6 Raum und Klang / Raumakustische Planung (PDF, 5
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3.4 <strong>Raum</strong> <strong>und</strong> <strong>Klang</strong><br />
93<br />
Es soll hier um die Frage gehen wie ein bestimmter <strong>Raum</strong>klang physikalisch<br />
zustande kommt <strong>und</strong> wovon er abhängt.<br />
Das was man allgemein mit Ton bezeichnet, kann bereits eine komplizierte Struktur<br />
aufweisen. Für den Physiker ist ein reiner Ton ein Schallereignis mit nur einer<br />
einzigen Frequenz <strong>und</strong> Amplitude, mathematisch darstellbar als Sinus- oder<br />
Cosinusfunktion. Wenn ein Musiker eine bestimmte Note auf einem Musikinstrument<br />
spielt, so wird dieser Ton aber durch eine Tonhöhe (Gr<strong>und</strong>ton), durch ganzzahlige,<br />
verschieden starke Vielfache dieses Gr<strong>und</strong>tones (die harmonischen Obertöne), eine<br />
Tondauer (Zeitstruktur) <strong>und</strong> eine bestimmte Dynamikstufe (Lautstärke)<br />
gekennzeichnet. Die für ein Instrument typische <strong>Klang</strong>farbe wird im wesentlichen<br />
durch die Lage <strong>und</strong> Stärke der Obertöne <strong>und</strong> die Zeitstruktur bestimmt. Letztere sagt<br />
aber auch etwas über die Spielweise aus, ob ein Ton weich angesetzt wird oder<br />
abrupt, ob er nachklingt oder abgedämpft wird. Und wird solch ein Ton in einem<br />
<strong>Raum</strong> gespielt, vermittelt er dem Zuhörer sofort gewisse Vorstellungen von diesem<br />
<strong>Raum</strong>, das heißt, der <strong>Raum</strong> nimmt einen spezifischen Einfluss auf diesen Ton. Noch<br />
komplizierter liegen die Verhältnisse, wenn nicht nur ein Ton, sondern ein ganzer<br />
Akkord oder sogar mehrere Instrumente gleichzeitig gespielt werden, oder es sich<br />
um gesprochene oder gesungene Wörter handelt. Der Physiker kann die<br />
Zusammensetzung eines Tones, den er bereits mit <strong>Klang</strong> bezeichnet, analysieren<br />
<strong>und</strong> in eine Reihe von Sinus- oder Cosinusfunktionen bestimmter Frequenz <strong>und</strong><br />
Amplitude zerlegen, die sog. Frequenz- oder Fourieranalyse. Damit ist er auch in der<br />
Lage den <strong>Klang</strong> wieder zu synthetisieren, wobei die Zeitstruktur die größeren<br />
Probleme macht, wie man anhand von Synthesizermusik weiß. Physikalisch hat man<br />
es also mit Gr<strong>und</strong>ton, Obertönen, verschiedenen Schalldrücken (Amplituden) <strong>und</strong> der<br />
zeitlichen Dynamik (Ein- <strong>und</strong> Ausschwingen) zu tun, wie es Bild 3.59, schematisch<br />
zeigt.<br />
Bild 3. 59. Schematische 3–dim. Darstellung eines <strong>Klang</strong>es in der Schallpegel-<br />
Frequenz- Zeitebene. © Verlag E. Bochinsky, Frankfurt/M.
94<br />
Bild 3.60 zeigt drei real analysierte Einzeltöne (Einzelklänge), dabei handelt es sich<br />
um zwei verschiedene staccato-Töne gleicher Tonhöhe von einer Violine im<br />
Vergleich mit einem Fagott. Man kann sehr schön sehen, wie komplex <strong>und</strong><br />
charakteristisch Schallereignisse einzeln gespielter Töne von Musikinstrumenten<br />
sind.<br />
Bild 3.60. Durch Analyse gewonnene Zeit- <strong>und</strong> Obertonstruktur von drei<br />
realen Instrumententönen (Ton c’). © Verlag E. Bochinsky, Frankfurt/M.
95<br />
Beim festen staccato befindet sich beispielsweise der Bogen zu Beginn des Tons auf<br />
der Saite <strong>und</strong> beginnt erst mit seiner Bewegung. Daher entwickelt sich der <strong>Klang</strong><br />
etwas langsamer, auch folgen die Obertöne etwas später als beim lockeren staccato.<br />
Da der Bogendruck bei dieser Strichart im allgemeinen größer ist als bei dem<br />
lockeren staccato, enthält der Ton mehr <strong>und</strong> stärkere Obertöne, die zudem deutliche<br />
Amplitudenschwankungen aufgr<strong>und</strong> eines Vibratos erkennen lassen. Am Ende bricht<br />
der Ton ziemlich abrupt ab, da der auf der Saite verbleibende Bogen diese sehr stark<br />
bedämpft. Der staccato-Ton erhält dadurch im ganzen einen kräftigeren <strong>und</strong><br />
bestimmenden, aber weniger eleganten Charakter. Ganz anders ist die Struktur<br />
eines typischen Rohrblattinstrumentes, bei der sich die Blasgeräusche durch eine<br />
deutliche Verbreiterung der einzelnen Teilfrequenzen bemerkbar machen, was damit<br />
zusammenhängt, dass Rauschen keine diskreten Frequenzanteile mehr enthält,<br />
sondern kontinuierlich viele. Neben der verschiedenen Frequenz-<br />
Zusammensetzung, zeigen diese drei Tonbeispiele die große Bedeutung der<br />
zeitlichen Feinstruktur für den <strong>Klang</strong>, den ein einzelner Ton vermitteln kann. Sie<br />
zeigen auch, dass der Spieler einen stark gestaltenden Einfluss auf diese Struktur<br />
hat. So hat ein Geiger drei Parameter alleine in der Bogentechnik um einen Ton zu<br />
beeinflussen, Bogengeschwindigkeit, Bogendruck, Kontaktstelle (das ist der Abstand<br />
des Bogenaufstandspunktes zum Steg), hinzu kommt das Vibrato durch die<br />
Griffbretthand. Dem Flötisten stehen vier Anblasparameter zur Verfügung: Größe der<br />
Lippenöffnung, Abdeckung des M<strong>und</strong>loches der Flöte durch die Lippen, Anblas-<br />
Luftdruck <strong>und</strong> Anblasrichtung. Dabei beeinflusst die Lippenöffnung die Lautstärke;<br />
die Abdeckung des M<strong>und</strong>loches <strong>und</strong> der Anblasdruck wirken sich auf Lautstärke <strong>und</strong><br />
<strong>Klang</strong>farbe, die Anblasrichtung nur auf die <strong>Klang</strong>farbe aus.<br />
Alle Musikinstrumente, aber auch der menschliche Sprachapparat, bestehen im<br />
Prinzip aus einem schwingungserzeugenden System <strong>und</strong> einem Resonanzsystem,<br />
das diese Schwingungen verstärkt <strong>und</strong> an die Umgebung abstrahlt. Die<br />
Resonanzsysteme bilden innerhalb des abgestrahlten Frequenzspektrums<br />
Schwerpunkte <strong>und</strong> tragen damit wesentlich zur Charakterisierung der einzelnen<br />
Instrumententypen bei. Den Ton eines Fagottes erkennt man eben an seinem<br />
<strong>Klang</strong>spektrum, das einen Schwerpunkt um 500 Hz hat <strong>und</strong> damit der Vokalfarbe »o«<br />
nahekommt. Bei den Geigen sind die Resonanzverhältnisse - bedingt durch die<br />
Eigenschwingungen des Korpus - komplizierter, so dass durchaus auch zwischen<br />
eng benachbarten Tönen <strong>Klang</strong>farbenunterschiede auftreten können. Andererseits<br />
besitzen die allen Tönen einer Geige durch den Korpus aufgeprägten<br />
<strong>Klang</strong>eigenschaften so viel Gemeinsamkeiten, dass man den <strong>Klang</strong> verschiedener<br />
Geigen immer als spezifischen Geigenklang erkennt. Auch wenn mehrere Geiger<br />
den gleichen Ton gleichzeitig spielen, überlagert sich dieser sog. chorische Effekt zu<br />
einem Gesamtklangeindruck mit mehr Fülle <strong>und</strong> unterscheidet sich deutlich von<br />
einem Einzelton. Trotzdem bleibt es ein Geigenklang. Man kann aus dem bisher<br />
Gesagten vielleicht auch ermessen, zu was für einer ungeheuren Analyseleistung<br />
das menschliche Gehör in der Lage ist, wenn es beispielsweise ein ganzes<br />
Orchester in einem <strong>Raum</strong> wahrnimmt.<br />
Auch ein geschlossener <strong>Raum</strong> hat etwas von einem Musikinstrument, in der Form,<br />
dass er zwar keine eigene Schallerzeugung hat, aber aufgr<strong>und</strong> von Reflexionen an<br />
den <strong>Raum</strong>begrenzungen Ein- <strong>und</strong> Ausschwingvorgänge zeigt <strong>und</strong> infolge seiner<br />
Geometrie auch Resonanzen, sog. Eigenfrequenzen, aufweist. Das Einschwingen<br />
bis ein Schallfeld aufgebaut ist, nennt man Anhall, das Ausschwingen nach<br />
Abschalten der Quelle, Nachhall. <strong>Raum</strong>resonanzen können wegen der<br />
Dreidimensionalität zu einer komplizierten Schallfeldverteilung führen, Bild 3.61, mit<br />
starken örtlichen Schwankungen des Schalldrucks, auch stehende Wellen
96<br />
Bild 3.61.<br />
<strong>Raum</strong>resonanzen<br />
entstehen, wenn<br />
Wellenlänge <strong>und</strong><br />
Abmessungen in<br />
einem bestimmten<br />
Verhältnis zueinander<br />
stehen.<br />
© Vogel-Verlag,<br />
Würzburg.<br />
genannt. Ihr Auftreten hängt von den <strong>Raum</strong>abmessungen in Relation zur<br />
Luftschallwellenlänge ab, das heißt, mögliche Resonanzfrequenzen liegen um so<br />
tiefer, je größer der <strong>Raum</strong> ist. Will man aber beispielsweise im Zuschauerbereich<br />
eines Konzertsaales ein gleichmäßiges Schallfeld erreichen, muss der <strong>Raum</strong> auf<br />
möglichst alle Töne oder Obertöne seiner anregenden Schallquellen „antworten“<br />
können, das bedeutet, er muss möglichst viele Resonanzfrequenzen, d.h. eine hohe<br />
Resonanzdichte aufweisen, die sich in ihrer örtlichen Verteilung so überlagern, dass<br />
Maxima <strong>und</strong> Minima ausgeglichen werden. Ein <strong>Raum</strong> mit stark schallabsorbierenden,<br />
also wenig reflektierenden Begrenzungen, die fast zu einer freien ungestörten<br />
Schallausbreitung führen, kann keine Resonanzen ausbilden. Dort existiert nur der<br />
direkt abgestrahlte Schall einer Quelle, der mit zunehmender Entfernung schwächer<br />
wird. Die Entstehung des im Idealfall exponentiell verlaufenden Nachhalls lässt sich<br />
wellentheoretisch durch das Abklingen der mehr oder weniger gedämpften<br />
<strong>Raum</strong>resonanzen deuten, die sich dabei überlagern <strong>und</strong> die Gleichmäßigkeit des<br />
Nachhallzeitverlaufs bestimmen. Für die quantitative Beschreibung benutzt man aber<br />
als Pauschalmaß diejenige Zeit, die vergeht bis die Schallenergie nach Abschalten<br />
der Quelle auf den 10 -6 ten Teil (- 60 dB im Schalldruckpegel) abgeklungen ist (vergl.<br />
Abschn. 3.3.3). Die Nachhallzeit hängt dann ab vom <strong>Raum</strong>volumen (wg. der<br />
Laufzeiten) <strong>und</strong> dem gesamten Schall- Absorptionsvermögen des <strong>Raum</strong>es, definiert<br />
in der sog. SABINE-Formel. Da die verschiedenen absorbierenden Materialien im<br />
<strong>Raum</strong> inklusive der Begrenzungsflächen im allgemeinen frequenzabhängig wirken,<br />
ist auch die Nachhallzeit frequenzabhängig.<br />
In Bild 3.62 sind Zeitbereiche für die Dauer der Einschwingvorgänge der<br />
Orchesterinstrumente bei hart oder auch weich angesetzten Tönen<br />
zusammengestellt; dabei gilt für jede Instrumentengruppe, dass tiefere Töne im<br />
Prinzip längere Einschwingzeiten, höhere Töne kürzere Einschwingzeiten benötigen.<br />
Definiert ist die Einschwingzeit in diesem Fall als die Zeit vom Beginn der<br />
Schwingungserregung bis zum Erreichen eines Pegels, der um 3 Dezibel unter dem
97<br />
Bild 3.62. Charakteristische<br />
Zeitbereiche für instrumentale<br />
<strong>und</strong> raumspezifische<br />
Einschwingvorgänge. © Verlag<br />
E. Bochinsky, Frankfurt/M.<br />
endgültigen, also eingeschwungenen Pegel liegt. Man erkennt, dass der Toneinsatz<br />
bei den Rohrblattinstrumenten besonders schnell, bei den tiefen Streichern, aber<br />
auch in der tiefen Lage der Flöte relativ langsam erfolgt. Zum Vergleich ist auch die<br />
Dauer der üblichen Artikulationsgeräusche, sowie die Dauer (besser: der<br />
Tonabstand) von Einzeltönen bei sehr schnell gespielten Tonfolgen eingetragen.<br />
Bild 3.63. Charakteristische Zeitbereiche für instrumentale <strong>und</strong> raumspezifische<br />
Ausklingvorgänge. © Verlag E. Bochinsky, Frankfurt/M.
