Schall + Raum

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gern komplett schallhart

Unter Fachleuten kostet es einige wenige kaum ein Schulterzucken. Andere aber reagieren irgendwo mit Erstaunen, gar mit brüsker Zurückweisung: Der negative Einfluss der Raumkanten auf die Raumakustik lässt sich auch schallhart ausschalten?

Einmal ganz abgesehen davon, dass man vielfach meinen Ansatz zwar höflich respektiert… als einen weiteren von bereits vielen vorhandenen Kantenabsorbern. – Aber man vertritt auch gern die Ansicht, ich bewertete für die Raumakustik den Einfluss der Raumkanten völlig über. Und SCHALLHART sei einem Raum schon gar nicht beizukommen.

Was auf den ersten Blick paradox klingen mag, erscheint nur deshalb widersprüchlich, weil man uns seit Jahrzehnten eingeschworen hat auf die (vermeintlich) positive Kraft der Absorption: nicht zuletzt – wenn nicht gar maßgeblich – vermittels und Kraft DIN 18041.

Das muss man erst einmal hinter sich lassen…

Um die „Hypothese“ zu überprüfen, hatte ich in 2020 diverse Versuche mit schallharten Materialien durchgeführt, u. a. mit Feinsteinzeugen (weil diese günstiger verfügbar sind als Glas, bei fast gleicher spezifischer Dichte).

Versuche mit verzinktem Stahlblech

Raumakustik schallhart optimieren

Für Versuche mit Stahl habe ich 1 mm dünnes, verzinktes Stahlblech auf nur 8 mm dünne, rohe Spanplatten geklebt und geschraubt. Die Klebung vermied dabei partielle Schwingungen des Stahlblechs. Und der dünnen Spanplatte nahm ich die Eigenresonanz, indem ich rückwärtig partiell „STEICO base“ in nur 20 mm Stärke aufleimte. – Weder habe ich hierbei einen zweiten, innen liegenden Reflektor, noch weiteres Absorbermaterial am Träger eingesetzt.

zur Versuchsanordnung: schwach gedämpfter Reflektor mit Frontseite aus Stahlblech

Resultat all dieser unterschiedlichen Versuche war, dass auch ein einzelner Reflektor den negativen Einfluss der Raumkanten bereits weitreichend unterdrückt.

Dabei muss man aber berücksichtigen, dass ich in dieser Anordnung nur die sich gegenüberliegenden Raumkanten mit den Reflektoren ausgestattet hatte, nicht hingegen die kürzeren Seiten, so dass insgesamt die Versuchsanordnung noch nicht einmal ideal war.

C-Cases bereits hoch effektiv

Erst nach Abschluss zahlreicher Versuche mit verschiedenen Materialien und unterschiedlicher Anordnung von zusätzlichem innenliegendem Reflektor resp. zusätzlicher innenliegender Anordnung von Absorbermaterial (auf der Rückseite des Reflektors oder an der Trägerkomponente) und nach einem Versuchsaufbau mit prototypisch hergestellten C-Cases habe ich den ersten Klassenraum mit den C-Cases ausgestattet – und die Entwicklung des ReFlx®-System bereits einfließen lassen:

Raum 116 der Städtischen Realschule Waltrop ist mit 27 C-Cases und 17 von mir so benannten „Brückenstücken“ ausgestattet (letztere keinen Resonanzkörper mehr haben, sondern als reine Reflektoren mit Resonanzdämpfung jeweils zwischen zwei C-Cases hängen).

R 116 der Städt. Realschule Waltrop, ausgestattet mit C-Cases

Diese Vorgehensweise konnte ich auch Kosten reduzierend an den Schulträger weiterreichen – und zugleich das Konzept des ReFlx®-Systems in der praktischen Anwendung als richtig belegen.

Trotz Frontflächen von „nur“ 312 mm Höhe ist hier für die Raumakustik bereits der bedeutende Sprung nach vorn gelungen: Resultat ist auch schon hier eine außerordentlich gute Sprachverständlichkeit. – Dennoch habe ich die Erfahrungen aus diesem Raum genutzt, um das ReFlx®-System weiter zu optimieren, ehe ich es in weiteren Räumen eingesetzt habe.

