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2.6 Schallschutz, Lärmschutz und Raumakustik

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Der Schutz vor Lärm hat beim Bauen einen grossen Stellenwert. Abhängig von der Tätigkeit hat der Mensch ein mehr oder weniger grosses Ruhebedürfnis. Damit der Planer sich nicht auf «subjektive Anforderungen» stützen muss, regelt die Norm SIA 181:2006 «Schallschutz im Hochbau» die Grundanforderungen an den Schallschutz am und im Gebäude.

Durch folgende Massnahmen gilt es zu verhindern, dass die Nutzer ungebührlich durch Lärm belästigt werden und sich behaglich fühlen:

  • Schutz vor Innenlärm
    • Luftschall
    • Tritt- bzw. Körperschall
    • Geräusche haustechnischer Anlagen
  • Schutz vor Aussenlärm (Auto, Eisenbahn, Flugzeuge)
  • Angemessene Raumakustik, je nach Nutzung

Betreffend den Luft- und Trittschallschutz zwischen unterschiedlichen Nutzungseinheiten und den Schutz vor Geräuschen haustechnischer Anlagen unterscheidet die Norm SIA 181:2006:

  • Mindestanforderungen, welche einen Schallschutz gewährleisten, der lediglich erhebliche Störungen zu verhindern vermag und in jedem Fall einzuhalten ist.
  • Erhöhte Anforderungen, die einen Schallschutz bieten, bei dem sich ein Grossteil der Menschen im Gebäude behaglich fühlt. Das Erreichen der erhöhten Anforderungen ist aber nicht gleichbedeutend mit «nichts hören»! Bei Doppel- und Reiheneinfamilienhäusern sowie bei neu gebautem Stockwerkeigentum gelten die erhöhten Anforderungen.
  • Spezielle Anforderungen, die es bei besonderen Nutzungen oder bei besonderen Schallschutzansprüchen festzulegen und zu vereinbaren gilt.

Neben dem Grad der Störung ist die Lärmempfindlichkeit des «Empfangsraums» relevant für die Festlegung der Schallschutzanforderungen (vgl. Bild 2.6.2).

Für den Schallschutz innerhalb einer Nutzungseinheit macht Norm SIA 181:2006 Empfehlungen. Es ist empfehlenswert, den zu erreichenden Schallschutz mittels einer Zielvereinbarung zwischen Bauträger und Planern zu definieren.

Relevante Lärm- bzw. Schallbelastungen, welche die Behaglichkeit in Räumen beeinflussen.
Bild 2.6.1: Relevante Lärm- bzw. Schallbelastungen, welche die Behaglichkeit in Räumen beeinflussen.

Bild 2.6.2: Einstufung der Lärmempfindlichkeit
(Quelle: Norm SIA 181:2006).

2.6.1 Schutz gegen Luftschall von innen

Typische Luftschallgeräusche sind die menschliche Sprache und Tonübertragungen aus TV und Musikanlage.

Anforderungen

Je höher die nutzungsbedingte Lärmempfindlichkeit und je grösser der Grad der Störung ist, desto höher werden die an den Luftschallschutz zu stellenden Anforderungen (vgl. Bild 2.6.3). Der Anforderungswert Di definiert den zu erreichenden Luftschallschutz zwischen zwei Räumen. Je grösser Di ist, desto besser ist der Luftschallschutz. Die subjektive Beurteilung der Qualität des Luftschallschutzes hängt neben der erreichten Standard- Schallpegeldifferenz Di,tot (Di,tot am Bau gemessen muss grösser oder gleich Di sein) vom Grundgeräusch im Raum ab (vgl. Bild 2.6.4).

Massnahmen

Die zur Gewährleistung der Anforderungen erforderlichen Massnahmen sind abhängig von den Trennbauteilen (Decken, Wände, Türen) und des zu erreichenden Schallschutzes. Von der Systematik her unterscheidet man (vgl. Bild 2.6.5):

  • «Einschalige Konstruktionen», die nach dem «Masseprinzip» einen Schallschutz bis gegen 60 dB bieten können.
Bild 2.6.3: Mindestanforderungen an den Schutz gegen Luftschall von innen (Quelle: Norm SIA 181:2006).

Bild 2.6.4: Subjektive Empfindung des Luftschallschutzes zwischen Räumen in Abhängigkeit vom Grundgeräusch. In einer ruhigen Umgebung sollte der Schallschutz zwischen Räumen besonders gut sein (Quelle: Norm SIA 181:2006).
  • «Mehrschalige Konstruktionen», die durch das «Masse-Feder-Masse-Prinzip» einen höheren Schallschutz bieten, als gleich schwere einschalige Konstruktionen.
Systematik des Luftschalldämmvermögens von ein- und mehrschaligen Bauteilen.
Bild 2.6.5: Systematik des Luftschalldämmvermögens von ein- und mehrschaligen Bauteilen.

