Lärmschutz-Lexikon

Eine kleine Einführung in die Welt der Akustik und Erklärung der Fachbegriffe

Wo kommt der Lärm her?

Was sind die Grundlagen der Akustik in der Bau- und Architekturbranche?
Welche Normen und Richtlinien sind für die Raumakustik relevant? 
Wie funktioniert Schallabsorption und Schallreflexion?

Kleine Akustikdefinition

Das Wort Akustik kommt vom Griechischen akuein (akouein) und bedeutet hören. Akustik bezeichnet die Lehre vom Schall und seiner Ausbreitung. Als Teilbereich der Physik beschreibt Akustik Wellenphänomene, die bei der Ausbreitung kleiner Druckschwankungen entstehen. Schallwellen können nur in festen, flüssigen und gasförmigen Medien – zum Beispiel in Körpern, Wasser und Luft – auftreten. Im schwingungslosen Vakuum gibt es keinen Schall.

Arbeitsgebiete der Akustik

Das Wissen über die Ausbreitung von Schall unterteilt sich in viele verschiedene Arbeitsgebiete. Zu den wichtigsten in der Bau- und Architekturbranche gehören die Bau- und Raumakustik sowie der technische Schallschutz.

Im Franner Lärmschutz-Lexikon finden Sie Erklärungen für folgende technische Begriffe:

 

Bauakustik beschäftigt sich mit den Auswirkungen baulicher Gegebenheiten auf die Schallausbreitung zwischen den Räumen eines Gebäudes sowie zwischen dem Rauminneren und der Außenwelt. Teilbereiche der Bauakustik sind:

• Luftschallschutz
• Trittschallschutz
• Schallschutz aus technischen Anlagen
• Körperschall

Raumakustik untersucht die Auswirkungen der baulichen Gegebenheiten eines Raums auf die in ihm stattfindenden Schallereignisse. Die hieraus gewonnenen Erkenntnisse sind besonders für die Lärmbekämpfung wichtig. Darüber hinaus muss Raumakustik die Eigenschaften des menschlichen Gehörs, die Besonderheiten der Sprachwahrnehmung, subjektive Hörgewohnheiten und auch die Musikästhetik mit berücksichtigen.

Technischer Schallschutz behandelt Geräusche von Maschinen und Anlagen.

Die Franner Lärmschutz HandelsgmbH beschäftigt sich mit Raumakustik, technischem Schallschutz und Körperschalldämmung.

Wichtige Begriffe für Raumakustik und Schallschutz:

• Schall im Raum
• Schall im Freifeld
• Schallabsorption
• Schallreflexion
• Schalldruckpegel Lp
  
  
  

 

 

Schall im Raum:

Der Schall in einem geschlossenen Raum, der bei seinem Eintreffen am Hör- oder Messort bereits mehrere Schallreflexionen erfahren hat.

Schall im Freifeld:

Unter Frei- oder Direktfeld versteht man eine Schallsituation, in der keinerlei Reflexionen auftreten. In der Natur kommen Freifeldbedingungen nur dann vor, wenn zum Beispiel bei Neuschnee Schallreflexionen am Boden keine Rolle spielen. Freifeldbedingungen können künstlich in reflexionsarmen Räumen hergestellt werden. Sie spielen in der akustischen Messtechnik und bei Hörversuchen eine wichtige Rolle, weil die Ergebnisse im Freifeld nur vom Schall der Geräuschquelle und nicht von den Reflexionen des Raums beeinflusst werden.

 

 

Schallabsorption und –reflexion:

Man spricht von Schallabsorption, wenn eine Schallwelle auf einen weichen, verformbaren oder porösen Körper trifft und ganz oder teilweise absorbiert wird. Dabei wird Schallenergie in Wärme umgewandelt. Wenn eine Schallwelle auf einen harten Gegenstand trifft und dadurch zurückgeworfen wird, handelt es sich um eine Schallreflexion.

