Lärm in Bildungseinrichtungen

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1 Lärm in Bildungseinrichtungen Modellprojekt einer akustischen Klassenraumsanierung

2 Einführung Raumakustik wurde lange vernachlässigt Negative Folgen für Lehrer, Schüler und Unterrichtsqualität Entgegenwirken mittels bautechnischer Maßnahmen und pädagogischer Konzepte Fachveranstaltung des Ministeriums für Bildung, Familie, Frauen und Kultur Lieber Leiser Lernen

3 Hörumwelt Schule Studien belegen: Kinder, erheblich stärker als Erwachsene, auf optimale Hörbedingungen angewiesen Gehirnforschung: Störung sprachliches Kurzzeitgedächtnis durch unregelmäßige Hintergrundschalle (schon bei geringer bis mittlerer Lautstärke) Studienergebnis: Leistungsverschlechterungen um bis zu 25% bei Grundschulkindern sprachliche Kurzzeitgedächtnis herausragende Rolle beim Laut- und Schriftspracherwerb Deshalb: Lärm in Schulen wichtiges Thema!

4 Lärm und seine Folgen

5 Lärm und Lernen Ungünstige Hörbedingungen Störung der Informationsaufnahme Störung der anschließenden Informationsverarbeitung Erhöhter geistiger Energieverbrauch beim Zuhören Schnellere mentale Ermüdung Reduzierung der Aufnahmekapazitäten Gefühl der Überforderung Nachlassende Aufmerksamkeit, Resignation und abschalten Dauerhafte Lern- u. Konzentrationsprobleme Besonders betroffen: Schüler mit Aufmerksamkeitsdefiziten/nicht deutscher Muttersprache

6 Lärm und Gesundheit Lärmschwerhörigkeit bei Schallpegel ab 85 db (Dezibel) Durchschnitts-Schallpegel in Schulen häufig bei db Körperliche Stress-Reaktionen ab db (A) Steigerung der Muskelspannung Veränderung von Atem- und Herzrhythmus Erhöhung des Blutdrucks Erhöhung der Stresshormonwerte Lehrerumfrage: Lärm als am stärksten empfundene Belastung Mitursache für Arbeitsausfälle u. Frühpensionierungen bei Lehrern

7 Akustischer Arbeitsalltag an Schulen

8 Ursachen Offene oder schlecht isolierte Fenster Schlecht dämmende Bauteile Schlecht dämmende Türen Durchlaufende Bodenkonstruktionen Rücken von Tischen und Stühlen, Zuschlagen von Türen Betriebsgeräusche von Einrichtungen (Beleuchtung, PC) Nutzung (offener Gruppenunterricht, Sport, Werken) Hauptursache: Schallreflektierende Flächen, unzureichende/fehlende akustische Maßnahmen lange Nachhallzeiten

9 Physikalische Besonderheiten Schulischer Geräuschpegel: Nutzsignal und Störsignal Ungestörtes Sprachverstehen Kinder: Nutzsignal mind. 15 db lauter als Störgeräusche Normaler Sprechpegel Erwachsenenstimme db Gemessene Störpegel Stillarbeitsphase : ca. 50 db Konsequenz: Lehrende Anhebung Sprechpegel über 65 db Zusätzliche Stimmanhebung für weiter entfernte Schüler Mehrere Arbeitsgruppen im Raum: Lerngeräusche von Gruppe 1 werden zum Störgeräusch für Gruppe 2 Erhöhung der Sprechlautstärke Lombard-Effekt

