SEMINAR
Wenn’s schallt und hallt Raumakustik – Moderne Architektur Donnerstag, 13. November 2014 LFI Hotel Auf der Gugl 3, 4020 Linz
Thema: Raumakustik Allgemeines/Grundlagen Referent: Dipl.-Ing. (FH) Clemens Häusler, MSc Ingenieurbüro bauphysik.at
Raumakustik - Akustisch kleine Räume Raumakustik
Akustisch kleine Räume
2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Übersicht Grundlagen
• Absorption, Nachhall, Frequenzbereich • Schallfeld, Moden, Echo, Übertragung
Anforderungen
• Literatur • ÖN B 8115-3
Absorption
• Einzahlangaben (i.M., NRC, w) • Messwerte
Beispiele Nachhall
• Vortragsraum • Besprechungszimmer
Rechnung Absorber
• unendlich ausgedehnte Flächen • einzelne kleine Akustik-Elemente
Blick in die Zukunft
• hochabsorbierende Akustik-Elemente
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Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Schallabsorption Absorbierende und reflektierende Flächen bestimmen die Akustik »gute« bzw »schlechte« Absorption gibt es nicht, die Menge muss passen keine Anforderung an Absorption einzelner Oberflächen
Absorption und Reflexion einer Oberfläche Absorptionsgrad z.B.: 0,75
Absorption z.B.: 75 %
baulichen Umstände + geplanten Nutzung => »richtige« Absorption. Klassifizierung nach ÖN EN ISO 11654 (A,B,C,..) suggeriert Wertung
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Reflexion z.B.: 25 %
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Schallabsorption Absorbierende und reflektierende Flächen bestimmen die Akustik »gute« bzw »schlechte« Absorption gibt es nicht, die Menge muss passen keine Anforderung an Absorption einzelner Oberflächen baulichen Umstände + geplanten Nutzung => »richtige« Absorption Klassifizierung nach ÖN EN ISO 11654 (A,B,C,..) suggeriert Wertung
A=S· 2014-11-13
[m²]
Schallabsorbierende Elemente in einem Raum Decke Luft
Wand
Einrichtung
Personen Boden
Ages = SW·W+ SB·B+ SD·D + AE + AP + AL
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Sabinsche Nachhallzeit Messung bzw. Berechnung der Nachhallzeit
V...Raumvolumen [m³] A...Absorption m²] Absorption gleichmäßig verteilt ist keine zu hohe mittl. Absorption ( 0,25) keine zu extremes Seitenverhältnis (1:5) das Raumvolumen V < 2000 m³ ist
Messung der Nachhallzeit erzeugtes Geräusch wird abgeschaltet erzeugtes Geräusch 30 dB Lautstärke [dB]
T = 0,16 · V/A [s]
Umgebungsgeräusch T30 Nachhallzeit: T = T60 = T30 · 2
Zeit [s]
ÖN EN 12354-6 widmet der »einfachste aller akustischen Formeln« mehrere Seiten 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Frequenzbereich Schallgeschwindigkeit in Luft, c c = Wellenlänge • Frequenz = • f 340 m/s 1200 km/h Grenzen von Hör - und Sprachbereich Frequenz, f [Hz]
Wellenlänge, [m]
Hören
20 ... 20 000
17.0 ... 0.0017
Sprechen
200 ... 2 000
1.70 ... 0.0170
Raumakustik
100 ... 5 000
3.40 ... 0.0680
Bereich
18 Terzen (6 Oktaven) der Raumakustik MittenFrequenz 2014-11-13
Terz Unten
100
200
400
800
1600
3150
Terz / Oktav
125
250
500
1000
2000
4000
Terz Oben
160
315
630
2500
2500
5000
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Frequenzbereich Frequenzspektrum von Mann und Frau bzw. Gesang tiefe Töne geben Klang und Volumen
Mann
Frau
Gesang
70
50
40
4000
f [Hz]
1000
30 500
Nachhallzeit kann die Bedeutung einzelner Bereiche an Nutzung anpassen - ein langer Nachhall verstärkt, ein kurzer schwächt ab
60
250
hohe verantwortlich für Sprachverständlichkeit
[dB]
125
mittlere Frequenzen am meisten Energie
