Nachhaltige akustische Schulraumsanierung

Nachhaltige akustische Schulraumsanierung Alfred Schmitz TAC Technische Akustik Korschenbroich TAC Technische Akustik Mühlenstraße 123 41352 Korschenbroich Fon 02161 4029632 Fax 02161 4029634 E-Mail info@tac-akustik.de www.tac-akustik.de

Warum ist Schulraumakustik derzeit so aktuell? Von der Wahrnehmung des Schalls was wir hören und was uns stört Lärm und Nachhall sind untrennbar Technische Ursachen für den Nachhall in Räumen Schallabsorption von Materialien Von Normen, Gesetzen und Regelwerke? Professionelle und einfache Lösungen zur Regulierung der Klassenraumakustik Klassenraumakustik einfach planen und preiswert umsetzen? Von der Selbsthilfe zur professionellen Raumgestaltung einige Fallbeispiele

Warum ist Schulraumakustik derzeit so aktuell? Von der Wahrnehmung des Schalls was wir hören und was uns stört Lärm, Sprachverstehen und Nachhall sind untrennbar Technische Ursachen für den Nachhall in Räumen Schallabsorption von Materialien Von Normen, Gesetzen und Regelwerke? Professionelle und einfache Lösungen zur Regulierung der Klassenraumakustik Klassenraumakustik einfach planen und preiswert umsetzen? Von der Selbsthilfe zur professionellen Raumgestaltung einige Fallbeispiele Messung von Nachhallzeiten

Allgemeine Problemstellung

Allgemeine Problemstellung Sporthallen Unterrichtsräume

Motivation zur Untersuchung von Schulräumen Beurteilung der Belastungen 3,0 2,0 1,0 0,0 Lärm Schwierige Schüler Arbeitsorganisation Dauer der Arbeitszeit Luft, Klima, Beleuchtung Bauliche, räumliche Einseitige Körperhaltungen Infektionsgefahr, Hygiene Durchschnittswerte Führungsstil Fehlende Kommunikation Schadstoffe

Belastung und Beanspruchung SPL und HR 5min der Lehrerin 90 110 80 Herzfrequenz 100 70 60 SPL 50 90 80 70 40 7:50 8:10 8:30 8:50 9:10 9:30 9:50 10:10 10:30 10:50 11:10 SPL L Aeq [dba] Herzfrequenz [1/min] 60 Quelle

Belastung und Beanspruchung Do 1. + 2. Unterrichtsstunde vor Sanierung 80 100 75 95 70 65 60 55 50 45 90 85 80 75 70 65 40 7:55 8:05 8:15 8:25 8:35 8:45 8:55 9:05 9:15 9:25 Schallpegel L Ae q5m in He rzfre que nz [1/m in] Sprache Mathematik 60 Zeit [hh:mm] LAeq HF Quelle

Warum ist Klassenraumakustik wichtig? Neue Interdisziplinäre Studien über Akustik bzw. Lärmwirkung in Klassenräumen Schüler Lärm fördert Aggression Lärmexposition verhindert Hilfsbereitschaft Lärm verhindert flexible Änderung von Problemlösungsstrategien Lärm zieht die Aufmerksamkeit an sich und bewirkt so Leistungsstörungen Lärm führt zu dazu, akustische Reize zu ignorieren Lärm behindert Sprachentwicklung.. Lehrer Lärm bewirkt Stress Lärm fördert das burn out Syndrom..

Warum ist Klassenraumakustik wichtig? Mangelnde Sprachverständlichkeit Schüler Verringert Aufmerksamkeit Behindert Lernerfolge Verringert Kommunikationsbereitschaft Führ zur Ignoranz akustischer Reize.. Lehrer Erhöhter Sprecherpegel Belastung des Sprechapparates Erhöhter Lärmpegel..