Bild 2.6.6 zeigt mögliche Konstruktionen, um einen geforderten Luft- und Trittschallschutz zu erreichen. Je höher der zu gewährleistende Luftschallschutz ist, desto grösser werden auch die Anforderungen an die konstruktive Ausbildung der Bauteilübergänge: Schallnebenwegübertragungen können zu einer erheblichen Reduktion des Schallschutzes führen.

2.6.2 Schutz gegen Luftschall von aussen

Die Lärmschutz-Verordnung (LSV) definiert Belastungsgrenzwerte für den Tag- und Nachtzeitraum (Beurteilungspegel Lr), abhängig von der Empfindlichkeitsstufe I bis IV der Bauzone. In einer frühen Planungsphase gilt es zu klären, ob die zulässigen Grenzwerte gemäss LSV im offenen Fenster von lärmempfindlichen Räumen eingehalten sind:

  • Planungswert (PW)Der PW dient der Lärmvorsorge und trägt planerisch zur Konfliktminderung bei. Der PW muss bei der Beurteilung von neuen Einzonungen und bei der Erstellung von neuen Anlagen eingehalten werden.
  • Immissionsgrenzwert (IGW)Der IGW widerspiegelt die Schädlichkeits- und Lästigkeitsgrenze. Beabsichtigt ein Bauherr, im bereits erschlossenen, lärmbelasteten Gebiet ein neues Gebäude zu erstellen, so hat er im Baubewilligungsverfahren die Einhaltung des IGW nachzuweisen.
Mögliche Konstruktionsvarianten, abhängig vom zu erreichenden Luft- und Trittschallschutz.
Bild 2.6.6: Mögliche Konstruktionsvarianten, abhängig vom zu erreichenden Luft- und Trittschallschutz.
  • Alarmwert (AW)Der AW ist das Kriterium für die Dringlichkeit einer Sanierung. Kann er bei öffentlichen oder konzessionierten Anlagen nicht eingehalten werden, wird der Gebäudeeigentümer verpflichtet, die Fenster gegen Schall zu dämmen (i.d.R. zulasten des Anlagebesitzers).
Bild 2.6.7: Mindestanforderungen an den Schutz gegen Luftschall von aussen (Quelle: Norm SIA 181:2006).

Die hauptsächlichen Lärmbelastungen betreffen den Strassenlärm, den Eisenbahnlärm und den Fluglärm.

Anforderungen Gebäudehülle

Abhängig vom Beurteilungspegel Lr, bei Tag bzw. bei Nacht, werden unterschiedlich hohe Anforderungen an den Schutz vor Aussenlärm bzw. an das Schalldämmvermögen der Fassade und evtl. auch des Daches (z.B. bei Fluglärm) gestellt (vgl. Bild 2.6.7).

Der Anforderungswert De definiert den zu erreichenden Luftschallschutz zwischen dem Aussenraum und dem Innenraum. Meist sind es verschiedene Bauteile wie Fenster (Rahmen, Glas, Einbausituation), Aussenwand und Sturzkonstruktion, die zu einem resultierenden Schalldämmvermögen führen bzw. zu einem Schallschutz De,tot der am Bau gemessen grösser oder gleich De sein muss.

Massnahmen

In der Baupraxis sind bei Massivbauweise meist die Fenster relevant (vgl. Kapitel 3.6) und es gilt, rechnerisch zu bestimmen, welchen Schallschutz die Fenster erreichen müssen. Bei der Ausschreibung und der Bestellung (Werkvertrag) soll für die Fenster der Kennwert «R’w + Ctr» vereinbart werden. Dieser am Bau einzuhaltende Wert kann bei Bedarf messtechnisch ermittelt und so das Einhalten der Anforderung geprüft werden. Bei mittlerer Lärmempfindlichkeit und kleiner bis mässiger Lärmbelastung kann die Mindestanforderung von De ≥ 27 dB meist mit üblichen Wärmeschutzgläsern (2-fach- und 3-fach-Isoliergläser) eingehalten werden, ausser der Fensteranteil ist sehr gross. Bei erhöhten Anforderungen (+ 3 dB) und erhöhter Aussenlärmbelastung sind jedoch in der Regel Schallschutzgläser erforderlich. Zudem wird, neben den Fenstern, auch das Schalldämmvermögen von Leichtbaukonstruktionen (Aussenwände, Dächer) für den resultierenden Schallschutz relevant.

Wenn die Lärmbelastung jedoch sehr klein oder gar kein Aussenlärm zu erwarten ist, wäre auch bei Stockwerk-eigentum sowie Doppel- und Reiheneinfamilienhäusern zu klären, ob die normativ geforderten, erhöhten Anforderungen sinnvoll sind!

2.6.3 Schutz gegen Trittschall

Trittschallgeräusche werden beim Begehen von Decken, Treppen, Podesten, Balkonen und begehbaren Flachdächern (Terrassen) erzeugt.