98<br />
Man kommt hier offenbar schon in die gleiche Größenordnung, weshalb den Pausen,<br />
die bei solchen Tonfolgen zwischen den höheren Obertönen auftreten<br />
(»Obertonzäsur«) eine besondere Bedeutung zukommt. Der Vergleich mit den<br />
Einschwingzeiten von typischen Räumen zeigt, dass diese viel schneller reagieren<br />
als die Schallquellen <strong>und</strong> daher eher ohne Einfluss bleiben.<br />
Anders sieht es bei den instrumententypischen Abklingvorgängen aus, Bild 3.63.<br />
Allgemein fallen alle Bläser durch extrem kurze Nachklingzeiten auf. Bei den<br />
Streichinstrumenten ist die Nachklingzeit in starkem Maße tonhöhenabhängig: Je<br />
höher der Ton, desto kürzer das Nachklingen; leere Saiten klingen länger nach als<br />
gegriffene Töne, da der Finger die Saite zusätzlich bedämpft. Die längsten<br />
Nachklingzeiten findet man schließlich bei der Pauke (wenn sie nicht abgedämpft<br />
wird) <strong>und</strong> beim Klavier in den tiefen <strong>und</strong> mittleren Tonlagen. Ein Vergleich mit der<br />
ebenfalls eingetragenen typischen Nachhallzeit für Konzertsäle zeigt, dass Bläser<br />
<strong>und</strong> Streicher ganz wesentlich auf das Nachklingen des <strong>Raum</strong>es angewiesen sind<br />
um Fülle zu erhalten, während der Klavierton auch in einem größeren Saal durch das<br />
eigene Nachklingen geprägt wird.<br />
Für den Zuhörer in einem Saal spielen die Reflexionen im <strong>Raum</strong> eine wichtige Rolle,<br />
denn der von einem einzelnen Instrument abgestrahlte Schall trifft bei ihm nicht nur<br />
auf dem direkten Wege ein, sondern er wird auch von den Wänden, der Decke <strong>und</strong><br />
anderen reflektierenden Flächen zu ihm zurückgeworfen.<br />
Bild 3.64. Schallwege <strong>und</strong> dazugehörende Verzögerungszeiten zwischen Quelle <strong>und</strong><br />
Hörer in einem <strong>Raum</strong>. Dargestellt sind nur der Direktschall <strong>und</strong> die ersten Reflexionen<br />
von einer Quelle. © Verlag E. Bochinsky, Frankfurt/M.<br />
In Bild 3.64 sind die ersten, noch wenig geschwächten Reflexionen schematisch<br />
dargestellt, wobei zunächst nur die von dem Konzertmeister in der Mitte des Podiums<br />
ausgehenden Schallstrahlen (durchgezogene Linien) betrachtet werden. Eine<br />
Wandreflexion ist für den Schall jedoch mit einem Umweg verb<strong>und</strong>en, <strong>und</strong><br />
dementsprechend trifft der Schall mit einer gewissen Verzögerung gegenüber dem<br />
Direktschall beim Zuhörer ein. Diese Verzögerung ist im rechten unteren Teilbild
99<br />
ohne Berücksichtigung der Stärke der einzelnen Reflexionen graphisch dargestellt.<br />
Typischerweise liegt sie für Konzertsäle in der Größenordnung von 30 ms für die<br />
zuerst eintreffende Reflexion, ihr folgen weitere Reflexionen, auch von der Decke,<br />
<strong>und</strong> schließlich die zum Nachhall zusammengezogenen vielfältigen Reflexionen, auf<br />
die in diesem Bild verzichtet wurde. Damit erhält der Ton eine veränderte<br />
Zeitstruktur, wobei auch die Stärke seiner Obertöne dabei einer Veränderung<br />
unterliegen kann, wenn der <strong>Raum</strong> bestimmte Frequenzbereiche hervorhebt oder<br />
abschwächt. Wie ein Vergleich der charakteristischen Zeitwerte für<br />
Instrumentenklänge <strong>und</strong> für raumakustische Vorgänge in den Bildern 3.62 <strong>und</strong> 3.63<br />
leicht erkennen lässt, korrespondieren Instrument <strong>und</strong> <strong>Raum</strong> dabei oft sehr eng<br />
miteinander.<br />
Bemerkenswert ist der <strong>Raum</strong>einfluss auf den <strong>Klang</strong> des Streichervibratos. Das<br />
Verzögerungsdiagramm in Bild 3.64 sagt ja nicht nur aus, dass der zu einem<br />
bestimmten Zeitpunkt vom Instrument ausgehende Schall den Hörer zu<br />
verschiedenen späteren Zeitpunkten erreicht, sondern er lässt sich auch so<br />
interpretieren, dass der Hörer zu einem bestimmten Zeitpunkt Schall empfängt, der<br />
zuvor zu verschiedenen Zeitpunkten vom Instrument abgestrahlt worden ist. Das<br />
bedeutet: Wenn ein Geiger mit Vibrato spielt <strong>und</strong> dabei die Frequenz seines Tons<br />
periodisch mit etwa 5 Hz bis 8 Hz ändert, empfängt der Zuhörer stets Schall, der zu<br />
verschiedenen Zeitpunkten, also mit unterschiedlicher Frequenz, erzeugt wurde.<br />
Dieser Vorgang ist in Bild 3.65 dargestellt.<br />
Bild 3.65. <strong>Klang</strong>spektrum eines Geigentones, aufgenommen in der Nähe des<br />
Instrumentes <strong>und</strong> weiter weg im <strong>Raum</strong>. © Verlag E. Bochinsky, Frankfurt/M.<br />
Das linke Teilbild zeigt den <strong>Klang</strong>, wie er direkt am Instrument zu hören ist. Die<br />
einzelnen Teiltöne ändern ihre zeitliche Frequenz, wie aus der Zeitstruktur der<br />
einzelnen Teiltonkämme zu ersehen ist. Dass dieser Effekt bei den höheren<br />
Obertönen deutlicher wird, hängt damit zusammen, dass der Frequenzmaßstab<br />
dieses Bildes linear, die Frequenzänderung beim Vibrato aber relativ ist: Jeder<br />
Teilton schwankt um etwa 1/3 Halbton. Für den Zuhörer im Saal überlagern sich die<br />
zu verschiedener Zeit produzierten Frequenzen zu einem Frequenzband (rechtes
100<br />
Teilbild), das die Zeitstruktur des Vibratos kaum noch erahnen lässt. Der Ton gewinnt<br />
dadurch aber an Fülle <strong>und</strong> Volumen. Dieser Effekt ist nicht nur bei allen<br />
Streichinstrumenten, sondern auch beim Vibrato der Gesangsstimme<br />
wiederzufinden. Betrachtet man schließlich den Einfluss, den ein <strong>Raum</strong> auf den<br />
<strong>Klang</strong> einer Geigengruppe innerhalb eines Orchesters ausübt, so ergeben sich<br />
weitere Aspekte, die den chorischen Effekt <strong>und</strong> damit die Fülle des Tons verstärken.<br />
Zur Erläuterung dieses Vorganges ist in Bild 3.64 auch der Strahlengang für den vom<br />
hintersten Spieler der Gruppe der ersten Violinen ausgehenden Schall (gestrichelt)<br />
eingetragen. Man sieht, dass der Direktschall <strong>und</strong> auch die Reflexion von der Decke<br />
beim Zuhörer fast zum gleichen Zeitpunkt eintreffen, wie der vom 1. Geiger<br />
gleichzeitig abgestrahlte Schall. Dagegen ist die Verzögerungszeit für die Reflexion<br />
von der gegenüberliegenden Wand länger. Denkt man sich noch die<br />
Wandreflexionen für alle anderen Spieler der Geigengruppe dazu, so füllt sich für die<br />
Wandreflexionen jeweils ein Zeitabschnitt von mehr als 10 ms der zur Verbreiterung<br />
des <strong>Raum</strong>-<strong>Klang</strong>bildes beiträgt. Der Ton gewinnt dadurch noch eine zusätzliche<br />
Qualitätsnuance, wie sie von einer einzigen, wenn auch gleich lauten Quelle auf dem<br />
Podium nicht zu erreichen wäre. Der <strong>Raum</strong>einfluss gehört deshalb zum <strong>Klang</strong>bild<br />
eines Tones dazu; man darf ihn ebenso wenig als eine Verfälschung des<br />
Originalklanges ansehen, noch auf den Gedanken kommen, dass die von einem<br />
Geiger erzeugte Saitenschwingung, also das eigentliche Produkt der Spieltechnik,<br />
durch den Korpus des Instrumentes verfälscht würde. Es handelt sich in beiden<br />
Fällen um einen integralen Bestandteil des endgültigen <strong>Klang</strong>eindruckes. Dabei<br />
tragen Direktschall <strong>und</strong> frühe Deckenreflexionen vor allem zur Prägnanz,<br />
Seitenwandreflexionen vor allem zum Volumen des Tones bei. Ein im freien<br />
gespieltes Instrument klingt im allgemeinen nicht gut.<br />
Ein <strong>Raum</strong> kann sich aber auch negativ auf einen <strong>Klang</strong> oder eine Sprachdarbietung<br />
auswirken, insbesondere dann, wenn die energiereichen Reflexionen zu lange<br />
Laufzeiten aufweisen <strong>und</strong> zusammen mit dem Direktschall vom Gehör nicht mehr zu<br />
einem Ereignis verschmolzen werden können - es wird ein Echo wahrgenommen,<br />
vergl. Bild 3.47. Dafür dürfen die Laufzeitunterschiede zwischen dem Direktschall<br />
<strong>und</strong> den energiereichen ersten Reflexionen bei Musik nicht größer etwa 80 ms , bei<br />
Sprache, wo es stark auf Verständlichkeit ankommt, nicht größer als 50 ms sein.<br />
Neben der Gleichmäßigkeit des Nachhallverlaufs, muss auch der Frequenzverlauf<br />
der Nachhallzeit ausgewogen sein. Wenn alle hohen Frequenzen gegenüber den<br />
tiefen bedämpft, also absorbiert werden, klingt ein <strong>Raum</strong> dumpf (Gruft) <strong>und</strong><br />
entsprechend umgekehrt. Auch können bei Vorhandensein von<br />
schallkonzentrierenden, also konkaven Begrenzungen, akustische Brennpunkte<br />
entstehen, die einer gleichmäßigen Schallfeldverteilung entgegenstehen, siehe auch<br />
Abschnitt 3.3.<br />
Verwendete Lit.: MEYER, J.: Akustik <strong>und</strong> musikalische Aufführungspraxis, 3. Auflage.<br />
Verlag E. Bochinsky, Frankfurt a Main, 1995.
