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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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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1,0

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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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1,0

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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

Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur

4000

30

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

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perfora (44%)

250

500

1000

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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

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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

48

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

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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

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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

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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

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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

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Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur

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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)

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Wenn‘s schallt und hallt, Raumakustik – Moderne Architektur

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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«

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