 

Schalldruckpegel Lp

Ein Schallfeld lässt sich durch Messungen quantitativ beschreiben. Dabei wird der Schalldruckpegel in der Praxis am häufigsten gemessen. Er beschreibt das Verhältnis des Schalldrucks eines Schallereignisses im Vergleich zu einem Referenzwert, der in etwa der menschlichen Hörschwelle entspricht. Bei freier Ausbreitung nimmt der Schalldruckpegel mit zunehmender Entfernung von der Schallquelle ab. Wenn er jedoch im Innern eines Raums entsteht, ist er ab einem gewissen Abstand zur Schallquelle näherungsweise Orts unabhängig. Grund dafür sind Reflexionen und Mehrfachreflexionen an den Raumbegrenzungsflächen, durch die sich ein diffuses Schallfeld ausbildet. Die Höhe des Schalldruckpegels hängt davon ab, ob Reflexionen zustande kommen.

 

Wichtige technische Normen und Richtlinien

FÜR DIE RAUMAKUSTIK

DIN EN ISO 18041:

Hörsamkeit (vgl. Kapitel „Weitere wichtige Fachbegriffe“ zur Definition) in kleinen bis mittelgroßen Räumen (Mai 2004). Diese Richtlinie unterscheidet Räume der Gruppe A und B:

Räume der Gruppe A 
(Hörsamkeit mittlere und größere Entfernung)

• Konferenzräume
• Gerichts-, Rats- und Festsäle
• Unterrichtsräume
• Seminarräume
• Hörsäle
• Tagungsräume
• Interaktionsräume
• Gruppenräume in Kindergärten und Kindertagesstätten
• Seniorentagesstätten
• Gemeindesäle
• Sport- und Schwimmhallen

Räume der Gruppe B 
(Hörsamkeit über geringere Entfernung)

• Verkaufsräume
• Speisegaststätten, Kantinen
• Publikumsbereiche für den ÖPNV
• Fahrkarten- und Bankschalter, Call-Center
• Sprechzimmer in Anwalts- und Arztpraxen
• Bürgerbüros
• Operationssäle, Behandlungs- und Rehabilitationsräume, Krankenzimmer
• Öffentlichkeitsbereiche
• Publikumsverkehrsflächen
• Lesesäle, Leihstellen in Bibliotheken, Ausleihbibliotheken
• Treppenhäuser, Foyers, Ausstellungsräume mit starkem Personenverkehr

DIN 18041 formuliert für Räume der Gruppe B:

*Erforderliche 100 %ige Absorptionsfläche als Vielfaches der Raumgrundfläche (bei Raumhöhe 2,5 m).

 

Beispiel für Gruppe B: 

Ein 50 m² großes Mehrpersonenbüro braucht demnach 50 x 0,7 = 35 m² Absorptionsfläche. Die Nachhallzeit ist dabei auf 0,58 Sekunden geeicht.

VDI-Richtlinie 2569: Schallschutz und akustische Gestaltung im Büro

Vergleich der Vorschriften für ein 50 m²-Büro ohne Abhangdecke:

 

FÜR DEN TECHNISCHEN SCHALLSCHUTZ

DIN EN ISO 354: Messung der Schallabsorption in Hallräumen

DIN EN ISO 3382: Messung der Nachhallzeit von Räumen mit Hinweis auf andere akustische Parameter

DIN EN ISO 11 654: Schallabsorber für die Anwendung in Gebäuden; Bewertung der Schallabsorption

 

Schallabsorber für Raumakustik und Schallschutz

Für die Dämpfung von Luftschall unterscheidet man verschiedene Arten von Schallabsorbern.

Poröse Schallabsorber:

Bei Porösen Schallabsorbern wird die Schallenergie durch Reibung der Luftteilchen in den Poren in Wärmeenergie umgewandelt. Voraussetzung dafür ist eine ausreichende Porosität und ein optimierter Strömungswiderstand.

Plattenschwinger:

Bei diesem Absorbertyp wird eine Platte durch die auftreffende Schallwelle in Schwingung versetzt. DieSchallenergie wird also in Bewegungsenergie umgewandelt.

