Alpha-w (Bewerteter Schallabsorptionsgrad)

Für die Ermittlung werden in Terzen gemessene (Alpha-s) und auf Oktaven umgerechnete (Alpha-p) verwendet. Als Hilfsmittel dient die sogenannte Bezugskurve, diese wird in Schritten von 0,05 so lange senkrecht verschoben, bis die Summe der Unterscheitungen der Oktavwerte maximal 0,10 beträgt. Bei 500 Hertz wird dann der Alpha-w abgelesen. Deutlich erhöhte Absorptionsleistungen in bestimmten Frequenzen von mindestens 0,25 werden durch im Klammern gesetzte Buchstaben L = low (250 Hz) M = medium (500 und 1000 Hz) oder H = high (2000 und 4000 Hz) ausgedrückt. Durch diese zusätzlichen Buchstaben ist die Kennzahl Alpha-w etwas präziser als die Absorberklassen, für hochwertige Raumakustik muss dennoch der Frequenzverlauf der Absorptionsleistung betrachtet und auf die Anforderungen des Raumes abgestimmt werden.

Akustik

Ist die Lehre vom Schall. Es gibt eine Vielzahl an unterschiedlichen, zum Teil nicht genau abgrenzbaren Arbeitsbereichen:

• Raumakustik – beschäftigt sich mit der Akustik innerhalb eines Raumes, um je nach Nutzungsart eine gute Sprachverständlichkeit bzw. ein optimales Hörerlebnis zu ermöglichen
• Bauakustik – beschäftigt sich im Wesentlichen mit der Schalldämmung zwischen zwei verschiedenen Räumen, bzw. mit Außenwelt und Raum
• Psychoakustik – befasst sich mit dem Zusammenhang der menschlichen Empfindung von Schall und dessen physikalischen Messdaten
• Elektroakustik – befasst im Wesentlichen sich mit der Umwandlung von elektrischen Impulsen in Schall (Lautsprecher) und umgekehrt (Mikrofon)

Wir beschäftigen uns hier ausschließlich mit dem Thema Raumakustik

Bassverhältnis (Bass Ratio)

Für Nutzungsart Musikdarbietung ist eine höhere Nachhallzeit für Frequenzen unter 250 Hz erwünscht, dies erzeugt „Klangwärme“. Es gibt das Verhältnis von der Nachhallzeit in den Frequenzen 125 Hz und 250 Hz zu den Frequenzen 500 Hz und 1000 Hz an. Anzustreben für Musikdarbietung (im Gegensatz zu Musikproberäume und Musikunterricht) ist eine Bassratio von 1,1 bis 1,3.
BR=(T125+T250) / (T500+T1000)
(T=Nachhallzeit)

Frequenz

Die Häufigkeit des Wechsels des Luftdrucks (bei Luftschall), nennt man Frequenz. Gemessen wird sie in Hz (Hertz). 1 Hz ist somit eine Schwingung pro Sekunde. Bei der Schallwiedergabe bestimmt die Frequenz die Tonhöhe. In der Akustik entspricht eine Verdoppelung der Frequenz dem Intervall einer Oktave. Als kleinere Intervalle sind Terzen (1/3 Oktaven) gebräuchlich. Frequenzen zwischen 16 Hz und 20 kHz sind für das menschliche Gehör wahrnehmbar, also etwa 10 Oktaven. Individuelle Unterschiede sind groß und mit zunehmendem Alter sinkt die obere Grenze erheblich ab. Schall mit einer Frequenz von unter 16 Hz bezeichnet man als Infraschall, oberhalb von 20000 Hz als Ultraschall und oberhalb von 1.000.000.000 Hz (1 GHz) als Hyperschall.

Informationsübertragung

Die hauptsächliche Informationsübertragung in der Sprache findet in den Konsonanten statt. Diese liegen im Frequenzband im Bereich über 1000Hz (siehe Diagramm rechts – Quelle Diagramm: H.V. Fuchs (2007) Schallabsorber und Schalldämpfer – Springer Verlag).
Für die Anforderung von schallabsorbierenden Maßnahmen ist die Schallabstrahlung von größerer Bedeutung.

