Bauakustik im Allgemeinen

Kennen Sie dieses Gefühl? Sie betreten einen Raum, und empfinden diesen kurz darauf als ungemütlich. Vielleicht spüren Sie einen dumpfen Druck auf den Ohren, haben Schwierigkeiten einem Gespräch zu folgen oder werden schläfrig?

Die Ursachen für diese Wahrnehmung liegen oft in den akustischen Umgebungsbedingungen. Vor allem störende Geräusche sind häufig für ein unangenehmes Raumklima verantwortlich. Je nach Tonalität und Lautstärke ermüden diese unser Gehör und uns selbst.

Damit stellt sich die Frage, welche Geräusche und andere Einflüsse zu Unwohlsein führen können, bzw. wie sich diese erfassen und qualifizieren lassen? Die Antwort darauf gliedert sich in drei Bereiche:

  1. Von aussen kommender Lärm, z.B. vom Strassenverkehr
  2. Im Gebäude selbst erzeugte Geräusche, z.B. Lüftungslärm
  3. Die akustischen Eigenschaften des Raums, z.B. seine Nachhallzeit

Sound insulation measurement

Im folgenden gehen wir näher auf diese drei Einflussgrössen ein, beschreiben, wie sie gemessen werden und wie sie sich reduzieren lassen.

 

Aussenlärm

Strassenverkehr, Baustellen oder Flugzeuge gehören zu den häufigsten Verursachern störenden Lärms. Dieser dringt durch Fassaden und Fenster in Büros und Wohnungen ein und kann zu Unwohlsein und Schlaflosigkeit bis hin zu psychischen Problemen und Krankheiten führen. Zwar laufen verschiedene Anstrengungen, um die Lärmquellen selbst zu reduzieren, doch diese Bemühungen scheitern häufig an physikalischen oder finanziellen Einschränkungen.

Folglich bleibt der lärmgeplagten Bevölkerung nur die verbesserte Dämpfung des eintreffenden Schalls. Um diese Massnahme wirkungsvoll durchzuführen und überprüfen zu können, muss jedoch zuerst einmal der aktuelle Status bekannt sein. Zu diesem Zweck dient die standardisierte Messung der Fassaden-Schalldämmung.

 

Fassaden-Schalldämmung

Unter diesem Begriff versteht man die Fähigkeit einer Fassade, die Innenräume eines Gebäudes vor dem von aussen eintreffenden Schall zu schützen. Für diese Messung wird ein leistungsstarker Lautsprecher draussen vor der Fassade aufgestellt und auf diese ausgerichtet. Schliesslich dienen die Messdaten von zwei Mikrofonen – eines vor der Fassade und eines im Gebäudeinnern – zur Berechnung der Schalldämmung.

 

Innenlärm

Typischerweise entstehen im Innern eines Gebäudes verschiedene Geräusche. Die einen werden von Menschen erzeugt (z.B. Gespräche, Musik, Baulärm), andere stammen von fest installierten Maschinen oder Apparaten (Lüftungsanlage, Heizung, Waschmaschinen usw.).

Wenn es nun darum geht, diese Geräusche zu quantifizieren, ist nicht nur deren Pegel, sondern insbesondere auch die Art der Schallübertragung von Interesse. Dabei werden zwei Fälle unterschieden:

  1. Luftschall sind Geräusche, die sich über die Luft ausbreiten,
  2. Körperschall, z.B. Klopf- oder Bohrmaschinenlärm, verbreitet sich in Form von Vibrationen über die Struktur (d.h. Wände und Böden) des Gebäudes.

Folglich ist es essentiell wichtig, die Luftschall- und die Trittschall-Dämmung zwischen den einzelnen Räumen gesondert zu bestimmen. Dabei haben sich zwei Messmethoden etabliert.