Anforderungen

Je höher die nutzungsbedingte Lärmempfindlichkeit und je grösser der Grad der Störung ist, desto höher werden die an den Trittschallschutz zu stellenden Anforderungen (vgl. Bild 2.6.8). Der Anforderungswert L’ definiert den zu erreichenden Trittschallschutz: Je kleiner L’ ist, desto besser ist der Trittschallschutz. Wie der Trittschallschutz, abhängig vom erreichten Standard-Trittschallpegel, subjektiv beurteilt wird, geht aus Bild 2.6.9 hervor.

Bild 2.6.8: Mindestanforderungen an den Schutz gegen Trittschall (Quelle: Norm SIA 181:2006).

Bild 2.6.9: Subjektive Empfindung des Trittschallschutzes zwischen Räumen in Abhängigkeit vom Grundgeräusch. In einer ruhigen Umgebung sollte der Schallschutz zwischen Räumen besonders gut sein. Im Zusammenhang mit der subjektiven Empfindung des Trittschallschutzes ist neben der Art des Bodenbelages auch die Art des Begehens bzw. des Schuhwerks von Bedeutung. Diesbezüglich negative Auswirkungen zeigen sich öfters bei harten Gehbelägen. Innerhalb einer Nutzungseinheit kann es beim Begehen harter Bodenbeläge zu unangenehmen Dröhneffekten kommen, welche infolge Eigenschwingungen der beteiligten Konstruktionselemente auftreten. Die zugehörige Geräuschart wird als Geh- oder Raumschall bezeichnet (Quelle: Norm SIA 181:2006).

Massnahmen

Zur Gewährleistung des erforderlichen Trittschallschutzes sind je nach Bauteil differente Massnahmen erforderlich (vgl. Bild 2.6.10):

Geschossdecke

  • Trittschalldämmende Bodenüberkonstruktionen und/oder trittschalldämmende Bodenbeläge.
  • Möglichst hohes Flächengewicht, z.B. durch Beschwerung von Holztragkonstruktionen.

Boden über Erdreich

  • Wenn nur eine Trittschallübertragung vertikal, von unten nach oben relevant ist, kann in der Regel auf trittschalldämmende Massnahmen verzichtet werden (Pegelreduktion Ki = 20 dB, vgl. Bild 2.6.10).
  • Bei Trittschallübertragung horizontal, z.B. in angrenzende Wohnungen, sind zur Gewährleistung der normativen Anforderungen Trittschallmassnahmen erforderlich (trittschallgedämmte Bodenüberkonstruktion oder trittschalldämmende Bodenbeläge). In der Praxis sind jedoch, z.B. zwischen wenig begangenen Kellerräumen (ohne Trittschallschutz) und angrenzenden Wohnräumen, kaum Reklamationen über störende Trittschallübertragungen zu erwarten.

Balkon

  • Bei Balkonen sind die Anforderungen an den Trittschallschutz gegenüber der Geschossdecke um 10 dB vermindert.
  • Bei thermisch vollständig entkoppelten Konstruktionen kann auch von einem genügenden Trittschallschutz ausgegangen werden.
  • Über einen Kragplattenanschluss entkoppelte Balkonplatten können, ohne zusätzlichen Trittschallschutz, die Anforderungen nicht in jedem Fall einhalten.

Begehbares Flachdach (Terrasse)

  • Die Anforderungen an den Trittschallschutz sind bei Terrassen analog wie bei Geschossdecken.
  • Bewährt haben sich Trittschalldämmschichten über der Abdichtung, als Kombination aus Schutz-, Dränage- und Trittschalldämmschicht. Es sind diverse Produkte auf dem Markt, die ein Trittschallverbesserungsmass DLW von 18 bis 38 dB aufweisen.

Treppen und Podeste

  • Treppenläufe sind schalltechnisch getrennt aufzulagern. Es sind Treppenlager und Dorne auf dem Markt, die eine Trittschallverbesserung DLW von 18 bis 38 dB erreichen.
  • Podeste können analog wie die Treppen ausgeführt werden oder der Trittschallschutz kann wie bei den Geschossdecken mit einer trittschalldämmenden Bodenüberkonstruktion gewährleistet werden.

2.6.4 Schutz gegen Geräusche haustechnischer Anlagen

Als Geräusche haustechnischer Anlagen im Gebäude gelten Funktionsgeräusche, Benutzergeräusche und Geräusche aus Industrie und Gewerbe im gleichen Gebäude.

Anforderungen

Je nach Geräuschart (Einzelgeräusch, Dauergeräusch, Funktions- oder Benutzungsgeräusch) und Lärmempfindlichkeit werden unterschiedliche Anforderungen an den Beurteilungspegel LH gestellt (vgl. Bild 2.6.11).

