DIN 18041 über den dort so genannten Sprach-Gesamtstörschalldruckpegel-Abstand
Ich gehe mit Fachleuten der Branche ganz konform, wenn diese sagen, es sei doch nicht alles schlecht an DIN 18041. – DIN 18041 bedarf nur einiger Überarbeitungen, insbesondere seit nicht nur streitbar, sondern nun auch Fakt ist, dass der Stand der Technik durch DIN 18041 nicht mehr repräsentiert werden kann.
Am in der Norm so benannten „Sprach-Gesamtstörschalldruckpegel-Abstand“ lässt sich das eindrücklich aufzeigen.
Aber vorab möchte ich nicht versäumen darauf hinzuweisen, dass mir der „Abstand zwischen Nutz- und Störsignal“ eine etwas eingängigere Bezeichnung darstellt, die ich deshalb bevorzuge. Ich räume ein, dass damit noch nicht explizit beschrieben ist, wovon genau die Rede ist: vom Schalldruckpegelabstand – der wiederum nicht pauschal, sondern nur frequenzabhängig eine hohe -Aussagekraft besitzt.
ReFlx®-System klärt Klang durch Verstärkung
Wenn in DIN 18041 die Rede davon ist, dass ein bestimmter Lautstärke-Abstand zwischen dem Nutzsignal, der Sprache, und den Umgebungsgeräuschen herrschen müsse, dann ist das korrekt. Und dass Personen mit einem erhöhten Bedarf an Sprachklarheit eine größere Differenz zwischen beidem benötigen, um das Nutzsignal EINDEUTIG „differenzieren“ zu können, kann man ebenfalls bedenkenlos unterstreichen.
Nicht richtig ist jedoch die Methodik der Norm:
Insbesondere in der Inklusion soll starke Bedämpfung aus der Klemme helfen. Man setzt auf den möglichst reinen Direktschall. – Der aber reicht bereits ab ca. 4 m zwischen einem Lautsprecher (bei Nutzung von Ton- oder Video-Dokumenten) oder einer sprechenden Person hier, einer Gruppe von Zuhörenden dort nicht mehr aus, um für eine gute Sprachklarheit zu sorgen.
Denn gilt übrigens auch für so genannt „normal Hörende“: Wenn die Differenzierung der Sprachsignale eine – je nach Entfernung zur Schallquelle und auch je nach Umgebungsgeräuschen – die Entschlüsselung von gesprochenem Text viel Konzentration erfordert, dann reißt die verstehende Aufnahme der Botschaft umso früher ab. Von da an aber geht der meiste vermittelte Stoff in Seminar oder Unterricht quasi ungehört verloren.
Für Hörgeräte nutzende Personen wird wegen des nach Bedämpfung viel zu schwachen Direktschallsignals durchgängig darauf gedrungen, mit elektroakustischen Sprechanlagen nachzuhelfen.
ReFlx®-System ermöglicht Inklusion ohne Elektroakustik
ReFlx®: Verstärkung der oberen Mittenfrequenzen und der hohen Frequenzen
Impulsmessungen haben gezeigt, dass das ReFlx®-System die Frequenzen zwischen ca. 1.250 Hz und 2.500 Hz um runde 11 bis 16 dB verstärkt. Solche Frequenzen zwischen 2.500 Hz und 5.000 Hz werden um 5 bis 11 dB gehoben. Und schließlich Frequenzen zwischen 5.000 Hz und 10.000 Hz immer noch um 2 bis 7 dB.
Zugleich beruhigt das ReFlx®-System den Gesamtstörschall nicht durch eine allgemein wirksame Absorption – die eben stets auch das Nutzsignal schwächt – sondern allein dadurch, dass die Verstärkung des Störschalls, die in den Raumkanten stattfindet, komplett ausgeschaltet wird.
Auswertung der Testmessungen von Impulsanregungen im realen Klassenraum
Zugleich zeigt sich, dass innerhalb der Hebung von ca. 1.250 bis 13.000 Hz durch das ReFlx®-System ein hohes Schalldruckpegel-Niveau gehalten wird – bei einer Schwankungsbreite über diesen gesamten Bereich von nur ca. 8 dB. – Auf diese Weise werden die Lautstärken genau dort so wertvoll und gleichmäßig verstärkt, wo Sprache als Kodierung von Sprachlauten auch tatsächlich stattfindet: Nämlich vornehmlich in den oberen Mittenfrequenzen und den hohen Frequenzen.
Wie überall so auch in der Raumakustik wird mit leeren Versprechungen viel Geld umgesetzt. Und Kommunen verbrennen horrende Summen, um in Neubauprojekten ebenso wie bei Sanierungen oder Nachrüstungen vermeintlich „gute Hörsamkeit“ in Kommunikationsräumen zu realisieren.
Wenn in DIN 18041 die Rede ist von „Planungsrichtlinien zur Sicherung der Hörsamkeit vorrangig für die Sprachkommunikation“ (DIN 18041:2016-03, 1 – „Anwendungsbereich“; Seite 5), dann ist damit nichts versprochen, aber eine positive Voreingenommenheit geschürt. In Kapitel 4, „Anforderungen und Empfehlungen“, wird auf Seiten 10 und 11 „gute Hörsamkeit“ dann auch tatsächlich in Aussicht gestellt.
