Raumakustik

Anspruchsvolle Räume wie Konzert- und Konferenzsäle, Mess- und Spezialräume sowie Büro- und Arbeitsräume benötigen anspruchsvolle akustische Lösungen. Ausgewählte Projekte behandeln die Akustik in Schulen und Unterrichtsräumen.

Forschung und Entwicklung in der Raumakustik

Akustische Raumgestaltung

Die Raumakustik beeinflusst maßgeblich die Leistungsfähigkeit im Büro- und Klassenraum, die Verständlichkeit im Konferenzraum und Studio, das Wohlbefinden im Hotelzimmer oder zu Hause. In Konzert- und Opernhäusern ist sie ausschlaggebend für die Qualität und das Renommee des gesamten Hauses. An lauten Industriearbeitsplätzen hilft die akustische Raumgestaltung, die gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen. Eine nutzungsbezogene und wirtschaftliche Raumakustik bedarf einer genauen Planung. Für alle Nutzungen sind Konzepte entwickelt worden, die nicht nur den akustischen Erfolg sichern, sondern auch die architektonische Planung und die weiteren Raumfunktionen unterstützen. Für die Planung sind alle modernen Werkzeuge wie Computersimulation, Modellmesstechnik und Auralisation vorhanden. Die Überprüfung der akustischen Qualität erfolgt mittels umfassender Messtechnik. Zahlreiche Forschungsergebnisse und Referenzobjekte zeugen vom Erfolg dieser Vorgehensweise.

Multifunktionale Betondecke - thermisch und akustisch aktiv

REAPOR-Streifen werden als Schallabsorber in thermisch aktiven Geschossdecken integriert. Bei der Verschalung dienen sie zugleich zur Positionierung von Bewehrung und Rohren.
© Foto Innogration

In der Rohbauphase vor dem Verputzen sind sie noch sichtbar.
© Foto Innogration

In der Rohbauphase vor dem Verputzen sind sie noch sichtbar.
© Foto Roche

Der Anteil geistiger Arbeit hat in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich zugenommen. Ob im Büro, in der Schule oder in Kommunikationsräumen, die Optimierung der Rahmenbedingungen in den Arbeits- und Lebensräumen ist Grundvoraussetzung für den Erhalt und die Steigerung von Leistungsfähigkeit und Motivation. Nicht zuletzt aufgrund von Platz- und Flächenmangel sind optimierte Bauprodukte, die gleichzeitig mehreren Zwecken dienen, eine gefragte Innovation. Dazu gehört auch die multifunktionale Betondecke des Fraunhofer IBP.

Bei Sommerhitze können z.B. thermisch aktivierte Betondecken das Raumklima energieeffizient steuern. Allerdings ist eine abgehängte Unterdecke, die bislang für akustische Raumdämpfung benutzt wurde, auf Grund ihrer  isolierenden Wirkung nicht mehr anwendbar. Die unverzichtbare Raumakustik ist also anders zu lösen, d. h. thermisch neutrale und akustisch aktive Lösungen sind gefragt.

So genannte Gitterstrukturen sind für ihre besonderen Effekte in der Physik bekannt. Sie lassen sich auch zur Lösung dieses akustischen Problems nutzen, in dem periodische Streifen aus schallabsorbierendem Material in die Betondecke bündig eingebettet werden. Die Werkstoffwahl fiel auf das prorosierte Recycling-Glas Reapor®, bei dem oberflächenporöse Glaskügelchen mittels Sinterung druckstabil verbunden sind. Zur Einfügung der Streifen in die Decke werden sie bereits bei der Verschalung mit Profilen verlegt, die zugleich zur Positionierung von Bewehrung und Rohren dienen. Abschließend lassen sich Decke und Absorberstreifen verputzen, so dass fugenlose Schallabsorption für gute Raumakustik sorgt. Da die Streifen nur wenig Fläche belegen, wird die thermische Wirkung der Decke nur minimal beeinträchtigt. Diese Integration von thermischer und akustischer Funktionalität in Theorie und Praxis bietet auch der Gestaltung den Spielraum, um moderne Architektur und leistungsfördernde Raumbedingungen zu verknüpfen.