10 Lombard-Effekt

11 Raumakustik Akustische Ergonomie eines Schulraumes gem. DIN Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen Wichtigste Kenngröße: Nachhallzeit (T) in Sekunden Nachhallzeit (T): Zeitspanne, in der nach Abschalten definierter Schallquelle (z.b. sog. Rosa Rauschen) Schallpegel um 60 db absinkt Abhängig von: Raumvolumen, frequenzabhängigem Schallabsorptionsvermögen Raumbegrenzungsflächen, Einrichtungen (inkl. Personen) Nachhallzeit: messtechnisch zu ermitteln oder ca.- Berechnung mittels Sabinscher Formel: T=0,163xV/A (V=Raumvolumen in cbm, A=äquivalente Schallabsorptionsfläche in qm)

12 Nachhallzeit T in Sekunden

13 Nachhallzeit gem. DIN Vorgabe Sollwerte Nachhallzeit T abhängig von Raumvolumen und Nutzungsart Unterscheidung nach Nutzungsarten: Unterricht, sonstige Sprachdarbietungen, Musik, Sport Empfehlung Nutzungsart Sprache/Unterricht : 250 Hz Hz T nochmals um 20% reduzieren (Unterricht nicht in Muttersprache, eingeschränktes Hörvermögen, Sprach- /Sprachverarbeitungsstörungen, Leistungsschwäche, Konzentrations-/Aufmerksamkeitsstörungen) Toleranzbereich für T in Abhängigkeit der Frequenz Mittlere Frequenzen +/- 20% Toleranzbereich Messung unbesetzter Zustand: T maximal 0,2 S. über Sollwert

14 Frequenzabhängiger Toleranzbereich der Nachhallzeit (+/- 20% bei 250 bis 2000 Hz)

15 Rechtsverbindlichkeit der DIN Als allgemein anerkannte Regel der Technik zu beachten Für Neubau, Umbau und Sanierung: Ausgabe Mai 2004 Für ältere Maßnahmen: Ausgabe Oktober 1968 Rechtliche Verpflichtung zur Anwendung ergibt sich weiterhin aus: Arbeitsschutzgesetz, Arbeitsstättenverordnung, Sozialgesetzbuch VII, Unfallverhütungsvorschriften

16 Modellprojekt Klassenraum Gymnasium am Stefansberg Referenzmessungen Frühjahr 2008 Ein Klassenraum: Nachhallzeiten über alle Frequenzbereiche erheblich außerhalb Vorgaben Grundfläche ca. 8,65m x 8,60m = 74qm Zwei Raumhöhen: 3,70m und 2,70m Gesamtvolumen ca. 247cbm Wände: Kalksandstein-Sichtmauerwerk mit Anstrich Außenwand: 2 Fensterbänder; unteres Band mit Brüstung Decke: Stahlbeton, rau verputzt Boden: PVC-Belag Einrichtungen: Tische, PVC-Stühle, Tafel, Holztür, Schrank

17 Ausgangsituation in Bildern

18 Ausgangsituation in Bildern

19 Messergebnis vor Sanierung im unbesetzten Raum Unterrichtsraum Gymnasium 3 2,85 2,5 2,6 2,39 2,36 2 2,02 2,07 Nachhallzeit [s] 1,5 1 1,55 1,04 0, Oktavbänder [Hz]

20 Vergleich Messergebnis und eigene Berechnung vor akustischer Raumsanierung Messung 125 Hz: 2,6 s 250 Hz: 2,39 s 500 Hz: 2,36 s 1000 Hz: 2,02 s 2000 Hz: 2,07 s 4000 Hz: 1,55 s Eigene Berechnung 125 Hz: 2,94 s 250 Hz: 3,16 s 500 Hz: 3,52 s 1000 Hz: 2,71 s 2000 Hz: 2,41 s 4000 Hz: 2,27 s

21 Akustische Maßnahmen Akustische Verbesserung unter Beachtung DIN Erforderlichen Schritte insbesondere: Berechnung Nachhallzeit gem. DIN als Zielvorgabe Wichtigste Kriterien: Akustische Wirksamkeit, Gestaltung, Herstellungskosten, Instandhaltungsaufwand, Austauschbarkeit Auswahl der Maßnahmen: Akustikdecke und PIN-Wandpaneele Berechnung der erforderlichen Absorptionsflächen Festlegung der zu verwendenden Materialien Bauliche Realisierung der Planung Messtechnische Überprüfung nach Fertigstellung