Der bei Decken im Massivbau zu erreichende Trittschallschutz hängt neben dem Flächengewicht der rohen Decke von den Trittschallverbesserungsmassen der Bodenüberkonstruktion und des Bodenbelages ab. Entscheidend sind auch die geometrischen Verhältnisse: Schallübertragung vertikal von oben nach unten oder von unten nach oben oder horizontal, innerhalb eines Geschosses.
Bild 2.6.10: Der bei Decken im Massivbau zu erreichende Trittschallschutz hängt neben dem Flächengewicht der rohen Decke von den Trittschallverbesserungsmassen der Bodenüberkonstruktion und des Bodenbelages ab. Entscheidend sind auch die geometrischen Verhältnisse: Schallübertragung vertikal von oben nach unten oder von unten nach oben oder horizontal, innerhalb eines Geschosses.

Massnahmen

Der entsprechende Fachplaner (Sanitär, Heizung, Lüftung) muss ein Konzept ausarbeiten, mit dem die Anforderungswerte eingehalten werden können. Er muss diesbezüglich die baulichen Randbedingungen berücksichtigen. Falls der Fachplaner mit den vorgesehenen baulichen Massnahmen (Raumdispositionen, Leitungsführung, Vorwandinstallationen, Installationsschächte usw.) durch seine Auswahl der Materialien (Rohrsysteme, Montageart, Befestigungs- und Trennelemente u.Ä.) die gestellten Anforderungen nicht erfüllen kann, muss er dafür sorgen, dass die baulichen Randbedingungen entsprechend angepasst werden.

Bild 2.6.11: Mindestanforderungen an Geräusche haustechnischer Anlagen und fester Einrichtungen im Gebäude
(Quelle: Norm SIA 181:2006).

Zur Vermeidung von Körperschallübertragung sind diesbezüglich kritische Maschinen speziell zu lagern und auch die Leitungen, Kanäle o.Ä. sind körperschalldämmend zu montieren bzw. vom Baukörper zu entkoppeln.Waschmaschinen und Tumbler in Wohnungen sollen speziell körperschalldämmend aufgelagert werden.

2.6.5 Raumakustische Anforderungen

Die Raumakustik beschäftigt sich mit der Akustik im Raum selbst. Dabei wird im Allgemeinen vorausgesetzt, dass der Raum genügend gegen eindringenden Lärm und Störgeräusche geschützt ist.

Raumkategorien

Abhängig von der Nutzung und den entsprechenden Anforderungen können folgende Raumkategorien unterschieden werden.

  • Ergonomische Raumakustik:Die Akustik von Arbeits- und Aufenthaltsräumen soll so beschaffen sein, dass der Hauptzweck des Raums ungestört erfüllt werden kann. Dabei geht es darum, dass alle Frequenzbereiche genügend bedämpft sind, um keine zu hohen, störenden Schallpegel im Raum zu haben.Beispiele: Büro- und Wohnräume, Schulen, Musikübungsräume, Restaurants etc.
  • Funktionale Raumakustik:Darbietungsräume haben den Hauptzweck, ein akustisches Ereignis zu übertragen. Aus der Übertragungsfunktion ergibt sich primär möglichst wenig Absorption, der Schall soll beim Empfänger ankommen. Mittels Raumform und Reflektoren sowie gezielt eingesetzten Absorbern wird die Übertragung optimiert für möglichst viele Empfangspositionen und zudem die Nachhallzeit zweckmässig gesteuert.Beispiele: Theater, Oper, Konzertsaal, Vortragsräume, Aula, Mehrzwecksaal etc.
  • Ästhetische Raumakustik:Für spezielle, nicht für längeren Aufenthalt von Personen gedachte Räume kann ein spezifischer, von Normen und Empfehlungen abweichender, Raumeindruck erzeugt werden. Beispielsweise kann durch eine erhöhte Nachhallzeit eine eindrückliche Eingangshalle noch imposanter erscheinen oder eine bewusste akustische Raumabfolge von stark gedämpften und halligen Räumen kann für die entsprechende Wahrnehmung sensibilisieren.
  • Mischformen:In Schulräumen und grösseren Besprechungsräumen muss trotz Beachtung der Ergonomie genügende Schallübertragung gewährleistet sein (Mischform von ergonomischer und funktionaler Raumakustik); ähnlich verhält es sich bei Nutzung von Turnhallen als Mehrzwecksaal.Spezielle Anforderung gelten auch im Grossraumbüro: nicht zu bedämpft, um genügend hohen Störpegel zu erhalten, und gleichzeitig keine weite Ausbreitung von Sprache für genügend Privatsphäre sowie Limitierung der Schallausbreitung im Nahfeld. Eine optimale Raumakustik für das Grossraumbüro kann nicht mit dem Gebäude alleine gelöst werden, es ist zwingend, die Möblierung und Ausstattung der Räume zu berücksichtigen und integral sorgfältig zu planen (siehe Kapitel zu ISO 3382-3).

Physikalische Modelle

Für die Planung der Raumakustik werden unterschiedliche physikalische Modelle berücksichtigt, welche je ihre Vorzüge, aber auch Grenzen haben.

