gestaltung des Arbeitsplatzes. Unter anderem hatten die Mitarbeiter die Möglichkeit, eine individuelle Rangordnung verschiedener Raumparameter gemäß der individuell empfundenen Wichtigkeit bzw. nach dem notwendigen Handlungsbedarf vorzunehmen. Die Akustik nahm dabei den ersten Rangplatz ein (Bild 1). Dieses Ergebnis muss selbstverständlich nicht für alle Bürogebäude Gültigkeit besitzen. Es ist anzunehmen, dass dem Zugang zum Fenster in dieser Befragung die geringste Wichtigkeit deswegen zugewiesen wurde, weil dieser in den Büros durchweg gegeben war. Ausschlaggebend ist also stets die spezifische bauliche Gestaltung. Es ist allerdings hervorzuheben, dass die Urteile der Mitarbeiter zu den akustischen Rahmenbedingungen in dieser Befragung trotz hochwertiger und auch normgerechter akustischer Gestaltung der Büroräume negativ ausfielen. Zu den anerkannten Regeln der Technik bei der raumakustischen Auslegung von Büroräumen zählen in Deutschland unter anderem DIN [20] und die VDI- Richtlinie VDI 2569 [21]. Die darin formulierten Empfehlungen für die akustische Gestaltung von Büroarbeitsplätzen werden den Anforderungen in Mehrpersonenbüros zum Teil nicht gerecht, so dass deren Einhaltung keine gute Raumakustik garantiert. Dies bedeutet nicht, die definierten Anforderungen seien falsch; insbesondere nicht Bild 1. Rangordnung der individuellen Wichtigkeit bzw. des notwendigen Handlungsbedarfs bzgl. verschiedener Arbeitsplatzmerkmale. Die verschiedenen Dimensionen wurden von jedem Mitarbeiter in eine persönliche Rangfolge gebracht. Die resultierenden Häufigkeitswerte wurden nach dem Law of Categorial Judgement in eine Intervallskala überführt [19]. Fig. 1. Ranking of the perceived individual importance or rather the perceived need for action with regard to different characteristics of the workplace. The different characteristics were ranked by each employee individually. The frequency distribution of the judgments was transferred to interval scale level corresponding to the Law of Categorial Judgement [19]. die Anregungen zum Schallschutz vor von außen in die Büroräume eindringenden Geräuschen. Vielmehr prallen in Mehrpersonenbüros vermeintlich unvereinbare Anforderungen nach angemessener sprachlicher Kommunikation und ungestörtem konzentrierten Arbeiten aufeinander. In DIN werden vor allem Richtwerte diskutiert, die darauf abzielen die Hörsamkeit, die Eignung des Raumes insbesondere für angemessene sprachliche Kommunikation, zu erhöhen. Diese Zielsetzung steht im Konflikt zu dem aus informationshaltigen Geräuschen erwachsenden Störpotential bei stillen, konzentrierten Arbeiten. In VDI 2569 wird dementsprechend darauf hingewiesen, dass zur Verringerung der Störwirkung informationshaltiger Geräusche (z. B. Sprache) der Schallpegel gleichmäßiger Hintergrundgeräusche auch gezielt angehoben werden kann. Als geeignete Führungsgrößen zur raumakustischen Gestaltung offener Büroumgebungen werden aktuell die Verständlichkeit von Gesprächen in der Umgebung und folglich der Speech Transmission Index (STI) als physikalischer Parameter diskutiert [14]. Dieser aktuelle Stand des Wissens fließt auch in den Entwurf eines neuen internationalen Standards ISO/DIS [22] zur Messung raumakustischer Parameter offen gestalteter Räume ein. Die besondere Rolle sprachlicher Hintergrundgeräusche wurde im Rahmen der vom IBP durchgeführten Mitarbeiterbefragung ebenfalls bestätigt und spiegelt sich in der hohen Unzufriedenheit der Mitarbeiter mit dem Ausmaß der wahrnehmbaren Gespräche von Kollegen wider. Die