Mikroperforierte Metallkassetten als Unterdecke

Absorptionsgrad as nach DIN EN 20 354, in Abhängigkeit von der Frequenz und der Abhängehöhe der Decke.

Gemessener Schallabsorptionsgrad as nach DIN EN 20354 für verschiedene Deckenabstände D

Die akustische Raumgestaltung wurde in diesem Schulraum durch eine Unterdecke verbessert
© Foto Owa

Unterdecke in einem Schulraum eingebaut

Aus der Reihe von alternativen, faserfreien Absorber (ALFA)-Bauteilen kam jetzt ein Unterdeckensystem auf den Markt, das eine optimale Gestaltung der Akustik in Büro- und Versammlungsräumen gestattet. Die ebenen Glattblech-Kassetten erhalten eine fast unsichtbare Perforation von weniger als 1 % der Fläche in Form von winzigen Löchern mit einem Durchmesser von nur 0,5 mm. Die Kassetten benötigen weder eine Mineralfaser-Auflage noch eine Vlies-Abdeckung oder gar einen Akustik-Belag, um die auftreffenden Schallwellen nachhaltig zu schlucken. ihre Montage erfolgt genau so einfach über Abhänger und Schienen wie bei den bekannten Unterdecken-Systemen.

Für Abhängehöhen zwischen 200 und 600 mm, wie sie in der Praxis häufig vorkommen, liegt das Wirkungsmaximum dieser neuartigen Akustik-Decke im so wichtigen Frequenzbereich zwischen 125 und 500 Hz, wo bei der heute üblichen kargen Möblierung mit durchweg schallharten Oberflächen die Schallabsorption der Decke dringend benötigt wird. Bei Frequenzen zwischen 500 und 2000 Hz, wo die Decke weniger stark schluckt, ist i.a. Schallabsorption durch Teppiche, Vorhänge und die Personen selbst vorhanden. Dies führt zu einer relativ ausgeglichenen Nachhallzeit über der Frequenz und einem geringeren Schallpegel in den Räumen.

In einem Schulraum wurde die Unterdecke so eingebaut, dass dadurch die Akustik so stark verbessert wurde, dass die allgemein für Unterrichtsräume vorgeschlagene Nachhallzeit über den gesamten Frequenzbereich erreicht wurde.

Diese Maßnahme hat im gezeigten Klassenzimmer die Sprachverständlichkeit verbessert und zum Gehörschutz der Lehrer und Schüler beigetragen.

Literatur:
Kleine Löcher, große Wirkung - Trockenbau-Akustik 14 (1997), H. 8, S. 34 - 37.

Mikroperforierte Folienabsorber

Zweilagige MICROSORBER® an Dach und Fassade.
© Foto Kaefer

Nachhallzeiten vor und nach dem Einbau der Schallabsorber im Freizeitbereich.

Mit seinem Sport- und Freizeitbereich verfügt das Freizeitbad DIE WELLE in Gütersloh insgesamt über ein umbautes Volumen von ca. 10.000 m³. Die verschiedenen Bereiche haben Decken mit konvex gekrümmten Flächen. Die Dachkonstruktion besteht aus Holzleimbindern, auf die jeweils Glaskuppeln bzw. Glasbänder aufgesetzt sind. Die Flächen zwischen den Bindern weisen eine dekorative, behandelte Holzschalung auf. Die Wände sind geputzt, gefliest oder aus Sichtbeton. Die Trennwand zwischen Sport- und Freizeitbereich besteht aus Glas. Die anspruchsvollen architektonischen Vorgaben in der WELLE führten zum erstmaligen Einsatz eines neuartigen transparenten Folienabsorbers. Das Absorptionsmaximum sollte zwischen 500 und 2000 Hz liegen. Ergebnis der Entwicklung war ein zweilagiger MICROSORBER®.