3.5 <strong>Raum</strong>akustische <strong>Planung</strong><br />
101<br />
3.5.1 Gr<strong>und</strong>lagen, Ziele, Kriterien, Maßnahmen<br />
3.5.1.1 Allgemein<br />
Die Akustik ist ähnlich dem Licht für das Wohlbefinden des Menschen in einem<br />
<strong>Raum</strong> mitverantwortlich. Erfolgreiche Architekten, Innenraumgestalter <strong>und</strong> Designer<br />
setzen sich immer auch mit den <strong>Klang</strong>qualitäten der Räume auseinander, wenn sie<br />
eine gelungene Symbiose aus Funktion, Technik, Licht, Akustik <strong>und</strong> Ästhetik zu<br />
erreichen wünschen. Bewusstes Hören muss das Entwerfen in gleicher Weise<br />
beeinflussen wie bewusstes Sehen, auch wenn die Übermacht des Visuellen in den<br />
vergangenen Jahrzehnten alles Sichtbare in den Mittelpunkt einer Entwurfstätigkeit<br />
gerückt hat, siehe Abschn. 3.2.2. Dazu bedarf es aber auch einer<br />
Auseinandersetzung mit den Gesetzmäßigkeiten der Akustik <strong>und</strong> mit denjenigen<br />
Parametern, die, abhängig von der Nutzung, eine geeignete <strong>Raum</strong>akustik<br />
ermöglichen.<br />
Für normale kleinere Wohnräume spielt die Akustik i. a. keine Rolle, die Größe der<br />
Räume <strong>und</strong> die Einrichtung machen eine gezielt eingesetzte <strong>Raum</strong>akustik<br />
überflüssig. Anders zum Beispiel an Arbeitsplätzen in Fabrikhallen oder in großen<br />
Foyers mit Glas <strong>und</strong> Beton, bei denen leicht eine Bahnhofshallenatmosphäre auftritt,<br />
hier sollte Absorption zur Senkung der Halligkeit <strong>und</strong> der Lautstärke eingesetzt<br />
werden, was eine Maßnahme zur reinen Verbesserung des akustischen<br />
Wohlbefindens (Komfort) bzw. der Lärmbekämpfung wäre. Ein zu stark bedämpfter<br />
<strong>Raum</strong> ist aber genauso unnatürlich (es sei denn es handelt sich um ein<br />
Aufnahmestudio zur Hörspiel- oder U- Musikproduktion), wie ein zu halliger <strong>Raum</strong>.<br />
Völlig anders liegen die Verhältnisse, wenn der <strong>Raum</strong> mit seiner Akustik die Nutzung<br />
unterstützen soll, nämlich beispielsweise in Theatern, Opern, Konzertsälen, Kinos,<br />
Konferenzräumen oder Klassenzimmern, hier muss die <strong>Raum</strong>akustik optimiert<br />
werden. Mit Hilfe der bisher dargestellten Gr<strong>und</strong>lagen sollte es möglich sein eine<br />
einfache raumakustische Optimierung durchzuführen. Das macht zwar in der Praxis<br />
oft ein Akustiker, trotzdem sollte auch der/die Architekt/in die gr<strong>und</strong>legenden<br />
Zusammenhänge <strong>und</strong> Kriterien sowie die „Sprache“ <strong>und</strong> Werkzeuge des Akustikers<br />
kennen, um mitreden <strong>und</strong> die akustischen Notwendigkeiten mit dem baulichen<br />
Entwurf abstimmen zu können, das heißt, er/sie sollte eine Vorstellung davon haben,<br />
welcher Zusammenhang zwischen Akustik <strong>und</strong> Architektur eines <strong>Raum</strong>es besteht,<br />
wie man durch <strong>Raum</strong>geometrie <strong>und</strong> <strong>Raum</strong>gestaltung die <strong>Raum</strong>akustik beeinflussen<br />
kann.<br />
Es geht darum, ein möglichst gleichmäßiges Schallfeld zu erzeugen, das heißt von<br />
jedem Platz aus sollte der Höreindruck <strong>und</strong> die Lautstärke in etwa gleich sein. Der<br />
<strong>Raum</strong> sollte dabei mit seinem akustischen Beitrag (<strong>Raum</strong>klang) die Darbietung<br />
insoweit unterstützen, dass diese möglichst unverfälscht <strong>und</strong> angenehm<br />
wahrgenommen wird. Da die Intensität (Lautstärke) des Direktschalls mit der<br />
Entfernung von der Quelle physikalisch bedingt abnimmt, muss man dieses für die<br />
weiter entfernten Plätze durch eine ausgewogene Ausnutzung von <strong>Raum</strong>flexionen<br />
ausgleichen. Dafür eignen sich aber nur die energiereichen ersten Reflexionen von<br />
den <strong>Raum</strong>begrenzungsflächen, solange diese nicht einen zu großen<br />
Laufzeitunterschied (Entfernung geteilt durch Schallgeschwindigkeit) zum<br />
Direktschall aufweisen (sonst Gefahr der Echobildung). Parameter die in eine gute<br />
<strong>Raum</strong>akustik eingehen sind <strong>Raum</strong>volumen, <strong>Raum</strong>form, <strong>Raum</strong>innenstruktur,<br />
<strong>Raum</strong>elemente (Feinstruktur), Lage <strong>und</strong> Art der Hörerfläche, Schallabsorption <strong>und</strong>
102<br />
Schallreflexion, diese beiden zuletzt genannten Effekte hängen stark mit der<br />
Materialität des Innenausbaus zusammen.<br />
Die Ziele der <strong>Raum</strong>akustik sind also klar definiert, es geht um:<br />
• Optimale Hörverhältnisse für Zuhörer<br />
• Optimale Arbeitsbedingungen aus Sicht der Darbieter (Sprecher, Musiker,<br />
Sänger, usw.)<br />
• Optimale Bedingungen für Kommunikation (Konferenzräume, Unterrichtsräume)<br />
• oder nur: Schaffung einer bestimmten akustischen „Atmosphäre“ (z. B. intimes<br />
Museum oder Aufnahmestudio).<br />
Eine optimale <strong>Raum</strong>akustik ist dann zu erwarten, wenn folgende Kriterien erfüllt sind:<br />
• Richtige Nachhallzeit in Abhängigkeit von <strong>Raum</strong>volumen <strong>und</strong> Nutzung<br />
eingestellt<br />
• Gute Direktschallversorgung (Blickkontakt, Sitzreihenüberhöhung)<br />
• Geringer Abstand Schallquelle - Hörer<br />
• Möglichst viele erste Reflexionen im Bereich bis 50 ms (Sprache) oder 80 ms<br />
(Musik)<br />
• Gleichmäßige Schallfeldverteilung über das Auditorium mittels Direktschall<br />
<strong>und</strong> früher Reflexionen<br />
• Vermeidung störender Echos<br />
• Vermeidung von Schallkonzentrationen (Hohlspiegelgesetze beachten)<br />
• Störgeräusche (haustechnische Anlagen, Verkehrslärm von außen)<br />
vermeiden.<br />
Zur Erfüllung der genannten Kriterien ist eine Einflussnahme <strong>und</strong> das sollte auch<br />
Abschnitt 3.3 klargemacht haben, durch folgende Maßnahmen möglich:<br />
<strong>Raum</strong>geometrie (= Primärstruktur):<br />
• <strong>Raum</strong>volumen<br />
• <strong>Raum</strong>form (Gr<strong>und</strong>riss, Wand- <strong>und</strong> Deckenführung)<br />
• Bühnen-, Podiums- <strong>und</strong> Publikumsanordnung<br />
<strong>Raum</strong>gestaltung (= Sek<strong>und</strong>ärstruktur):<br />
• Zusatzreflektoren (Schalllenkung)<br />
• Materialien (Absorption)<br />
• Strukturierung von Flächen (Diffusion)<br />
• Einbauten (Beleuchtungskörper, -brücken, Pfeiler, Balkone, Ränge, usw.).<br />
Welches Zusammenspiel von Kriterien in Abhängigkeit von der Nutzung im einzelnen<br />
zu beachten ist, soll im folgenden dargestellt werden, dabei sind Eigenschaften des<br />
Gr<strong>und</strong>risses <strong>und</strong> der <strong>Raum</strong>form ebenso von Bedeutung, wie der Einsatz zusätzlicher<br />
Reflektoren <strong>und</strong>/oder Diffusoren sowie Absorption. Einige Aspekte wurden bereits im<br />
Zusammenhang mit der geometrischen <strong>Raum</strong>akustik erwähnt.<br />
3.5.1.2 Räume für Sprachdarbietungen<br />
Kleine Räume, beispielsweise Klassenzimmer <strong>und</strong> Besprechungsräume mit einem<br />
Volumen von etwa 150 bis 500 m 3 , sollten eine mittlere Nachhallzeit von 0,5 bis 0,8<br />
sec nicht überschreiten, weil sonst die Sprachverständlichkeit gestört sein kann, was<br />
besonders bei lernenden Menschen nachteilig ist. Wenn Volumenkennzahlen von 3<br />
bis 5 m 3 / Hörer nicht überschritten werden, sind meist vorzugsweise
103<br />
Schallabsorptionsmaßnahmen bei tiefen Frequenzen nötig, die zum Beispiel in Form<br />
von Plattenschwingern realisiert werden können. Die <strong>Raum</strong>höhe sollte nicht größer<br />
als etwa 1/3 der <strong>Raum</strong>länge sein <strong>und</strong> darf auf keinen Fall 8,5 m überschreiten, damit<br />
die Laufwegdifferenz zwischen den ersten Reflexionen von Saalrückwand <strong>und</strong> Decke<br />
<strong>und</strong> dem Direktschall im vorderen Zuhörerbereich nicht größer als 17 m wird<br />
(Echokriterium). Die <strong>Raum</strong>höhe sollte aber auch nicht zu niedrig gewählt werden,<br />
damit Deckenreflexionen den mittleren <strong>und</strong> hinteren Zuhörerbereich mit zusätzlicher,<br />
die Verständlichkeit fördernder Schallenergie versorgen. In Anbetracht der<br />
Richtcharakteristik eines Sprechers <strong>und</strong> um wirksame Wandreflexionen zu<br />
gewährleisten, ist es zweckmäßig, die <strong>Raum</strong>breite auf etwa 3/4 der <strong>Raum</strong>länge zu<br />
begrenzen. <strong>Raum</strong>proportionen sollten vor allem bei Räumen an der unteren Grenze<br />
des oben genannten Volumenbereiches so gewählt werden, dass Verhältnisse von<br />
Länge, Breite, Höhe, die ganzzahligen Vielfachen entsprechen, vermieden werden,<br />
damit soll vor allem die Gefahr stehender Wellen oder das Auftreten von Flatterechos<br />
unterdrückt werden. Die Seitenwände stellen vor allem in etwas größeren Räumen<br />
ebenfalls wichtige Reflexionsflächen zur Versorgung des hinteren Zuhörerbereiches<br />
dar. Wandformen, die diese Reflexionsrichtungen unterstützen sollen, sind analog<br />
zur Decke zu gestalten. Die Wand hinter dem Redner sollte schallreflektierend sein,<br />
um den Direktschall unterstützende frühe Reflexionen zu gewährleisten. Der Abstand<br />
zum Rednerstandort ist dazu möglichst kleiner als etwa 2 m zu wählen. Die<br />
<strong>Raum</strong>rückwand kann dagegen bevorzugt für die erforderlichen<br />
Schallabsorptionsmaßnahmen genutzt werden. Teppichbodenbeläge sind aus<br />
akustischer Sicht sinnvoll, nicht nur wegen ihrer Schallabsorption bei hohen<br />
Frequenzen, sondern auch, weil sie die Entstehung von Geräuschen beim Gehen<br />
<strong>und</strong> gegebenenfalls auch beim Stühlerücken vermindern. Hohlliegende Fußböden<br />