Zufriedenheit der Teilnehmer der Mitarbeiterbefragung mit verschiedenen Aspekten der akustischen Umgebungsbedingungen wird in Bild 2 anhand von Boxplots veranschaulicht. Dabei entsprechen positive Urteilswerte auch inhaltlich positiven Urteilen. Der Median teilt die Daten in zwei Hälften, in denen je 50 % der Daten liegen, er wird durch einen weißen Strich innerhalb der Box gekennzeichnet. Die untere Grenze der Box beschreibt das 25 %-Perzentil und die obere Grenze das 75 %-Perzentil. Innerhalb des durch die Box dargestellten Wertebereichs liegen somit 50 % der Daten. Dünne Querstriche oberund unterhalb der Box geben den größten bzw. kleinsten Wert an, der noch keinen Ausreißer oder Extremwert darstellt. Ausreißer (Punkte) sind Werte, die um mehr als das 1,5 fache der Höhe der Box über oder unterhalb der Box liegen. Extremwerte (Sterne) liegen um das 3fache der Höhe der grauen Box über oder unterhalb der Box. Es ist ersichtlich, dass das Ausmaß der Störung durch Gespräche anderer sowie der Mangel akustischer Privatheit am Arbeitsplatz von etwa 75 % der Befragten negativ empfunden werden. Nichtsprachliche Geräusche stellen im Vergleich dazu ein geringeres Problem dar. 2 Zielsetzung Wie eingangs dargelegt wurde, sind die akustischen Rahmenbedingungen für die Leistungsfähigkeit und das Befinden der Beschäftigten in Mehrpersonenbüros von Bedeutung. In Felduntersuchungen ergeben sich eindeutige Hinweise auf die in diesem Zusammenhang besondere Bedeutung sprachlicher Hintergrundgeräusche. Allerdings wurde diese bislang in Richtlinien und Normen zu wenig berücksichtigt. Die Zielsetzung im Folgenden ist, diese 3

4 Bild 2. Urteile zur Zufriedenheit der Teilnehmer der Mitarbeiterbefragung (n = 659) hinsichtlich verschiedener Dimensionen der Raumakustik, dargestellt anhand von Boxplots. Die Urteilsabgabe erfolgte anhand einer 7stufigen Urteilsskala. Die Pole der Skala waren mit den verbalen Ankern sehr unzufrieden und sehr zufrieden versehen. Die einzelnen Urteilsstufen waren mit numerischen Werten von 3 bis +3 gekennzeichnet. Fig. 2. Results (boxplots) of an employee attitude survey (n = 659) regarding judgments of satisfaction with different aspects of room acoustics. Judgments were given on a seven point scale. Extreme values were labeled by very dissatisfied and very satisfied. Numerical values ( 3 to +3) were assigned to each level of judgment. Lücke zu füllen und die besondere Rolle der Verständlichkeit von sprachlichen Hintergrundschallen in Bezug auf die kognitive Leistungsfähigkeit und den akustischen Komfort in einem laborexperimentellen Ansatz gezielt zu untersuchen. In diesem Kontext wird auch die Bedeutung des Sprachübertragungsindex (STI) als raumakustische Planungsgröße untersucht. 2.1 Methode Die experimentellen Untersuchungen zum Einfluss der Sprachverständlichkeit auf die kognitive Leistungsfähigkeit und den akustischen Komfort umfassen zwei Teile: eine raumakustische Untersuchung sowie Probandentests und -befragungen. Zunächst wurden im Rahmen der raumakustischen Untersuchung in einem üblichen Büroraum raumakustische Messungen mit unterschiedlichen Möblierungsszenarien durchgeführt. Zudem wurden in diesem Büroraum binaurale Kunstkopfaufnahmen eines standardisierten Hintergrundsprechens erstellt. Die Arbeit in einem realen Büroraum und üblicher Büromöblierung gewährleistet eine größtmögliche Alltagsnähe der experimentellen Untersuchungen. Im Rahmen der Probandenuntersuchung bearbeiteten Testpersonen einen kognitiven Leistungstest (siehe Abschnitt 2.2 Probandentests) unter gleichzeitiger Darbietung der Schallaufnahmen aus dem Büroraum und führten eine subjektive Beurteilung durch. 