Zugleich wurden seit den 1990er Jahren alle Versuche erfolgreich abgewehrt, die Bedeutsamkeit der Raumkanten in die Norm sinnvoll mit aufzunehmen. Und den Einfluss der Raumkanten zu berechnen, ist bis heute nicht einmal in Ansätzen gelungen.
DIN 18041: scheinbar gute Absicht erstickt Sprache
In Anhang C zu DIN 18041 heißt es unter dem Titel „Sprachkommunikation“: „Ein Raum hat vor allem dann diesbezüglich eine gute Hörsamkeit, wenn Sprachkommunikation darin einwandfrei und störungsfrei stattfinden kann.“ (Seite 27, erster Absatz, Satz 2)
R 222 der Städt. Realschule Waltrop: bei vollflächig bedämpfender Decke mit dem ReFlx®-System die Sprachverständlichkeit wiedererlangt
Wenn es dort aber im dritten Absatz heißt: „Der Sprechapparat des Menschen ist normalerweise für eine Sprechweise auf einen A-bewerteten Schalldruckpegel in 1 m Abstand von 54 dB bis 60 dB […] ausgelegt“ (Seite 27, dritter Absatz, Satz 3) dann ist Raumakustik ganz grundsätzlich nicht verstanden worden, wenn es ja bereits auf Seite 19 geheißen hatte: „Da bei Räumen mit einem Volumen bis ca. 250 m3 keine Gefahr zur akustischen Überdämpfung besteht, kann hier eine vollflächig schallabsorbierende Decke in Kombination mit einer ebenfalls schallabsorbierenden Rückwand eingesetzt werden […].“
Eine solche Feststellung lässt jegliches Verständnis für Raum, Akustik und Sprachkommunikation vermissen – aber bei der deklarierten „guten Absicht“ den Verdacht kaum aufkommen, auf diese Weise könnten allein industrielle Interessen abgesichert werden.
Ahnungslosigkeit dominiert die Raumakustik
Solche Räume „bis“ 250 m3 (sog. „kleine“ Räume im Verständnis der DIN 18041) sind z. B. Klassenräume bis ca. 75 Quadratmetern bei Deckenhöhen von 3 bis 3,4 m, selten in sehr alten und unsanierten Bestandsgebäuden bis zu 4 m Raumhöhe.
Da wird man dann doch mal leicht stutzig, wenn auf Kosten der Lehrkräfte gezielt genau sämtliche Klassenräume ins Visier genommen werden:
Tatsächlich äußern Lehrkräfte über DIN-gerecht akustisch ausgestattete Räume, man müsse permanent sehr laut sprechen und umgekehrt sehr konzentriert hören. „Der Unterricht in solchen Räumen ist unheimlich anstrengend“, so der O-Ton eines Gymnasiallehrers – der damit die zahlreichen Klagen von Lehrkräften aller Schultypen kurz und bündig auf den Punkt gebracht hat. Das wird jedoch nur hinter vorgehaltener Hand und in vertraulichen Gesprächen erörtert, ist allerdings in der öffentlichen Diskussion nicht präsent: So bedämpfte Räume gelten als rechtlich abgesichert. Und so finden sich Lehrkräfte damit ab, dass sie gleichsam wie der Beifang eines Fischerei-Trawlers über Bord geworfen werden…
R 122 der Städt. Realschule Waltrop mit ReFlx®-System: hohe Sprachklarheit trotz des Nachhalls oberhalb Norm
Aber wenn selbst ASR A3.7 sich am Nachhall orientiert und so bedämpfte Räume rechtlich frei spricht, gibt es dann überhaupt andere Wege für die Raumakustik und geht überhaupt mehr Sprachverständlichkeit?
Ja! Es geht. Mit dem ReFlx®-System. Und vorläufig allein mit dem ReFlx®-System. Mit Kantenabsorbern und auch mit Plattenresonatoren – die die Norm sämtlich bisher erfolgreich zurückgedrängt hat – konnte bereits seit etwa den 1990er Jahren wenigstens sinnvoll Linderung erlangt werden: über die Entstörung der Raumkanten.
Aber allein das ReFlx®-System bietet seit 2020 sozusagen den „Turbo“ in Sachen der Sprachdeutlichkeit.
ReFlx®-System als Nachverstärker für Sprache
Das ReFlx®-System entstört die Raumkanten – so dass bloße Lautheit nicht mehr eskaliert. Eine Klasse mag agil und laut sein. Jedoch wird aus dieser Lautheit erst durch nackte Raumkanten und Raumecken ein um mithin deutlich mehr als doppelt so lauter und schmerzhafter Lärm. Hier könnten auch alle anderen verfügbaren Kantenabsorber für Linderung sorgen – nicht aber in gleicher Weise die Klarheit von Sprache heben. Ein Raum, in dem allein Schallenergie absorbiert wird, bleibt muffig und dumpf.
erfolgreich ohne Elektroakustik: das ReFlx®-System für Inklusion optimal (R 1002 der Gesamtschule Waltrop)
Zugleich aber – während das ReFlx®-System zur Entstörung der Raumkanten poröse und Schall absorbierende Materialien gar nicht benötigt – reflektiert das ReFlx®-System in optimalem Winkel die nützlichen Frequenzen im Bereich von 1.250 bis ca. 12.800 Hz mit einer gleichmäßigen Intensität im ganzen Raum.