Lautstärkepegel

Die Empfindlichkeit des Gehörs ist frequenzabhängig. Die Hörschwelle bei 1000 Hertz liegt bei etwa 0 dB, bei 20 Hertz allerdings bei etwa 70 dB (siehe Diagramm oben). Um diesen Wahrnehmungsunterschieden gerecht zu werden, gibt es den Lautstärkepegel (Einheit = phon). Bei einer Frequenz von 1000 Hertz sind Schalldruckpegel (dB) und Lautstärkepegel (Einheit = phon) gleich hoch. Statt der Lautstärke kann auch die Lautheit (Sone) angegeben werden“ ersetzt werden.

Nachhallzeit

Die Nachhallzeit – das ist jene Zeit, die ein Geräusch nachhallt – (Schalldruckabnahme um 60dB – also auf ein Millionstel seines Ursprungswertes). Es ist die wichtigste Kennzahl für gute Akustik bzw. Raumakustik und wird in Sekunden angegeben.

Die Nachhallzeit ist abhängig vom Raumvolumen und vom Absorptionsgrad der Flächen.

Die Nachhallzeit kann ermittelt werden durch die Nachhallformel nach Sabine:

…..0,163 x V/m³
T/s = —————–
…….A/m²

T/s = Nachhallzeit in Sekunden
V/m³ = Raumvolumen in m³
A/m² = äquivalente Schallabsorptionsfläche in m²

Nachhallzeit (anzustreben)

Die anzustrebenden Nachhallzeiten variieren je nach Verwendungsart des Raumes und der Raumgröße (siehe Diagramm unten).
Die tatsächliche Nachhallzeit kann über die Absorptionseigenschaften der Raumflächen optimiert werden.

Zu lange Nachhallzeit – Auswirkung Raumakustik

Bei Sprache bewirkt eine zu lange Nachhallzeit, dass nachfolgende Silben durch den zu langen Abklingvorgang der vorhergehenden verdeckt werden. Das mildert die Verständlichkeit.
Bei Musik bewirkt ein zu langer Abklingvorgang vor allem bei tiefen Frequenzen, dass die Klänge verschmelzen und ein „mulmiger“ musikalischer Eindruck zustande kommt.

Zu kurze Nachhallzeit – Auswirkung Raumakustik

Bei zu kurzer Nachhallzeit ist der Raumeindruck „trocken“, der Raum „trägt nicht“. Zu kurze Nachhallzeit kann in einem großen Raum außerdem dazu führen, dass vor allem im hinteren Saalbereich keine ausreichende Lautstärke erreicht wird, weil Pegel erhöhende Reflexionen fehlen.

Die ermittelte optimale Nachhallzeit wird dann auf den gesamten Frequenzverlauf übertragen.

Schall

Schallwellen sind Druckschwankungen in einem elastischen Medium. Das Medium kann gasförmig (Luftschall), flüssig (Wasserschall) oder fest (Körperschall) sein. Die Bewegung wird auf das benachbarte Teilchen durch Anstoßen übertragen. Es kommt zur Verdichtung und Verdünnung der Materie und zur Fortpflanzung des Schalls. Im Vakuum gibt es keine Schallausbreitung bzw. keine Akustik, da keine Materie vorhanden ist.

Schallabsorptionsfläche (äquivalente)

Multipliziert man den Schallabsorptionsgrad eines Bauteiles mit dessen Fläche in m² so erhält man die äquivalente Schallabsorptionsfläche.

Beispiel:
Es werden 100 m² – Akustikplatten mit einem Absorptionsgrad von 0,7 montiert.
100 x 0,7 = 70 m² zusätzliche äquivalente Schallabsorptionsfläche.

Die äquivalente Schallabsorptionsfläche lässt sich nicht nur auf die Begrenzungsflächen eines Raumes sondern auch auf die darin befindlichen Gegenstände und Personen anwenden und ist daher für die Errechnung der raumakustischen Eigenschaft von grundlegender Bedeutung.
Pro Verdoppelung der äquivalenten Absorptionsfläche sinkt der Schalldruckpegel um 3 dB.