22 Soll-Nachhallzeit gem. DIN Nutzungsart: Unterricht Raumvolumen V = 247cbm Tsoll = (0,32 x lgv 0,17) Tsoll = 0,60 Sekunden Empfehlung DIN: -20% zwischen 250 bis 2000 Hz Tsoll ( Hz): 0,6 s x 0,8 = 0,48 s Toleranzbereich +/- 20%: Tsoll = 0,38 0,58 Sekunden Messung im unbesetzten Raum: maximal +0,2 Sekunden Tmax ( Hz) unbesetzter Raum: 0,58 + 0,2 = 0,78 Sek. Zielvorgabe (Messungen ohne Schüleranwesenheit): Tmax ( Hz): 0,78 Sekunden. Tmin ( Hz): 0,38 Sekunden

23 Vergleich gemessene Ist-Nachhallzeit Bestand und maximale Soll-Nachhallzeit gem. DIN Messung 125 Hz: 2,6 s 250 Hz: 2,39 s 500 Hz: 2,36 s 1000 Hz: 2,02 s 2000 Hz: 2,07 s 4000 Hz: 1,55 s DIN-Forderung 125 Hz: 0,92 s 250 Hz: 0,78 s 500 Hz: 0,78 s 1000 Hz: 0,78 s 2000 Hz: 0,78 s 4000 Hz: 0,92 s

24 Sanierung Estrich und Bodenbelag

25 Einbau Akustikdecke Master E der Fa. Ecophon (40mm)

26 Bassabsorber u. Fensteranschluss mit Gipskartonfries

27 Details Akustikdecke Abgehängtes Deckensystem Fabrikat Ecophon Master E 40mm Platten aus Glaswolle mit Rundum-Beschichtung Alpha-Oberfläche (höchste Schallabsorption, Klasse A) Zusätzliche Auflage im Randbereich (Bassabsorber) Fensteranschluss mangels Höhe und wegen Kosten mit Gipskartonfries (Höhe 4cm) Energiesparende Raster- Einbauleuchten Firma Hirt

28 Sonstige Akustikmaßnahmen Wandpaneel Fabrikat Ecophon Wall Panel C Platten aus Glaswolle mit Rundum-Beschichtung Wiederstandfähiges Glasfasergewebe an Kanten und Oberfläche Vermeidung Flatterechos Nutzung als PIN-Wand Schallschutz-Türblatt Estrichtrennung zum Flur

29 Messergebnis (tabellarisch) vor und nach der Sanierung im unbesetzten Raum Vor Sanierung 125 Hz: 2,60 s 250 Hz: 2,39 s 500 Hz: 2,36 s 1000 Hz: 2,02 s 2000 Hz: 2,07 s 4000 Hz: 1,55 s Nach Sanierung 125 Hz: 0,91 s 250 Hz: 0,32 s 500 Hz: 0,42 s 1000 Hz: 0,47 s 2000 Hz: 0,59 s 4000 Hz: 0,62 s

30 Maß der Nachhallzeit-Verbesserung Verkürzung in Sekunden 125 Hz: 1,69 s 250 Hz: 2,07 s 500 Hz: 1,94 s 1000 Hz: 1,55 s 2000 Hz: 1,48 s 4000 Hz: 0,93 s Messwert unsaniert = 100% 125 Hz: 35% 250 Hz: 13% 500 Hz: 18% 1000Hz: 23% 2000Hz: 29% 4000Hz: 40%

31 Messergebnis (graphisch) vor und nach der Sanierung im unbesetzten Raum Unterrichtsraum Gymnasium 3 2,85 2,5 2,6 2,39 2,36 2 2,02 2,07 Nachhallzeit [s] 1,5 1 0,91 0,62 1,55 0,54 1,04 0,5 0,32 0,42 0,47 0, Oktavbänder [Hz]