können zur Absorption tiefer Frequenzen dienen. Bei Räumen mit mehr als etwa 10<br />
Sitzreihen ist eine Sitzreihenüberhöhung zweckmäßig, vereinfacht können auch eine<br />
oder mehrere Stufen gewählt werden.<br />
Mittlere bis große Räume für Sprachdarbietungen (bis 5000 m 2 ) erfordern den<br />
gezielten Einsatz reflektierender Flächen zur Erhöhung der Sprachverständlichkeit<br />
durch Schaffung eines hohen Anteils direktschallwirksamer, d. h. den Direktschall<br />
bezüglich Deutlichkeit <strong>und</strong> Lautstärke unterstützender Anfangsreflexionen bis 50 ms<br />
nach dem Direktschall. Besonders die von der Schallquelle (Sprecher) weit<br />
entfernten Sitzplätze müssen mit solchen Reflexionen versorgt werden. Gleichzeitig<br />
können mit solchen Flächen, insbesondere an der Rückwand (dem Sprecher<br />
gegenüberliegende Wand), Echogefahren auf dem Podium <strong>und</strong> auf dem vorderen<br />
Teil der Zuhörerfläche beseitigt werden, indem die auf die Rückwand auffallenden<br />
Schallstrahlen gezielt auf die hinteren Zuhörerreihen reflektiert werden. Besonders<br />
bei großen <strong>Raum</strong>breiten sind Reflexionsflächen an der Decke die einzigen, die<br />
Direktschall unterstützende Reflexionen besonders auf die Plätze in der Nähe der<br />
Saalachse lenken können. Bei schmalen Räumen können Reflexionsflächen an den<br />
Seitenwänden diese Funktion mit übernehmen.<br />
3.5.1.3 Musiktheater<br />
Mittlere bis große Zuschauerräume in Musiktheatern erfordern einen sehr<br />
differenzierten Einsatz gezielter Reflexionsflächen. Das liegt daran, dass es in<br />
Musiktheatern zwei Schallquellenbereiche (Bühne <strong>und</strong> Orchestergraben) gibt, in<br />
denen darüber hinaus noch akustisch sehr unterschiedliche Schallquellen wirksam<br />
werden. Außerdem erfordern die unterschiedlichen Signale (Gesang oder Sprache
104<br />
von der Bühne <strong>und</strong> orchestrale Musik als Begleitung oder eigenständiger Beitrag, z.<br />
B. Ouvertüre aus dem Orchestergraben) unterschiedliche raumakustische<br />
Bedingungen. Während für den Schall von der Bühne ausreichende Lautstärke,<br />
Deutlichkeit <strong>und</strong> Klarheit, ohne desillusionierende akustische <strong>Raum</strong>effekte<br />
gewünscht werden, der sich auch gegenüber dem Orchesterklang genügend<br />
durchsetzen kann (Balance), werden für den Orchesterklang neben ausreichender<br />
Durchsichtigkeit, Lautstärke <strong>und</strong> einer ausgeglichenen <strong>Klang</strong>farbe bei tiefen <strong>und</strong><br />
hohen Frequenzen, auch ein akustischer <strong>Raum</strong>eindruck, eine angemessene<br />
Halligkeit <strong>und</strong> eine wirksame <strong>Klang</strong>fülle erwartet. Darüber hinaus soll sowohl für die<br />
Sänger auf der Bühne als auch für die Musiker das gegenseitige Hören, sowohl<br />
innerhalb des Ensembles auf der Bühne oder im Orchestergraben als auch zwischen<br />
diesen beiden Schallquellenbereichen, gut sein. Außerdem verlangen die Künstler<br />
ein gewisses Maß an „<strong>Raum</strong>antwort“, damit der <strong>Raum</strong> „trägt“, „antwortet“ oder<br />
„anspricht“. Bei der Lösung dieser raumakustischen Probleme haben sich folgende<br />
Gr<strong>und</strong>sätze bewährt.<br />
• Die Erhöhung der Deutlichkeit, Durchsichtigkeit <strong>und</strong> Lautstärke des<br />
Bühnenschalls erfolgt über gezielte Reflexionsflächen im Bühnenbereich<br />
(schallhartes Bühnenbild), an den Proszeniumsseitenwänden <strong>und</strong> an der<br />
Proszeniumsdecke <strong>und</strong> für die Rangplätze darüber hinaus noch an der<br />
Hauptdecke.<br />
• Die Erhöhung der Durchsichtigkeit des Orchesterklanges bei gleichzeitigem<br />
akustischem <strong>Raum</strong>eindruck erfolgt über gezielte Reflexionsflächen an den<br />
<strong>Raum</strong>seitenwänden in Zusammenhang mit den Rangbrüstungen <strong>und</strong> den<br />
Rangunterseiten. Dabei wird ein Teil der reflektierten Schallenergie nach<br />
unten (auf die Zuhörer) gelenkt, um die Durchsichtigkeit <strong>und</strong> die Räumlichkeit<br />
zu erhöhen, während ein weiterer Teil nach oben reflektiert wird, um die<br />
Nachhallenergie zu erhöhen (Halligkeit).<br />
• Durch eine teilweise diffuse Gestaltung der Rangbrüstungen wird Streuschall<br />
auch zur Bühne <strong>und</strong> zum Orchestergraben zurückgeworfen, was die<br />
„<strong>Raum</strong>antwort“ verstärkt.<br />
• Das gegenseitige Hören auf der Bühne kann im allgemeinen nur durch ein<br />
geeignetes Bühnenbild (Verwendung schallharter Prospekte <strong>und</strong> Einbauten)<br />
verbessert werden.<br />
• Das gegenseitige Hören im Orchestergraben wird durch diffuse<br />
Reflexionsflächen an den Orchestergrabenwänden <strong>und</strong> durch eine fast<br />
waagerechte Anordnung bzw. eine nur leicht konvexe Krümmung des Teil-<br />
Deckenbereichs über dem Orchester erreicht.<br />
• Das gegenseitige Hören zwischen Bühne <strong>und</strong> Orchestergraben wird durch<br />
gezielte Reflexionsflächen an der saalseitigen Begrenzungswand des<br />
Orchestergrabens erreicht.<br />
3.5.1.4 Konzertsäle<br />
In mittleren <strong>und</strong> großen Konzertsälen werden gezielte Reflexionsflächen in großem<br />
Umfang eingesetzt. Hier kommt es vor allem auf eine ausreichende Durchsichtigkeit,<br />
gepaart mit einem optimalen akustischen <strong>Raum</strong>eindruck, auf eine spektral richtige<br />
Wiedergabe des Orchesterklanges, auf ausreichende Lautstärke beim<br />
Fortissimospiel, auf ein gutes Lautstärkegleichgewicht (Balance) aller<br />
Orchestergruppen <strong>und</strong> für die Künstler selbst auf eine spürbare „<strong>Raum</strong>antwort“ <strong>und</strong><br />
gutes gegenseitiges Hören an.
105<br />
In Konzertsälen mittlerer Größe können diese Forderungen durch optimale Wahl der<br />
Primär- <strong>und</strong> Sek<strong>und</strong>ärstruktur erfüllt werden. Jedoch sind bei großen Konzertsälen<br />
oftmals Kompromisse nicht zu umgehen. Insbesondere betrifft dies die Gestaltung<br />
der Sek<strong>und</strong>ärstruktur im Bereich der Schallquelle. Im Bühnenbereich werden oftmals<br />
alle reflektierenden Flächen an der Decke, den Seitenwänden <strong>und</strong> der Rückwand so<br />
ausgerichtet, dass eine maximale Schallabstrahlung des Orchesterschalls in den<br />
Zuschauerraum, insbesondere auf die entfernteren Zuhörerzonen, erfolgt.<br />
Nachteilig bei diesem Vorgehen ist, dass das gegenseitige Hören <strong>und</strong> die<br />
„<strong>Raum</strong>antwort“ für die Musiker sehr schlecht, der Orchesterklang unter Umständen<br />
sehr hart <strong>und</strong> wenig durchmischt ist <strong>und</strong> dass es Balanceprobleme insbesondere<br />
beim Fortissimospiel zwischen den vorn sitzenden Streichern <strong>und</strong> den hinten, vor der<br />
Bühnenrückwand sitzenden lautstarken Blechbläsern gibt.<br />
Um diese Nachteile zu umgehen, sind großflächige Reflektoren (Abmessungen etwa<br />
3 m) über <strong>und</strong> neben dem Orchester anzuordnen, die tieffrequenten Schall in den<br />
Zuschauerbereich, aber auch zum Orchester reflektieren. Diese Reflektoren werden<br />
mit Strukturen versehen, die bei mittleren <strong>und</strong> hohen Frequenzen den Schall diffus<br />
reflektieren. Mit diesen Maßnahmen wird folgendes erreicht:<br />
• Balancierung der von den verschiedenen Orchestergruppen abgestrahlten<br />
unterschiedlichen Schalleistungen.<br />
• Milderung der gerichteten Schallabstrahlung einzelner Instrumente oder<br />
Instrumentengruppen <strong>und</strong> Mischung dieses Einzelklanges in den Gesamtklang<br />
des Orchesters.<br />
• Verteilung des balancierten <strong>und</strong> durchmischten Orchesterklanges auf die<br />
Zuhörerfläche.<br />
• Aufrechterhaltung der größtmöglichen Dynamik für mittlere <strong>und</strong> hohe<br />
Frequenzen in den frühen Reflexionen (Anfangsreflexionen) <strong>und</strong> für tiefe<br />
Frequenzen im Nachhall.<br />
• Möglichkeit, dass die Musiker sich selbst <strong>und</strong> andere Orchestergruppen hören<br />
(gegenseitiges Hören).<br />
Im Bereich der Zuhörer werden reflektierende Flächen so angeordnet <strong>und</strong> gestaltet,<br />
dass einerseits viel seitlicher (lateraler) Schall bis 80 ms nach dem Direktschall die<br />
Publikumsfläche trifft, aber auch andererseits dem nachhallbildenden Schallfeld im<br />
oberen <strong>Raum</strong>teil Schallenergie zugeführt wird. Durch die zuerst genannten<br />
Maßnahmen werden sowohl die Räumlichkeit als auch die Durchsichtigkeit<br />
gesteigert, während die zweite Maßnahme den gewünschten Halligkeitseindruck<br />
steigern hilft. Seitliche Reflexionen bis 80 ms können durch folgende architektonische<br />
Maßnahmen erreicht werden:<br />
• geringe Breite des Saales (Primärstruktur!)<br />
• seitliche Emporen<br />
• tiefe Wandstrukturen mit waagerechter oder schräger Unterseite<br />
• tiefe Strukturierung der Decke<br />
• nach unten geneigte ebene oder gekrümmte Reflektoren an den Wänden oder<br />
im Deckenraum.<br />
In sehr breiten Sälen kann - insbesondere für die von den Seitenwänden sehr weit<br />
entfernten mittleren Sitzplätzen - durch das Prinzip der "Weinbergterrassen"<br />
(Philharmonie Berlin) eine Verstärkung seitlicher Reflexionen erreicht werden.<br />
Für die Energiezufuhr in das obere Nachhallschallfeld sorgen neben gezielten<br />
Reflexionsflächen an Rangbrüstungen <strong>und</strong> den Seitenwänden auch plastische<br />
Strukturierungen, wie Fensternischen, Verzierungen, Säulen, Attiken.<br />
Die Saalrückwand sollte zur Vermeidung von Echoerscheinungen im vorderen<br />
Saalbereich eine diffus reflektierende Wandstruktur erhalten, wodurch einerseits