64 m 2 und in Verbindung mit der vorhandenen absorbierenden Unterdecke ein Raumvolumen von ca. 192 m 3. Der mittlere Schallabsorptionsgrad der Unterdecke wird auf 75 % geschätzt. Der Raum wurde in unterschiedlichen Varianten mö - bliert (Tabelle 1). Aus insgesamt 8 Tischen wurden jeweils zwei 4er Arbeitsgruppen gebildet und im Fassadenbereich angeordnet, Bild 3. Hierzu wurden übliche Bürotische mit einer Abmessung von jeweils 1500 mm 750 mm verwendet. Die Tischhöhe maß h = 0,72 m. Die Möblierungsvarianten umfassten zudem den Einsatz absorbierender oder reflektierender Schirme zwischen den Arbeitsplätzen. Dazu wurden Büroschirme mit einer Gesamthöhe von h = 1,72 m verwendet. Es wurden grundgeräuschfreie Impulsantworten zwischen der Sendeposition 1 und den Empfangspositionen gemessen, Bild 3. Als Anregesignal wurde MLS-Rauschen verwendet. Dazu wurde ein Dodekaeder in einer Höhe von h = 1,20 m an der Sendeposition 1 aufgestellt. Die Mikrofone an den festgelegten Empfangspositionen 2, 3 und 7 wurden ebenfalls in einer Höhe von h = 1,20 m aufgestellt. Für die rechnerische Ermittlung der STI-Werte wurde der mit weißem Rauschen an den Empfängerpositionen festgestellte Signalpegel auf eine Anregung mit einem ANSI-Sprecherpegel umgerechnet. Aus den Impulsantworten wurden die Nachhallzeiten bestimmt, Bild 4. Zudem wurde der Grundgeräuschpegel im Raum gemessen (Bild 5). In Abhängigkeit von den verschiedenen Schallschirm - varianten ergaben sich allerdings nur geringfügige Unterschiede hinsichtlich des STI. Dies ist ein wichtiges Zwischenergebnis, da der Einsatz von Schallschirmen im unter- Tabelle 1. Beschreibung der untersuchten Ausstattungs - varianten Table 1. Description of the different types of furnishing Variante Mobiliar Schallschirme 0 ohne ohne 1 8 Bürotische ohne 2 8 Bürotische 3 8 Bürotische mit reflektierend ausgestalteter Oberfläche mit absorbierend ausgestalteter Oberfläche Fenster Fenster Fenster Raumakustische Untersuchungen Die raumakustischen Untersuchungen erfolgten in einem üblichen Büroraum mit den Abmessungen L = 11,88 m, B = 5,40 m und H = 3,00 m. Die lichte Raumhöhe maß H = 3,35 m. Daraus ergibt sich eine Grundfläche von etwa Türe Türe Türe Bild 3. Verwendete Sende- (1) und Empfängerpositionen (2, 3, 7) Fig. 3. Sender (1) and receiver (2, 3, 7) positions 4

5 suchten Szenario unabhängig davon, ob diese absorbierend oder reflektierend gestaltet sind, die Sprachverständlichkeit nur geringfügig beeinflusst. Daraus ließe sich folgern, dass der Einsatz absorbierender Schallschirme hinsichtlich Sprachverständlichkeit in offenen Büros nicht von Nutzen sei. Diese Schlussfolgerung ist aber nur für vergleichsweise kurze Entfernungen zwischen Sende- und Empfängerpositionen richtig. Die vorteilhafte akustische Wirkung absorbierender Schallschirme stellt sich in Kombination mit einer absorbierenden Unterdecke vor allem in größerer Entfernung ein. Um den Zusammenhang zwischen Sprachverständlichkeit und kognitiver Leistungsfähigkeit sowie akustischem Komfort zu erfassen, ist es notwendig, Signale mit Tabelle 2. STI-Werte der Hintergrundschalle in Abhängigkeit der Möblierungsvariante, der Sende- (SP) und Empfänger position (EP) sowie des Signal-Rausch-Abstandes Table 2. STI values of background speech under consideration of the type of furnishing, the sender and receiver position and the signal to noise ratio (SNR) Variante Messpunkt