jede Frequenz hat seine Bedeutung - Frequenzbereich 100...5000 Hz ist zu betrachten 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Schallfeld Freies Schallfeld Ein ungestörtes Ereignis im Freien Nur die Schallquelle bestimmt das Schallfeld Die Lautstärke wir nur durch die Entfernung von der Schallquelle bestimmt Lp = Lw - 10 log (Hülle) Lp = Lw - 10 log (2 r²) Abstand r = 1(10)m: Lp=Lw-8 dB (-28) Lp…Schalldruck [dB], Lw…Leistung Quelle [dB] 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Schallfeld Diffuses Schallfeld Ein perfekt diffuses Schallfeld (Hallraum) Der Schall kommt aus allen Richtungen mit gleicher Stärke Die Lautstärke ist im ganzen Raum (abseits der Oberflächen) ist gleich Lp = Lw - 10 log A/4 Lp = Lw - 10 log V/T+14 T=0,5s: V=25(100)m³ => Lp=Lw-3 dB (-9) 2014-11-13
T=1,0s: V=25(100)m³ => Lp=Lw-0 dB (-6)
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Schallfeld Gesamtschallfeld Freies und diffuses Schallfeld im Raum Die Oberflächen, d.h. Absorption & Reflexion sind bestimmend Das Zusammenspiel aus direktem und reflektiertem Schall ist entscheidend Lp = Lw - 10 log (2 r²) - 10 log V/T+14 T=0,5s; V=100m³, r=1(10)m => Lp dif = Lw -9 dB Lp frei = Lw-8 dB (-28) Lp=Lp dif + Lp frei 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Raummoden Raumabmessung und (x-mal halbe) Schallwelle passen zusammen Berechnung (rechteckiger Raum)
c l2 m2 n2 f l,m,n 2 2 L B2 H2
Grenzwert (Schröderfrequenz)
fSCH 2000 T V
l/m/n = 1/1/0, z.B. 5 x 4 x 3 m: f1/1/0 = 55 Hz T = 1 s, V = 50 / 100 / 500 / 1000 m³ => fSCH = 283 / 200 / 89 / 63 Hz 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Raummoden Raumabmessung und (x-mal halbe) Schallwelle passen zusammen Berechnung (rechteckiger Raum)
c l2 m2 n2 f l,m,n 2 2 L B2 H2
Grenzwert (Schröderfrequenz)
fSCH 2000 T V
l/m/n = 2/3/0, z.B. 5 x 4 x 3 m: f2/3/0 = 146 Hz T = 1 s, V = 50 / 100 / 500 / 1000 m³ => fSCH = 283 / 200 / 89 / 63 Hz 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Raummoden Raumabmessung und (x-mal halbe) Schallwelle passen zusammen Berechnung (rechteckiger Raum)
c l2 m2 n2 f l,m,n 2 2 L B2 H2
Grenzwert (Schröderfrequenz)
fSCH 2000 T V
l/m/n = 5/7/0, z.B. 5 x 4 x 3 m: f5/7/0 = 347 Hz T = 1 s, V = 50 / 100 / 500 / 1000 m³ => fSCH = 283 / 200 / 89 / 63 Hz 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Raummoden Raumabmessung und (x-mal halbe) Schallwelle passen zusammen Berechnung (rechteckiger Raum)
c l2 m2 n2 f l,m,n 2 2 L B2 H2
Grenzwert (Schröderfrequenz)
fSCH 2000 T V
l/m/n = 2/1/0, z.B. 5 x 4 x 3 m: f2/1/0 = 81 Hz Raummoden können nur durch Absorption gemindert - aber nicht verhindert - werden 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Echo & Flatterecho In der Natur wunderschön - in Räumen akustisch unerwünscht Um Signale getrennt zu erkennen müssen diese 0,005...0,01 s getrennt sein (bei 340 m/s => 1,7...3,4 m) Bei gleichem Signalen (Reflexionen) ist die Zeit wesentlich länger, ca. 0,05 s (17 m) Ab ca. 0,1 s (34 m) ist eine Reflexion eine vollends eigenständige Information = Echo
Echo in den Bergen: Kirche am Königsee reflektierter Schall
direkter Schall
Laufwegdifferenz = Wegrefl.Schall – Wegdir.Schall
früher Schall vom Ohr aufsummiert, später Schall (> 0,05 s) verwischt Klangeindruck 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Echo & Flatterecho Mehrfachreflexionen - der größte Feind der Raumakustik In großen Räumen, Abmessung > 8,5 m, kann unser Gehör das Flatterecho getrennt wahrnehmen Der vom Menschen empfundene Nachhall wird sehr stark vom diesen Flatterechos bestimmt Mehrfachreflexionen müssen unbedingt vermieden werden
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F-Echo
Nachhall
Gesamt
100 L 90 [dB]
10 m Raumbreite x 2 = 20 m 0,06 s
80 70 60 50 40
Grundgeräusch 30 0,0
0,5
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Echo & Flatterecho Mehrfachreflexionen - der größte Feind der Raumakustik In kleinen Räumen, Abmessung < 8,5 m, kann unser Gehör das Flatterecho nicht wahrnehmen Dennoch existieren Mehrfachreflexionen und können den Nachhall im Raum erheblich verlängern Mehrfachreflexionen müssen unbedingt vermieden werden