32 Vergleich Messergebnis und eigene Berechnung: Sanierter Zustand Messung vor Ort 125 Hz: 0,91 s 250 Hz: 0,32 s 500 Hz: 0,42 s 1000 Hz: 0,47 s 2000 Hz: 0,59 s 4000 Hz: 0,62 s Eigene Berechnung 125 Hz: 0,82 s 250 Hz: 0,57 s 500 Hz: 0,54 s 1000 Hz: 0,49 s 2000 Hz: 0,47 s 4000 Hz: 0,49 s

33 Vergleich Ist-Nachhallzeit mit angestrebten Soll-Werten gem. DIN Ist-Nachhallzeit gemessen 125 Hz: 0,91 s 250 Hz: 0,32 s 500 Hz: 0,42 s 1000 Hz: 0,47 s 2000 Hz: 0,59 s 4000 Hz: 0,62 s Soll-Nachhallzeit maximal 125 Hz: 0,92 s 250 Hz: 0,78 s 500 Hz: 0,78 s 1000 Hz: 0,78 s 2000 Hz: 0,78 s 4000 Hz: 0,92 s

34 Farbgestaltung Feng Shui-Beratung Farbauswahl nach gestalterischen und farbpsychologischen Gesichtspunkten Orange: Vertrauen, Aufgeschlossenheit, Zusammenhalt. Helles Orange bedeutet Fröhlichkeit und Kreativität. Gelb: Klarheit, Einsicht, Verständnis, fördert Denken, Lösungsfindung, Kommunikation, gedanklichen Austausch Blau: Ruhe, Weite, Tiefe, rechtes Maß für die Dinge Blaue Farbe oberes Wanddrittel leicht wellig geschwungen aufgetragen: Leichtigkeit, verbindet hohen und niedrigen Raumbereich, nimmt Deckenvorsprung die Schwere In Farbkonzept integriert: Fliesenfarbe Nassbereich, PIN- Wände, Linoleumbelag

35 Farbliches Gestaltungskonzept

36 Ergebnis in Bildern

37 Ergebnis in Bilder

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39 Baukosten Erneuerung Abdichtung u. Estrich 3.502,32 Erneuerung Linoleumbelag; Fußleisten 3.269,91 Fliesenarbeiten Bereich Ausgussbecken 219,08 Malerarbeiten: Wände, Heizkörper, Türblatt, Fries 2.268,74 Erneuerung Schallschutz-Türblatt 717,57 Erneuerung Beleuchtung inkl. Zuleitungen 3.156,48 Zweiteilige Akustikdecken, GK-Friese u. Schürzen 6.076,62 Vierteilige Akustik-Pinwände (12,96qm) 1.881,12 Gesamtbetrag Raumsanierung ,84 Kostenrichtwert: reine Akustikdecke/qm Kostenrichtwert: reine Akustik-Pinnwandfläche/qm

40 Kostenrichtwerte inkl. MwSt. für Akustikmaßnahmen Basis: Ecophon-Produkte an Wand/Decke; Hirt-Rasterleuchte Ecophon Akustikdecke Master E 600x600mm, Dicke=40mm, ohne Randfriese, Standart-Klassenraum: Material ca. 41,00 /qm (glatte Kantenausführung unter 40,00 ). Arbeitslohn ca. 25,00 /qm. Absorberfläche Decke demnach: ca. 66,00 /qm. Ecophon Akustik-Wandpaneele C Texona orange: Material ca. 103,00 /qm Arbeitslohn ca. 50,00 /qm Absorberfläche Wandpaneele demnach: ca. 153,00 /qm. Neue Rasterleuchte inkl. Zuleitung: ca. 180,00 /Stk. Arbeitslohn Rasterleuchte: ca. 50,00 / Stk. Klasse 9x6m=54qm Master E-Decke, 8 Leuchten: ca ,00 ; demnach ca. 100,00 /qm (inkl. neuer Beleuchtung).