Signal-Rausch-Abstand STI 3 SP 1 & EP 2 3 db(a) 0,61 3 SP 1 & EP 3 3 db(a) 0,53 1 SP 1 & EP 3 3 db(a) SP 1 & EP 7 3 db(a) 0,57 2 SP 1 & EP 3 3 db(a) 0,41 3 SP 1 & EP 7 3 db(a) 0,34 3 SP 1 & EP 7 6 db(a) 0,27 2 SP 1 & EP 7 3 db(a) 0,26 3 SP 1 & EP 7 9 db(a) 0,21 2 SP 1 & EP 7 6 db(a) 0,21 3 SP 1 & EP 7 12 db(a) 0,17 2 SP 1 & EP 7 12 db(a) 0,13 Bild 4. Nachhallzeit in Abhängigkeit von der Frequenz im Büroraum für unterschiedliche Ausstattungsvarianten Fig. 4. Reverberation times measured in the office depending on frequency under consideration of different types of furnishing einer großen Variation an Verständlichkeit, also unterschiedlichen STI, darzubieten. Durch die Variation des Signal-Rausch-Abstandes zwischen einem definierten Sprecher- und einem Maskiergeräuschpegel ergaben sich die in Tabelle 2 aufgelisteten 12 STI-Werte mit einer Streubreite von STI = 0,13 bis 0,61. Als Maskiergeräusch wurde ein um 5 db je Oktave abfallendes Grundgeräusch [15] mit einem Summenpegel von 39 db(a) verwendet. Im nächsten Schritt wurden Sprachsignale aus dem HSM Satztest [16] von Sendeposition 1 mit einem Dodekaeder in den Büroraum eingespielt und per Kunstkopf an den jeweiligen Empfängerpositionen (2, 3 und 7) mit entsprechender Ausstattungsvariante nach Tabelle 1 aufgezeichnet. Später wurde diesen Aufnahmen der oben beschriebene Störpegel zugemischt. Dadurch entstanden Sprachsignale mit den in Tabelle 2 dokumentierten STI- Werten als Stimulusmaterial für die Probandenuntersuchung. 2.2 Probandenuntersuchung Bild 5. Im Büroraum gemessene Grundgeräuschpegel in Abhängigkeit der Frequenz Fig. 5. Background noise levels measured in the office depending on frequency Im Rahmen der Probandenuntersuchung wurden die akustischen Bedingungen im Messwiederholungsdesign variiert und deren Auswirkungen auf die kognitive Leistungsfähigkeit sowie den subjektiv empfundenen akustischen Komfort untersucht. Es beteiligten sich 24 Probanden im Alter zwischen 20 und 50 Jahren an der Untersuchung. Der Median (Md) des Alters der Probanden war 23 Jahre. Die akustischen Variationen umfassten die Darbietung 12 kontinuierlicher Sprachsignale, als Störschall mit jeweils unterschiedlichem STI (Tabelle 2). Durch die Verwendung von Kunstkopfaufnahmen und die Kalibrierung des Wiedergabesystems war gewährleistet, dass die Pegel, STI- Werte und der tatsächliche Raumeindruck trotz der Darbietung über Kopfhörer erhalten blieben. Jeder Proband bearbeitete nacheinander wiederholt eine Aufgabe unter gleichzeitiger Darbietung einer zufälligen Folge der zuvor 5

6 beschriebenen Störschalle. Der Untersuchung gingen eine ausführliche Instruktion zur Bearbeitung der Aufgabenstellung sowie ein Übungsblock voraus. Als Messgröße kognitiver Leistungsfähigkeit wurde eine Kurzzeitgedächtnisaufgabe eingesetzt. Diese misst die Kapazität des verbalen Arbeitsgedächtnisses und erfordert das serielle Erinnern und die Wiedergabe einer Folge (üblicherweise 6 bis 9) von Ziffern oder Buchstaben. Diese Aufgabenstellung findet in der Kognitionspsychologie im Rahmen der Erforschung des sogenannten Irrelevant Sound Effect Anwendung [17]. Zusätzlich wurden die akustischen Szenarien anhand 7stufiger Urteilsskalen subjektiv beurteilt. Die Pole der Skalen waren mit den verbalen Ankern trifft überhaupt nicht zu ( 3) und trifft völlig zu (+3) gekennzeichnet. Die Probanden sollten urteilen, wie sehr sie der Aussage Die Hintergrundgeräusche empfand ich als lästig zustimmten. Im Rahmen der Untersuchung bauphysikalischer Umgebungseinflüsse auf Arbeitstätigkeiten