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F-Echo
Nachhall
Gesamt
100 L 90 [dB]
5 m Raumbreite x 2 = 10 m 0,03 s
80 70 60 50 40
Grundgeräusch 30 0,0
0,5
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Echo & Flatterecho Wie können Flatterechos vermieden werden? 1. Schrägstellen einer der beiden gegenüberliegenden parallelen Flächen (Winkel 5°, Fläche ½)
Absorption 2
2. Absorption an einer der beiden gegenüberliegenden Flächen (Absorption 50%) 3. Flächige Einrichtung, keine Pflanzen, welche den Schall ausreichend streut (Fläche ½ Gewicht 1 kg/m²)
1 Schrägstellen
3
Streuung
Schrägstellen von Wand und Decke verhindert Flatterechos, nicht aber Raummoden 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Schallübertragung Schlechte Akustik verzehrt den Klang Grundsätzlich sollten sich Räume neutral verhalten, d.h. ein gleich langer Hall für alle Frequenzen
Optimaler Empfänger das Ohr
Schlechte Akustik
Dies unterstützt, dass Sprache, Gesang und Musik möglichst unverzerrt übertragen wird. Die Darbietung, nicht der Raum bestimmt das »Klangerlebnis«
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verzerrt den Klang
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Optimaler Sender Musikanlage
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Hintergrundlärm undeutliche Aussprache und höheres Störgeräusch !!! Eine gute Aussprache und ruhige Zuhörer können fehlende akustische Qualität kompensieren. Wenig geübte Redner als auch störende Fremdgeräusche (Straßenlärm, Sesselrücken tuscheln,) erfordern eine bessere akustische Qualität.
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Grundlagen - Fremdsprache Fremdsprache und eingeschränktes Hörvermögen !!! In der Muttersprache kann unser Gehirn fehlende akustische Informationen sehr gut kompensieren, in einer Fremdsprache nicht. Bei eingeschränktem Hörvermögen können Reflexionen nicht ausreichend genutzt werden, der direkte Schall entscheidet, gleiches gilt für Hörgeräte!
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Anforderungen - Literatur Nachhallzeit gemäß Literatur (Fasold - Sonntag – Winkler, 1987) M II
M III
2,0
1,5
1,0
8000
V [m³]
2000
0,5 1000
Der Nachhall nimmt (bei gleichbleibender Ausstattung) zu
MI
T [s]
500
Bei Vergrößerung eines Raumes wächst das Volumen stärker als die Oberfläche
2,5
S+M
250
Dies ergibt sich aus Zusammenhang von Volumen & Oberfläche
S
125
In größeren Räumen erwartet man einen längeren Hall
S: Sprache, S+M: Sprache & Musik, M I-III: verschiedene M 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Anforderungen - Literatur Toleranzbereich gemäß Literatur (Fasold - Sonntag – Winkler, 1987) Frequenzverlauf soll konstant sein Bei Musikdarbietung ist ein Anstieg bei tiefen Frequenzen zulässig (»Wärme«) Bei hohen Frequenzen ist ein kürzerer Hall (Absorption der Luft!) oft unvermeidlich
80%
Musik
60%
Sprache
40% 20% 0% -20%
63
125
250
500
1000
f [Hz]
4000
8000
-40% -60% -80%
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Anforderungen - ÖN B 8115-3 Nachhallzeit gemäß ÖN B 8115-3 (= OIB RL 5 = Baurecht) Musik Probe Kommunikation
Audio (Kino) Fremdsprache
T [s] 1,5
V=50...250 m³ T=0,3...0,6 s
1,0
0,5
10000
V [m³]
3200
1600
800
400
0,0
200
für Personen mit eingeschränktem Hörvermögen (ÖN B 8115-3) 100
In Räume mit elektroakustischer Verstärkung (Audio!) soll Hall immer kurz sein
2,0
50
Grundsätzlich gibt es Trend zu kürzeren Nachhallzeiten. Je kürzer der Nachhall, desto besser die Verständlichkeit auf kurze Entfernung
Musik Darb. Sprache Darb.