Unterrichtsraum ohne regulierte Akustik

Sporthalle im Dachgeschoss einer Schule

Flure in Schulen

Saniertes Schulgebäude ohne regulierte Akustik

Schalldruckpegel Schalldruckpegel L p = 20 log p p 0 mit p 0 = 2 10 5 N m 2 entspricht ca. Hörschwelle bei 1 khz E

Hörfläche und Kurven gleicher Lautstärke Sprache Sprache Musik Musik E Sw + 100

Eckdaten des Gehörs Frequenzbereich 20 Hz 20 khz Dynamik Hörbarer Unterschied (3 db im Langzeitgedächtnis) 130 db 1 db Verdopplung oder Halbierung der subjektiven Lautstärke ± 10 db (!) Tonhöhenunterschiede bis 500 Hz 250/254 3,5 Hz > 500 Hz 1000/1007 0,7 % von f 0 (Halbton = 6%) db 0-1 -3-6 -10-20 -30

Wahrnehmung ist entscheidend Verzerrte Wahrnehmung auf Grund der Reduzierung der Darstellungsebene Selektive Wahrnehmung Wahrnehmung im optischen (akustischen) Kontext

Schallausbreitung im Raum für Impulsanregung Direktschall Energie frühe Reflexionen Nachhallbereich 0 Zeit

Wirkung der verschiedenen Reflexionen Direktschall Schalleinfallsrichtung meist stark ortsabhängig bestimmt Grundpegel frühen Reflexionen (0-50ms oder 0-80ms) Unterstützung des Direktschalls hinsichtlich Intensität seitliche Reflexionen (hier wirkt bereits eine) geben Räumlichkeitseindruck akustischer Fingerabdruck des Raumes stark ortsabhängig!!! Nachhallbereich bestimmt die empfundene Raumgröße ( Klangvolumen ) führt zur Verschmelzung von zeitlich strukturierten Signalanteilen Verschlechterung der Deutlichkeit und Sprachverständlichkeit erhöht den diffusen Lärmpegel

Nachhallzeit Definition Nachhallzeit T ist die Zeit, die vergeht bis der Pegel nach Abschalten eines stationären Signals um 60 db gefallen ist. 0 db -20-40 -60 0 T t

Typische Nachhallzeit Optimale Nachhallzeiten für verschiedene Raumfunktionen Hörsaal, Sitzungssaal 1 s Schauspiel Oper Konzertsaal Kirche 1-1,4 s 1,2-1,8 s 1,7-2,1 s > 2 s

Hörbeispiele Sprache Musik T = 0,5 s T = 0,8 s T = 1 s T = 1,5 s T = 2 s Kölner Dom T > 7 s Straßentunnel T > 15 s

Hörbeispiel mit Echo Original Sprecher Impulsantwort Sprecher im Raum

Lärmkaskade / Lombard Effekt

Lärmkaskade / Lombard Effekt Eine Halbierung der Nachhallzeit T senkt den diffusen Pegel um 3 db db 0-1 -3-6 -10-20 -30 Durch den Lombardeffekt gewinnt man weitere ca. 3 db Halbierung der Nachhallzeit senkt den Pegel um ca. 6 db! Eine Reduzierung von T = 1-2 s auf T = 0,5 s ergibt eine Gesamtpegelreduzierung von > 10 db!!

Lärmkaskade / Lombard Effekt Original Sprechersignal Störgeräusche Pinknoise Noise mit Sprachspektrum 1 khz Oktavband Noise zweiter Sprecher K

80 Prozent Korrekt 70 60 50 40 Ruhe Zug_1 Zug_2 Sprache Quelle Klatte Abb. 10. Leistungen von Zweitklässlern bei einer Aufgabe zur Kategorisierung von Lauten. Aus jeweils 3 vorgesprochenen Wörtern war dasjenige herauszufinden, welches sich im An- oder Endlaut von den anderen beiden unterschied. Die hier erfassten phonologischen Fähigkeiten sind für das Lesen- und Schreibenlernen von grundlegender Bedeutung. Die Kinder zeigten eine Leistungsverschlechterung um fast 25 Prozent, wenn ein für sie unverständliches Hintergrundsprechen eingespielt wurde. Zuggeräusche gleichen Pegels hatten keine Wirkung.