 

Luftschall-Dämmung

Ähnlich wir bei der Bestimmung der Fassaden-Schalldämmung wird die Luftschall-Dämmung mit einer relativen Messung erfasst. Das heisst, dass eine Referenz-Schallquelle im (Sende-) Raum aufgestellt, und der Pegel in diesem sowie im Nebenraum (Empfangsraum) gemessen wird. Aus der Pegeldifferenz dieser beiden Messwerte und der Nachhallzeit des Empfangsraumes errechnet sich sodann das Ergebnis der Luftschall-Dämmung.

Airborne sound insulation measurement


Trittschall-Dämmung

Hier handelt es sich um eine absolute Messung. Das heisst konkret, dass ein kalibriertes Norm-Hammerwerk im Gebäude aufgestellt wird, und der davon erzeugte Trittschall im Raum darunter (oder daneben) akustisch gemessen wird. Zusammen mit der Nachhallzeit des Empfangsraumes lässt sich so die Trittschall-Dämmung berechnen.

Impact sound insulation measurement


Gegenmassnahmen

Es ist offensichtlich, dass bei der Bekämpfung störender Lärmquellen innerhalb eines Gebäudes die jeweilige Art der Schallübertragung von zentraler Bedeutung ist. Bei Luftschall bietet sich in erster Linie der Einsatz schalldämpfender Materialien an, während für die Reduktion von Körperschall strukturelle Massnahmen notwendig sind (Einbau eines schwimmenden Bodens o.ä.).

 

Raumakustik

Der dritte Aspekt, der für das Wohlbefinden in einem Raum enorm wichtig ist, sind dessen akustische Eigenschaften. Das dabei entscheidende Mass ist die Nachhallzeit, d.h. die Zeitdauer, mit der die im Raum erzeugten Geräusche abklingen. Konkret wird dazu der „RT60“ Wert bestimmt, der die Zeit bemisst, in der ein abrupt endender Schallpegel um 60 dB abgeklungen ist.

Generell gibt es ein „Wohlfühlband“ für das akustische Raumklima, denn sowohl sehr kurze als auch sehr lange Nachhallzeiten lassen den Raum ungemütlich wirken. In einem Büro sind z.B. Nachhallzeiten von 0.5 – 1 Sekunde angemessen, während für wohlklingende Konzert- oder Opernsäle Nachhallzeiten von 1.5 – 2 Sekunden angestrebt werden.

 

Messprozedur

In der Praxis gibt es drei Voraussetzungen für die Messung des RT60 Wertes:

  1. Eine genügend leise Umgebung, damit die Nachhallzeit überhaupt zuverlässig messbar ist.
  2. Erzeugung eines ausreichend lauten, breitbandigen Prüfgeräuschs (breitbandig heisst, dass das Geräusch genügend tief-, mittel- und hochfrequente Anteile hat).
  3. Ein geeignetes Messgerät.

Für die Messung selbst wird als erstes die Schallquelle (s.u.) an einem geeigneten Ort aufgestellt. Dabei ist darauf zu achten, dass genügend Abstand zu schallharten Oberflächen wie z.B. Wände oder Tischplatten eingehalten wird, da sonst Resonanzen oder Auslöschungen auftreten können (typischerweise beträgt der Mindestabstand 1.5 – 2 m).

Als nächstes folgt das Aufstellen des Messgeräts mit dem Mikrofon, die ebenfalls weit genug weg von der Schallquelle positioniert sein müssen.

Nun kann die Messung beginnen: die Schallquelle wird wiederholt aktiviert und abgeschaltet, während das Messgerät die Nachhallzeiten misst und mittelt. Dabei gilt es zu beachten, dass vor allem in grösseren Räumen mehrere Messungen durchzuführen sind, wobei sowohl die Positionen der Schallquelle als auch des Messgeräts jeweils wechseln.

Schliesslich sei darauf hingewiesen, dass in der Praxis lediglich der Pegelabfall um 20 dB (T20) bzw. 30 dB (T30) gemessen, und anschliessend auf 60 dB extrapoliert wird. Der Grund dafür liegt darin, dass für eine zuverlässige und akkurate Messung des RT60 Wertes aufgrund von unvermeidbaren Hintergrund-Geräuschen und der notwendigen Reserven ein enorm lautes Prüfsignal erzeugt werden müsste, was kaum vernünftig machbar wäre.

