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Versuche belegen: lieber schallhart

Unter Fachleuten kostet es einige wenige kaum ein Schulterzucken. Die meisten hingegen reagieren mit Erstaunen, gar mit brüsker Zurückweisung. Der negative Einfluss der Raumkanten auf die Raumakustik lässt sich auch schallhart ausschalten? Versuche und praktische Alltagsanwendungen belegen das eindeutig.

„Dass Kantenabsorber etwas bewirken können, das kennt man ja. Aber schallhart geht das nicht“, so ein O-Ton, dem ich hier nun aus Rücksicht keine Person zuordnen möchte.

Oder: „Tatsächlich kann ich Ihre Argumentation aus physikalischer und akustischer Sicht nicht nachvollziehen“, so ein Professor in seiner eMail-Antwort. Nach weiteren Hinweisen lenkte er etwas ein: „Die von Ihnen angesprochene Wirkung erschließt sich mir schon insofern, als dass […] eine gzieltere Streuung/Reflexion erreicht wird, die den energetischen Anteil von nützlichen Reflexionen zum Nachhallanteil verschiebt […].“

Fachwelt weist gern zurück…

Diesen Satz schloss er mit zurückhaltendem Verständnis. „[…] und somit insbesondere für Hörbehinderte von Vorteil sein kann, zumal stark erhöhte Absorption den Schallpegel absenkt, was für genannte Personenkreise vermutlich ungünstig ist.“ – Maßvolle Skepsis. So weit, so gut.

Dazu wiederum widersprüchlich endet er seine eMail mit den Worten: „Ich bin weiterhin der Überzeugung, dass ein geringer Nachhall bei noch ausreichend hohem Sprachschalldruckpegel ein für gute Sprachverständlichkeit in Klassenräumen ausreichendes und bewährtes Konzept ist.“

… was offensichtlich ist

Auch hier: Ohne Nennung des Absenders, ohne Organisation, ohne Ort. Es könnte demjenigen jetzt oder später einmal peinlich sein. Oder – um die eigene Ehre zu retten – mögen mir solche „Kritiker“ später entgegenhalten, ich hätte mich nicht klar und verständlich ausgedrückt…

Aber was mag missverständlich daran sein, wenn ich ausführe, dass ich meine Versuche mithin mit Feinsteinzeugen durchgeführt habe? Oder was ist nicht zu verstehen, wenn ich verschiedene Versuchsaufbauten sehr genau beschrieben habe.

Beweist es mein Konzept als falsch, wenn Fachleute den Weg nach Waltrop scheuen, weil er ihnen zu weit ist? Muss ich denn etwa die Installation in einer Immobilie zum Zweifler tragen? Wohl kaum.

Und mehr noch: Das ReFlx®-System beweist sich erfolgreich sogar in der Inklusion von Hörgeräte tragenden Schülern. Nämlich in der Gesamtschule Waltrop.

Was auf den ersten Blick paradox erscheinen mag, mutet nur deshalb widersprüchlich an, weil es den Gewohnheiten widerspricht. Seit Jahrzehnten hat man sich auf die (vermeintlich) positive Kraft der Absorption eingeschworen. Bekanntlich nicht zuletzt Kraft DIN 18041.

Das muss man erst einmal hinter sich lassen…

Um meine These zu überprüfen, hatte ich Mitte 2020 damit begonnen, diverse Versuche durchzuführen. Prototypen aus schallharten Materialien, u. a. Feinsteinzeugen (weil diese günstiger verfügbar sind als Glas, bei fast gleicher spezifischer Dichte), bewiesen, dass die Grundannahme korrekt ist.

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 trug dazu bei, dass das Stahlblech auch wirklich keine Eigenscchwingung aufbaut. Auf der Rückseite der dünnen Spanplatte habe ich partiell „STEICO base“ in nur 20 mm Stärke aufgeleimt. So konnten Eigenresonanzen der dünnen Platte vermieden und zugleich der fehlende Innenreflektor ersetzt werden.

in der 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. Damit ein einziger Reflektor diesen Effekt erbringt, braucht es hinter dem Reflektor die Schallabsorption mittels poröser Materialien. Andernfalls bedarf es – DAS ist ReFlx® in Reinstform – eines zweiten, ebenfalls schallharten, innenliegenden Reflektors.