Kombinierte Absorber:

Durch eine Kombination von konventionellen Plattenschwingern und porösen Absorbern lässt sich eine deutlich höhere Breitbandigkeit erreichen. So können nicht nur die mittleren und hohen, sondern auch die tiefen Frequenzen absorbiert werden.

 

VERTEILUNG VON ABSORBERN IM RAUM

Bei der Verteilung von Schallabsorbern im Raum sollte man darauf achten, dass nützliche Reflexionsflächen erhalten bleiben.

DIE VERSCHIEDENEN ABSORBERKLASSEN

Das Klassifizierungssystem ist primär zur Anwendung bei breitbandigen Geräuschen gedacht. Die Einzelangabe αW (bewerteter Schallabsorptionsgrad, vgl. Kapitel „Weitere wichtige Fachbegriffe“ zur Definition) wird dazu verwendet, die Schallabsorberklasse nach DIN EN ISO 11654 festzulegen.

Äquivalente Schallabsorptionsfläche A:

Dieser Begriff bezeichnet eine gedachte Fläche mit vollständiger Schallabsorption (α = 1), die den gleichen Teil der Schallenergie absorbieren würde wie die gesamte Oberfläche eines Materials, eines Raums oder auch von Personen und Gegenständen. Die äquivalente Schallabsorptionsfläche A eines Raums lässt sich aus den einzelnen Teilflächen Si bei bekannten
Schallabsorptionsgraden αi sowie der Schallabsorption der Gegenstände bzw. Personen innerhalb des Raums berechnen.

Frequenz f:

Hierunter versteht man die Anzahl der Luftschwingungen pro Sekunde eines Schallereignisses. Die Schallausbreitung entspricht einer Luftdruckschwankung. Bei tiefen Frequenzen kommt es zu wenigen langsamen Schwingungen, bei hohen Frequenzen dagegen zu vielen schnellen Schwingungen.

 

Wichtige Frequenzen in der Akustik: 

 

 

Frequenz f:

Hierunter versteht man die Anzahl der Luftschwingungen pro Sekunde eines Schallereignisses. DieSchallausbreitung entspricht einer Luftdruckschwankung. Bei tiefen Frequenzen kommt es zu wenigen langsamen Schwingungen, bei hohen Frequenzen dagegen zu vielen schnellen Schwingungen.

Hörsamkeit:

Mit Hörsamkeit ist die Eignung eines Raums für bestimmte Schalldarbietungen gemeint. Die Hörsamkeit eines Raums bezieht sich insbesondere auf angemessene sprachliche Kommunikation und musikalische Darbietung an den für die Raumnutzung vorgesehenen Orten. Sie wird vorwiegend durch die geometrische Raumgestaltung, die Auswahl und Verteilung schallabsorbierender und schallreflektierender Flächen, dieNachhallzeit und den Gesamtstördruckpegel beeinflusst.

Nachhallzeit TN:

Die Nachhallzeit TN ist die Zeitspanne, in der ein Schalldruckpegel nach Abschalten der Schallquelle in einem Raum um 60 Dezibel abfällt. Aus praktischen Gründen wird meist nur das Absinken um 30 Dezibel gemessen.

Mit den Schallabsorptionsgraden von Flächen und Gegenständen lässt sich die Nachhallzeit eines Raums berechnen:

  

T = 0,163 * V/A „Sabin´sche Formel“

V = Volumen des Raums

A = äquivalente Schallabsorptionsfläche (A = α *S)

α = frequenzabhängig (6 Oktaven)

S = tatsächlich belegte Fläche

Musik	Tsoll = ( 0,45 lg V/m³ + 0,07) * s
Sprache	Tsoll = ( 0,37 lg V/m³ - 0,14 ) * s
Unterricht	Tsoll = ( 0,32 lg V/m³ - 0,17 ) * s
Sport 1	Tsoll = ( 1,27 lg V/m³ - 2,49 ) * s
Sport 2	Tsoll = ( 0,95 lg V/m³ - 1,74 ) * s

 

 

 

Schallabsorptionsgrad α:

Dieser Begriff meint das Verhältnis der von einer Fläche nicht reflektierten Schallenergie zur einfallendenSchallenergie. Bei vollständiger Schallreflexion beträgt der Schallabsorptionsgrad α = 0, bei vollständiger Schallabsorption α = 1. Der Absorptionsgrad wird im Hallraum nach DIN EN ISO 354 (Messung der Schallabsorption in Hallräumen, Ausgabe Dezember 2003) bestimmt. Die Frequenzverteilung von Schallereignissen ist auch für die Planung wichtig. Dazu dient derSchallabsorptionsgrad von Materialien und Gegenständen.

Bewerteter Schallabsorptionsgrad αW:

Einzahlangabe für das Schallabsorptionsvermögen eines Materials. Dieser ergibt sich aus dem Vergleich der praktischen Schallabsorptionsgrade αp mit den Werten einer Bezugskurve nach DIN EN ISO 11654.

Praktischer Schallabsorptionsgrad αp:

Schallabsorptionsgrad für Oktavbandbreite, berechnet nach DIN EN ISO 11654.

Schalldruck p und Schalldruckpegel Lp:

Der Schalldruck ist die Amplitude einer Schwingung. Er ist im Vergleich zum atmosphärischen Ruhedruck (ca. 100 kPa) sehr klein (Schalldruck p = 20 Pa = Schmerzgrenze).

Beim Rechnen mit Pegeln müssen die Logarithmenregeln beachtet werden.

Schalldruckpegel Lp = 20 lg p/p0 dB

Die Gesamtschallleistung ergibt sich durch Addition der Einzelleistungen:

 

 

Schalldruckpegel Lp bei Schallausbreitung im Freien:

Als Beziehung zwischen Schalldruckpegel Lp auf einer Hüllfläche S und Schallleistungspegel Lw der Quelle ergibt sich folgende Gleichung:

LP = LW – 10 lg S dB

Bei einer Hüllfläche von 1 m² sind Schalldruckpegel und Schallleistungspegel danach zahlenmäßig gleich. Für kugelförmig strahlende Quellen gilt im Abstand s von deren Mitte:

LP = LW – 11 – 20 lg s dB

Für halbkugelförmig strahlende Quellen, bei denen sich die Schallleistung auf eine nur halb so große Hüllfläche verteilt, ist der Schalldruckpegel bei gleichem Abstand s und 3 dB größer:

LP = LW – 8 – 20 lg s dB

 

 

Schalllängsdämmmaß R:

Dieser Begriff bezeichnet die schalltechnische Qualität eines Bauteils parallel zu seiner Ausbreitungsrichtung.

 

RW bezeichnet die Qualität eines Bauteils quer zu seiner Ausbreitungsrichtung. Je nach Blickrichtung können die Werte RW oder RL,W eines Bauteils von Interesse sein.

RW = D + 10 lg (S/A)

D = gemessene Schallpegeldifferenz

S = Fläche des trennenden Bauteils

A = äquivalente Schallabsorptionsfläche

Die gemessene Schallpegeldifferenz D kann bei gleichem Bauteil, aber anderer Flächengröße oder Raumausstattung verschieden sein. RW wird also nicht ausschließlich messtechnisch erfasst, sondern immer gemessen und berechnet. Nur die Pegeldifferenz D kann ausschließlich messtechnisch ermittelt werden.

Resultierende Schalldämmung RW,res:

Bei einem Bauteil, bestehend aus n Teilflächen, erhält man das resultierende Schalldämmmaß RW,res aus den Schalldämmmaßen Ri der einzelnen Teilflächen:

 

Für zwei Teilflächen S1 und S2 mit den Schalldämmmaßen R1 und R2 vereinfacht sich die Gleichung wie folgt:

Rres = - 10 lg { 1/(S1+S2) *(S1 *10 –R1/10 + S2 * 10 –R2/10 )} dB

Sprachschalldruckpegel LSA:

äquivalenter, A-bewerteter Schalldruckpegel der Sprache, gemessen am Ohr des Hörers. Die entsprechende Größe des Sprachschalldruckpegels, gemessen in 1 m Abstand vom Sprecher, wird mit LPA, 1 m bezeichnet und kennzeichnet die Sprechweise des Sprechers.