106<br />
kurzfristiger seitlicher Schall erzeugt wird, andererseits aber zusätzliche<br />
Schallenergie ins obere Nachhallfeld gelenkt wird. Dieser Schall gelangt schließlich<br />
auch in geschwächter Form <strong>und</strong> zeitlich aufgelöst zur Bühne (Schallquelle) zurück,<br />
wo er zur „<strong>Raum</strong>antwort“ für die Musiker beiträgt. Besonders ungünstig für das<br />
„gegenseitige Hören“ der Orchestermusiker untereinander ist eine im Bereich des<br />
Orchesters sehr hohe Decke (oft bei amphitheaterartiger Orchesteranordnung<br />
anzutreffen) oder eine sehr breite Bühne. Zur Schaffung kurzzeitiger, das<br />
Zusammenspiel fördernder Reflexionen werden in diesen Fällen über dem Orchester<br />
Reflektoren (Plafonds, engl. clouds) aufgehängt, deren Höhe nicht mehr wie 10 m<br />
betragen sollte. Bei breiter Bühne wird durch seitliche Stellwände ebenfalls das<br />
„gegenseitige Hören“ verbessert. Diese Stellwände sollten neben einer breitbandigen<br />
Strukturierung (z. B. großflächige Faltung mit Mikrodiffusoren belegt) mindestens<br />
eine Flächenmasse von 10 .... 40 kg/m 2 aufweisen.<br />
Ergänzt werden müssen die Bemühungen, das Eindringen von unerwünschtem<br />
Schall von außen zu verringern <strong>und</strong> zu gewährleisten, dass auch die<br />
Schallübertragung von <strong>Raum</strong> zu <strong>Raum</strong> in Abhängigkeit der Nutzung minimal bleibt,<br />
dieses sind Aufgaben der Bauakustik.<br />
3.5.2 Vorgehensweise<br />
3.5.2.1 <strong>Raum</strong>form<br />
3.5.2.1.1 Gr<strong>und</strong>riss<br />
Als erstes legt man soweit möglich die primäre <strong>Raum</strong>beschaffenheit (Größe, Form,<br />
Innenstruktur, Lage von Zuhörerflächen <strong>und</strong> Bühnenbereich, etc.) fest. Um eine<br />
gewisse Gr<strong>und</strong>nachhallzeit zu gewährleisten, kann die Zahl der Zuhörerplätze nicht<br />
beliebig gewählt werden (jeder Zuhörer absorbiert mit seiner Kleidung auch Schall),<br />
zur Orientierung benutzt man die vorgegebene Tabelle, die in Abhängigkeit von der<br />
Nutzung die entsprechenden m 3 pro Zuhörerplatz festlegt, bei bestehenden Räumen<br />
ergibt sich daraus die maximale Platzzahl, bei zu planenden Räumen kann daraus<br />
das notwendige <strong>Raum</strong>volumen bestimmt werden.
107<br />
Beispiel für einen sehr großen Saal: Philharmonie in Berlin mit einem <strong>Raum</strong>volumen<br />
von 24500 m 3 <strong>und</strong> einer Platzzahl von 2250. Zuhörerzahl <strong>und</strong> <strong>Raum</strong>volumen können<br />
nicht beliebig groß gemacht werden, weil sonst die Quelllautstärken nicht mehr<br />
ausreichend den gesamten <strong>Raum</strong> versorgen, Direktschall <strong>und</strong> Anfangsreflexionen<br />
aufgr<strong>und</strong> der langen Wege bereits zu sehr geschwächt sind <strong>und</strong> die Entfernung<br />
Hörer – Schallquelle rein visuell zu groß wird. Beispiel für einen kleineren Saal:<br />
Deutsches Theater in Berlin mit V= 2300 m 3 <strong>und</strong> einer Platzanzahl von 660. Es gibt<br />
aber auch eine untere Volumengrenze dadurch, dass die Lautstärke zu hoch sein<br />
kann <strong>und</strong> die <strong>Raum</strong>resonanzdichte zu gering ist, wodurch zu wenig Diffusität erreicht<br />
wird.<br />
Die <strong>Raum</strong>form bestimmt mit ihrem Gr<strong>und</strong> - <strong>und</strong> Aufriss <strong>und</strong> damit mit der Lage der<br />
mehr oder weniger reflektierenden <strong>Raum</strong>begrenzungsflächen in Relation zur Quelle<br />
(Sprecher, Orchester, etc.) <strong>und</strong> den Zuhörerplätzen, inwieweit ein gleichmäßiges<br />
Schallfeld im <strong>Raum</strong> erreicht wird, dabei kann die Gr<strong>und</strong>form von einem einfachen<br />
Rechteck (sog. „Schuhkarton“) bis zu komplizierten Formen, wie die der<br />
Philharmonie in Berlin, variieren.<br />
Bild 3.66.<br />
Nutzungsformen<br />
von Rechteckräumen.<br />
© Verlag<br />
f. Bauwesen,<br />
Berlin.<br />
Bild 3.66 zeigt zunächst mögliche klassische Rechteckformen (Schuhkarton).<br />
Gr<strong>und</strong>riss A1 führt zu einem guten <strong>Raum</strong>eindruck, weil ausgeprägte<br />
Seitenwandreflexionen für den mittleren <strong>und</strong> hinteren Publikumsbereich zur<br />
Verfügung stehen, vorausgesetzt der <strong>Raum</strong> ist nicht viel breiter als 20 m <strong>und</strong> die<br />
Decke ist ausreichend hoch (16 m <strong>und</strong> mehr). Berühmte Konzertsäle haben diese<br />
Form, wie der Musikvereinssaal Wien, das Concertgebouw Amsterdam, die<br />
Symphony Hall Boston oder das Konzerthaus Berlin. Wenn die Bühne bei gleichem<br />
Gr<strong>und</strong>riss an die Seite verlagert wird (A2), sind die für Musik wichtigen<br />
Seitenwandreflexionen im mittleren Zuhörerbereich nicht ausreichend. Für<br />
Sprachdarbietungen allerdings ist diese Form akzeptabel weil die mittlere Entfernung<br />
Podium – Zuhörer entsprechend klein bleibt <strong>und</strong> somit genügend Direktschall zur<br />
Verfügung steht. Die Verlagerung des Podiums in Richtung Saalmitte, um zum<br />
Beispiel Platz für den Chor zu haben (A3), kann zu Balanceproblemen insbesondere<br />
bei den nach vorne orientierten Abstrahlcharakteristiken bestimmter Instrumente<br />
führen, eine gute Durchmischung des Orchesterschalls durch das Podium<br />
umgebende Reflexionsflächen kann diesen Effekt mindern helfen. Ähnliche Aspekte<br />
wie bei Rechteckräumen treten auch bei den quadratischen auf, Bild 3.67. Bei nicht<br />
zu großen Zuhörerzahlen lassen sich diese Saalformen im allgemeinen auch bei
108<br />
verschiedenen Podiumsanordnungen nutzen. Gr<strong>und</strong>risse B3 <strong>und</strong> B4 eignen sich<br />
besonders bei Einzelsprechern durch gute Direktschallversorgung. Bei B4 fehlen<br />
Bild 3.67.<br />
Nutzungsformen<br />
von<br />
quadratischen<br />
Räumen.<br />
© Verlag f.<br />
Bauwesen,<br />
Berlin.<br />
die Seitenwandreflexionen für Musik, bei B2 <strong>und</strong> B5 kann es Balanceprobleme<br />
geben, bei der Form B5 besonders bei gerichteter Schallabstrahlung. Räume in<br />
Trapezform, Bild 3.68, können zu mangelnder Versorgung des mittleren<br />
Publikumsbereiches mit frühen Seitenwandreflexionen führen. Abhilfe dürften nicht<br />
zu stark auseinander laufende Seitenwände schaffen oder eine entsprechende<br />
Sek<strong>und</strong>ärstruktur, wie sie in Bild 3.69 schematisch dargestellt ist.<br />
Bild 3.68.<br />
Nutzungsformen<br />
von<br />
trapezförmigen<br />
Räumen.<br />
© Verlag f.<br />
Bauwesen,<br />
Berlin.<br />
Andere Gr<strong>und</strong>rissformen, wie Bild 3.70 zeigt, haben mehr oder weniger Nachteile,<br />
insbesondere diejenigen mit gekrümmten Begrenzungsflächen, die nur durch<br />
zusätzliche Maßnahmen der Schalllenkung ausgeglichen werden können. Die<br />
symmetrischen Sechsecke (D1 bis D4) zeigen oft zu schwache<br />
Seitenwandreflexionen, besser wären langgezogenere Formen. Die Hufeisenform E1<br />
ist die klassische Bauweise von Musiktheatern des 19. Jahrh<strong>und</strong>erts, wegen
109<br />
möglicher Brennpunktbildungen sind starke Sek<strong>und</strong>ärmaßnahmen notwendig,<br />
beispielsweise Ränge mit vorgelagerten<br />
Balkonen, noch extremer sind die Formen E2<br />
<strong>und</strong> E3. Die Amphitheaterform E4 ist, wie<br />
man aus Erfahrung weiß, sehr gut geeignet<br />
für Sprachdarbietungen aufgr<strong>und</strong> des hohen<br />
<strong>und</strong> ausgeglichenen Direktschallanteils im<br />
Auditorium, für Musikdarbietungen fehlen<br />
aber die notwendigen frühen starken<br />
Seitenwandreflexionen zum Räumlichkeitseindruck.<br />
Am Beispiel des Gr<strong>und</strong>risses E5<br />
sieht man, dass sich der konkave Charakter<br />
durchaus phantasievoll aufbrechen lässt <strong>und</strong><br />
zwar mit gutem Erfolg, denn dieses ist der<br />
Gr<strong>und</strong>riss der Liederhalle in Stuttgart. Auch<br />
ein Gr<strong>und</strong>riss wie E6, kann bei<br />
entsprechenden Zusatzmaßnahmen zu<br />
einem guten Ergebnis führen, wie die<br />
Realisierung der Christchurch Town Hall<br />
Neuseeland (1972) zeigt.<br />
Bild 3.69. Reflexionslenkung an<br />
Wänden in Räumen mit<br />
fächerförmigen Gr<strong>und</strong>rissen: (a)<br />
nach hinten; (b) diffus; (c) in<br />
<strong>Raum</strong>mitte. © Verlag f. Bauwesen,<br />
Berlin<br />
3.5.2.1.2 Deckenform<br />
Für kleinere Räume insbesondere bei<br />
Sprachdarbietungen spielen auch die ersten<br />
Deckenreflexionen eine Rolle, während bei<br />
Musiktheatern <strong>und</strong> ähnlichen Nutzungen die<br />
Höhe eines <strong>Raum</strong>es zur Volumenschöpfung<br />
benötigt wird, das heißt, die Höhe ist im<br />
allgemeinen größer als die Breite. Damit sind<br />
aber die Seitenwandreflexionen wichtiger, weil sie eher beim Zuhörer eintreffen,<br />
während die <strong>Raum</strong>höhe zum Nachhallvolumen <strong>und</strong> damit zum gewünschten<br />
<strong>Raum</strong>klang beiträgt.<br />
Eine ebene Decke ist bei mittleren <strong>und</strong> größeren Räumen eher ungünstig, wie bereits<br />
in Abschnitt 3.3.2.7 gezeigt wurde. Es gelangen nicht genügend erste Reflexionen<br />
nach hinten, vielmehr werden die vorderen Plätze versorgt, bei denen bereits<br />
genügend Direktschall vorhanden ist, mit der Folge von Echogefahr. Abhilfe kann<br />
man durch eine einfach gewinkelte Deckenführung oder zusätzlich eingebrachte<br />
Reflektorflächen schaffen. Besser, insbesondere bei Vorhandensein von Rängen, ist<br />
aber eine angepasste Deckenform wie Bild 3.71 zeigt. Dass hier auch Obacht<br />
geboten ist, macht Bild 3.72 deutlich, wo eine falsche Deckenform zu einer<br />
Brennpunktbildung im Rang führt.