Leistungsfähigkeit mit Störgeräuschen ohne Geräusch mit Geräusch 100 Prozent korrekt 90 80 70 60 50 Gruppe 1: Zug Gruppe 2: Sprache Quelle Klatte Abb. 9. Leistungen von Erstklässlern beim Behalten von Pseudowörtern. Beide Gruppen bearbeiteten die Aufgaben einmal in Ruhe und einmal unter einem Hintergrundgeräusch. Die Kinder in Gruppe 2 zeigten eine Leistungsverschlechterung um mehr als 20 Prozent, wenn das Hintergrundgeräusch (unverständliche Sprache) eingespielt wurde. In Gruppe 1 zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen der Leistung in Ruhe und der im Störgeräusch (Zug). Sprachschall egal ob er verstanden wird oder nicht dringt in das Kurzzeitgedächtnis ein und stört die dort ablaufenden Behaltensprozesse. Ähnliches gilt für Instrumentalmusik oder andere Geräusche, die sich über die Zeit schnell verändern.

Ursachen für zu hohe Nachhallzeiten Schall wird an den Raumbegrenzungsflächen vielfach reflektiert Absorptionsgrade der Raumbegrenzungsflächen sind zu gering Absorptionsgrade sind frequenzabhängig und nicht optimal ausgelegt

Nachhallzeit Sabine sche Nachhallzeit (nur für diffuses Schallfeld) T V = 0,163 = 0,163 Siα i V A Äquivalente Absorptionsfläche S 1 = 100 m 2 S 2 = 100 m 2 S 3 = 10 m 2 S 1 S 2 S 3 α 1 = 0,9 α 2 = 0,1 α 3 = 0,5 = A = 105 m 2 V = Volumen S i = Teilflächen α i = Absorptionsgrad der Teilflächen A = Äquivalente Absorptionsfläche S= 105 α = 1

Absorption Absorption Absorption im im Raum Raum Luftabsorption Luftabsorption Unvermeidbare Unvermeidbare Absorption Absorption Absorption Absorption durch durch Publikum Publikum Raumbegrenzungsflächen Raumbegrenzungsflächen (Wände, (Wände, Decken, Decken, Boden) Boden) Planbare Planbare Absorption Absorption Einrichtungsgegenstände Einrichtungsgegenstände Stühle, Stühle, Vorhänge Vorhänge usw. usw.

Prinzipielle Absorptionsverläufe Poröser Absorber Resonanzabsorber

Beispiele poröser Absorber Steinwolle für raum- und bauakustische Zwecke Noppenschaumstoff zur Auskleidung von Raumbereichen

Absorptionsverhalten poröser Absorber Beste Anpassung an diffuses Schallfeld wenn 1 kpa s/m < R s,opt > 3 kpa s/m t = 4000 f 0,8 cm r = R t s in Pa 2 s / m Quelle Fasold / Veres

Resonanzabsorber Plattenschwinger L d Perforierte Platte (Loch- / Schlitzabsorber) d Helmholtz Resonator l V

Resonanzabsorber L Plattenresonator Luftschicht hinter Platte wirkt als Feder schwingende Platte wirkt als Masse eingelegtes Dämmmaterial bewirkt die Resonanzbedämpfung Ersatzmodell d t d V Loch- / Schlitzabsorber Luftschicht hinter Platte wirkt als Feder Luft in den Öffnungen wirkt als Masse eingelegtes Dämmmaterial oder Hinterlegung der Öffnungen mit einem Vlies bewirkt die Resonanzbedämpfung Helmholtz-Resonator Luft im Volumen wirkt als Feder Luft in der Halsöffnung wirkt als Masse Dämmmaterial oder Vlies im Resonator-Halsbereich wirkt als Resonanzdämpfung n m w

Beispiele von Frontplatten für Resonanzabsorber Lochverkleidung aus Holz Stahllochbleche Paneele mit Schlitzen Frontplatte mit Speziallochmuster

Kombinierte Absorber Massivdecke Lufthohlraum mit Mineralwollfüllung Deckenplatte Die Die meisten meisten Akustikdecken Akustikdecken sind sind kombinierte kombinierte Absorber Absorber

Schallanalyse Absorptionsgrade sind physikalisch bedingt frequenzabhängig

Schallanalyse Absorptionsgrade sind physikalisch bedingt frequenzabhängig Nachhallzeiten in Räumen sind frequenzabhängig

Schallanalyse Absorptionsgrade sind physikalisch bedingt frequenzabhängig Nachhallzeiten in Räumen sind frequenzabhängig Analyse und Berechung muss frequenzabhängig erfolgen

Schallanalyse Absorptionsgrade sind physikalisch bedingt frequenzabhängig Nachhallzeiten in Räumen sind frequenzabhängig Analyse und Berechung muss frequenzabhängig erfolgen Oktavanalyse Bauakustik selten Raumakustik sehr gebräuchlich standard 125 Hz 4 khz (6 Oktaven) erweitert 63 Hz - 8 KHz (8 Oktaven)

Absorption von Publikum (EN 12354-6) II

DIN 18041 Sollwert T soll der Nachhallzeit

DIN 18041 Sprache Für Hörgeschädigte wird eine optimale Nachhallzeit von T = 0,8 T soll als optimal angesehen!