  • Geometrische Raumakustik:Annahme einer geometrischen Ausbreitung des Schalls mit «Schallstrahlen» und Reflexionen als Spiegelungen (Einfallswinkel = Ausfallswinkel).Einfache Beurteilungsmöglichkeit für die Schallausbreitung einer Quelle, nicht geeignet für tiefe Frequenzen mit langer Wellenlänge. Die Beugung von Schall um Hindernisse und diffuse Reflexion an Strukturen sind nicht berücksichtigt.
  • Wellentheoretische Raumakustik:Betrachtung von Wellenlängen in Bezug zu Raumdimensionen (Raummoden, stehende Wellen). Bei halber Wellenlänge (λ/2) und vielfachen davon bilden sich bei Anregung stehende Wellen zwischen parallelen Flächen eines Raums. Daher sind insbesondere bei kleineren Räumen niedrige ganzzahlige Verhältnisse der Raumdimensionen zu vermeiden.
  • Statistische Raumakustik:Betrachtung von Energie- und Schallpegel des vollständig diffusen Schallfelds im zeitlichen Verlauf. Die statistische Raumakustik zeigt die Wirkung von Absorption auf die Nachhallzeit (abhängig von den Frequenzbereichen). Ein wesentlicher Mangel der statistischen Raumakustik ist, dass sie keine Information zur Übertragungfunktion enthält, insbesondere zu frühen Reflexionen, welche z.B. für die Sprachverständlichkeit oder Klarheit einer Musikdarbietung relevant sind. Bei komplexeren Raumformen sind Prognosen zur Nachhallzeit schwierig.

Nachhallzeit

Die akustische Haupteigenschaft eines Raums ist seine Nachhallzeit T. Sie ist einerseits abhängig vom Raumvolumen und andererseits von den Eigenschaften seiner Raumbegrenzungsflächen bezüglich Schallabsorption. Je nach Situation sind auch Einrichtungen und Personen mit ihren absorbierenden Eigenschaften zu berücksichtigen und bei grossen Raumvolumen zudem die Luftabsorption.

Die Wirkung der Absorption wird je Teilfläche und Material mit dem Schallabsorptionskoeffizienten α angegeben, α = 1 heisst vollständige Absorption, α = 0 keine Absorption, also vollständige Reflexion; reale Werte werden immer zwischen diesen zwei Extremwerten liegen. Für die im Raum vorhandene Gesamtabsorptionswirkung wird jeweils das Produkt aus realer Fläche S und α über alle Teilfächen aufsummiert und als äquivalente Schallabsorptionsfläche A in die Berechnung der Nachhallzeit einbezogen.

Der Schallabsorptionskoeffizient α ist frequenzabhängig, daher ist auch die Nachhallzeit frequenzabhängig und wird meist für die Oktavbänder von 125 Hz bis 4000 Hz angegeben.

Die Nachhallzeit kann mit der Sabine,schen Formel berechnet werden:

Für allgemeine und einfachere Räume ist die Einhaltung der Nachhallzeit, welche der jeweiligen Nutzung entspricht, ausreichend und die Anordnung der Absorberflächen muss nicht speziell beachtet werden, solange diese dem Schallfeld genügend ausgesetzt sind und der Raum nicht zu gross ist. Grundsätzlich ist jedoch die Schallabsorption auf möglichst alle Raumflächen zu verteilen.

Je spezifischer die akustischen Anforderungen, desto stärker ist die Anordnung der Absorber zu berücksichtigen, weil dann auch der Direktschall und frühe Reflexionen von Bedeutung sind.

Absorber

Die Absorptionswirkung kann mit unterschiedlichen physikalischen Prinzipien erreicht werden.

  • Poröse Absorber (vgl. Bild 2.6.12):Beim Eindringen einer Schallwelle in ein offenporiges Material wird durch innere Reibung die Schallenergie vernichtet resp. in Wärme umgewandelt. Bei porösen Absorbern ist deren Dicke oder Abhängehöhe von der schallharten Unterlage bestimmend für das Frequenzverhalten; oberhalb einer davon abhängigen Grenzfrequenz (entsprechend λ/4) wird der auftreffende Schall praktisch vollständig absorbiert. Je dicker die poröse Schicht, desto tiefere Frequenzen werden absorbiert.
    Charakteristik des Schallabsorptionsvermögens von porösen Absorbern.
    Bild 2.6.12: Charakteristik des Schallabsorptionsvermögens von porösen Absorbern.