Bild 3.71.<br />
Beispiele für<br />
Deckenformen<br />
zur Versorgung<br />
der hinteren<br />
Hörerfläche mit<br />
ersten energiereichen<br />
Reflexionen. (a)<br />
ungünstig, nur<br />
mit Zusatzmaßnahmen<br />
an<br />
Rückwand.<br />
© VEB Verlag<br />
Technik, Berlin<br />
110<br />
Bild 3.70.<br />
Nutzungsformen<br />
verschiedenster<br />
Gr<strong>und</strong>risse.<br />
© VEB Verlag<br />
Technik, Berlin.
3.5.2.2 <strong>Raum</strong>elemente<br />
111<br />
Bild 3.72. Oben: Ungünstige<br />
Deckenform führt auf<br />
Brennpunktbildung im Rang.<br />
Unten: Abhilfe. © Birkhäuser<br />
Verlag, Stuttgart, Basel.<br />
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass eine Gr<strong>und</strong>form oftmals durch<br />
<strong>Raum</strong>elemente aufgebrochen werden muss, d. h. Einbau von großen reflektierenden<br />
Flächen (z. B. Wandelemente, Balkone mit Brüstungen, Einzelreflektoren, etc.), so<br />
dass eine gezielte Lenkung des Schalls erreicht wird (<strong>Raum</strong>innenstruktur,<br />
Sek<strong>und</strong>ärstruktur). Aufpassen muss man mit konkaven Formen, die, analog zur<br />
Optik, leicht zu Brennpunktbildung im Schallfeld führen können, vergl.<br />
Abschn.3.3.2.5. Auch sollte man stark reflektierende parallele Flächen mit nicht allzu<br />
großem Abstand vermeiden (Gefahr von sog. Flatterechos). Zur Prüfung der<br />
Schallfeldverteilung <strong>und</strong> Aufdeckung von Problemen die beschriebenen Methoden<br />
der geometrischen <strong>Raum</strong>akustik anwenden. Viele verschiedene kleinere<br />
<strong>Raum</strong>elemente (Streukörper) im <strong>Raum</strong> sind schließlich notwendig für die<br />
Bild 3.73. <strong>Raum</strong>element- Formen <strong>und</strong> periodische Ausführung zur Erlangung von<br />
diffuser Schallreflexion. © VEB Verlag Technik, Berlin.
112<br />
Gleichmäßigkeit des Schallfeldes (Diffusität) <strong>und</strong> wirken positiv auf die Feinstruktur<br />
der Nachhalls (<strong>Raum</strong>klang), Bild 3.73.<br />
Für einen hohen Streugrad sollte man folgende Dimensionierungsregeln beachten:<br />
Rechteckstruktur<br />
d<br />
≅ 1<br />
b<br />
g ≈ λ..... 2λ<br />
g<br />
d ≈<br />
5<br />
Prismen<br />
d 1<br />
≅<br />
b 2<br />
g ≈ λ..... 2λ<br />
g g<br />
d ≈ .....<br />
3 4<br />
Halbzylinder<br />
d 1 1<br />
≅ ....<br />
g 2 6<br />
g ≈ λ..... 2λ<br />
.<br />
g<br />
d ≈<br />
4<br />
Die gezeigten Strukturen haben den Nachteil, dass sie nur dann einen hohen<br />
Streugrad aufweisen, wenn die Wellenlänge λ mit der Strukturperiode g<br />
zusammenfällt. Um eine gewisse Breitbandigkeit zu erreichen, ist es aber möglich<br />
Strukturen mit verschiedenen Perioden zu kombinieren oder sogar stochastisch<br />
anzuordnen, wie Bild 3.74 an einem Praxisbeispiel zeigt.<br />
Bild 3.74. Breitbanddiffusor.<br />
Ausführungsbeispiel. © RPG<br />
Diffusor Systems Inc., USA.
113<br />
3.5.2.3 Nachhallzeitoptimierung, zusätzliche Absorptionsfläche<br />
Nachdem Fragen nach <strong>Raum</strong>form <strong>und</strong> <strong>Raum</strong>elementen geklärt ist, ist der nächste<br />
Schritt die Optimierung der Nachhallzeit, dabei geht man am besten vom Roh- oder<br />
Gr<strong>und</strong>ausbau aus (Ist-Zustand), damit man noch genügend Gestaltungsspielraum<br />
zur Verfügung hat, denn <strong>Raum</strong>begrenzungsflächen von Innenrohbauten (Beton,<br />
Putz) sind i. a. eher schallreflektierend, so dass sich in der Praxis die Frage stellt, wie<br />
viel Absorption muss zusätzlich in einen <strong>Raum</strong> eingebracht werden, damit eine der<br />
Nutzung angemessene optimale Nachhallzeit erreicht wird. Man muss dabei<br />
bedenken, dass sich Schallabsorption <strong>und</strong> Schallreflexion ergänzen, das heißt, viel<br />
Absorption in einem geschlossenen <strong>Raum</strong> bedeutet weniger Reflexionen, geringere<br />
Nachhallzeit, geringere <strong>Raum</strong>lautstärke <strong>und</strong> entsprechend umgekehrt. Eine gute<br />
<strong>Raum</strong>akustik muss in Abhängigkeit von der Nutzung also immer bemüht sein, die<br />
Balance zwischen beiden Effekten zu finden. Man rechnet zunächst die Ist-<br />
Nachhallzeit nach SABINE (oder Knudsen) für die genannten sechs Frequenzen<br />
125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 Hz aus, incl. der Bestuhlung bzw. Absorption durch<br />
Personen (bei bestehenden zu verbessernden Räumen könnte man die Ist-<br />
Nachhallzeit auch messen, DIN EN ISO 3382). Für die Berechnung benutzt man<br />
Schallabsorptionsgrade der vorliegenden Materialien, wie sie zum Beispiel in der<br />
folgenden Tabelle oder u. U. von einem Hersteller angegeben sind (siehe auch<br />
Fasold, Sonntag, Winkler: Bau- <strong>und</strong> <strong>Raum</strong>akustik, VEB Verlag Berlin, 1987, S. 393-<br />
432 oder Bobran: Handbuch Bauphysik, Vieweg Verlag 1976, S. 90 -99).<br />
Zahlenbeispiele von<br />
Absorptionsgraden<br />
verschiedener<br />
Materialien über der<br />
Frequenz. © Verlag<br />
f. Bauwesen, Berlin.
114<br />
Nachdem der Istzustand vorliegt, legt man die erwünschte optimale Nachhallzeit in<br />
Abhängigkeit vom <strong>Raum</strong>volumen <strong>und</strong> von der Nutzung fest, Bild 3.75, dabei hat man<br />
ein Toleranzband zur Verfügung, Bild 3.76.<br />
Bild 3.75. Optimale<br />
Nachhallzeiten in<br />
Abhängigkeit von<br />
Nutzungsart <strong>und</strong><br />
<strong>Raum</strong>volumen.<br />
© VEB Verlag f.<br />
Bauwesen, Berlin.<br />
Bild 3.76.<br />
Toleranzbänder für<br />
optimale Nachhallzeiten<br />
über der Frequenz.<br />
© VEB Verlag f.<br />
Bauwesen, Berlin
115<br />
Für Nutzungen mit Musik ist eine Anhebung der Nachhallzeit unter 250 Hz<br />
erwünscht, weil dies die geringere Empfindlichkeit des Gehörs bei tiefen Frequenzen<br />
ausgleicht <strong>und</strong> dem <strong>Klang</strong> „Wärme“ verleiht. Räume mit Tonwiedergabe sind zum<br />
Beispiel Kinos. Sonderstellungen nehmen Klassenräume ein, deren mittlere<br />
Nachhallzeit bei 500 Hz 0,8 sec nicht überschreiten sollte, sowie Aufnahmestudios<br />
für Sprache, bei denen oft eine mittlere Nachhallzeit von nur 0,2 bis 0,3 sec<br />
gewünscht wird.<br />
Aus Vergleich der optimalen mit der Ist-Nachhallzeit für jede Frequenz kann man,<br />
indem man die SABINE Formel umdreht, pauschal ausrechnen, wie viel zusätzliche<br />
frequenzabhängige Absorption (Absorptionsfläche) man im <strong>Raum</strong> benötigt.<br />
3.5.2.4 Abschätzung des Einflusses durch angekoppelte Räume<br />
Es geht um die Frage inwieweit Teilräume von Veranstaltungssälen, die zwar<br />
architektonisch als Ganzes gedacht sein können, akustisch aber den<br />
Voraussetzungen der statistischen <strong>Raum</strong>akustik nicht mehr standhalten,<br />
berücksichtigt werden können. Hierzu gehören beispielsweise Kirchen, bei denen<br />
sich an ein hohes Mittelschiff niedrige Seitenschiffe oder Seitenkapellen anschließen,<br />
hierzu gehören Theater mit ihren zahlreichen zum Teil recht tiefen Logen,<br />
Bühnenräume in Opern oder auch offene Foyers.<br />
Bild 3.77. Prinzipskizze zum<br />
Einfluss angekoppelter<br />
Räume. V1, V2 Teil-<br />
<strong>Raum</strong>volumen, A10, A20<br />
Teil-Absorptionsflächen, S12<br />
geom. Koppelfläche.<br />
© Verlag S. Hirzel, Stuttgart.<br />
Als einfaches Beispiel ist in Bild 3.77 der Fall wiedergegeben, dass an einem großen<br />
Saal vom Volumen V1, eine niedrigere Vorhalle mit dem Volumen V2, angeschlossen<br />
ist, wobei die koppelnde Fläche S12, noch durch einen tiefen Unterzug verkleinert ist.<br />
Diese Koppelfläche soll offen sein, Teilräume die durch Türen etc abgeschlossen<br />
sind, sollen hier nicht weiter betrachtet werden. Man kann in diesem Falle nicht<br />
erwarten, dass die Schallenergie auf beide Räume gleichmäßig verteilt ist, wenn im<br />
Hauptraum eine Schallquelle die Leistung P, abstrahlt. Es wird eher so sein, dass die<br />
Lautstärke abfällt, wenn man vom Hauptraum in den Nebenraum tritt. Man kann nun<br />
mit Hilfe einer Leistungsbilanz, die die beiden einzelnen absorbierten<br />
Schallleistungen durch A10 <strong>und</strong> A20 mit den über die Öffnung übertragenen<br />
Leistungen in beide Richtungen verknüpft, ausrechnen inwieweit die Absorption des<br />
Nebenraumes im Hauptraum zu berücksichtigen ist. Dazu wird ein<br />
Ankopplungsfaktor k 21 definiert zu
116<br />
S12<br />
k21<br />
= .<br />
S12 + A20<br />
Geht dieser gegen Eins, also S12 >> A20,<br />
ist die Kopplung groß <strong>und</strong> der Nebenraum<br />
kann mit seiner Absorption <strong>und</strong> <strong>Raum</strong>volumen ganz einfach als zum Hauptraum<br />
gehörend betrachtet werden. Im umgekehrten Fall, wenn k21 sehr klein wird, ist die<br />
Kopplung gering, dass heißt, man wird im Nebenraum einen deutlichen<br />
Lautstärkeabfall wahrnehmen, dieses ist manchmal festzustellen, wenn man unter<br />
Balkonflächen von Rängen tritt. Die Gesamtabsorptionsfläche A10 res des<br />
Hauptraumes, die ja die resultierende Nachhallzeit desselben bestimmt, ergibt sich<br />
nun mit Hilfe des Kopplungsfaktors zu<br />