ist es kaum möglich, aus der Vielzahl denkbarer Bürotätigkeiten eine prototypische und repräsentative Arbeitsaufgabe auszuwählen, welche schnell, effizient und mit konstantem Schwierigkeitsgrad unter verschiedenen akustischen Bedingungen wiederholt von einer Probandengruppe bearbeitet werden kann. Aus kognitionspsychologischer Sicht ist es somit zweckmäßig, vereinfachte Aufgabenstellungen einzusetzen, welche gezielt spezifische kognitive Funktionen abbilden. Die Erledigung verschiedenster Arbeitsaufgaben beruht auf dem Einsatz grundlegender kognitiver Funktionen. Darunter versteht man elementare Prozesse des menschlichen Denkens und Problemlösens, wie Wahrnehmung, Aufmerksamkeit und Gedächtnis. Verschiedene kognitive Funktionen, wie z. B. Kurzzeitgedächtnis, können so anhand einfacher Aufgabenstellungen, wie z. B. Speichern und Reproduzieren von Zahlenfolgen, zugänglich gemacht werden. Solche Aufgabenstellungen zeichnen sich durch ein hohes Maß an Kontrollierbarkeit und einen vergleichbaren Schwierigkeitsgrad aus. Sie fokussieren auf spezifische kognitive Fähigkeiten, von denen angenommen werden kann, dass sie von den meisten Menschen unabhängig vom persönlichen Erfahrungshintergrund geteilt werden. Auf diese Weise ist es möglich, wiederholt Aufgabenstellungen einzusetzen, um verschiedene Umgebungsbedingungen hinsichtlich ihrer Wirkung auf den Menschen zu evaluieren. Wenn man die Wirkung bauphysikalischer Parameter auf diese kognitiven Grundfunktionen kennt, ist es möglich, auch auf komplexere Leistungen bei alltagsnahen Arbeitstätigkeiten zu schließen. 3 Ergebnisse Die varianzanalytische Auswertung * der Fehlerraten bei Bearbeitung der Kurzzeitgedächtnisaufgabe in Abhängigkeit vom STI der dargebotenen Hintergrundschalle ergibt einen hochsignifikanten Effekt (F(11, 253) = 5,45, p <.01, η 2 =.19). Es liegen demnach statistisch bedeutsame Unterschiede zwischen den Fehlerraten der Probanden unter den verschiedenen Hintergrundschallbedingungen vor. Die Korrelation zwischen dem STI und den mittleren Fehlerraten der Probanden fällt hochsignifikant aus (r = 0,935, p <.01) und belegt steigende Fehlerraten bei zunehmendem STI. Bild 6 veranschaulicht diesen Zusammenhang zwischen dem STI und den mittleren Fehlerraten bei Bearbeitung der Aufgabenstellung. Die weitere Analyse anhand paarweiser Vergleiche zeigt, dass die Fehlerraten ab einem STI von 0,41 mehrheitlich signifikant höher ausfallen als bei geringeren STI- Werten. Vergleiche der Fehlerraten unter Darbietung von Hintergrundsprechen innerhalb der Gruppe der STI- Werte von 0,41 bzw. innerhalb der Gruppe der STI- Werte von 0,34 fallen hingegen mehrheitlich nicht signifikant aus. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wäre ein STI 0,34 in Büroumgebungen anzustreben. Die varianzanalytische Auswertung der Lästigkeitsurteile bei Bearbeitung der Zahlenspannenaufgabe in Abhängigkeit vom STI der dargebotenen Hintergrundschalle ergibt ebenfalls einen hochsignifikanten Effekt (F(4,25; 97,71) = 10,49, p <.01, η 2 =.31). Es liegen also statistisch bedeutsame Unterschiede zwischen den Urteilen zur empfundenen Lästigkeit unter den verschiedenen Hintergrundschallbedingungen vor. Bild 7 veranschaulicht diesen Zusammenhang zwischen dem STI und den mittleren Lästigkeitsurteilen bei Bearbeitung der Zahlenspannenaufgabe. Die Korrelation zwischen dem STI und den mittleren Lästigkeitsurteilen der Probanden fällt hochsignifikant aus (r = 0,959, p <.01). Die empfundene Lästigkeit nimmt mit steigendem STI zu. * Die Varianzanalyse prüft