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Anforderungen decken sich mit DIN 18041
ca. ¼ der Gesamtoberflächen muss in »Alltagsräumen« absorbierend ( ≥ 60%) sein 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Anforderungen - ÖN B 8115-3 Toleranzbereich gemäß ÖN B 8115-3 Frequenzverlauf soll konstant sein Bei Musikdarbietung ist ein Anstieg bei tiefen Frequenzen zulässig (»Wärme«) Bei hohen Frequenzen ist ein kürzerer Hall (Absorption der Luft!) oft unvermeidlich
80%
Musikdarbietung
60% 40% 20% 0% -20%
63
125
250
500
1000
f [Hz]
4000
8000
-40% -60% -80%
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Anforderungen - ÖN B 8115-3 Toleranzbereich gemäß ÖN B 8115-3 (= OIB RL 5 = Baurecht) Frequenzverlauf soll konstant sein Sprachverständlichkeit erlaubt Abfall bei tiefen Tönen (kein Beitrag zur Verständlichkeit) Bei hohen Frequenzen ist ein kürzerer Hall (Absorption der Luft!) oft unvermeidlich
80%
Musikproberaum, Audio und Sprache
60% 40% 20% 0% -20%
63
125
250
500
1000
f [Hz]
4000
8000
-40% -60% -80%
OIB Richtlinie 5 (Baurecht) beschränkt sich auf 200 bis 2500 Hz 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Anforderungen - ÖN B 8115-3 Lärmminderung gemäß ÖN B 8115-3 (mB = OIB RL 5 = Baurecht) Anforderung für alle Räume in denen Lärm entsteht, insbesondere Arbeitsräume aller Art & Größe sowie Pausenräume und Gänge in Schulen & KiGa (ÖN) Arbeitsräume, Werkstätten, Büros, KiGa & Speiseräume (OIB) mB ...mittlerer Absorptionsgrad (Raum) Begrenzungsfläche
Grenze: oben a:b:h=10:10:10 unten a:b:h=10:10:1
2,0 T [s] 1,5
≥ 0,20
1,0
V=50...250 m³ T=0,3...0,6 s
Raum leer
0,5 0,0 25
f [Hz] mB
50
100
125 -
200
250 0,20
400
500 0,25
800
1600
1000 0,25
3200 V[m³] 10000
2000 0,25
4000 0,20
ca. ¼ der Gesamtoberflächen muss in »Alltagsräumen« absorbierend ( ≥ 60%) sein 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Anforderungen - ÖN B 8115-3 Lärmminderung gemäß ÖN B 8115-3 Anforderung für alle Räume in denen Lärm entsteht, insbesondere Arbeitsräume aller Art & Größe sowie Pausenräume und Gänge in Schulen & KiGa (ÖN) Arbeitsräume, Werkstätten, Büros, KiGa & Speiseräume (OIB) m ...mittlerer Absorptionsgrad im eingerichteten Raum
Grenze: oben a:b:h=10:10:10 unten a:b:h=10:10:1
2,0 T [s] 1,5
≥ 0,30
1,0
V=50...250 m³ T=0,3...0,6 s
Raum eingerichtet
0,5 0,0 25
f [Hz] m
50
100
125 -
200
250 0,25
400
500 0,30
800
1600
1000 0,30
3200 V[m³] 10000
2000 0,30
4000 0,30
ca. ¼ der Gesamtoberflächen muss in »Alltagsräumen« absorbierend ( ≥ 60%) sein 2014-11-13
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Absorption - Einzahl arithmetischer Mittelwert i.M.von 100...5000 Hz i.M.= 0.08 / 0.44 / 0.73
ungelocht (8%)
perfora (44%)
L 2516 (73%)
1,0 0,880,86 0,85
0,8 0,8 0,770,78 0,760,76 0,740,73 0,740,720,72 0,73 0,71 0,67 0,67 0,66 0,61 0,61 0,57 0,51 0,470,450,45 0,44 0,43
0,8 0,6
0,38
0,38
0,4 0,33 0,2
0,2
0,37 0,31 0,24
0,160,170,14 0,16 0,12 0,1 0,090,08 0,060,040,04 0,05 0,030,030,030,030,040,040,04
0,0 125
2014-11-13
250
500
1000
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
2000
4000
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Absorption - Einzahl arithmetischer Mittelwert i.M.von 100...5000 Hz i.M.= 0.08 / 0.44 / 0.73
ungelocht (8%)
perfora (44%)
1,0 0,88 0,8
0,8
0,72
0,67
USA Einzahl
L 2516 (73%)
0,61
NRC von 250...2000 Hz NRC= 0.05 / 0.45 / 0.75
0,6 0,47 0,38
0,4 0,2
0,37
0,12 0,06
0,03
0,03
1000
2000
0,0 125
2014-11-13
250
500
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4000
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Absorption - Einzahl arithmetischer Mittelwert i.M.von 100...5000 Hz i.M.= 0.08 / 0.44 / 0.73 USA Einzahl NRC von 250...2000 Hz NRC= 0.05 / 0.45 / 0.75 EU Einzahl w von 200…5000 Hz w = 0,05 / 0,35 / 0,75
ungelocht (8%)
L 2516 (73%)
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 125