DIN 18041

optimale Signalqualität Störgeräusche / Nachhall Verstehensleistung 5 7 10 14 Erwachsene Alter der Probanden Abb. 6. Schematische Darstellung von Befunden zum Sprachverstehen von Kindern und Erwachsenen unter günstigen und ungünstigen Hörbedingungen. Je jünger die Kinder sind, desto gravierender wirken sich Störgeräusche und / oder Nachhall auf die Verstehensleistung aus. Unter günstigen Hörbedingungen zeigen sich dagegen kaum Unterschiede zwischen den Altersgruppen. Quelle Klatte

SPL & RT & Pädagogik 70 L Aeq vor und nach Sanierung der Raumakustik FB 1071 Schallpegel LAeq,5min [dba] 60 50 40 30 Lehrerzentriert Schülerzentriert Unterrichtsform Datensatz: alle U.-Std. Schule V 13,3 db!!! Vor San. RT 0,7 s Nach San. RT 0,4 s Quelle

Nachhallzeit <=0,65s Nachhallzeit 0,66s-0,95 s Nachhallzeit >0,95 s 100 Prozent "stimmt"-antworten 90 80 70 60 50 N1=124 N2=170 N3=95 Abb. 12 a. Prozentsatz von stimmt - Antworten der Kinder auf die Aussage In der Stillarbeit ist es wirklich still in Abhängigkeit von der Nachhallzeit im Klassenraum. Kinder aus Klassenräumen mit kurzen Nachhallzeiten stimmen dieser Aussage wesentlich häufiger zu als Kinder aus Klassenräumen mit längeren Nachhallzeiten. Quelle Klatte

Nachhallzeit <=0,65s Nachhallzeit 0,66s-0,95 s Nachhallzeit >0,95 s 100 Prozent "stimmt"-antworten 90 80 70 60 L. hören zu L. reden freundlich L. haben Zeit Andere hören zu Abb. 13: Nachhallzeit und Lernklima Kinder aus Klassenräumen mit langen Nachhallzeiten (rot; N=92) beurteilten die Beziehungen zu ihren Lehrkräften, Mitschülerinnen und Mitschülern weniger positiv als Kinder aus Klassen mit mittleren (orange, N=169) und kurzen Nachhallzeiten (grau, N=119). Die Abbildung zeigt die Antworthäufigkeiten auf diesbezügliche Aussagen ( Meine Lehrer hören mir zu, wenn ich etwas zu sagen habe, Meine Lehrer reden freundlich mit mir, Meine Lehrer haben Zeit für mich und Die anderen hören zu, wenn ich etwas sage ). Die Unterschiede können nicht auf Unterschiede in der sozialen Herkunft der Kinder zurückgeführt werden. Quelle Klatte

Verdacht: Ermüdungs-Phänomen? nomen? Tagesverlauf L A95 vor und nach Sanierung 70 Grundgeräuschpegel LA95 [dba] 65 60 55 50 45 40 35 30 1 2 3 4 5 U.-Std. Daten: Schule V, alle U.-Std. L A95 RT=0,7 s L A95 RT=0,45 s Quelle

Belastung und Beanspruchung Do 1. + 2. Unterrichtsstunde vor Sanierung 80 100 75 95 70 65 60 55 50 45 90 85 80 75 70 65 40 7:55 8:05 8:15 8:25 8:35 8:45 8:55 9:05 9:15 9:25 Schallpegel L Ae q5m in He rzfre que nz [1/m in] Sprache Mathematik 60 Zeit [hh:mm] LAeq HF Quelle