  • Plattenabsorber (vgl. Bild 2.6.13):Ein Plattenabsorber schliesst ein Luftvolumen ein und die Plattenabdeckung schwingt bei bestimmten Frequenzen mit. Das eingeschlossene Luftpolster und die Spannungsänderungen in der Platte bewirken eine Schalldämpfung. Beim Plattenabsorber ist das absorbierte Frequenzband von der Flächenmasse der Platte und der Distanz zum schallharten Untergrund abhängig. Sowohl schwerere Platten wie auch grössere Distanzen führen zu tieferen absorbierten Frequenzen und umgekehrt. Die absorbierende Wirkung kann mit Bedämpfung des Hohlraums mit offen porösem Material (z.B. Mineralfaserplatten) verstärkt werden.
    Charakteristik des Schallabsorptionsvermögens von Plattenabsorbern.
    Bild 2.6.13: Charakteristik des Schallabsorptionsvermögens von Plattenabsorbern.

  • Resonatoren (Helmholtzresonatoren, vgl. Bild 2.6.14):Helmholtzresonatoren werden ebenfalls durch ein definiertes Luftvolumen gebildet, dieses ist jedoch durch Öffnungen zum Raum erschlossen, eine Schallwelle kann daher Luft hinein und hinaus bewegen. Bei Frequenzen, die der Resonanzfrequenz des Systems entsprechen, wird durch die Reibung dieses Luftpakets eine Dämpfung erzielt. Bei Helmholtzresonatoren ist die Resonanzfrequenz abhängig vom Volumen des Hohlraums und der Grösse und Art der Öffnung. Je grösser das Volumen, je kleiner die Öffnung und je grösser die Halslänge, desto tiefere Frequenzen werden absorbiert.
    Charakteristik des Schallabsorptionsvermögens von Resonatoren
    Bild 2.6.14: Charakteristik des Schallabsorptionsvermögens von Resonatoren (Helmholzresonatoren).

  • Lochplatten (vgl. Bild 2.6.15):Bei Lochplatten wirken kombiniert die erwähnten Prinzipien. Für das Frequenzverhalten im Tieftonbereich ist daher auch hier die Abhängehöhe relevant, Mineralfaserauflage oder Vlieshinterlagen erhöhen die Absorptionswirkung und auch die Lochung hat einen Einfluss auf die Absorption. Mit grösserem Lochungsabstand verringert sich die Absorptionswirkung bei hohen Frequenzen.
    Charakteristik des Schallabsorptionsvermögens von Lochplatten.
    Bild 2.6.15: Charakteristik des Schallabsorptionsvermögens von Lochplatten.

Taupunktunterschreitung durch Absorber

Alle genannten Absorbertypen weisen einen Wärmedurchlasswiderstand auf und erhöhen damit den Wärmedurchgangswiderstand auf der inneren Konstruktionsseite. Bei Aussenbauteilen (Aussenwände, Dächer) verändert sich dadurch das Temperaturprofil. Um Feuchteschäden zu vermeiden, muss auf die Lage des Taupunkts innerhalb des Aussenbauteils geachtet werden; mittels Wärmebrückenberechnung kann der Einfluss von Absorbern auf das Temperaturprofil aufgezeigt werden.

Bei porösen Absorbern ist es deshalb in der Regel nicht möglich, den Dämmstoff gleichzeitig als Innenwärmedämmung und zur Schallabsorption einzusetzen. Eine allenfalls notwendige Dampfbremse würde die Schallabsorptionswirkung stark reduzieren oder sogar verunmöglichen. Bei schlecht oder innen gedämmten Räumen kann auch die Bekleidung einer innen liegenden, aber in die Aussenwand eingebundenen Decke (oder Wand) problematisch sein und es wird dann besser ein Randstreifen unbekleidet belassen.

Die als Innenwärmedämmung einsetzbaren Dämmstoffe können nicht absorbierend eingesetzt werden, weil sie im Widerspruch zur Absorberwirkung gerade keine Luft in die Schicht eindringen lassen dürfen.

Diffusfeld — Direktschallfeld

Für raumakustische Betrachtungen ist auch relevant, ob ein Empfänger sich im Nahfeld einer Schallquelle, innerhalb des Hallradius, oder im Diffusfeld befindet. Im Nahfeld dominiert der Direktschall, ausserhalb des Hallradius hingegen der Diffusschall. Der Hallradius beschreibt den Ort, wo Diffus- und Direktschallanteile gleich gross sind.

Absorber haben einen Einfluss auf die Nachhallzeit und den Schallpegel in einem Raum. Absorberflächen haben jedoch keinen Einfluss auf den Direktschall einer Quelle: ausserhalb des Hallradius angeordnete Absorber haben innerhalb desselben keinen Einfluss (ausser dass sie den Hallradius vergrössern), denn der Direktschall hatte noch keine Möglichkeit auf den Absorber zu treffen und dadurch absorbiert zu werden.

Durch die Struktur einer reflektierenden Bekleidung kann das Reflexionsverhalten beeinflusst werden.
Bild 2.6.16: Durch die Struktur einer reflektierenden Bekleidung kann das Reflexionsverhalten beeinflusst werden.