2014-11-13
perfora (44%)
250
500
1000
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
2000
4000
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Absorption - Einzahl arithmetischer Mittelwert i.M.von 100...5000 Hz i.M.= 0.08 / 0.44 / 0.73 USA Einzahl NRC von 250...2000 Hz NRC= 0.05 / 0.45 / 0.75 EU Einzahl w von 200…5000 Hz w = 0,05 / 0,35 / 0,75 ÖN EN ISO 11654: 1997 2014-11-13
0,90 A / 0.80 B / 0,60 C / 0,30 D / 0,15 E / n.K. ungelocht (8%)
perfora (44%)
1,0
L 2516 (73%)
A B
0,8
C
0,6
D 0,4
E
0,2
n.K. 0,0 125
250
500
1000
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
2000
4000
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Absorption - Messwerte Diffuses Schallfeld Ein perfekt diffuses Schallfeld (Hallraum) Der Schall kommt aus allen Richtungen mit gleicher Stärke Absorption kann nicht gemessen werden, gemessen wird die Nachhallzeit T: T = 0,16 · V / A T = 0,16 · V / (S · ) ÖN EN ISO 354: Akustik - Messung der Schallabsorption in Hallräumen (2003 11 01) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Absorption - Messwerte Allgemeine Materialien w Putz glatt
0.00 nK
Tapete
0.05 nK
Teppich dünn
0.10 nK
Teppich 7 mm 0.30 D A-Putz 8 mm
0.30 D
Frau sitzend
0.30 D
A-Putz 20 mm 0.60 C
1,0
Putz Person
Tapete A-Putz
Teppich Vorhang
Teppich MW 40
A-Putz MW 50
0,8 0,6 0,4 0,2
Vorhang 270 g/m² 0.55 C MW 40 mm
0.75 C
MW 50 mm
0,90 A
2014-11-13
0,0 125
250
500
1000
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
2000
4000
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Absorption - Messwerte Allgemeine Materialien w Metall glatt
perfora A-Putz
L 2516 Vorhang
Teppich MW 40
A-Putz MW 50
0.05 nK
Metall perfora 0.35 D Metall 2516
1,0
L glatt Person
0.75 C
Teppich 7 mm 0.30 D A-Putz 8 mm
0.30 D
Frau sitzend
0.30 D
A-Putz 20 mm 0.60 C
0,8 0,6 0,4 0,2
Vorhang 270 g/m² 0.55 C MW 40 mm
0.75 C
MW 50 mm
0,90 A
2014-11-13
0,0 125
250
500
1000
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
2000
4000
35
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Absorption - Messwerte Allgemeine Materialien perfora
w Metall perfora 0.35 D Metall 2516
0.75 C
L 2516
MW 40
MW 50
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2
MW 40 mm
0.75 C
MW 50 mm
0,90 A
2014-11-13
0,0 125
250
500
1000
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
2000
4000
36
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Nachhall - Rechenwerte (Vortragsraum 71 m², 25 Kinder) Allgemeine Materialien
Berechnung nach Sabine: T = 0,16 · V / A
w
Metall perfora MW 40 mm
2,0
Metall perfora 0.35 D
T [s]
Metall 2516
1,5
0.75 C
Metall 2516 MW 50 mm
1,0
0,5
MW 40 mm
0.75 C
MW 50 mm
0,90 A
2014-11-13
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
Anforderung Vortragsraum ÖN B 8115-3
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
37
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele Akustikdecken
w = 0,05 nK / 0,35 D / 0,75 C ungelocht (8%)
perfora (44%)
EN 11654: 1997 L 2516 (73%)
1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 125
2014-11-13
250
500
1000
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
2000
4000
38
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Vortragsraum 71 m² 10,0 x 7,1 x 3,0 m (213 m³) 30 einfach Holzstühle 15 einfache Holztische
2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
39
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Vortragsraum 71 m² Raum eingerichtet: ohne Personen bzw. mit 30 Kindern 1,0
ungelocht (8%) ohne P perfora (44%) ohne P
0,8
2,0
0,6
ungeloch (8%) 30 P perfora (44%) 30 P
T [s]
0,4
1,5
0,2 0,0 125
250
500 1000 2000 4000
1,0
0,5
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
mit A-Decke im leeren Raum (strichliierte Linie) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
40
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Vortragsraum 71 m² Raum eingerichtet: ohne Personen bzw. mit 30 Kindern 1,0