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Raumakustik ohne Messung optimieren

Die Frage nach der akustischen Messung in Kommunikationsräumen ist schon fast obligatorisch. Weshalb das nicht zum gewünschten Ziel führt:

Gemessen wird in der Regel der so genannte Nachhall.

Tatsächlich aber wird der Nachhall gar nicht gemessen – weil man den Nachhall bisher analytisch nicht wirklich getrennt betrachten kann.

Sondern was man misst, ist das ABKLINGEN DES GESAMTSCHALLEREIGNISSES in einem Raum.

Manchmal wird auch die Sprachverständlichkeit gemessen – deren Werte wiederum errechnet werden unter Einbeziehung des „Nachhalls“. Folglich besitzen auch die so genannten STI-Werte eine nur eingeschränkt objektive Aussagekraft.

Nachhall: weniger aussagekräftig als Fieber

Die tatsächlich problematischen Bereiche für die Raumakustik (nicht nur in sog. „kleinen“ Räumen) sind die Raumkanten (und insbesondere die Raumecken). Selbst bei sehr niedrigem Nachhall können Raumkanten mithin ungehindert ihr Störpotenzial entfalten – und somit einen unerträglichen Lärm verursachen, obwohl ein Raum stark bedämpft ist.

Erst so aber wird aus einer Schülerschar, die laut ist, eine lärmende Klasse. – Umgekehrt wiederum: Sind die Raumkanten entstört, so beeinträchtigt ein stärkerer Nachhall die Hörsamkeit in einem Raum wenig, wird mithin gar nicht als störend empfunden, sondern sogar als eine angenehme „Weite“ des Raumes.

Dabei muss man berücksichtigen: Was als Raumantwort zurückbleibt, wenn die Raumkanten als Störzonen ausgeschaltet wurden, ist dann auch „echter“ Nachhall. Und der ist keine Störung, sondern eine Qualität.

umfängliche Ausstattung von Raumkanten und -ecken mit dem ReFlx-System

Nun übernimmt das ReFlx®-System eine 3-fach-Funktion: Zum einen wird den Raumkanten bereits durch Abschirmung viel des störenden Potenzials entzogen. Zum anderen wird die störende Energie der Raumkante aufgelöst. – Zugleich aber wird die Raumakustik dadurch verbessert, dass das Missverhältnis zwischen tieferen Frequenzen einerseits, den mittleren bis hohen Frequenzen andererseits ausgeglichen wird durch die reflektierende Funktion des Systems, und zwar optimal genau aus den Raumkanten heraus und gerichtet.

Dieses Missverhältnis zwischen den Frequenzen hatte Wallace C. Sabine schon vor über 100 Jahren bemerkt und umfangreich beschrieben. – Während Sabine nun das Problem zwar erkannt hatte, fand er jedoch noch keinen Lösungsansatz, weil ihm die Möglichkeiten fehlten, die Ursachen klar zu analysieren.

Raum von der Raumkante aus verstehen

Die tieferen Frequenzen zeigen sich wenig beeindruckt von den Reflektoren, während die oberen Mittenfrequenzen und die hohen Frequenzen stark – und klar gerichtet – reflektiert werden. Das ReFlx®-System macht sich in erster Linie nützliche Erstreflexionen zunutze, nur untergeordnet auch die klärende Wirkung der Diffusion. Hierfür reicht bereits das relativ leichte Fichtenholz, das im abgebildeten Beispiel als sog. Fichte-Dreischichtplatte Anwendung in Klassenräumen findet.

Messungen der STI-Werte (Sprachverständlichkeitsindex) durch einen unabhängigen Gutachter zeigen für einen Klassenraum sehr deutlich, dass die Sprachverständlichkeit nach Installation des ReFlx®-Systems „ausgezeichnet“ ist – obgleich diese Werte durch den noch relativ deutlichen Nachhall wiederum abgeschwächt werden. – Wie das möglich ist, das zeigen vergleichende Diagramme von Impulsmessungen sehr anschaulich.

Darüber hinaus ist die Klarheit von Sprache an tatsächlich jedem Hörort in der Klasse gleich gut. Das belegen nicht nur die STI-Werte, sondern bestätigen auch die praktischen Erfahrungen im Unterricht, einschließlich der Inklusion Hörgeräte tragender Schüler…

das ReFlx®-System im selben Raum, an der Rückwand die Wärmeisolation von Heizungsrohren als zusätzliche Schalldämmung einbeziehend