Akustische Sanierung von Innenräumen mit Schallabsorbern

Mittels optimierter Anordnung von Schallabsorbern kann der Aufwand für die akustische Sanierung von Innenräumen gegenüber herkömmlichen Methoden reduziert werden. Wird dazu noch ein ökologisch verträgliches Absorbermaterial eingesetzt, ist dem Ziel der Nachhaltigkeit umfassend Rechnung getragen.

»Laute Räume« werden zunehmend zum Problem. Jeder kennt den Effekt der Lärmspirale (Lombard-Effekt) aus eigener Erfahrung, etwa vom letzten Besuch in einer Gaststätte: Wenn man sich dort gegenseitig schlecht versteht, weil es im Raum zu sehr hallt, muss man lauter sprechen, wodurch sich die anderen im Raum dann schlechter ver­stehen und ihrerseits die Gesprächslautstärke erhöhen, weshalb man selbst dann noch lauter spricht, und immer so weiter …

Tatsächlich ist der diesbezügliche Sanierungsbedarf immens: Die Anzahl der akustisch sanierungsbedürftigen Räume ­aller Art allein in Deutschland geht in die Millionen. Dabei ist es heute selbstverständlich, dass jede Maßnahme bzw. Lösung den zu Recht steigenden Ansprüchen an Nachhaltigkeit und ökologische Verträglichkeit sowie gleichzeitig an die bauphysikalische Qualität der Räume genügen muss. Die verfügbaren Budgets hingegen werden immer knapper, was sich in absehbarer Zeit wohl eher nicht ändern wird.

Eine Lösung für die akustische Sanierung von Innen­räumen soll insbesondere die folgenden Anforderungen berücksichtigen:

• Zunächst muss sie funktionieren, d.h., es soll insbesondere beim Bauen im Bestand eine signifikante Reduktion der Nachhallzeit erfolgen.
• Der Materialaufwand, d.h. die benötigte Menge an Absorbermaterial, soll dabei insgesamt möglichst gering sein (vorteilhaftes Kosten-Nutzen-Verhältnis).
• Es sollen bei einer akustischen Sanierung möglichst keine vorhandenen und noch brauchbaren Einrichtungen geopfert werden. Beispiel: In Schulen werden Räume häufig sukzessive saniert, und man möchte in der Regel bei einer akustischen Sanierung die Beleuchtungskörper (oder andere Installationen wie Brandmelder, Beamer usw.) erhalten.
• Die Installation vor Ort soll schnell vonstattengehen, sodass die Raumnutzung nur kurzfristig beeinträchtigt wird.
• Die Lösung soll baubiologisch und insgesamt ökologisch vorteilhaft sein.
• Nicht nur in architektonisch sensiblen Bereichen (z. B. Denkmalschutz) soll der optische Gesamteindruck des Raums möglichst wenig verändert bzw. beeinträchtigt werden.
• Alle weiteren baulichen Anforderungen sind zu beachten (Brandschutz, Absturzsicherheit, Dauerhaftigkeit, Vandalismussicherheit).

Wie kann nun eine solche Lösung aussehen? Dieser Frage wurde, wissenschaftlich begleitet durch das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, nachgegangen.

Exkurs zu wichtigen Fachbegriffen der Raumakustik

Für die Bewertung der »Akustik« eines Raums existiert eine Reihe von Parametern, wie z.B. die Nachhallzeit, der Speech Transmission Index (STI), die Pegelabnahme bei Abstandsverdoppelung u.a. Hierfür gibt es ebenfalls eine Reihe von Normen und Richtlinien, aus denen Grenz- bzw. Orientierungswerte für die diversen Kenngrößen je nach Nutzungsart des betreffenden Raums entnommen werden können. Stellvertretend seien hier genannt:

• DIN 18041:2016-03 [5] Hörsamkeit in Räumen – Anforderungen, Empfehlungen und Hinweise für die Planung,
• VDI-Richtlinie 2569:2019-10 Schallschutz und akustische Gestaltung in Büros.

Dabei gelten neben den genannten Akustiknormen auch Vorschriften für den Arbeitsschutz. Dies sei erwähnt, weil hieraus durch Personen, die unter mangelhafter Raumakustik zu leiden haben, ein unmittelbarer Handlungs­bedarf für die verantwortlichen Stellen (z.B. Arbeitgeber) abgeleitet werden kann. Für Schulen und Kindertagesstätten sind dies z.B.: Arbeitsstättenrichtlinie A3.7-Lärm, TvÖD-V Anlage D.12, DGUV-Regeln 102-601 und 102-602. 

Die bedeutsamste raumakustische Kenngröße in der Praxis ist die Nachhallzeit: Die Nachhallzeit (T) ist die Zeit in Sekunden, in der der Schalldruckpegel in einem diffusen Schallfeld nach dem Abschalten des Signals um 60 dB abnimmt. Aus praktischen Gründen misst man allerdings nur die Zeit bis zur Abnahme um 30 dB bzw. 20 dB und extrapoliert dann auf 60 dB. Um dies kenntlich zu machen, werden die so ermittelten Nachhallzeiten mittels Indizes als T30 bzw. T20 gekennzeichnet. Die Nachhallzeit ist bei verschiedenen Frequenzen unterschiedlich, es wird daher vereinfachend oft ein gemittelter, »breitbandiger« Einzahlwert angegeben. Typische Nachhallzeiten sind z.B. (Circawerte, breitbandig):

• Wohnzimmer: 0,4 s,
• Klassenraum: 0,6 s (mit akustischer Ausstattung, so sollte es sein),
• Klassenraum: 1,3 s (so sieht es leider in vielen unsanierten Schulen aus),
• Kölner Dom: 13 s (ein gewisser Nachhall kann je nach Nutzung durchaus erwünscht sein).

Um die Nachhallzeit in einem Raum zu reduzieren, kann man dort spezielle schallabsorbierende Materialien einbringen, die durch ihre Struktur deutlich mehr Schallenergie durch Reibung in Wärme umwandeln, also »schlucken« können als die normalen Raumoberflächen (Wände, Mobiliar etc.).

Dieses »Schallschluckvermögen« wird durch den Schallabsorptionsgrad (á) angegeben: Es handelt sich um den von einer Oberfläche nicht reflektierten Anteil der einfallenden Schallenergie. Wird alles geschluckt, gilt á = 1, und wird alles reflektiert, gilt á = 0. Auch der Schallabsorptionsgrad ist frequenzabhängig. Typische Schallabsorptionsgrade sind z.B. (Werte für 500 Hz aus DIN 18041):

• Glattputz: 0,03,
• Teppichboden, 7 bis 10 mm Florhöhe, auf massivem Untergrund: 0,14,
• Melaminharz-Schaumstoff, Rohdichte 8 bis 10 kg/m3, 50 mm dick: 0,87.