<strong>und</strong> damit<br />
A = A + k ⋅A<br />
10res 10 21 20<br />
A10res = A10 + A20<br />
für S12 >> A20<br />
sowie<br />
A = A + S für S > A20<br />
<strong>und</strong><br />
Vres ≅ V1<br />
für S12
117<br />
(offenporige) Absorber, in die der Schall eindringen können muss (Abdeckungen<br />
oder Verkleidungen müssen deshalb immer einen Lochanteil von mindestens 30%<br />
aufweisen), die in der Praxis für den mittleren <strong>und</strong> eher oberen Frequenzbereich<br />
eingesetzt werden, weil die Dicke ihrer Schicht mindestens 1/4 der<br />
Luftschallwellenlänge betragen muss. Für den unteren Frequenzbereich benutzt man<br />
deswegen auf bestimmte Frequenzen abgestimmte, selektiv absorbierende<br />
Resonanzabsorber (biegeweiche Plattenresonatoren oder Helmholtzresonatoren).<br />
Auf dem Markt gibt es auch optimierte Systeme wie Akustikdecken aus Lochplatten,<br />
deren Wirkungsweise zu tiefen Frequenzen hin stark vom Abstand zur<br />
Rohbaukonstruktion abhängt, vergl. Abschn. 3.3.3.2.<br />
3.5.2.6 Verteilung zusätzlicher Absorption im <strong>Raum</strong><br />
Nachdem man weiß, wie viel <strong>und</strong> was für Material insgesamt in den <strong>Raum</strong> zusätzlich<br />
eingebracht werden muss, um die Nachhallzeit auf den gewünschten optimalen Wert<br />
innerhalb des entsprechenden Toleranzbandes zu bringen, stellt sich abschließend<br />
die Frage, wohin damit. Hier kann die DIN 18041 wertvolle Hinweise geben. Dabei<br />
kommt es insbesondere auf die Abstimmung mit den reflektierenden <strong>und</strong><br />
schallzerstreuenden Flächen an, die ja, wie erwähnt, auch entscheidende <strong>und</strong><br />
wichtige Funktionen erfüllen. Zum Beispiel, zur Schallversorgung der hinteren<br />
Hörerplätze nutzt man vorteilhaft erste Reflexionen von den Seitenwänden aus <strong>und</strong><br />
es wäre ungünstig an diesen Orten gerade Absorberkonstruktionen anzubringen.<br />
Günstiger Anbringungsort wäre dagegen die <strong>Raum</strong>rückseite oder bei<br />
Konferenzräumen an der Decke auf einem Randstreifen r<strong>und</strong>herum, mit einem Schall<br />
reflektierenden Deckenspiegel in der Mitte. Wegen der wichtigen Bühnenreflexionen<br />
wäre es auch nicht sinnvoll, Absorption in Schallquellennähe anzubringen. Im Sinne<br />
der statistischen <strong>Raum</strong>akustik, also einer gleichmäßigen Schallfeldverteilung, ist es<br />
gr<strong>und</strong>sätzlich empfehlenswert, wenn möglich, auch die Absorptionsflächen im <strong>Raum</strong><br />
gleichmäßig zu verteilen. Hinsichtlich der Fläche des Auditoriums gelingt dies<br />
beispielsweise durch den Einsatz von Polstergestühl, weil dann außerdem der<br />
Unterschied mit <strong>und</strong> ohne Zuhörer, auch bezüglich der Nachhallzeit, nicht so groß ist.<br />
Eine Ausnahme können schädliche Reflexionen durch zum Beispiel konkave Flächen<br />
bilden. Lassen sich diese nicht durch Schalllenkung oder -streuung verhindern, ist<br />
der räumlich gezielte Einsatz von Absorptionsflächen oft die einzige Lösung.<br />
Schließlich ist es möglich mit der erreichten Nachhallzeit anhand der in Abschnitt<br />
3.3.4 angegebenen Näherungsformeln, auch einige andere raumakustische Größen<br />
abzuschätzen, wie Lautstärkemaß <strong>und</strong> Klarheitsmaß.<br />
Ausführungsbeispiele berühmter Konzertsäle/ Theater siehe zum Beispiel<br />
Fasold, Sonntag, Winkler: Bau- <strong>und</strong> <strong>Raum</strong>akustik, VEB Verlag Berlin, 1987, S. 289 ff.<br />
3.5.3 Besondere Aspekte<br />
3.5.3.1 Mehrzweckräume (Kriterien, Probleme, Kompromisse)<br />
Mehrzweckräume erfordern aufgr<strong>und</strong> ihrer verschiedenen Nutzung durch Sprache,<br />
Musik <strong>und</strong> Musiktheater eine variable <strong>Raum</strong>akustik, in erster Linie also wenigstens
118<br />
unterschiedliche Anforderungen an die Nachhallzeiten. Dieser Umstand macht eine<br />
differenzierte Betrachtung bei vorgesehener Variabilität des <strong>Raum</strong>es notwendig<br />
(Änderung der Publikums-, Podiumsfläche, Änderung der Saalgröße, etc.). Wenn<br />
man bedenkt, was bisher über die Anforderungen <strong>und</strong> Einflüsse in Zusammenhang<br />
mit guter <strong>Raum</strong>akustik gesagt wurde, ist es vorstellbar, dass meistens nur ein<br />
Kompromiss erreichbar ist. Wie man vorgehen kann, zeigt sich am Beispiel des<br />
Theaters Magdeburg, Bild 3.78, bei dem das <strong>Raum</strong>volumen variabel gestaltet ist.<br />
Neustes Beispiel ist ein Konzertsaal im Kultur- <strong>und</strong> Kongresszentrum Luzern von<br />
1998 (Architekt J. Nouvel, Akustik R. Johnson), wo ein Drittel (!) des<br />
Bild 3.78. Beispiel für variable <strong>Raum</strong>akustik. Längsschnitt durch den<br />
Zuschauersaal des Theaters Magdeburg (Architekt: Stricker). (a) akustisch<br />
transparente Deckensegel, (b) akustisch wirksame Saaldecke, (c) variable<br />
Elemente zur Verkleinerung des <strong>Raum</strong>volumens. © Verlag f. Bauwesen,<br />
Berlin.<br />
<strong>Raum</strong>volumens mit Hilfe mehrerer sogenannter Resonanzkammern variabel gestaltet<br />
werden kann, zusätzlich wird mit verstellbaren Reflektoren über der Bühne <strong>und</strong><br />
aktivierbaren Absorbern gearbeitet. Bei so vielen Varianten ist es unerlässlich<br />
Fachleute zu beschäftigen, die solch einen <strong>Raum</strong> für die jeweilige Nutzung auch
119<br />
immer wieder optimal einstellen können. Bei Mehrzwecksälen taucht darüber hinaus<br />
die Frage nach elektroakustischer Beschallung auf, die von den meisten Interpreten<br />
<strong>und</strong> Fachleuten klassischer Werke abgelehnt wird. Prinzipiell lässt sich jede<br />
<strong>Raum</strong>akustik (Nachhallzeitveränderungen, Balanceverschiebungen, Ausgleich<br />
unregelmäßiger Schallfeldverteilung, etc.) durch eine elektroakustische Anlage<br />
erzeugen, es ist nur eine Frage des Aufwandes (Anzahl der geeigneten<br />
Lautsprecher, Elektronik, etc.), dazu müsste nur der natürliche akustische Einfluss<br />
des <strong>Raum</strong>es zurückgenommen werden. Ein möglicher Kompromiss wäre, den <strong>Raum</strong><br />
akustisch beispielsweise für Musik zu optimieren <strong>und</strong> zur Erhöhung der<br />
Sprachverständlichkeit Lautsprecher zu installieren (an der Seite oder im<br />
Deckenbereich mit Laufzeitgliedern wegen der Sprecherortung, Gesetz der ersten<br />
Wellenfront). Dabei muss gewährleistet sein, dass es keine Rückkopplung (Pfeifen)<br />
zwischen Mikro <strong>und</strong> Lautsprecher gibt, wenn Lautsprecher im Bühnenbereich<br />
installiert werden müssen. Eine einfache elektroakustische Anlage ist darüber hinaus<br />
immer nötig, um Musik, Sprache, Geräusche, etc. von "Konserve" in den <strong>Raum</strong><br />
einspielen zu können.<br />
3.5.3.2 Großraumbüros<br />
Das Beispiel Großraumbüro ist eine typische Anwendung der <strong>Raum</strong>akustik, wo es<br />
primär auf Geräuschminderung zur Verbesserung einer speziellen Arbeitsumgebung<br />
ankommt. Innerhalb von Bürobereichen entstehen Geräusche im wesentlichen durch<br />
Sprache, Bewegungen der Beschäftigten sowie durch den Betrieb von eingesetzten<br />
Geräten (Computerlüfter, Drucker, Kopierer, etc.). In einem Großraumbüro wirkt je<br />
nach den baulichen Gegebenheiten unter der Bedingung geringer Schallabsorption<br />
(hohe Nachhallzeit, diffuses Schallfeld) im Prinzip die Summe aller Geräuschanteile<br />
an allen Arbeitsplätzen in etwa gleich. Erst wenn der <strong>Raum</strong> als ganzes oder auch<br />
partiell stärker akustisch bedämpft ist, was einer höheren Schallabsorption entspricht<br />
(geringerer Nachhall, mehr akustische Freifeldbedingung), kann man mit einer<br />
signifikanten Abnahme des Schalls mit der Entfernung von einer Quelle rechnen.<br />
Auch der Arbeitsplatz in einem Großraumbüro bedarf im allgemeinen ein gewisses<br />
Maß an akustischer (<strong>und</strong> visueller) Abschirmung, um den Individualbereich mit der<br />
Möglichkeit zu konzentrierter, möglichst störungsfreier Arbeit zu gewährleisten. Diese<br />
sogenannte Privacy ist graduell unterschiedlich <strong>und</strong> hängt auch von der Art der<br />
Arbeit ab, weshalb zum Beispiel die Zusammenfassung in Arbeitsgruppen,<br />
gemeinsame Sekretariate oder Besprechungszonen sinnvoll ist.<br />
Das raumakustische Gesamtklima wird dagegen wesentlich bestimmt durch den<br />
Umfang der gesamten Schallabsorption. Sie beeinflusst die Höhe des<br />
Hintergr<strong>und</strong>geräusches (bei sonst gleichen Bedingungen) <strong>und</strong> trägt zur<br />
Verbesserung der lokalen Sprachverständlichkeit bei (akustische Behaglichkeit).<br />
Bezüglich beider Effekte spielen die bautechnischen Maßnahmen des Innenausbaus<br />
mit hohen Anforderungen an die Schallabschirmung, Schallabsorption <strong>und</strong><br />
Vermeidung von Reflexionen eine große Rolle.<br />
Lärm kann, je nach Belastung <strong>und</strong> Beanspruchung des arbeitenden Menschen, die<br />
Ges<strong>und</strong>heit (auch im Sinne von physischem <strong>und</strong> psychischem Wohlbefinden), die<br />