ungelocht (8%) ohne P L 2516 (73%) ohne P
0,8
2,0
0,6
ungeloch (8%) 30 P L 2516 (73%) 30 P
T [s]
0,4
1,5
0,2 0,0 125
250
500 1000 2000 4000
1,0
0,5
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
mit A-Decke im leeren Raum (strichliierte Linie) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
41
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Besprechungszimmer 23 m² 5,2 x 4,5 x 3,0 m (70 m³) 8 gepolsterte Stühle 4 einfache Holztische
2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
42
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Besprechungszimmer 23 m² Raum eingerichtet: ohne Personen bzw. 6 Erwachsenen (PVC) 1,0
ungelocht (8%) ohne P perfora (44%) ohne P
0,8
2,0
0,6
ungeloch (8%) 6 P perfora (44%) 6 P
T [s]
0,4
1,5
0,2 0,0 125
250
500 1000 2000 4000
1,0
0,5
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
mit A-Decke im leeren Raum (strichliierte Linie) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
43
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Besprechungszimmer 23 m² Raum eingerichtet: ohne Personen bzw. 6 Erwachsenen (PVC) 1,0
ungelocht (8%) ohne P L 2516 (73%) ohne P
0,8
2,0
0,6
ungeloch (8%) 6 P L 2516 (73%) 6 P
T [s]
0,4
1,5
0,2 0,0 125
250
500 1000 2000 4000
1,0
0,5
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
mit A-Decke im leeren Raum (strichliierte Linie) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
44
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Besprechungszimmer 23 m² Raum eingerichtet: ohne Personen bzw. 6 Erwachsenen (Teppich) 1,0
ungelocht (8%) ohne P perfora (44%) ohne P
0,8
2,0
0,6
ungeloch (8%) 6 P perfora (44%) 6 P
T [s]
0,4
1,5
0,2 0,0 125
250
500 1000 2000 4000
1,0
0,5
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
im Vergleich zu PVC-Boden (strichliierte Linie) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
45
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Besprechungszimmer 23 m² Raum eingerichtet: ohne Personen bzw. 6 Erwachsenen (Teppich) 1,0
ungelocht (8%) ohne P L 2516 (73%) ohne P
0,8
2,0
0,6
ungeloch (8%) 6 P L 2516 (73%) 6 P
T [s]
0,4
1,5
0,2 0,0 125
250
500 1000 2000 4000
1,0
0,5
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
im Vergleich zu PVC-Boden (strichliierte Linie) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
46
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Besprechungszimmer 23 m² Messung mit Wandabsorber (Verbundplattenresonator, VPR) Zusätzliche Absorber an nicht gegenüberliegenden Wänden
Decke
Wandabsorber 2.25 m² 1 x 750 x 1000 mm 1 x 1000 x 1500 mm Wenig Fläche an der richtigen Stelle hat eine große Wirkung
Akustische Maßnahmen in allen Dimensionen = Vorraussetzung für diffuses Schallfeld 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Besprechungszimmer 23 m² Raum eingerichtet: ohne Personen bzw. 6 Erwachsenen (Teppich) 1,0
ungelocht (8%) ohne P perfora (44%) ohne P
0,8
2,0
0,6
Wandabsorber: 2.25m² 1 x 750 x 1000 mm 1 x 1000 x 1500 mm
T [s]
0,4
1,5
0,2
ungeloch (8%) 6 P perfora (44%) 6 P
0,0 125
250
500 1000 2000 4000
1,0
0,5
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
Werte ohne Wandabsorber (strichliierte Linie) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Praktische Beispiele - Besprechungszimmer 23 m² Raum eingerichtet: ohne Personen bzw. 6 Erwachsenen (Teppich) 1,0
ungelocht (8%) ohne P L 2516 (73%) ohne P
0,8
2,0
0,6
Wandabsorber: 2.25m² 1 x 750 x 1000 mm 1 x 1000 x 1500 mm
T [s]
0,4
1,5
0,2
ungeloch (8%) 6 P L 2516 (73%) 6 P
0,0 125
250
500 1000 2000 4000
1,0
0,5
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
Werte ohne Wandabsorber (strichliierte Linie) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
49