Fast unabhängig von der übrigen Raumausstattung wird gleichsam ein eigenständiger Hörraum erschaffen, der sogar elektroakustische Sprechanlagen für Personen mit Hörgeräten überflüssig macht.
Verlinkung zur ausführlichen Beschreibung (bitte auf das Bild klicken)
So stellt das ReFlx®-System eine Methode dar, unabhängig von Energie, Wartung und Reparatur eine immerwährend maximale Klarheit von Sprache zu gewährleisten.
Die Phasentreue von Räumen, die mit dem ReFlx®-System ausgestattet sind, sucht ihresgleichen. Insbesondere im Frequenzbereich von 1.250 Hz bis ca. 12.800 Hz liegt die Schallintensität auf einem einmalig hohen und ungewohnt gleichmäßigen Niveau. Das haben jüngste Impulsmessungen klar sichtbar gemacht – und bestätigen analytisch, was bisher als „subjektive Eindrücke“ galt.
So genügt nun ein Blick auf die grafische Auswertung der Messdaten, um leicht zu verstehen, weshalb die Klarheit von Sprache so einzigartig ist, nachdem ein Raum allein nur mit dem ReFlx®-System ausgestattet ist. Denn gerade die höheren Mittenfrequenzen und die hohen Frequenzen sind nun auf hohem Niveau gleichmäßig im Raum präsent. Gerade in diesem Frequenzbereich erzeugt das ReFlx®-System eine gleichmäßige zeitliche Ausbreitung bei höchster energetischer Präsenz – genau in dem Bereich, der für Sprache so wesentlich ist.
Von diesem raumakustischen Charakter profitieren alle Personen in einem Kommunikationsraum in gleicher Weise. In KiTas, Schulen, Weiterbildungseinrichtungen, Hochschulen oder Universitäten, in Unternehmen und Verwaltungen: Erziehende, Lehrkräfte oder Dozierende ebenso wie Kinder, Jugendliche oder Seminarteilnehmende lernen, diskutieren, erörtern ohne Stress. In allen Fällen aber sind auch Personen, die auf Hörgeräte angewiesen sind, ganzheitlich mit einbezogen, ohne dass es elektroakustischer Zusatzausstattungen bedarf.
Das ReFlx®-System realisiert eine extreme Klangreinheit in Innenräumen und greift CHANCENGLEICHHEIT nicht nur als Slogan auf, sondern nimmt diesen Anspruch vollumfänglich ernst.
Für die Impulsmessungen ist der Raum mit Glide-Sweeps beschallt worden.
extreme Sprachklarheit durch Hebung bei 1.250 – 12.800 Hz
Denn Sprache findet ausschließlich im energiearmen höheren Frequenzbereich statt. Selbst die so genannten „Stimmhaften“, die Vokale, erlangen ihren sprachlichen Kodierungswert allein im Mundraum. Die Formung des Mundraumes bildet den Buchstaben-Code aus, nicht die Stimmbildung in der Kehle!
„Genau betrachtet ‚übervorteilt‘ die Reflexion an der Frontplatte des ReFlx®-Systems mittlere und höhere Schallanteile des Sprachsignals gegenüber tieferen Frequenzen – und hebt somit das Sprachsignal noch einmal deutlicher über die Grundgeräuschkulisse, als das umgekehrt durch rein absorbierende Maßnahmen je erlangt werden könnte.“ (Gerhard Ochsenfeld: Durch die Raumakustik muss ein Ruck gehen, BoD – 2022; Seite 492)
R 1002 der Gesamtschule Waltrop, mit ReFlx®-System
Harmonisierung der Frequenzanteile durch ReFlx®-System
Das ReFlx®-System erzeugt tatsächlich mit einer sehr hohen Unabhängigkeit von anderen räumlichen Faktoren einen hochauflösenden Klangraum genau in dem für Sprachkommunikation relevanten Frequenzbereich. So entsteht eine außerordentlich gute Sprachverständlichkeit – die mitten oder ganz hinten im Raum genauso gut ist wie ganz vorn. Ich nenne es lieber Sprachdeutlichkeit oder Sprachklarheit.
Der Vergleich der Wasserfall-Diagramme (zeitliche Verläufe) zeigt noch deutlicher, wie das ReFlx®-System wirkt – hier im Ausschnitt von ca. 900 Hz aufwärts ein bischen tiefer ins Detail, als obiges Schaubild zu Phasen und Schallintensitäten:
Hebung der Frequenzen von ca. 1.250 Hz bis 12.800 Hz durch ReFlx®-System
Auf diese Weise werden sogar elektroakustische Unterstützungen für schwer Hörende überflüssig: Inklusion auch ganz ohne Elektroakustik ist kein Problem mehr.
Allein mithilfe der individuellen Hörgeräte können Personen, die auf Hörgeräte angewiesen sind, sich vollumfänglich in einem mit dem ReFlx®-System ausgestatteten Raum kommunikativ beteiligen und somit im Wortsinn barrierefrei einbringen.