Schallabsorptionsgrad

Gibt das Verhältnis von absorbierter zu reflektierter Schallenergie an.
Ein Absorptionsgrad von 1 bedeutet 100% Schallabsorption, ein Wert von 0 bedeutet 0% Absorption (=100% Reflexion). Der Schallabsorptionsgrad ist abhängig von der Frequenz.

Schallabsorptionsklassen

Die Schallabsorptionsklassen werden mit den Buchstaben A – E klassifiziert.
Diese werden vom bewerteten Schallabsorptionsgrad „Alpha-w“ abgeleitet.
Klasse A = Alpha-w 1,00 / 0,95 / 0,90
Klasse B = Alpha-w 0,85 / 0,80
Klasse C = Alpha-w 0,75 / 0,70 / 0,65 / 0,60
Klasse D = Alpha-w 0,55 / 0,50 / 0,45 / 0,40 / 0,35 / 0,30
Klasse E = Alpha-w 0,25 / 0,20 / 0,15
Frequenzverläufe der Schallabsorption können mit dieser Kennzahl nicht ausgedrückt werden. Meist werden für optimale Nachhallzeiten sogar mittlere oder niedrige Absorberklassen mit einer erhöhten Schallabsorptionsleistung im mittleren oder unteren Frequenzbereich benötigt. Als Kennzahl ist diese Klassifizierung daher aus unserer Sicht in den meisten Fällen unzureichend. Auch wenn es dadurch etwas komplexer wird, es muss dennoch immer der gesamte Frequenzverlauf eines Absorbers betrachtet werden.

Schalldruckpegel / Schallleistungspegel

Die Einheit des Schalldruckpegels ist Dezibel (dB). Der Schalldruckpegel wird aus dem Schalldruck abgeleitet – 0 dB (Hörschwelle) sind 20 Mikropascal. Die Schmerzgrenze liegt bei etwa 130 dB. Es ist ein logarithmischer Wert. Bei der Addition von zwei gleichen Pegeln erhöht sich der Schalldruckpegel um 3 dB. Schalldruckpegeländerungen von ca. 1 dB können gerade noch wahrgenommen werden. Ein Unterschied im Schalldruckpegel von 10 dB wird (bei 1000 Hz und 40 dB) als doppelte Lautstärke wahrgenommen. Ein Schallfeld kann auch durch die Schallleistung bzw. den Schallleistungspegel beschrieben werden. Der Schalldruckpegel ist ortsabhängig, daher ist er für die Beschreibung von Schallquellen nur bedingt geeignet. In der Akustik wird für Schallquellen daher der Schallleistungspegel verwendet, die Einheit ist Dezibel (dBSPL). Beispiele Schalleistungspegel: 0 dB – Hörschwelle 10 dB – Leises Flüstern 18 dB – Blätter im Wind 40 dB – Wellen am Stand 50 – 60 dB – Straßenlärm 70 dB – Unterhaltungssprache, Schreibmaschine 80 – 100 dB – laute Sprache, Disko 100 dB – durch Schreien erreichbar 105 dB – von ausgebildeten Sängern erzielbar 120 dB – Presslufthammer 130 dB – Schmerzgrenze 150 dB – Sirene 180 dB – Raketentriebwerk.

Schallgeschwindigkeit

Die Schallgeschwindigkeit gibt an, wie schnell sich der Schall ausbreitet. Sie wird in Metern pro Sekunde gemessen. Die Geschwindigkeit der Schallausbreitung ist abhängig vom Medium, in dem sich der Schall ausbreitet. Beispiele Schallgeschwindigkeit: Luft 343 m/s (bei 20° Celsius, pro Grad Temperaturabnahme wird die Schallgeschwindigkeit um etwa 0,6 m/s langsamer) Wasser 1440 m/s Gummi 1480 m/s Aluminium 6260 m/s