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Berechnung poröser Absorber Absorption individuell auf den bestehenden Raum auslegen Professor F.P. Mechels Trilogie mit 2866 Seiten »Schallabsorber« I...III Poröser Absorber: • Mineralwolle • Polyesterwolle • Alu- und Stahlwolle • Schaumstoff • Glasgranulatplatten inklusive Abdeckung: • Folie & Vlies • Textilgewebe • Lochplatten
672 Seiten 946 Seiten 1248 Seiten
Grundlage der Berechnung ist auch Teil der europäischen Normung: ÖN EN 12354-6 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
50
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Berechnung poröser Absorber - Akustik-Verkleidung »unendlich ausgedehnte« Akustik-Verkleidung (poröse Absorber) 2516mV 30MW, H50 r 2516mV 30MW, H50 m
2516mV 30MW, H200 r 2516mV 30MW, H200 m
1,2
Poröser Absorber: • Mineralwolle • Polyesterwolle • Alu- und Stahlwolle • Schaumstoff • Glasgranulatplatten
1,0
inklusive Abdeckung: • Folie & Vlies • Textilgewebe • Lochplatten
0,2
0,8 0,6 0,4
2.5 mm Durchmesser 16% Lochflächenanteil eingeklebtes A-Vlies 30 mm Mineralwolle 4000
f [Hz]
1000
500
250
0,0 125
Professor F.P. Mechels Trilogie mit 2866 Seiten »Schallabsorber« I...III
Grundlage der Berechnung ist auch Teil der europäischen Normung: ÖN EN 12354-6 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
51
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Berechnung poröser Absorber - Akustik-Elemente einzelne kleine »Akustik-Elemente« (poröse Absorber) Holz 4/12-16mV, 80MW r
Holz 4/12-16mV, 80MW m
1,6
Messung 1 x 2 m
1,4
Poröser Absorber: • Mineralwolle • Polyesterwolle • Alu- und Stahlwolle • Schaumstoff • Glasgranulatplatten
1,2
inklusive Abdeckung: • Folie & Vlies • Textilgewebe • Lochplatten
0,2
Rechnung 1 x 2 m T-Lochung
1,0 0,8
Rechnung 2 x 4 m
0,6
4.0 mm Durchmesser 5% Lochflächenanteil eingeklebtes A-Vlies 80 mm Mineralwolle
Rechnung 4 x 8 m
0,4
Rechnung ∞ x ∞ m
4000
f [Hz]
1000
500
250
0,0 125
Professor F.P. Mechels Trilogie mit 2866 Seiten »Schallabsorber« I...III
Kanteneffekt: einzelne Akustik-Elemente können eine Schallabsorption >> 100% haben 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
52
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Berechnung poröser Absorber - Akustik-Elemente einzelne kleine »Akustik-Elemente« (poröse Absorber) Metall 1511mV, 100MW r
Metall 1511mV, 100MW m
1,6
Rechnung 1 x 2 m
1,4
Poröser Absorber: • Mineralwolle • Polyesterwolle • Alu- und Stahlwolle • Schaumstoff • Glasgranulatplatten
1,2
inklusive Abdeckung: • Folie & Vlies • Textilgewebe • Lochplatten
0,2
Rechnung 2 x 2 m
1,0 0,8
Messung 4 x 4 m
0,6
1.5 mm Durchmesser 11% Lochflächenanteil eingeklebtes A-Vlies 100 mm Mineralwolle
Rechnung 4 x 4 m
0,4
Rechnung ∞ x ∞ m
4000
f [Hz]
1000
500
250
0,0 125
Professor F.P. Mechels Trilogie mit 2866 Seiten »Schallabsorber« I...III
Kanteneffekt: einzelne Akustik-Elemente können eine Schallabsorption >> 100% haben 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
53
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Akustik-Elemente - Besprechungszimmer 23 m² 5,2 x 4,5 x 3,0 m (70 m³) 8 gepolsterte Stühle 4 einfache Holztische 6 Akustik-Elemente je 1,0 x 2,0 x 0,1 m gelochtes Metall 1511 1.5 mm Durchmesser 11% Lochflächenanteil 100mm MW (ohne Luft)
2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
54
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Akustik-Elemente - Besprechungszimmer 23 m² 1,6 1,4
Raum eingerichtet: ohne Personen bzw. 6 Erwachsenen (PVC) 1,2 1,0
ungelocht (8%) ohne P 6 A-E je 1x2m ohne P
0,8
2,0
0,6
ungeloch (8%) 6 P 6 A-E je 1x2m 6 P
T [s]
0,4
1,5
0,2 0,0 125
250
500
1000
2000
4000
6 Akustik-Elemente je 1,0 x 2,0 x 0,1 m gelochtes Metall 1511 1.5 mm Durchmesser 11% Lochflächenanteil 100mm MW (ohne Luft)
1,0
0,5
0,0 125
250
500
1000
f.[Hz]
4000
hochabsorbierende A-E: Wenig Elemente sinnvoll angeordnet - optimale Raumakustik 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
55