Für Pegelreduktion innerhalb des Hallradius, z.B. für Diskretion zwischen nahen Arbeitsplätzen, sind lokale Massnahmen notwendig, in der Regel zwischen Sender und Empfänger (Situation Grossraumbüro).

Reflektoren

Reflektoren können gemäss der geometrischen Raumakustik als «spiegelnde Flächen» gesehen werden, wenn folgende Regeln beachtet werden.

  • Dimension:Reflektoren wirken erst als solche, wenn sie deutlich grösser sind als die Wellenlänge.
  • Struktur:Eine Struktur in der Dimension der Wellenlänge bewirkt eine diffuse Reflexion (vgl. Bild 2.6.16); was nicht Absorption bedeutet, sondern dass einfallender Schall in alle Raumrichtungen reflektiert wird. Deutlich tiefere Frequenzen «sehen» die Struktur nicht und werden an der Grundfläche reflektiert.
  • Masse:Die Flächenmasse des Reflektors muss genügend gross sein, um den Schall wirkungsvoll reflektieren zu können. Für Sprache sollte sie mindestens 10 kg/m2 betragen; für Musik mindestens 40 kg/m2.
  • Flatterecho:Zwischen zwei parallelen, reflektierenden Flächen kann sich ein Flatterecho bilden; Schall wird lange hin und her geworfen. Dies muss in Räumen, in welchen kommuniziert wird, durch absorbierende oder streuende Ausbildung einer der Flächen oder einem Neigewinkel von mindestens 5° verhindert werden.
  • Fokusbildung:Bei konkaven Flächen ist auf ungewollte Fokusbildung zu achten. Beispielsweise sollten Gewölbedecken den Brennpunkt deutlich oberhalb der Kopfebene haben.

Anforderungen

Gesetze und Normen können minimale Standards garantieren, sie gewährleisten jedoch noch keine gute Raumakustik. Sie beziehen sich primär auf die Nachhallzeit respektive die notwendige Absorptionsfläche, also auf die statistische Raumakustik, und sie betreffen meist die ergonomische Raumakustik. Für funktionale Räume werden ebenfalls Nachhallzeitbereiche definiert, für die Übertragungsfunktion müssen jedoch zusätzliche Anforderungen erfüllt sein.

Gesetzliche Vorschriften bei Arbeitsplätzen

Das Arbeitsgesetz (SR 833.11) und die zugehörige Arbeitsverordnung 3 (SR 822.113) legitimieren das Staatssekretariat für Wirtschaft (SECO) zum Erlass von Richtlinien zu akustischen Anforderungen bei Arbeitsplätzen.

Relevant ist die SECO «Wegleitung zur Verordnung 3 zum Arbeitsgesetz betr. Art. 22 (Lärm und Erschütterungen)».

Bezüglich belästigenden Lärms sind einerseits maximal zulässige Pegel für unterschiedliche Tätigkeiten definiert (vgl. Bilder 2.6.17 und 2.6.18), andererseits sind drei raumakustische Kriterien festgelegt, von denen mindestens eines erfüllt werden muss:

  • Mittlerer Schallabsorptionsgrad αs ≥ 0,25.
  • Nachhallzeit T in Abhängigkeit des Raumvolumens eingehalten (vgl. Bild 2.6.19).
  • Schalldruckpegelabnahme pro Distanzverdopplung: DL2 ≥ 4 dB.
Bild 2.6.17: Tätigkeitsbezogene Richtwerte (Lärmexpositionspegel).

Bild 2.6.18: Richtwerte für Hintergrundgeräusche.

Diese Bedingungen sind auch im SUVA-Merkblatt 86048 (2012) zusammengefasst und erläutert.

Betriebe müssen basierend auf dem Unfallversicherungsgesetz (SR 832.20), Art. 82, zudem Vorschriften bezüglich gehörgefährdenden Lärms einhalten. Weiterführende Hinweise können der SUVA-Publikation 44057, «Gehörgefährdender Lärm am Arbeitsplatz» entnommen werden.

Bild 2.6.19: Richtwerte für Nachhallzeiten.

Normen bezüglich die Raumakustik

SIA 181 Schallschutz im Hochbau (2006)

Die raumakustischen Anforderungen sind in Form von volumenabhängigen Sollnachhallzeiten Tsoll an Unterrichtsräume und Sporthallen gestellt, welche der DIN 18041:(2004) entsprechen (für weitere Räume wird direkt auf DIN 18041 verwiesen):

  • UnterrichtsräumeTsoll = 0,32 · log(V) – 0,17 [s] (*)
  • Sporthallen (Einfachsporthalle, ohne Publikum)Tsoll = 1,27 · log(V) – 2,49 [s] (*)

(*) gemäss Merkblatt «Richtlinie für die Akustik von Schulzimmern und anderen Räumen für Sprache» der Schweizerischen Gesellschaft für Akustik (SGA) und neuerer DIN 18041 (Entwurf 2015) ist von einer um etwa 20 % kürzeren Nachhallzeit auszugehen, weil bei integrativem Unterricht und mit fremdsprachigen Schülern erhöhte Sprachverständlichkeit erforderlich ist.