41 Bewertung und Erkenntnisse Unterschreitung maximaler Nachhallzeiten (DIN 18041) Einhaltung bei tiefen Frequenzen schwierig - eventuell Einbau Bassabsorber Randbereich Decken Hohe Akzeptanz und Ergebniszufriedenheit Erste Quadratmeter eingebauter Absorberflächen prozentual größte Verbesserung Wirksamste Anordnung der Absorber gem. DIN im Anschlussbereich Decke/Wand Kaum zu befürchten: Überdämpfung bei Räumen bis ca. 250cbm Raumvolumen gem. DIN Nr Kosten-Gesichtpunkte: Absorptionsfläche Decke (ca. 66,00 /qm) ist Wandflächen (ca. 153,00 /qm) vorzuziehen Wirtschaftlicher Sanierungszeitpunkt: Verbund mit anstehenden Arbeiten

42 Die Gewinner

43 Sicht des Architekten Lärm Belastungsfaktor für Gesundheit und Wohlbefinden von Schülern und Lehrern/innen bereits bei geringer Intensität Hauptursachen für Störgeräusche: Halligkeit der Räume durch schallharte Reflexionsflächen Einfache bauliche Maßnahmen (Einbau entsprechender Deckenverkleidungen) akustisch erheblich verbesserte Lern- und Lehrumwelt

44 Sicht des Architekten Zu erwartenden Vorteile akustische Chancengleichheit Verbesserung Hören, Verarbeiten, Verstehen. Längere Aufmerksamkeit Bessere Lernergebnisse/berufliche Perspektiven Vielfältigere Unterrichtsformen Reduzierter durchschnittlicher Schallpegel Abnahme akustischer Stressreaktionen Geringere erforderliche Sprechlautstärke bei Lehrern. Verringerung von Arbeitsausfällen und Frühpensionierungen. Erhöhung der Arbeitsplatzakzeptanz bei Schülern und Lehrer/innen.

45 Mitwirkende und Unterstützer Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur, Dipl.-Ing. Hans-Werner Schulz Landkreis Merzig-Wadern, Landrätin Daniela Schlegel-Friedrich Klaus Peifer, Bauherr und Bauleitung Unfallkasse des Saarlandes Ulrike Moutty, farbliches Gestaltungskonzept Feng Shui-Beratung Saint-Gobain Ecophon GmbH, Dipl.-Ing. Mike Vogelgesang Hirt Leuchten OHG, Dipl-Ing. Mike Vogelgesang Beleuchtungstechnik Mike Vogelgesang. Architekt AKS

46 Literatur DIN Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen. Berlin: Beuth InQa.de. Geschäftsstelle der Initiative Neue Qualität der Arbeit; Friedrich- Henkel-Weg 1-25, Dortmund. Fasold, W.; Veres,E.: Schallschutz und Raumakustik in der Praxis. Berlin: Huss-Medien Schönwald, Berndt, J.; Ströver, F.; h.-g.; Tiesler, G.: Lärm in Bildungsstätten-Ursachen und Minderung. Dortmund: Wirtschaftsverlag Schönwald, Berndt, J.; Ströver, F.; h.-g.; Tiesler, G.: Belastung und Beanspruchung von Lehrerinnen und Lehrern. Dortmund: Wirtschaftsverlag Oberdörster, M.; Tiesler,G.: Akustische Ergonomie der Schule. Schriftenreihe der BAuA Fb 1071, Dortmund, 2006.

47 Links

48 Verantwortlich für den Inhalt; Kontaktadressen Dipl.-Ing. Peter Barth, Architekt AKS, Fitter Str. 2, Merzig Tel /78848 Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur Hohenzollernstraße Saarbücken