Belastung und Beanspruchung Do 1. + 2. Unterrichtsstunde nach Sanierung 80 100 75 95 70 65 60 55 50 45 90 85 80 75 70 65 40 7:55 8:00 8:05 8:10 8:15 8:20 8:25 8:30 8:35 8:40 8:45 8:50 8:55 9:00 9:05 9:10 9:15 9:20 9:25 Schallpegel L Ae q5m in He rzfre que nz [1/m in] Sprache Mathematik 60 Zeit [hh:mm] LAeq HF Quelle

Frühe Reflexionen I Günstige und ungünstige Absorberanordnung in kleinen und mittelgroßen Räumen nach DIN 18041 ungünstig günstig günstig

Frühe Reflexionen durch Kanzeldeckel Kanzeldeckel im Dom zu Erfurt zur Erzeugung früher Reflexionen

Nachhallzeit Sabine sche Nachhallzeit (nur für diffuses Schallfeld) T V = 0,163 = 0,163 Siα i V A Äquivalente Absorptionsfläche S 1 = 100 m 2 S 2 = 100 m 2 S 3 = 10 m 2 S 1 S 2 S 3 α 1 = 0,9 α 2 = 0,1 α 3 = 0,5 = A = 105 m 2 V = Volumen S i = Teilflächen α i = Absorptionsgrad der Teilflächen A = Äquivalente Absorptionsfläche S= 105 α = 1

Beispielrechnung T V V = 0,163 = 0, 163 S α A Typischer Klassenraum V = 180 m3 S Decke = 65 m 2 T soll = 0,55 s (± 20%) für besetzen Zustand 3 s 180m T 0,163 0, 7s 2 m 65m 0,65 = Standard-Akustikdecke 3 s 180m T 0,163 0, 56s 2 m 65m 0,8 = höherwertige Akustikdecke Rechnung unbesetzt

Klassenraum mit Einrichtung

Berechnungen mit Excel

Raumakustik in Schulen Nachhallzeit T= 0,5 0,7s (Regeln der Technik) Absorberverteilung gemäß DIN18041 Signal / Störverhältnis 10 db Sprecherpegel 50-60 db(a) in 1 m Entfernung Sprecherpegel am Hörerort 45 db(a) geforderter Störgeräuschpegel 35 db(a) Probleme bei zu langer Nachhallzeit steigt der Störpegel an Aufschaukelprozess (Lombard-Effekt) setzt ein: Erhöhung des Sprecherpegels führt wiederum zur und Erhöhung des Störgeräuschpegel durch die Schüler

Besonderheiten hörgeschädigter Schüler Nachhallzeit nach DIN 18041 um 20% reduzieren!! Optimal: Nachhallzeit so weit wie möglich senken zunächst sehr gute Sprachverständlichkeit aber hohe Sprecheranstrengung geringer Sprecherpegel Folge oft elektroakustische Unterstützung (Hörsysteme) notwendig Gesonderte Betrachtung durch einen Akustiker!!

Projektdurchführung Unfallkasse Hessen Erfassung der Nachhallzeiten nach ISO 3382-1 Klassenzimmer Flure, Foyer Lehrerzimmer Sporthallen Vergleich und Bewertung nach DIN 18041 (5/2004) Verbesserungsmaßnahmen in ausgewählten Räumen Standardlösungen einschlägiger Firmen preiswerte Lösungen in Eigenleistung (schwache finanzielle Lage der Schulträger)

Messungen Messungen 17 Schulen 126 Messungen Beginn in 3 Schulen, für die Beschwerden vorlagen Ziel - alle 36 Schulen im Bezirk zu erfassen Messung im unbesetzten Zustand Volumina 150 m 3-250 m 3 Nach DIN 18041 T soll = 0,53 s 0,6 s (besetzter Zustand) max. 0,8 s im leeren Zustand

Messprotokoll HLUG

Unterrichtsräume A n d e r s e n s c h u le A s tr id - L in d g r e n - S c h u le B e r n h a r d - A d e lu n g - S c h u le B e s s u n g e r s c h u le C h r is tia n - M o r g e n s te r n - S c h u le D ie s te r w e g s c h u le E le o n o r e n s c h u le E lly - H e u s s - K n a p p - S c h u le E r ic h - K ä s tn e r - G e s a m ts c h u le E r ic h - K ä s tn e r - G r u n d s c h u le F r ie d r ic h - E b e r t- S c h u le G e o r g - B ü c h n e r - S c h u le G o e th e s c h u le G u te n b e r g s c h u le H e in r ic h - H o ffm a n n - S c h u le H e r d e r s c h u le J u s tu s - L ie b ig - S c h u le K ä th e - K o llw itz - S c h u le L ic h te n b e r g s c h u le L u d w ig - G e o r g s - G y m n a s iu m L u d w ig - S c h w a m b - S c h u le M o r n e w e g s c h u le M ü h lta ls c h u le P e te r - B e h r e n s - S c h u le /A b e n d g y m n a s iu m S c h ille r s c h u le S ta d tte ils c h u le A r h e ilg e n 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Obergrenze nach DIN 18041