 

Schallerzeugung

Der Erzeugung des Prüfgeräuschs kommt naturgemäss eine zentrale Bedeutung zu. Wie bereits erwähnt muss das Geräusch zunächst einmal laut genug sein, um eine vernünftige Messung zu ermöglichen. In der Praxis haben sich Schallquellen bewährt, die rund 120 dBSPL erzeugen können, wie z.B.

  • Rosa Rauschen aus einem omnidirektionalen Lautsprecher,
  • Schallquellen, die einen lauten Knall erzeugen, wie z.B. eine Startpistole, ein platzender Ballon oder eine Starterklappe.

WICHTIG   
Da für Nachhallzeit-Messungen sehr hohe Schallpegel notwendig sind wird dringend empfohlen, stets einen adäquaten Gehörschutz zu tragen!

 

Messergebnisse

Am Ende einer Messreihe zeigt das Messgerät nicht nur die Nachhallzeiten pro Terz- oder Oktavband an, sondern zusätzlich noch zwei weitere Kennwerte: die Korrelation und die Messunsicherheit.

Die Korrelation gibt an, in wie weit der gemessene Pegelabfall linear verläuft. In der Praxis können verschiedene Einflüsse dazu führen, dass der Pegel nicht gleichmässig, sondern sprunghaft abfällt. Das Messgerät erkennt dies automatisch und informiert den Benutzer entsprechend.

Die Berechnung der Messunsicherheit erfolgt hingegen nach einem standardisierten Verfahren, das die Mess-Bandbreite, die reale Dauer der Nachhallzeit-Messung (T20 oder T30) sowie die Anzahl der Messzyklen berücksichtigt. Je tiefer die Messunsicherheit, desto präziser ist das Ergebnis.

 

Praktische Aspekte

Doch inwieweit liefern Messungen, die in menschenleeren Räumen durchgeführt werden, überhaupt relevante Ergebnisse? Hintergrund zu dieser Frage ist die Tatsache, dass der menschliche Körper zur Schallabsorption beiträgt, und somit die Abwesenheit von Publikum die Nachhallzeit erhöht. Dies zeigt sich insbesondere in Räumen, die für eine grosse Anzahl von Besuchern ausgelegt sind, wie z.B. klassische Konzert- oder Opernsäle.

Auf der andern Seite ist es offensichtlich unzumutbar, eine Nachhallzeit-Messung mit dem dafür benötigten lauten Anregungssignal in einem vollbesetzten Saal durchzuführen.

Die Lösung für dieses Problem liegt darin, die im leeren Raum gemessene Nachhallzeit nachträglich zu reduzieren. Die Höhe dieses Korrekturwertes lässt sich zwar durch aufwendige Simulationen bestimmen, wird jedoch in der Praxis meistens empirisch vom akustischen Experten anhand der Gegebenheiten und Erfahrungswerte festgelegt.

 

Massnahmen zur Reduktion der Nachhallzeit

Die Nachhallzeit lässt sich auf zwei verschiedene Arten beeinflussen:

  1. Schallharte Oberflächen (z.B. Betonwände- & Decken, Fenster, Tischplatten etc.) reflektieren den Schall und führen so zu höheren Nachhallzeiten.
  2. Schallabsorbierende Materialien (z.B. Vorhänge, Teppiche, spezielle Paneele) verkürzen die Nachhallzeit.

Die entsprechenden Elemente werden im Idealfall bereits während der Planungsphase vorgesehen, spätestens jedoch nach der Fertigstellung des Raumes eingebaut.

Ein weitere Massnahme wäre die Öffnung grösserer Flächen (z.B. Fenster). Dadurch kann der im Raum erzeugte Schall entweichen, anstatt reflektiert zu werden. Andererseits ist dies meistens nicht praktikabel, da entweder klimatische Bedingungen oder Aussenlärm dagegen sprechen.