Die Raumkante beeinflusst die Akustik eines Raumes durch Störungen maßgeblich – und stärker als etwa der Nachhall.
Bei Messungen hingegen werden – bisher, unter dem Oberbegriff des „Nachhalls“ und aus technischen Gründen – solche Störungen der Raumkanten mit dem wirklichen Nachhall „in einen Topf geworfen“. … und haben so zu dem Missverständnis geführt, dass eine geringe Nachhallzeit auch eine so genannte „gute Hörsamkeit“ in Kommunikationsräumen bedinge.
Kurze Nachhallzeiten gelten als DAS zentrale Kriterium, um für eine gute „Hörsamkeit“ zu sorgen. Diese schlichte Regel wird bemerkenswert selten und wenig engagiert in Frage gestellt, während zugleich in der Akustikbranche seit Langem bekannt ist: „Ein kurze Nachhallzeit bedeutet noch lange nicht, dass in einem Raum auch eine gute Sprachverständlichkeit herrscht.“
Und also muss man versuchen, die Akustik eines Raumes über andere Daten zu beleuchten, als über die Nachhallzeit… Da aber die Physik bisher keine tragfähigen Analysen anbietet, kann man sich einer sinnvollen Betrachtung nur auf Umwegen nähern.
Im „Prüfbericht mit Begutachtung“ der SG-Bauakustik (Institut für schalltechnische Produktoptimierung; Mülheim/Ruhr) tauchen Messungen zum Ablenkungsabstand und zum Vertraulichkeitsabstand auf. Was hat es damit auf sich?
Zum einen wird der Vertraulichkeitsabstand innerhalb der Norm, DIN 3382-3, seit der letzten Novelle dieser Norm nicht mehr verwendet. Das aber ist dem Akustiker nicht anzuhängen: Mit Gültigkeit 2022-04 ist eine neue Fassung der Norm herausgebracht worden – jenem Monat, in dem SG-Bauakustik die Messungen vor Ort bereits vorgenommen hatte.
Zum anderen überprüft man mit solchen Messungen üblicherweise die gegenseitigen Störungen mehrerer Personen in einem Raum: in Großraumbüros. – In Kommunikationsräumen werden solche Kriterien eigentlich nicht erfasst.
Ablenkungsabstand
Der ABLENKUNGSABSTAND beschreibt, ab welchem physischen Abstand zu einer sprechenden Person diese so klar klingt, dass man unwillkürlich aus der eigenen Arbeit und Konzentration herausgerissen, nämlich man „abgelenkt“ wird. In Abständen oberhalb dieses Wertes liegen STI-Werte unterhalb von 0,5 vor. – Dieser Abstand beträgt für das ReFlx®-System im untersuchten Raum 49,6 m.
Vertraulichkeitsabstand
Der VERTRAULICHKEITSABSTAND ist jener Abstand zu anderen Personen, in dem auch Teile eines Sprachtextes noch gerade entschlüsselt werden können, also mehr sind als Geräuschkulisse. In diesem Abstand herrscht ein STI-Wert von nur noch 0,2. – Dieser Abstand wird für das ReFlx®-System und im untersuchten Raum mit 101,2 m beschrieben.
Beide Werte machen deutlich, wie extrem klar die für die Sprachverständigung relevanten Frequenzanteile im Gesamtschallereignis enthalten sind. Berücksichtigt man, dass die STI-Werte in der größten und in der kleinsten Distanz am höchsten sind (ca. 2,5 m und ca. 7,5 m), während die Werte in der mittleren Distanz von ca. 4 bis 6 m zumindest in analytischen Zahlenwerten tendenziell schlechter ausfallen, so wird deutlich, wie ausgewogen die Klarheit von Sprache im gesamten Raum durch das ReFlx®-System wird.
Beide Werte – Ablenkungsabstand und Vertraulichkeitsabstand – lassen bereits erahnen, dass etwas bei der Berechnung solcher Werte und Marken nicht ganz stimmig ist: Über diese großen Distanzen würde die Luftdämpfung nämlich längst ihr Übriges tun, ehe diese Abstände physisch erreicht wären. – Möglicherweise ist das zumindest mit ein Grund, weshalb in der letzten Fassung vom April 2022 der Vertraulichkeitsabstand in der DIN EN ISO 3382-3 keine Anwendung mehr findet.
Schwächen in der Analyse
Vergleichbar sieht es mit der Nachhallzeit aus. An niemanden aus der Akustikbranche erinnere ich mich, der mir nicht eingeräumt hätte, dass eine kurze Nachhallzeit keineswegs zugleich ein Parameter für gute Sprachverständlichkeit sei. Und das ist eher eine Selbstverständlichkeit, als ein Geheimnis in der Branche.
Dennoch erhebt die Norm das Kriterium des Nachhalls zum Kern der Betrachtungen: „Im Sinne dieser Norm ist die frequenzabhängige Betrachtung der Nachhallzeit zwingend erforderlich“, so DIN 18041:2016-03 auf Seite 12 (Unterordnung 4.2.3 – „Anforderungen an die Nachhallzeit“).