Leistungsfähigkeit <strong>und</strong> unter Umständen die Arbeitssicherheit mehr oder weniger<br />
beeinträchtigen. Paragraph 15 der Arbeitsstättenverordnung (3/1975, BGBI.I S. 729)<br />
lautet:
120<br />
"(1) In Arbeitsräumen ist der Schallpegel so niedrig zu halten, wie es nach Art des<br />
Betriebes möglich ist. Der Beurteilungspegel am Arbeitsplatz in Arbeitsräumen darf<br />
auch unter Berücksichtigung der von außen einwirkenden Geräusche höchstens<br />
betragen:<br />
1. bei überwiegend geistigen Tätigkeiten 55 dB(A),<br />
2. bei einfachen oder überwiegend mechanisierten Bürotätigkeiten <strong>und</strong><br />
vergleichbaren Tätigkeiten 70 dB(A),<br />
3. bei allen sonstigen Tätigkeiten 85 dB(A); soweit dieser Beurteilungspegel<br />
nach der betrieblich möglichen Lärmminderung zumutbarerweise nicht<br />
einzuhalten ist, darf er bis zu 5 dB(A) überschritten werden.<br />
(2) In Pausen-, Bereitschafts,- Liege- <strong>und</strong> Sanitätsräumen darf der Beurteilungspegel<br />
höchstens 55 dB(A) betragen. Bei.......".<br />
Diese Werte sind in der VDI 2058 Bl. 3 weiter spezifiziert.<br />
Was ist nun der Beurteilungspegel ?<br />
Der Beurteilungspegel, Lr, ist ein Maß für die durchschnittliche Geräuschbelastung<br />
während einer Beurteilungszeit, tr, hier acht St<strong>und</strong>en (Arbeitsschicht). Er wird<br />
gebildet aus dem mittleren, frequenz (A)- <strong>und</strong> zeitbewerteten (Fast ) Schalldruckpegel,<br />
LAFm, korrigiert hinsichtlich der Einwirkdauer, te, <strong>und</strong> beaufschlagt mit<br />
Lästigkeitszuschlägen, KI (Impulshaltigkeit) <strong>und</strong> KT (Ton- <strong>und</strong> Informationshaltigkeit),<br />
s. auch DIN 45645 Teil 2<br />
L = L + 10log t / t + K + K dB(A) .<br />
r AFm e r I T<br />
Neben der reinen physikalischen <strong>und</strong> damit einfach messbaren Höhe eines<br />
Schallereignisses, spielen also Faktoren von denen eine erhöhte Lästigkeit <strong>und</strong><br />
Störwirkung ausgehen eine Rolle. Dazu gehören neben der Einwirkdauer <strong>und</strong> der<br />
Häufigkeit, auch die Ton- <strong>und</strong> Informationshaltigkeit, die im Beurteilungspegel<br />
berücksichtigt wird, in einigen Regelwerken ist hierfür ein Zuschlag von 3 bzw. 6<br />
dB(A) zulässig. In Großraumbüros gilt aber als ein Haupteffekt erhöhter Belästigung,<br />
das Mithören unerwünschter Information, was durch Zusammenfassen von<br />
Fachgruppen <strong>und</strong> räumliche Trennung gegenüber anderen abgebaut werden kann.<br />
Darüber hinaus hängen subjektive Störwirkungen unter anderem von der Akzeptanz<br />
(d.h. positive oder negative Einstellung der Betroffenen zur Geräuschquelle) oder<br />
aber auch von der jeweiligen ges<strong>und</strong>heitlichen Disposition (incl. Stress) ab, diese<br />
Faktoren lassen sich schwer quantifizieren.<br />
Sprachverständlichkeit<br />
Bei der Beurteilung der direkten sprachlichen Kommunikation (kleine<br />
Besprechungssituation) zwischen Sprecher <strong>und</strong> Hörer am Arbeitsplatz ist<br />
insbesondere der Sprechaufwand <strong>und</strong> das Ausmaß der Sprachverständlichkeit beim<br />
Hörer zu berücksichtigen (VDI 2569, DIN 33410).<br />
Setzt man einen nicht allzu hohen Sprechaufwand mit 54 dB Sprechpegel<br />
(entspannte Stimme, 1 m Entfernung) voraus, sollte für eine sehr gute Verständigung<br />
in 1 m Abstand zwischen Sprecher <strong>und</strong> Hörer das Hintergr<strong>und</strong>geräusch 42 bis 44<br />
dB(A) nicht überschreiten. Bei einem Hintergr<strong>und</strong>geräusch von z. B. 54 dB(A) würde<br />
eine Verständlichkeit im oben definierten Sinn bereits einen erhöhten Sprechpegel<br />
von 64 bis 66 dB(A) (angehobene Stimme, 1m Entfernung) erfordern, es besteht die<br />
Gefahr des gegenseitigen "Aufschaukelns".
121<br />
Geräusche haustechnischer Anlagen<br />
Geräuscheinwirkungen von Anlagen der technischen Gebäudeausrüstung wie<br />
Lüftung, Klima, Heizung, Fahrstuhl u. ä. sollten im eigenen Nutzungsbereich einen Abewerteten<br />
maximalen Schalldruckpegel von 35 dB(A) nicht überschreiten (s. a. DIN<br />
4109), verb<strong>und</strong>en mit ausreichenden Maßnahmen zur Schalldämmung. Zum Schutz<br />
gegen die von außen in die Büroräume eindringenden fremden Geräusche sind in<br />
der DIN 4109 Anforderungen für die Luft- <strong>und</strong> Trittschalldämmung von trennenden<br />
Bauteilen (Wand, Fenster, Fassade, Dach, Decke bzw. Fußboden) festgelegt.<br />
Empfehlungen findet man auch in der VDI 2569.<br />
Der VDI empfiehlt ein Verhältnis von Schallabsorptionsfläche, A, zu <strong>Raum</strong>volumen,<br />
Vol, von<br />
AVol / = 0.3 bis 0.35 1/m.<br />
Man erhält daraus mit Hilfe der SABINE- Formel eine empfohlene Nachhallzeit<br />
zwischen 0.47 <strong>und</strong> 0.54 sec. Dieses ist eine relativ strenge Anforderung, die einen<br />
hohen Aufwand an schallabsorbierender Ausstattung erfordert, sie zeigt aber auch,<br />
dass die Sorge, ein Großraumbüro könnte durch zu hohe Absorption "überdämpft"<br />
sein <strong>und</strong> damit akustisch zu trocken klingen, im allgemeinen unbegründet, ja sogar<br />
eher gewünscht ist.<br />
Bild 3.79.<br />
Schallpegelminderung ∆L<br />
durch halbhohe Abschirmwände<br />
der Höhe h2 in Räumen<br />
mit Breite b1/ Höhe h1= 2.5;<br />
<strong>und</strong> Länge/ Höhe= 5.<br />
Schallabsorptionsgrad der<br />
verkleideten Flächen 0.95.<br />
© VEB Verlag f. Bauwesen,<br />
Berlin.
122<br />
Wie erfüllt man nun die geschilderten Forderungen ?<br />
• In schwierigen Fällen, komplettes Abtrennen durch raumhohe Trennwände,<br />
die wegen des Erhalts der visuellen Großraumbüroatmosphäre, ab etwa 1.20<br />
m (Brüstungshöhe) in Glas ausgeführt sein können. Darunter sollte solch eine<br />
Trennwand akustisch absorbierend ausgestattet sein (Bürokabinen).<br />
• Einsatz von halb hohen <strong>Raum</strong>teilersystemen (Stellwänden), mit oder ohne<br />
Schallabsorption, mit einer Höhe 1.6 m über Boden (eine Aufständerung auf<br />
Füße ist möglich, solange der Abstand Wandunterkante-Boden nicht größer<br />
als 0.1 m bis 0.2 m ist), wobei die Aufteilung nach Arbeitsgruppen sinnvoll ist.<br />
Als nichtabsorbierende Elemente könnten auch Schränke o. ä ausgenutzt<br />
werden, auch könnte die Höhe der <strong>Raum</strong>teiler in Teilbereichen variieren, sie<br />
sollte aber 1.4 m nicht unterschreiten. Diese Maßnahmen sind aber nur dann<br />
als sinnvoll anzusehen, wenn auch die <strong>Raum</strong>decke wenigstens in<br />
Teilbereichen über den <strong>Raum</strong>teilern absorbierend ausgeführt wird, Bild 3.79<br />
zeigt diesen Zusammenhang. Die Ursache dafür ist, dass sonst die<br />
Abschirmwirkung durch Deckenreflexionen hinfällig gemacht werden kann.<br />
Diese Lösung ist erfahrungsgemäß als optimal zu bezeichnen, sie führt wegen<br />
der lokalen Abschirm- <strong>und</strong> Absorptionseffekte auf einen Grad der „Privacy“,<br />
der als gut zu bezeichnen ist, die Pegelminderung zwischen den<br />
Arbeitsgruppen kann in Größenordnungen bis zu 20 dB liegen (hängt auch<br />
vom Abstand Quelle Empfänger ab).<br />
• Einstellung der geforderten Gr<strong>und</strong>nachhallzeit durch Zusatzmaßnahmen,<br />
wobei natürlich die teilabsorbierenden Flächen von Stellwänden, Decken etc.<br />
mitgerechnet werden.<br />
Für die genannten Maßnahmen könnten zum Beispiel folgende Firmen mit ihren<br />
Produkten in Frage kommen.<br />
<strong>Raum</strong>trennwandsysteme:<br />
www.Lindner-holding.de , www.besta.de , www.hueppeform.de<br />
Absorbierende Stellwände:<br />
www.illbruck.com , Preform Mobile Wände Distr. ORG-Delta 73258<br />
Reichenbach Tel. 07153 98260, Lindner s.o<br />
Deckenabsorption <strong>und</strong> Baffel:<br />
Alle Hersteller die Akustikdecken anbieten. Ersatzweise einzelne abgehängte<br />
Absorberelemente verwenden, sog. Baffel (z. B. Illbruck s. o.).<br />
Oder auch: Lärmschutzinformationsblatt LSI 01-200: Geräuschminderung an<br />
Arbeitsplätzen; Bezugsquellen für Werkstoffe <strong>und</strong> Bauelemente. Hauptverband der<br />
Gewerblichen Berufsgenossenschaften- Berufsgenossenschaftl. Institut für<br />
Arbeitssicherheit, 53757 St. Augustin 2, Best. Nr. ZH 1/565.5.<br />
Spezielle Literatur:<br />
DIN 33410 (1981) "Sprachverständigung in Arbeitstätten unter Einwirkung von<br />
Störgeräuschen".<br />
VDI 2569 (1990) "Schallschutz <strong>und</strong> akustische Gestaltung im Büro".<br />
VDI 2058 Bl. 2 (1988)" Beurteilung von Lärm hinsichtlich Gehörgefährdung".<br />
VDI 2058 Bl.3 (1999) "Beurteilung von Lärm am Arbeitsplatz unter Berücksichtigung<br />
unterschiedlicher Tätigkeiten".<br />
VDI 2720 Bl. 2 (1983) "Schallschutz durch Abschirmung in Räumen"<br />
Völker, E.J. (1977): Das akustisch optimale Großraumbüro. VDI- Berichte Nr. 291, S.<br />
121 ff.<br />
LAZARUS, H.; PARTHEY, W.; KURTZ, P. (2002): Schalltechnische Anforderung an<br />
Call-Center <strong>und</strong> die entsprechenden Arbeitsplätze <strong>und</strong> Arbeitsräume. Zeitschrift für<br />
Lärmbekämpfung, Jg. 49, H. 4, S. 140- 143.