Sprache & Sprachverständlichkeit

Sprachliche Kommunikation:

Übertragung oder Austausch von Informationen zur Verständigung zwischen Menschen über Mitteilungen. Dabei kommt nicht nur die gesprochene Sprache zum Einsatz, sondern über Mimik und Gestik auch die Körpersprache.

Sprachverständlichkeit:

Grundlegendes Kriterium für die Hörsamkeit in Sprachdarbietungsräumen. Zur Erfassung der subjektiven Sprachverständlichkeit kann der Prozentsatz richtig erkannter Silben, Wörter oder Sätze ermittelt werden. Objektive Messverfahren lassen aus physikalischen Parametern der Sprachkommunikation im Raum – u.a. Sprachpegel, Schallausbreitung, Störgeräusch – die Sprachverständlichkeit bestimmen.

Störschalldruckpegel:

Hierunter versteht man einen Schalldruckpegel, der verschiedene auf den Nutzer einwirkende Störgeräusche enthält.

Gesamtstörschalldruckpegel LNA:

Schalldruckpegel, der alle während der Nutzung auf den Zuhörer einwirkenden Geräuschkomponenten enthält. Hierzu gehören bauseitige Geräusche , Betriebsgeräusche und Publikumsgeräusche. Der A-bewertete Gesamtstörschalldruckpegel LNA wird üblicherweise in Ohrhöhe bestimmt und in Dezibel angegeben.

Störschalldruckpegel bauseitiger Geräusche LNA,Bau:

Schalldruckpegel im betrachteten Raum, der von Außengeräuschen, Geräuschen aus Nachbarräumen, haustechnischen Anlagen, Sanitärinstallationen und den fest installierten medientechnischen Geräten erzeugt wird. Der A-bewertete Störschalldruckpegel LNA,Bau wird in Dezibel angegeben.

Störschalldruckpegel der Betriebsgeräusche LNA,Betrieb:

Schalldruckpegel von zusätzlich im betrachteten Raum betriebenen Geräten, wie mobilen Wiedergabegeräten von Bild und Ton etc.

 

 

Wellenlänge λ:

Die Wellenlänge ist der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Punkten des gleichen Schwingungszustands in einer sich ausbreitenden Welle – beispielsweise zwischen zwei Maxima:

λ = c / f = c * T

c = Schallgeschwindigkeit (ca. 343 m/s bei 20°C)

f = Frequenz in Hz

T = Periodendauer

Wussten Sie schon, dass ...

… Schallwellen im Wasser viermal schneller sind als in der Luft? Der Schall breitet sich dort mit einer Geschwindigkeit von etwa 5.340 km/h aus. Dies entspricht annähernd der Geschwindigkeit der V2 von Wernher von Braun, der ersten Langstreckenrakete der Welt.

… bereits in der Antike bekannt war, dass der Schall aus den Schwingungen von Körpern entsteht? Und noch heute kann man an der Gestaltung des Dionysostheaters auf der Athener Akropolis sehen, dass die Griechen grundlegende Kenntnisse in der Naturakustik hatten.

… die Schallgeschwindigkeit in der Luft nicht abhängig vom Druck ist, sondern von der Temperatur? Dabei nimmt die Schallgeschwindigkeit mit steigender Temperatur zu.

… der Begriff Lärm von „a l’arme“ kommt? Die französische Wendung ist dem italienischen „all’arme“ entlehnt, wörtlich „zu den Waffen“.

… man für einen effektiven Gehörschutz ab Lärmpegeln von 120 – 125 Dezibel einen Schallschutzanzug braucht? Der Grund: Das Innenohr registriert auch Schallwellen, die über den Körper aufgenommen werden. Deswegen muss bei extrem hoher Lärmbelastung der gesamte Körper von der Umwelt abgekapselt werden.