Repro (Ausschnitt) vom Innencover der LP „Vor der Flut“ (Publikation 1985): Der Kölner Wasserspeicher, hier nach Sanierung und bei beginnender Flutung.
Blieben also die STI-Werte (speech transmission index), um Sprachverständlichkeit transparenter zu machen. Misslicherweise fließt in die Berechnung der STI-Werte wiederum der Nachhall ein. Der Nachhall hingegen hat zwar etwas zu tun mit dem subjektiven Komfortempfinden, weniger mit der Klarheit von Klang und Sprache. – Wo hier also auch STI-Werte eine eingeschränkte Aussagekraft besitzen, da sollen nun Ablenkungsabstand und Vertraulichkeitsabstand etwas Klarheit in die Analyse bringen: Die Transparenz der Sprache – insbesondere in den mittleren und höheren Frequenzen.
Was ist denn „Nachhall“?
Der Nachhall an sich ist nicht dasselbe, was analytisch erfasst wird: In Wahrheit wird nicht die „Nachhallzeit“ gemessen, sondern das Abklingen des Gesamtschallereignisses in einem Raum – von denen der Nachhall EIN Detail ist, das physikalisch bisher gar nicht explizit erfasst werden kann.
Der eigentliche „Nachhall“ jedoch sind geregelte Rückwürfe, die mehr oder minder klare Schallsignale abbilden (eindrücklichstes Beispiel: das so genannte Echo, das deutlich als Abbild des ursprünglichen Signals wiedererkannt werden kann).
Nachhall – im Gegensatz zum Echo – wiederum ist ein so frühes „Echo“, dass es nicht explizit als getrenntes Schallereignis, wohl aber bereits als ein deutliches Nachhängen oder Überlagern des eigentlichen Signals wahrgenommen wird.
Diffusion führt zu einer starken Zerstreuung von Schallenergie, sodass diese kein Signal mehr darstellt – aber als unterschwelliges Klangvolumen wahrgenommen wird. Diffusion repräsentiert Raum.
Die Störeinflüsse des Kantenvolumens wiederum sind aufgestaute Energie, die auch der Diffusion nicht wirklich zugeordnet werden kann, weil die Raumkanten eben nicht nur eine ungeordnete, eine „diffuse“ Ausbreitung von Schallenergie bedeuten, sondern eine Potenzierung von Schallenergie bewirken, die die Physik weder mit einem hypothetischen Ansatz, noch mit einer tragfähigen Theorie bisher hat erklären können. Diese Energie aus den Raumkanten muss ausgeschaltet werden, weil sie als sehr energiereiche und reine Störung in den Raum geworfen wird.
Der gemessene Nachhall im Kölner Wasserspeicher: 26 sec.
Der lange Nachhall in dem 1984 zwecks Sanierungsarbeiten trocken gelegten Kölner Wasserspeicher etwa hatte wenig mit Diffusion zu tun, weil regelmäßige Wandprofile und eckige Säulen regelmäßige Rückwürfe zulassen – während im Gegensatz dazu runde Stützsäulen in Kirchenhallen zusätzlich für Diffusion sorgen.
Die Raumkanten aber – auch wenn sich die Wissenschaft schwer tut, das anzuerkennen – erzeugt durch das konzentrierte „Einsammeln“ bloßer Energie für einen hohen Schalldruck, der allein als chaotisches Geräusch, als Störung, jedoch nicht mehr als „Signal“ in den Raum zurückgeworfen wird.
Die gegenwärtige Physik versucht gern, den Effekt in den Raumkanten als so genannte „Raummoden“ darzustellen. Diese Phänomene sind zwar sehr wohl vorhanden, sind jedoch eben nicht jener störende Einfluss der Raumkanten, sondern ein andersartiges und eigenständiges Phänomen, das auch ganz anderen Gesetzmäßigkeiten unterworfen ist.
Raum 1002 der Gesamtschule Waltrop – mit dem ReFlx®-System
Das ReFlx®-System behebt die Mängel und Unausgewogenheiten des Schalls in einem Raum: Das Störpotenzial der Raumkanten wird ausgeschaltet – und zugleich und mit ein und demselben Element werden die mittleren und höheren Frequenzen optimal unterstützt.
Zentrum eines Raumes sind – akustisch betrachtet – die Raumkanten: Weil man in der Raumakustik wegen des besonderen Störpotenzials der Raumkanten zuerst auf diese schauen muss.
… statt Absorption auf Teufel-komm‘-raus
Was in der Raumakustik als „Stand der Technik“ und was als „Stand der Wissenschaften“ gilt, wäre böswillig, wenn es nicht schlicht ein Irrtum wäre:
Es ist sachlich nicht richtig, dass der Nachhall für die Klarheit von Raumklang vorrangig maßgeblich sei – sondern der Nachhall ist allein ein subjektiv sehr unterschiedlich empfundenes Kriterium für so etwas wie akustischen Komfort.