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Akustik-Elemente - Hersteller einige Beispiel akustisch und optisch attraktiver Akustik-Elemente Auszug von Herstellern: Strähle Raum-Systeme GmbH Gewerbestraße 6 D-71332 Waiblingen www.straehle.de
Strähle
BER
BER
Strähle
BER
BER
Akustikelemente können sehr einfach selbst gebaut werden! Strähle
Renz
Renz
BER Deckensysteme GmbH Industriestraße 12 D-33161 Hövelhof www.ber-deckensysteme.de RENZ GmbH Forchenweg 37 D-71134 Aidlingen www.renz-akustik.de
hochabsorbierende A-E sind voll gefüllt mit Absorbermaterial (ohne Lufthohlraum!) 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
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Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Zusammenfassung Die Raumakustik ist das Stiefkind der Bauphysik • B 8115-3 Forderung für alle »Alltagsräume« • OIB Richtlinie 5 »Raumakustik« ist Baurecht • Akustik ist Pflicht für »Neubau & Sanierung« • ganz eindeutige Anforderungen (Baurecht) • nur wenige Grundlagen (diffuses Schallfeld) • einfache Planung (T = 0,16 · Volumen/Absorption) • Frequenzverlauf: Einzahl akustisch zu wenig • große Fläche: rund ¼ der Gesamtoberfläche • geringere Fläche: hochwirksame A-Elemente je lauter die Umgebung & je schwächer das Ohr desto wichtiger ist gute Raumakustik 2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
57
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Literatur Auszug der verwendeten Literatur [01] »Schallabsorber, Band I« Fridolin P. Mechel, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1989 [02] »Schallabsorber, Band II« Fridolin P. Mechel, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1995 [03] »Schallabsorber, Band III« Fridolin P. Mechel, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1998 [04] »Taschenbuch der Technischen Akustik« M. Heckl & H. A. Müller, Springer-Verlag, Berlin 1995 [05] »Bau- und Raumakustik« Fasold, Sonntag, Winkler, VEB Verlag für Bauwesen, Berlin 1987 [06] »Active Control of Sound« P. A. Nelson, S. J. Elliott, Academic Press, London 1992
2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
58
Raumakustik - Akustisch kleine Räume
Literatur Auszug der verwendeten Literatur [07] »Die Wahre Schallabsorption«, Clemens Häusler Bauphysikertreffen 2010 FHT Stuttgart, Stuttgart 2010 [08] ÖNORM EN 12354-6: Bauakustik - Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften (2004 06 01) [09] ÖNORM EN ISO 354: Akustik - Messung der Schallabsorption in Hallräumen (2003 11 01) [10] ÖNORM EN ISO 11654 : Akustik - Schallabsorber für die Anwendung in Gebäuden - Bewertung der Schallabsorption (1997 09 01) [11] ÖNORM B 8115-3: Schallschutz und Raumakustik im Hochbau: Raumakustik (2005 11 01) [12] DIN 18041: Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen (2004 05) [13] OIB Richtlinie 5: Schallschutz (2011 10)
2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
59
Raumakustik - Akustisch kleine Räume Akustisch kleine Räume
Referent DI(FH) Clemens Häusler, MSc Geboren 1966 in Wien, absolvierte seine Schulausbildung in Österreich (HTL Mödling, Ing. für Hochbau) und studierte danach in Deutschland (FHT Stuttgart, Dipl. Ing. (FH) für Bauphysik) und England (University of Southampton, M.Sc. of Sound and Vibrations). Nach einem halbjährigen Forschungsauftrag am Fraunhofer-Institut für Bauphysik in Stuttgart (mikroperforierte Absorber), arbeitete er von 1995 bis 2000 in der Deutschen Industrie . Ab 2000 betätigt er sich als selbstständiger Berater in Deutschland und Österreich für Hersteller von Akustikdecken. Seit 2003 ist er freiberuflicher Bauphysiker und als Experte im Österreichischen Normungsinstitut (ON-K 208 »Schall« und ON-K 175 »Wärme«) tätig. Ab 2009-01-01 ist er Inhaber des Einzelunternehmens »Bauphysik Kalwoda«
2014-11-13
Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur
60