Noch nicht einmal optimal im Rahmen dieser Versuche: Ich hatte nur die sich gegenüberliegenden Raumkanten mit den Reflektoren ausgestattet. Erst in späteren Anordnungen habe ich auch eine dritte, kürzere Kante ebenfalls mit ausgestattet. So wurde die Wirksamkeit noch einmal deutlicher.

C-Cases bereits hoch effektiv

Erst nach Abschluss zahlreicher Versuche mit verschiedenen Materialien und in unterschiedlichen Anordnungen habe ich auch einen ersten Klassenraum ausgestattet. D. h. aber auch, dass ich Versuche mit Prototypen der C-Cases bereits durchgeführt hatte.

Dabei muss man sich einmal vor Augen führen, was die C-Cases in Wahrheit sind. Nämlich unsymmetrische, rechtwinklige Unterkonstruktionen aus unbehandelter Spanplatte, die erst dadurch zu Boxen werden, dass die Reflektorfronten aufgeschraubt werden.

Auf den Rückseiten dieser Fronten aus Fichte-Dreischicht sind kleine Stücke STEICO-base aufgeleimt, damit die Fronten keine Resonanz aufbauen. Klein sind diese Stücke, weil sie in das Dreieck hineinpassen müssen, die jener rechte Winkel aus Spanplatten bietet.

durch vorangestellte Versuche Wirksamkeit belegt

Raum 116 der Städtischen Realschule Waltrop ist mit 27 C-Cases und 17 von mir so benannten „Brückenstücken“ ausgestattet. Diese „Brückenstücke“ haben keinen Resonanzkörper mehr, sondern hängen als reine Reflektoren (mit rückwärtiger Resonanzdämpfung und Absorption) jeweils zwischen zwei C-Cases. Womit diese „Brückenstücke“ dem ReFlx®-System praktisch entsprechen.

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

Durch diese Vorgehensweise konnte ich einen Kosten an den Schulträger weiterreichen. Wiederum gleichsam 2-in-1 haben mir diese Brückenstücke das Konzept des ReFlx®-Systems in der praktischen Anwendung als korrekten Ansatz bewiesen.

Trotz Frontflächen von „nur“ 312 mm Höhe ist hier für die Raumakustik bereits der bedeutende Sprung nach vorn gelungen. Resultat ist auch hier eine außerordentlich gute und im gesamten Raum gleichmäßige Sprachverständlichkeit. Die Erfahrungen aus diesem Raum habe ich genutzt, um das ReFlx®-System weiter zu optimieren.

schallhart: Form vor Material

Zum Abschluss ein kleines Schmankerl, das beweist, dass Schall allein an der Form hocheffektiv scheitern kann. Es bedarf nicht notwendigerweise der Absorption durch poröse Materialien:

man kann schallhart absorbieren, wenn man über die Form vorgeht
der Absorber ASA – und der Vorläufer AGG (hier für Versuche im Alltagsumfeld)

Der Absorber „ASA“ von den SLN-Studios zeigt auf leicht nachvollziehbare Weise, wie allein mittels Formgebung Schall „schallhart“ absorbiert wird. Ich erlaube mir anzumerken, dass ich selbst – frei von gewerblichen Interessen – an Versuchsanordnungen und bei Messungen beteiligt war.

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Raumakustik ohne Messung optimieren

Selbstverständlich ist die objektive und analytische Betrachtung von Räumen wichtig – gerade, um technische Planungen zu optimieren. Aber ist das in der Raumakustik auch zielführend?

Denn rein begrifflich misst man zwar so genannten Nachhall. Aber tatsächlich ist der gemessene Nachhall gar nicht der wirkliche Nachhall.

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

Und dieses Gesamtschallereignis ist nicht ausschlaggebend im Hinblick auf die Klarheit des Raumklanges, also auch die Klarheit von Sprachkommunikation oder die Transparenz und Ehrlichkeit musikalischer Ausdrücke.