Goetheschule Klassenraum 6 s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 241 m³ T soll = 0,59 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Eleonoreschule Klassenzimmer Raum 209 s 2,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 Volumen: 201 m³ T soll = 0,57 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Eleonoreschule Klassenzimmer Raum 205 s 4 3,6 3,2 2,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 Volumen: 219 m³ T soll = 0,58 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Bessungerschule Klassenzimmer Raum 127 s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 170 m³ T soll = 0,54 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Ludwig-Georgs-Gymnasium Klassenzimmer Raum 81 ehemaliges Sprachlabor s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 201 m³ T soll = 0,57 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Ludwig-Georgs-Gymnasium Klassenzimmer Raum 80 s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 179 m³ T soll = 0,55 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Ludwig-Georgs-Gymnasium Klassenzimmer Raum 70 a s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 136 m³ T soll = 0,51 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Justus-Liebig-Schule Fachraumgebäude Biologiehörsaal s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 196 m³ T soll = 0,56 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Diesterwegschule Physikraum s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 245 m³ T soll = 0,59 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Diesterwegschule Klassenzimmer Raum 116 s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 223 m³ T soll = 0,58 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Gutenbergschule sanierter Altbau Klassenzimmer Dachgeschoss s 2,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 Volumen: 277 m³ T soll = 0,61 s T2 Mittel 125 250 500 1k 2k 4k Hz

Gutenbergschule sanierter Altbau Klassenzimmer 203 s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 229 m³ T soll = 0,59 s T2 Mittel 125 250 500 1k 2k 4k Hz

Goetheschule Großgruppenraum s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 1390 m³ T soll = 1,02 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Mornewegschule offener Unterrichtsbereich s 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Volumen: 215 m³ T soll = 0,58 s 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

V = 201m 3

V = 206m 3

V = 239m 3

Ergebnisse der Klassenraummessungen Maximale Nachhallzeit = T max = 0,8 s T 30,mid,max Prozentuale Überschreitung von T max = 40% = 2,1 s (Gudenbergschule) Mittelwert von T 30,mid = 0,8 s Schätzung: Schätzung: In In jedem jedem dritten dritten Klassenraum Klassenraum sind sind die die Anforderungen Anforderungen nach nach DIN DIN 18041 18041 nicht nicht eingehalten! eingehalten!

Sporthallen

Sporthalle im Dachgeschoss Justus-Liebig-Schule T soll = 1,7 sec. s 4,8 4,4 4 3,6 3,2 2,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Gymnastikraum Andersenschule Gymnastikraum s T2 Mittel 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 125 250 500 1k 2k Hz

V = 14400 m 3

V = 3600 m 3

V = 3250 m 3

Flure und Foyers 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Andersenschule Schule Schule Morgenstern-Schule Schule Gesamtschule Grundschule Schule Goetheschule Gutenbergschule Schule Herderschule Justus-Liebig-Schule Schule Gymnasium Schule Mornewegschule Schillerschule Stadtteilschule Arheilgen Viktoriaschule Astrid-Lindgren- Bernhard-Adelung- Christian- Elly-Heuss-Knapp- Erich-Kästner- Erich-Kästner- Friedrich-Ebert- Heinrich-Hoffmann- Käthe-Kollwitz- Ludwig-Georgs- Ludwig-Schwamb- Wilhelm-Busch- Schule Wilhelm-Hauff-Schule

Mornewegschule Flur 3. OG s 4,8 4,4 4 3,6 3,2 2,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k Hz

Gutenbergschule sanierter Altbau Flur s T2 Mittel 4 3,6 3,2 2,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 125 250 500 1k 2k 4k Hz