DIN 18041, Hörsamkeit in kleinen bis mittelgrossen Räumen (2004; in Revision)

Die SIA-Norm 181 verweist auf diese Norm für weitere Nutzungen und ist bei oben erwähnten Nutzungen konsistent mit der Version 2004.

DIN 18041, Hörsamkeit in kleinen bis mittelgrossen Räumen (Entwurf 2015)

Weil aktuellere Definitionen und insbesondere bei Räumen der Gruppe B zweckmässigere Angaben enthalten sind, wird hier die Entwurfsversion 2015 verwendet. Die Bilder 2.6.20 und 2.6.21 zeigen die Nachhallzeit-Sollwerte für die Gruppe A und B.

ISO 3382-3, Akustik — Messung von Parametern der Raumakustik — Teil 3: Grossraumbüros (2012)

Diese Norm zur Definition der Anforderungen an ein Grossraumbüro ist aktueller Standard, um gute raumakustische Bedingungen im Grossraumbüro zu erhalten und zu messen. Folgende Messparameter sind für die Beurteilung der Raumakustik relevant (vgl. Bild 2.6.21):

  • Sprachübertragungsindex STI (speech transmission index, DIN EN 60268-16) am nächsten Arbeitsplatz: Übertragungsqualität der Sprache im Hinblick auf
    deren Verständlichkeit (physikalische Messgrösse).
  • Ablenkungsabstand rD [m]: Abstand mit STI = 0,5; weiter entfernt rasche Zunahme der Konzentrationsfähigkeit und Privatsphäre.
  • Vertraulichkeitsabstand rP [m]: Abstand mit STI = 0,2; weiter entfernt Konzentrationsfähigkeit und Privatsphäre wie bei getrennten Büros.
  • Räumliche Abklingrate der Sprache D2,S [dB]: Rate des räumlichen Abklingens des A-bewerteten Schalldruckpegels (Sprache) je Abstandsverdopplung.
  • A-bewerteter Schalldruckpegel der Sprache Lp,A,S,4m: A-bewerteter Nenn-Schalldruckpegel der normalen Sprache im Abstand von 4 m von der Quelle.
  • Mittlerer A-bewerteter Fremdgeräuschpegel Lp,A,B (Annahme für Planung und Simulation): Schalldruckpegel am Arbeitsplatz während der Arbeitszeit, ohne Personenanwesenheit, d.h. primär Geräusche von haustechnischen Anlagen.

Diese Bedingungen führen teilweise zu widersprüchlichen Anforderungen in Bezug auf Anordnung von Absorbern und Trennelementen. Entsprechende Prognosen sind daher nur mit spezieller Raumakustiksoftware zu erstellen.

Mit folgenden Massnahmen kann die Akustik im Grossraumbüro optimiert werden:

  • Räumliche Trennung von lauten und ruhigen Arbeitsplätzen.
  • Sehr hohe Schallabsorption an der Decke (ohne Unterbrüche, insbesondere nicht über den Arbeitsplatz-Trennelementen (Schallschirmen)).
  • Genügend hohe Trennelemente als Schallschirm zwischen nahen Arbeitsplätzen; höher bei Steharbeitsplätzen bzw. mit verstellbaren Arbeitsplätzen «mitfahrend».
Nachhallzeit-Sollwerte für Gruppe A
Bild 2.6.20: Nachhallzeit-Sollwerte für Gruppe A (Hörsamkeit über mittlere und grössere Entfernung), gemäss DIN 18041 2015 (Entwurf).

Bild 2.6.21: Nachhallzeit-Sollwerte für Gruppe B (Hörsamkeit über geringere Entfernung), gemäss DIN 18041 2015 (Entwurf).

Bild 2.6.22: Bedingungen für die Akustik in Grossraumbüros gemäss ISO 3382-3 (Anhang A).

  • Vermeidung von Schallreflexionen über Wände und Fensterfronten.
  • Eventuell muss ein erhöhter Grundschallpegel erzeugt werden (akustisches Maskierungssystem). Ein solcher «Fremdgeräuschpegel» darf gemäss SECO/SUVA aber maximal 45 dB betragen.

Weiterführende Angaben zur raumakustischen Optimierung für Büroräume sind hier zu finden:

  • ISO 17624, Akustik – Leitfaden für den Schallschutz in Büros und Arbeitsräumen durch Schallschirme (2005). Beschreibung verschiedener Arten von dünnen Raumteilern und Abschätzung von deren Schallschirmwirkung. Berechnungsmodelle und Erfahrungswerte.
  • VDI 2569 Schallschutz und akustische Gestaltung im Büro (erscheint neu 2015), die aktualisierte Version bezieht sich auf ISO 3382-3 (2012).

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2018-10-10T15:59:47+00:00
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