Und über diesen Komfort hinaus: In der Musik prägt so etwas wie Nachhall maßgeblich Klangbild, Charakter und Ausdruck – ist also ein zentrales Gestaltungsmittel. Aber auch für die Musik gilt: Nicht der Nachhall wirkt sich störend oder zerstörend aus, sondern wiederum das besondere Störpotenzial der Raumkante.
eine Variante des ReFlx®-Systems: Montage-Zwischenschritt zeigt das Trägerelement
Auch ist nicht richtig, dass die Senkung des Nachhalls für Klangqualität und Komfortgefühl sorgt. Sondern ein geringer Nachhall verschlingt die mittleren und höheren Frequenzen, und ein Raum klingt muffig, dumpf und beengt. – Das liegt wiederum maßgeblich daran, dass bisher Absorption IMMER auch für ein Missverhältnis zwischen den Schallenergien in den unterschiedlichen Frequenzen gesorgt hat. – Und ich sage „bisher“, weil es seit erst kurzer Zeit einen (ebenfalls schallharten) Absorber gibt, der all diese negativen Eigenschafen NICHT besitzt, obwohl er eindeutig ein „Absorber“ ist!
All das – bis auf diesen neuartigen Absorber – ist aber gar nicht neu. Sondern bereits seit Jahrzehnten ist bekannt, was die meisten in der Akustikbranche Tätigen auch gern, mit Amüsement und offen einräumen:
„Ist die Nachhallzeit kurz, dann ist die Sprachverständlichkeit noch lange nicht gut. … ist der Raumklang nicht zwangsläufig klar und rein.“
Auch die kritischen Betrachtungen, die Wallace C. Sabine schon vor über 100 Jahren gegenüber der Absorption beigetragen hatte, könnten für die Wissenschaft Ansporn genug sein, der Absorption von Schallenergie die ungeteilte Anerkennung zu entziehen – und eine deutlich verstärkte Aufmerksamkeit zu schenken.
Maßgeblich für die Klarheit oder Reinheit von Klang ist das Ausmaß der Bewältigung von Störeinflüssen der Raumkanten UND zugleich das Ausmaß des Ausgleichs von tatsächlicher Schallenergie in den unterschiedlichen Frequenzen. Es geht dabei um nichts weiter als die Energie, denn es gilt, die sehr unterschiedliche Auswirkung der sog. Luftdämpfung auf unterschiedliche Frequenzen (man spricht irreführend und fehlerhaft von „Wellenlängen“) wirksam in einer solchen Weise auszugleichen, dass ein natürliches Empfinden von Klangereignissen im Raum wiedererlangt wird.
Das ReFlx®-System macht beides in einem Zuge.
entspanntes Sprechen und Hören schont die Nerven
Die Installation des ReFlx®-Systems bewirkt, dass ruhig gesprochen werden kann. Mittlere und höhere Frequenzen – die allein durch die Luftdämpfung ab ca. 4 Metern Entfernung zu originär Sprechenden bzw. zu einer Lautsprecherquelle bereits zu stark abgeschwächt sind – werden durch die Reflexion so deutlich verstärkt, dass in durchschnittlich großen und größeren Klassenräumen oder Besprechungsräumen das Verstehen von Sprache an JEDEM Hörort im Raum gleich gut gelingt.
Und umgekehrt kann von jedem beliebigen Ort in einem solchen Klassenraum oder Besprechungsraum ein Einwurf oder ein Beitrag geleistet und wiederum an jedem anderen Hörort im Raum einwandfrei verstanden werden.
gute Hörsamkeit = entspannte Atmosphäre
Das – nun auf eine Schulklasse bezogen – führt dazu, dass Lehrkräfte eine deutliche Entlastung verspüren… und entspannt unterrichten. Die Nerven von Lehrkräften zu schonen UND zugleich Schülerinnen und Schülern das Verstehen und die Teilnahme am sprachlichen Austausch zu erleichtern, führt ganz automatisch zu einer effektiveren Unterrichtung. – Und zu einer Chancengleichheit für Kinder und Jugendliche, die man so in Klassenräumen bisher nicht gekannt hat.
Oder, auf Unternehmen oder Verwaltungen bezogen, führt eine gute Raumakustik zu einer entspannten Atmosphäre bei Besprechungen, Verhandlungen, Seminaren…
Ich hatte die längste Zeit mit aller Zurückhaltung respektiert, dass der Ruf in KiTas schlicht nach Absorption gang und gäbe sei: Die Bevorzugung vollflächig bedämpfender Decken ist nicht naheliegend, erschien mir aber zumindest verständlich.
Tatsächlich jedoch musste nicht nur ich selbst wiederholt vor Ort feststellen, sondern bekam auch in den verschiedensten Einrichtungen von Erzieherinnen immer wieder bestätigt, dass selbst mit sehr stark bedämpfenden Deckensystemen der Lärm in Betreuungsräumen nicht bewältigt ist.
– Aber was läuft falsch in der Raumakustik, wenn selbst aufwändige und umfangreiche, vollflächig mithin stark bedämpfende Deckensysteme nur auf den ersten Eindruck eine angenehme Ruhe bringen, andererseits aber auch die Räume dumpf machen… und doch die bloße Lautheit einer Kinderschar haltlos zu unerträglichem Lärm verstärken?