Gern objektiviert man für Kommunikationsräume auch die Sprachverständlichkeit mittels Sprachverständlichkeitsindex. Die sog. STI-Werte wiederum werden errechnet 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, sondern auch noch darüber hinaus) sind die Raumkanten (zu denen geometrisch auch die Raumecken zu zählen sind). Selbst bei sehr niedrigem Nachhall können Raumkanten mithin gänzlich ungehindert ihr Störpotenzial entfalten – und somit einen unerträglichen Lärm verursachen oder die Klarheit von Sprache beeinträchtigen, obwohl ein Raum stark bedämpft ist.

– Gerade Erziehende in KiTas können davon „ein Liedchen singen“, wenn es in den Ohren schrill prasselt oder klirrt, obwohl vollflächig bedämpfdende Decken doch auf den ersten Blick, auf das erste Hören Erleichterung erbracht hatten. –

Erst durch die Raumkanten wird eine laute Kinderschar oder eine laut jubelnde Schulklasse eine bis zur Unerträglichkeit lärmende Gruppe. – „Lautheit“ oder „LÄRM“ sind nicht das Gleiche.

ReFlx®: Klangreinigung à la carte

Sind die Raumkanten erst entstört, so beeinträchtigt ein stärkerer Nachhall die Hörsamkeit in einem Raum nur noch wenig. Überwiegend sogar sind die Reaktionen auf einen etwas längeren Nachhall positiv. Denn eine gewisse „Halligkeit“ repräsentiert zugleich auch eine angenehme „Weite“ des Raumes.

Aber trotz der Reflektoren und deshalb zur Überraschung so mancher wird es in der Klasse nicht lauter – sondern leiser. Da die Raumkanten nur noch klare Rückwürfe liefern, das Kantenvolumen aber Schallenergie nicht mehr gleichsam einsammeln kann, werden auch Störungen nicht mehr in Lärm gewandelt.

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

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

Nun übernimmt das ReFlx®-System sogar mehr als nur eine Doppel-, sondern eine 3-fach-Funktion:

Zum einen wird den Raumkanten bereits durch Abschirmung viel des störenden Potenzials entzogen.

Gleichzeitig erliegt die störende Energie der Raumkante unmittelbar der Raumkante selbst. Was widersprüchlich klingt, aber nur logisch ist. Denn die destruktive Schallenergie der Kanten kann gleichsam dem eingschlossenen Volumen nicht mehr entfliehen.

Bonus für die Raumakustik

Schließlich aber ist die Raumakustik dadurch deutlich verbessert, dass das Missverhältnis zwischen tieferen Frequenzen einerseits, den höheren Frequenzen andererseits ausgeglichen wird. Und zwar optimal genau aus den Raumkanten heraus und optimal genau im für Sprache und Musik relevanten Frequenzbereich.

Bisher werden hauptsächlich Flächen absorbierend ausgelegt, um die sog. Nachhallzeit zu reduzieren. Der verbleibende „Nachhall“ ist also fast nur noch Störschall aus den Raumkanten heraus.

Oder im besten Falle werden bisher Raumkanten absorbierend ausgelegt. Dann wird das Kantenvolumen als konstruktiver Einfluss jedoch komplett verschenkt.

Mit dem ReFlx®-System hingegen – was widersinnig erscheinen mag – nimmt man der Raumkante die störende Wirksamkeit und, 2-in-1, SCHENKT ihr eine konstruktive Kraft.

Das Missverhältnis zwischen den Frequenzen, das durch Absorption in Innenräumen entsteht, hatte bereits Wallace C. Sabine und schon vor über 100 Jahren bemerkt und umfangreich beschrieben. – Während Sabine nun das Problem grundsätzlich zwar erkannt hatte, so war es ihm aber noch nicht möglich, auch zu einer Lösung, ja nur zu einer eindeutigen Analyse zu gelangen…

Raum von den Kanten aus verstehen

Die tieferen Frequenzen zeigen sich weniger beeindruckt von den Reflektoren. Die oberen Mittenfrequenzen und die hohen Frequenzen hingegen reflektieren stark – und klar gerichtet. 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 (siehe Abbildungen) etwa 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 immer sehr deutlichen Nachhall wiederum abgeschwächt sind. – Wie das möglich ist, das zeigen erst 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