den Einfluss eines oder mehrerer unabhängiger Merkmale (z. B. STI) auf ein bzw. mehrere abhängige Merkmale (z. B. Fehlerrate). Es werden zwei Hypothesen formuliert, die Nullhypothese und die Alternativ hypothese. Die Nullhypothese besagt, dass kein Einfluss des unabhängigen Merkmals auf das abhängige Merkmal existiert. Folglich werden keine Unterschiede hinsichtlich des Ausprägungsgrades des abhängigen Merkmals auf Basis einer Variation des unabhängigen Merkmals erwartet. Die Nullhypothese ist die Gegenhypothese zur eigentlichen Untersuchungshypothese. Anhand einer Prüfgröße (F-Wert) wird die Wahrscheinlichkeit (p) dafür berechnet, dass die empirischen Daten unter Annahme der Nullhy pothese zu Stande kommen. Ist diese Wahrscheinlichkeit gering (p <.05 bzw. p <.01), wird die Null hypothese verworfen und stattdessen von der Gültigkeit der Alternativhy pothese ausgegangen. Die Prüfgröße der Varianz analyse folgt einer F-Verteilung und besitzt zwei Freiheitsgrade als Parameter. Die Effektstärke (η 2 ) gibt Aufschluss darüber, welcher prozentuale Anteil der Varianz in den Daten durch die Variation des unabhängigen Merkmals erklärt werden kann. Wird die Nullhypothese der Varianzanalyse verworfen und liegen mehr als zwei Ausprägungsgrade des unabhängigen Merkmals vor, gibt das Ergebnis keinen Aufschluss darüber, zwischen wie vielen oder zwischen welchen Ausprägungen des unabhängigen Merkmals der Unterschied besteht. Dies kann durch paarweise Vergleiche (t-tests) bestimmt werden. Dabei muss allerdings beachtet werden, dass die Gefahr, einen Alphafehler (Nullhypothese verwerfen, obwohl sie wahr ist) zu begehen, zunimmt. Man spricht von einer Alphafehler-Kumulierung. Aus diesem Grund werden Verfahren zur Korrektur dieses Risikos eingesetzt [18]. 6

7 Bild 6. Fehlerraten und Standardfehler bei Bearbeitung der Kurzzeitgedächtnisaufgabe in Abhängigkeit von der Darbietung von Hintergrundsprechen mit verschiedenen STI Fig. 6. Mean error rates and standard errors in a short-term memory task during presentation of background speech varying with regard to STI. Bild 8. Sprachübertragungsindex in Abhängigkeit der frühen Nachhallzeit (EDT), berechnet für unterschiedliche Signalrauschverhältnisse (SNR) Fig. 8. STI values depending on early decay time (EDT) under consideration of different signal to noise ratios (SNR). Bild 7. Mittlere Lästigkeitsurteile und Standardfehler bei Bearbeitung der Kurzzeitgedächtnisaufgabe in Abhängigkeit von der Darbietung von Hintergrundsprechen mit verschiedenem STI. Die Urteilsabgabe erfolgte anhand einer 7-stufigen Urteilsskala. Die Pole der Skala waren mit den verbalen Ankern trifft überhaupt nicht zu ( 3) und trifft völlig zu (+3) gekennzeichnet. Die einzelnen Urteilsstufen waren mit numerischen Werten von 3 bis +3 gekennzeichnet. Fig. 7. Average perceived annoyance and standard errors while processing a short-term memory task during presentation of background speech varying with regard to STI. Judgments were given on a seven point scale. Extreme values were labeled by strongly disagree and strongly agree. Numerical values ( 3 to +3) were assigned to each level of judgment. 