ReFlx-System im OGS-Begtreuungsraum der Lindgren-2-Schule, Waltrop
Jeder kennt die Redewendung, den Teufel mit dem Beelzebub auszutreiben… Und das trifft auch hier zu: Mit großem und teurem Aufwand wird viel Schallabsorption in einen Raum eingebracht – was am Ende auch mit einer real erlebbaren Ruhe gelohnt wird. Aber wenn dann eine hohe reale Schallenergie im Raum aufkommt, dann wird diese Energie in den Raumkanten unvermindert – und häufig sogar mit größerer Deutlichkeit – potenziert. Dann also zeigt sich, dass man Blendwerk eingekauft hat, nicht jedoch eine Problemlösung…
Dass die einstmals ostdeutsche Band SILLY textete: „Alles wird besser – aber nichts wird gut“, ist eine Wahrheit und Kritik, die des politischen Kontextes gar nicht bedurfte…
Auch die stark bedämpfende Decke bewältigt die Verstärkung des Lärms durch die Raumkanten nicht. Das lässt sich auch recht einfach und unmittelbar vor Ort sogar zielsicher lokalisieren.
Sprachverständlichkeit steht oder fällt mit Raumkante
Ein anderer Grund, weshalb ich zu dem Thema der Sprachverständlichkeit – über die Lärmentwicklung hinaus – in KiTas nicht mehr respektvoll schweigen möchte, sind Neurobiologen. Ist etwa ein Manfred Spitzer, der nicht nachlässt, über Gehirnentwicklung und Lernprozesse aufzuklären.
So wird leicht deutlich, wie wichtig die Sprachverständlichkeit gerade in KiTas ist: Kaum eine Phase ist wichtiger für die Sprachentwicklung und den Spracherwerb der Kinder, als die der 3- bis 6-Jährigen. Gerade in Zeiten, in denen zunehmend Kinder mit Migrationshintergrund ihren Eintritt in die deutschsprachige Gesellschaft finden, ist diese Prägungsphase von enormer Bedeutung!
Gerade für Kinder, bei denen zuhause weniger oder sogar gar kein Deutsch gesprochen wird, hängt mit Eintritt in die Grundschule von dem bis dahin geleisteten Spracherwerb praktisch alles ab: Maßgeblich und in erster Linie der Spracherwerb entscheidet über die CHANCENGLEICHHEIT – weniger das Bildungsangebot in der Schulzeit, das vorbehaltlos allen Kindern in der gleichen Weise zur Verfügung stehen sollte.
Raumkante entscheidet über Chancengleichheit
Ich möchte auf keinen Fall missverstanden werden: Es gibt immer wieder Kinder, die trotz schlechtester Startbedingungen später uneingeschränkt durchstarten. Und immer wieder gibt es solche Kinder, die trotz Benachteiligungen im engsten Umfeld Förderungen von außen angeboten bekommen und diese auch vollumfänglich annehmen. Im großen Durchschnitt aber – das ist ja längst kein Geheimnis mehr – zeigt sich, dass bereits früh Wege vorgezeichnet werden, Weichen gestellt und Türen durch missliche Umstände verschlossen bleiben – sich Chancengleichheit somit später nicht mehr bietet, wenn bereits früh die Grundlagen nicht jedem Kind in der gleichen Weise zugänglich gemacht wurden.
Deshalb ist eine außerordentliche Klarheit von Sprache in den Räumlichkeiten von Kindertageseinrichtungen von so zentraler Wichtigkeit! – Das ReFlx®-System allein kann solche Klarheit von Raumklang, kann diese hohe Sprachdeutlichkeit, kann eine Sprachverständlichkeit dieser hohen Qualität erbringen. Und, weil es eine grundlegende Neuentwicklung von 2020 ist, kann das zur Zeit ALLEIN das ReFlx®-System.
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.
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 Missverhältniszwischen 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. Sabineschon 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
Das eigentliche, das Kernproblem für die Raumakustik in kleinen bis mittelgroßen Räumen liegt zwar in den Raumkanten verborgen – lässt sich jedoch nicht allein mit Kantenabsorbern umfänglich bewältigen.
Das ReFlx®-System schlägt sozusagen „zwei Fliegen mit einer Klappe“. Heute nennt man das auch ‚two in one‘. Es erzielt in kleinen bis mittelgroßen Räumen (etwa Klassenräume oder durchschnittlich große Besprechungs- oder Seminarräume) eine außerordentliche Klarheit des Klanges und eine herausragende Sprachverständlichkeit.
Problemzone ‚Raumkante‘
Es ist ein Irrtum, dass – wie in der gängigen Norm (DIN 18041) festgestellt wird – ein geringer Nachhall erforderlich sei, um eine gute Sprachverständlichkeit zu erzielen.
Sondern erstens muss das störende Potenzial der Raumkanten ausgeschaltet werden. Dafür bedarf es noch nicht einmal zwingend der „klassischen“ Absorption, sondern das Energiepotenzial in den Raumkanten kann mit schallharten Reflektoren bezwungen werden.
Zweitens muss man sich die Raumkanten zunutze machen, um das Missverhältnis in unterschiedlichen Frequenzen – das in Innenräumen mit zunehmender Absorption entsteht – angemessen ausgleichen.