Astrid-Lindgren-Schule Flur im 1. OG s T2 Mittel 4,8 4,4 4 3,6 3,2 2,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 125 250 500 1k 2k 4k Hz

Astrid-Lindgren-Schule Flur und Treppenhaus s T2 Mittel 4,8 4,4 4 3,6 3,2 2,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 125 250 500 1k 2k 4k Hz

Eigeninitiative Eleonoreschule Klassenzimmer Raum 306 Volumen: 223 m³ T soll = 0,58 s - Fläche reicht nicht - Frequenzverhalten nicht beachtet

Bernhard-Adelung-Schule Nachhallzeit T [s] 2 1,5 1 0,5 0 BAS Raum 18 nach Absorbereinbau 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Messung T unbesetzt Toleranzbereich nach DIN 18041 ohne Absorber Frequenz [Hz] Berechnung T besetzt

Sanierung eines Klassenraumes Anordnung der Melaminharzplatten Aufbau eines Tieftonabsorbers

2 1,5 1 0,5 0 BAS Raum 14 nach Absorbereinbau 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Frequenz [Hz] Messung T unbesetzt Berechnung T besetzt Toleranzbereich nach DIN 18041 ohne Absorber Nachhallzeit T [s]

Problem tiefer Frequenzen Klassenraum vor und nach der Ausführung einer Akustikdecke 2,5 2 1,5 1 0,5 0 125 250 500 1000 2000 4000 Frequenz in Hz E. Mommertz MÜLLER-BBM

Hörversuch zur Bedeutung tiefer Frequenzen 1,6 BTL-Skala Sitzplatz vorne Mitte A B C B C D E D FE F F 0 1 2 3 44 55. Early Decay Time EDT / s 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 63 125 250 500 1000 2000 4000 Frequenz / Hz E. Mommertz MÜLLER-BBM B C D E F

Folgerungen Für Unterrichtsräume ab etwa 100 m³ Raumvolumen: ausreichend niedrige Nachhallzeiten in 250 Hz Oktave für gute Sprachverständlichkeit sehr wichtig Bedeutung der Nachhallzeit auf Sprachverständlichkeit nimmt unterhalb von 125 Hz deutlich ab leichter Anstieg der Nachhallzeit zu tiefen Frequenzen akzeptabel E. Mommertz MÜLLER-BBM

Zusammenfassung Regulierung der Nachhallzeit ist wichtigstes Kriterium Verringerung der Lärmbelastung Erhöhung der Sprachverständlichkeit Verbesserung des akustischen Gesamtklimas Regulierung der Nachhallzeit ist sehr einfach durchzuführen durch Einbau einer Akustikdecke Anforderung nach DIN 18041 (hörgeschädigte Schüler?) Ausreichende Fläche (Deckenfläche reicht meist aus) Frequenzverhalten beachten Planung Für Standardfälle ist kein Akustiker notwendig (Grundsatzgutachten, Broschüren o.ä.) In komplizierteren Fällen Akustiker hinzuziehen große Räume (V 300 m 3) große Raumhöhe (> 4m) keine Sondernutzung (Sprachlabor o.ä.) ungleichmäßiger Grundriss

Weniger geeignete Schulräume Typischer Klassenraum in brasilianischen Schulen ohne raumakustische Maßnahmen offene bauliche Struktur führt zu unzumutbaren akustischen Verhältnissen Störgeräuschpegel L Stör = 75 80 db(a) Untersuchungen von Swen Müller et. al.

Messequipment Schroeder Methode Bestimmung der Nachhallzeit mit Schroeder scher Rückwärtsintegration keine Mittelung über mehrere Messungen an einem Ort erforderlich Knallquelle Handschallpegelmesser

Messung mit abgeschaltetem Rauschen Anregung mit Impuls über eine geeignete Impulsquelle (Pistole, Luftballon, Papiertüte, Händeklatschen) Automatische Messfunktion des Schallpegelmessers Messung der Impulsantwort mit Hilfe eines Schwellentriggers im Schallpegelmesser Terz- oder Oktavfilterung Berechnung der Abklingkurven nach der Schroeder Methode Auswertung der frequenzabhängigen Nachhallzeit

Messequipment Schroeder Methode Gehörschützer Knallquelle Handschallpegelmesser Stativ

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