4 Diskussion Die durchgeführte Untersuchung bestätigt erneut den störenden Einfluss verständlicher Sprachschalle auf die kognitive Leistungsfähigkeit und den empfundenen akustischen Komfort in Mehrpersonenbüros. Der Speech Transmission Index (STI) ist gut geeignet, um die raumakustische Qualität offener Büroformen aus Sicht der kognitiven Leistungsfähigkeit und des akustischen Komforts zu beschreiben, denn die Korrelationen zwischen STI und einem Maß der kognitiven Leistungsfähigkeit sowie zur subjektiv empfundenen Lästigkeit sind hochsignifikant. So ist er ausschlaggebend für die Bestimmung des Ablenkungsradius (r D ), einem Kriterium für die raumakustische Qualität in ISO/DIS (vgl. auch [14]). Aber aus planerischer Sicht birgt der STI auch Herausforderungen, denn er beschreibt nicht den ganzen Raum oder eine Teilzone, sondern einen Übertragungsweg von einem örtlich definierten Sprecher zu einem bestimmten Empfänger. Der STI wird durch die Raumbedämpfung allgemein, die Schallschirmung zwischen Sender und Empfänger und den Signalrauschabstand an der Empfängerposition bestimmt. In Bild 8 ist der STI in Abhängigkeit der Raumbedämpfung (frühe Nachhallzeit, EDT) ** und des Signalrauschabstandes (SNR) am Empfängerplatz dargestellt. Übliche Mehrpersonenbüros mit ihrer Ausstattung samt Unterdecke weisen Nachhallzeiten in der Größenordnung zwischen 0,4 und 0,6 Sekunden auf. Unter dieser Randbedingung und dem Wunsch den STI auf < 0,4 zu reduzieren, muss der Signalrauschabstand mindestens 0 db oder geringer sein. Um unnötig hohe Maskierpegel am Empfangsplatz zu vermeiden, muss deshalb der eintreffende störende Signalpegel (Stimme des Sprechers) möglichst gering sein. Das heißt, es muss für eine effiziente Schallschirmung auf größere Distanzen gesorgt werden. ** Die frühe Nachhallzeit (EDT) ist die Zeit, in welcher der Schalldruckpegel eines Ausgangssignals um 10 db abklingt. 7

8 Es existieren noch keine verbindlichen Vorschläge für die Anwendung des STI in Mehrpersonenbüros. ISO/ DIS schlägt Beurteilungswerte und eine Methode zur messtechnischen Erfassung dieser vor. Um das Dilemma zwischen vermeintlich unvereinbaren Anforderungen nach angemessener sprachlicher Kommunikation und ungestörtem konzentrierten Arbeiten aufzulösen, bedarf es einer Datenbasis, die die Ausprägung des STI im Raum in Abhängigkeit von der Büroform, der Möblierung und der Arbeitsplatzdichte aufzeigt. An dieser Stelle werden Fachplaner ermuntert, diese Daten zu publizieren oder unter zur Verfügung zu stellen. In Zukunft wird es kaum möglich sein, ein einheitliches Konzept der Büroraumgestaltung sämtlichen Organisationsformen aufzuzwängen. Vielmehr bedarf es der Arbeit von Experten zur Identifikation von Problemfeldern und Lösungsansätzen unter Einbeziehung der Mitarbeiter, unter Berücksichtigung der Büroform, der Anzahl der Mitarbeiter im Raum sowie deren Tätigkeitsprofil. 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Berlin: Beuth-Verlag, [22] ISO/DIS : Akustik Messung von Parametern der Raumakustik Teil 3: Durchgehende Räume. Autoren dieses Beitrages: Dr. phil. Dipl.-Psych. Andreas Liebl, Dipl.-Ing. (FH) M.Sc. Horst Drotleff, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Klaus Sedlbauer Alle: Fraunhofer Institut Bauphysik, Nobelstraße 12, Stuttgart Dipl.-Ing., MAS in Facility Management Felix Schleuniger, Roche Diagnostics Ltd, Forrenstrasse, CH-6343 Rotkreuz/ Schweiz Dipl.-Ing. (FH) M.BP. Abidin Uygun, Odenwald Faserplattenwerk GmbH, Dr.-F.-A.-Freundt-Straße 3, Amorbach Odenwald Faserplattenwerk GmbH Dr.-F.-A.-Freundt-Straße 3 D Amorbach Tel. +49 (09373) Fax +49 (09373) Raum- und bauakustische Beratung, Akustische Messungen M.BP. Dipl.-Ing. (FH) Bauphysik Abidin Uygun Dipl.-Ing. (FH) Umwelttechnik Thomas Plötzner Hotline: +49 (0) / , Telefax: +49 (0) / Montag bis Freitag von 9-12 Uhr und Uhr technische Beratung 8

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