Auf dieses Missverhältnis – das Wallace C. Sabine umso mehr auffiel, je mehr Absorption er in einen Raum eintrug – hatte dieser amerikanische Physiker bereits vor über 100 Jahren bemerkt und umfänglich beschrieben. Dazu im völligen Widerspruch beschränkt man sich darauf, die lückenhafte und extrem vereinfachende Grundformel, die Sabine schon in frühen Jahren formuliert hatte, noch heute in der Raumakustik anzuwenden, um damit die Notwendigkeit starker Absorption zu begründen.
Nur ein kurzes Beispiel aus Sabine’s Fachbeiträgen: „In den tiefen Tönen ist der Einfluss des Publikums deutlicher. Zum Beispiel, wieder ein C1 64 gewählt, verringert der Einfluss des Publikums den ersten Oberton um rund 60 % in Relation zum Grundton, den zweiten Oberton um mehr als 75 %.“ (W. C. Sabine, Collected Papers on Acoustics; Forgotten Books – Seite 82)
So hatte W. C. Sabine zwar in seiner ersten Publikation im Jahre 1900 im ‚American Architect‘ seine mathematischen Betrachtungen verhängnisvoll in die Welt gesetzt. Doch bereits 1906 in einer weiteren Publikation damit begonnen und sehr klar geäußert, dass mit zunehmender Absorption die Obertöne immer stärker in Mitleidenschaft gezogen und somit ein wachsendes Missverhältnis der Frequenzen untereinander hervorgerufen wurde. – Vereinfacht könnte man von ‚Dumpfheit‘ und Ausdruckslosigkeit sprechen, wenn umso mehr Details verloren gehen, je höher eine Frequenz und je stärker die Absorption ist.
Dabei muss man sich aber auch bewusst machen, dass allein schon eine zunehmende Anzahl an Personen (Kinder oder Jugendliche in Klassenräumen; Teilnehmende an Besprechungen oder Seminaren; Publikum in Sälen oder Hallen) den Nachhall zwar bedeutsam bis stark senken, aber dabei das störende Potenzial der Raumkanten nicht einmal wenigstens schwach, sondern überhaupt nicht berühren! – Und zwar deshalb, weil Personen in einem Raum allein in einem begrenzten Raumvolumen, nämlich eher nahe der Bodenebene den Schall absorbieren, d. h. den Nachhall vor allem in mittleren und höheren Frequenzen durch die Absorption reduzieren.
Insbesondere in die oberen Raumkanten hinein jedoch gelangt der Schall ungehindert – und baut dort hohen Schalldruck auf, während aber zugleich aus den Raumkanten kein geordneter Rückwurf stattfindet, wie das an offenen Wänden oder unter der Decke der Fall ist. Je nach Besetzungsdichte eines Raumes kann Publikum das Störpotenzial der unteren, den Boden berührenden Raumkanten schwächen oder ausschalten – niemals aber Einfluss nehmen auf die oberen Raumkanten.
Seit dem 7. September 2022 kann bestellt werden: „Durch die Raumakustik muss ein Ruck gehen“ – nun in 2., vollständig überarbeiteter Auflage. Hier fließt nicht nur die fortgesetzte Recherche mit ein, sondern auch die Erkenntnisse auf der Grundlage eines Gutachtens und den Erfahrungen etwa aus der Inklusion.
Lesen Sie auch: PrimOrdium – die Publikation anlässlich der Tagung DAGA 2022 in Stuttgart, mit Vortrag zum Thema.
Auch durch viele Blicke über den Tellerrand hinweg zeige ich auf, wie sich Einzelpersonen oder auch ganze Wissenschaftszweige immer wieder verrannt haben – weil die Grundannahmen nicht die richtigen waren.
Und so wird leicht nachvollziehbar, während ich über die tatsächlichen Verhältnisse in geschlossenen (und vor allem kleineren*) Räumen ausführe, weshalb ich Forschende dringend aufrufe, noch einmal vorbehaltlos für die Raumakustik zurückzugehen auf LOS: Die gegenwärtigen Wissenschaften sind über die Akustik ja nicht im völligen Irrtum – aber einige Irrtümer und vermeintliche „Erkenntnisse“ verhindern, dass wir in der Arbeitswelt und im gesamten Lebensumfeld mit guter Raumakustik versorgt werden.
(* Ich spreche von „kleineren“ Räumen, weil – und abweichend von DIN 18041 – ich die Grenzziehung für „kleine“ Räume bei 250 Kubikmetern Volumen für nicht sinnvoll halte. Eine weiche Grenze zwischen kleinen und mittelgroßen Räumen ist weiter oberhalb zu ziehen.)
Zum Abschluss, da ‚Books on Demand‘ als „Leseprobe“ einfach die ersten 20 Seiten aus einem Buch auszieht (was dann bei mir gerade das Inhaltsverzeichnis und das 2. Vorwort wiedergibt), möchte ich hier eine 25-seitige PDF zugänglich machen, um das Inhaltsverzeichnis und „echte“ 20 Seiten Leseproben anzubieten. Dabei muss ich Ihnen einen Link auf meine private Website präsentieren, da ich sonst keine PDF einbinden kann.
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