 

Aufbau und Wirkungsweise des Folienabsorbers

Der zweilagige Folienabsorber wurde vor die konvex geformten Deckenflächen im Freizeit- und Sportbereich eingebaut. Die erste Folie wurde mit Hilfe einer Lattenkonstruktion im Abstand von 100 mm vor der Deckenverschalung und die zweite 30 mm davor angebracht, so daß die gesamte Bautiefe des Absorbers 130 mm beträgt. Die Absorber sind aus Polycarbonatfolie, durchsichtig, abriebfest, UV-stabilisiert, chemisch resistent, antistatisch und genügen den Anforderungen der Baustoffklasse B1. So können jetzt sogar großflächige Glasfassaden akustisch behandelt werden, ohne die optische Transparenz aufgeben zu müssen.

Zur Überprüfung der Wirksamkeit wurden vor und nach Ausführung der raumakustischen Sanierung Messungen des Schallpegels und der Nachhallzeit durchgeführt. Der Schallpegel wurde im Freizeitbereich um 5,2 dB und im Sportbereich um 3,8 dB gesenkt. Die gesamten Baumaßnahmen wurden innerhalb von 28 Tagen durchgeführt.

Der Einbau von Folienabsorbern im Freizeitbad DIE WELLE in Gütersloh hat den Lärmpegel deutlich verringert und die Nachhallzeiten merklich reduziert. Die subjektive Beurteilung durch die Badegäste und das Personal ist sehr positiv. Der Aufenthalt im Bad ist durch die Reduktion der Schallpegel und Nachhallzeiten deutlich angenehmer geworden. Durch die Verwendung der transparenten Absorber wurde das architektonische Erscheinungsbild des Innenbereiches nur unmerklich verändert. Durch die raumakustischen Verbesserungen ist der Betreiber jetzt in der Lage, sogar Musikveranstaltungen durchzuführen.

 

Literatur:
Überzeugende Lärmminderung im Freizeitbad DIE WELLE, Gütersloh. Archiv des Badewesens 51 (1998), H. 7.

Unser Lizenzpartner:
KAEFER Isoliertechnik, Bremen - http://de.kaefer.com

Verbundplattenresonatoren (VPR)

Kleine Räume, gleichgültig welcher Geometrie, weisen mit ihren Raum-Resonanzen ein sehr ungleichmäßiges Übertragungsverhalten bei tiefen Frequenzen auf. Werden die Eigenfrequenzen des Raumes ungedämpft angeregt, so führt dies zu Klangverfärbungen und Dröhnen. Das IBP hat sich dieses Problems angenommen und mit den Verbund-Platten-Resonatoren (VPR) praktikable und schlanke Tiefen-Absorber für den Profi- und den Amateureinsatz entwickelt [1] sowie in einer Reihe repräsentativer Bauvorhaben erfolgreich erprobt [2,3].

Das Problem der kleinen Räume führt in Audioräumen wie Tonstudios, Besprechungsräumen, Büros, Musikräumen usw. zu Klangverfärbungen und schlechter Sprachverständlichkeit. Deshalb wurden VPR-Module entwickelt, die mit Akustik-Verstand und handwerklicher Erfahrung einfach installiert werden können und die akustische Behaglichkeit deutlich verbessern. Die Raumresonanzen werden geglättet, das Dröhnen wird eliminiert, die Kommunikation verbessert. Mit den Modulen wird versucht, die Umsetzung des heute erreichten Standes der Technik in die Praxis zu beschleunigen und durch einen marktgerechten Preis auch dem erfahrenen Praktiker ein Werkzeug zur Verbesserung der Akustik für Sprache und Musik an die Hand zu geben.

 

Literatur
[1] Wirkunsgweise und Auslegungshinweise für Verbund-Platten-Resonatoren. Zeitschrift für Lärmbekämpfung 43 (1996), H. 1, S. 1-8.
[2] Zur Akustik in Büro- und Konferenzräumen. Bauphysik 19 (1997), H. 4, S. 105-112.
[3] Raum- und bauakustische Gestaltung eines Mehrkanal-Abhörraumes. Rundfunktech. Mitt. 40(1996),  H. 2, S. 49-57.
[4] Messung des effektiven Absorptionsgrades in kleinen Räumen. Rundfunktech. Mitt. 40 (1996), H. 3, S. 77- 83.



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