Akustik-Wissen · 01
Grundlagen der Raumakustik
Was ist Schall, Nachhall und Absorption? Die physikalischen Grundlagen kompakt erklärt — als Basis für jede raumakustische Planung.
Inhalt
Was ist Schall?
Schall ist eine mechanische Schwingung, die sich als Druckwelle durch ein Medium — meist Luft — ausbreitet. Eine Schallquelle versetzt die umgebende Luft in Schwingung, diese Schwingung pflanzt sich kugelförmig aus und trifft auf Begrenzungsflächen: Wände, Decken, Böden, Möbel und Menschen.
Für die Raumakustik sind drei Eigenschaften von Schall entscheidend:
- Frequenz (Hz) — bestimmt die Tonhöhe. Sprache liegt zwischen 125 Hz und 4.000 Hz, mit dem wichtigsten Bereich zwischen 500 Hz und 2.000 Hz.
- Schalldruckpegel (dB) — beschreibt die Lautstärke. Die Skala ist logarithmisch: +10 dB bedeutet doppelte wahrgenommene Lautstärke.
- Ausbreitungsgeschwindigkeit — in Luft bei 20 °C ca. 343 m/s. Bei Raumgrößen bis 30 m spielt sie für die Planung eine untergeordnete Rolle.
Planungsrelevanz: Tiefe Frequenzen (unter 250 Hz) sind schwieriger zu absorbieren als hohe. Textile Lösungen wirken primär im Mittel- und Hochtonbereich ab 125–250 Hz. Tieftonprobleme durch Raummoden erfordern ergänzende Maßnahmen.
Nachhall und Nachhallzeit T60
Wenn eine Schallquelle verstummt, klingt der Schall im Raum noch nach — weil er an den Begrenzungsflächen reflektiert wird und dabei nur langsam Energie verliert. Dieses Nachklingen nennen wir Nachhall.
Die Nachhallzeit T60 (auch RT60) ist die wichtigste Kenngröße der Raumakustik. Sie beschreibt die Zeit in Sekunden, die vergeht bis der Schalldruckpegel um 60 dB abgefallen ist — also bis der Schall auf ein Tausendstel seiner ursprünglichen Energie abgesunken ist.
Typische Nachhallzeiten nach Raumnutzung:
- Büro, Konferenzraum: T60 = 0.4–0.6 s — kurze Nachhallzeit für optimale Sprachverständlichkeit
- Klassenzimmer: T60 = 0.5–0.8 s — nach DIN 18041 nutzungsklassenabhängig
- Restaurant, Café: T60 = 0.6–0.9 s — belebte Atmosphäre ohne störenden Lärm
- Konzertsaal: T60 = 1.5–2.5 s — langer Nachhall für Musikerlebnis
- Tonstudio: T60 = 0.2–0.4 s — sehr kurz für trockene, neutrale Aufnahmen
Schallabsorption
Schallabsorption beschreibt die Umwandlung von Schallenergie in Wärmeenergie beim Auftreffen auf eine Oberfläche. Der Absorptionsgrad α (alpha) gibt an, welcher Anteil der auftreffenden Schallenergie absorbiert wird — auf einer Skala von 0 (vollständige Reflexion) bis 1 (vollständige Absorption).
Der bewertete Schallabsorptionsgrad αw ist ein frequenzgemittelter Einzahlwert nach DIN EN ISO 11654. Er fasst das Absorptionsverhalten über den relevanten Frequenzbereich (200 Hz bis 3150 Hz) in einem Wert zusammen — und ist die wichtigste Kenngröße beim Vergleich von Akustikprodukten.
- Harte Oberflächen (Beton, Glas, Fliesen): α = 0.01–0.05 — kaum Absorption, starke Reflexion
- Teppich, mittelschwer: α = 0.25–0.40 bei 500 Hz
- Wavetex Akustikvorhang (1:2 Falte): αw = 0.55–0.75
- Wavetex Akustikpaneel 100 mm: αw = 0.90–0.95
Wichtig für die Planung: Der Faltengrad von Vorhängen beeinflusst αw erheblich. Ein Vorhang mit Faltengrad 1:3 hat eine deutlich höhere Schallabsorption als derselbe Stoff bei 1:1.5 — weil die effektive Absorptionsfläche größer ist.
Reflexion und Streuung
Nicht jede Schallreflexion ist schädlich. Frühe Reflexionen (unter 30 ms nach dem Direktschall) werden vom Gehirn als Teil des Direktschalls wahrgenommen und verbessern die Sprachverständlichkeit. Späte Reflexionen (über 50 ms) hingegen werden als störendes Echo wahrgenommen.
Streuung (Diffusion) verteilt Schall gleichmäßig im Raum, ohne ihn zu absorbieren. Diffusoren sind unregelmäßige Oberflächen — Bücherregale, strukturierte Wände, reliefierte Paneele. Sie verhindern stehende Wellen und Flatterechos, ohne den Raum „tot" klingen zu lassen.
In der Praxis ist eine Kombination aus Absorption (Nachhall reduzieren) und Diffusion (Klang verteilen) meist die optimale Lösung — besonders in Studios und Konferenzräumen.
Die Sabine-Formel
Wallace Clement Sabine entwickelte um 1900 die erste wissenschaftliche Formel zur Berechnung der Nachhallzeit. In vereinfachter Form lautet sie:
Dabei ist V das Raumvolumen in m³ und A die äquivalente Schallabsorptionsfläche in m² Sabine. A ergibt sich aus der Summe aller Oberflächen multipliziert mit ihrem jeweiligen Absorptionsgrad α.
Für stark absorbierende Räume (Studios, Aufnahmeräume) wird die genauere Eyring-Formel verwendet. Für die meisten Planungsaufgaben im Büro-, Hotel- und Bildungsbereich liefert Sabine ausreichend genaue Ergebnisse.
Was das für die Planung bedeutet
Als Architekt oder Planer leiten sich aus diesen Grundlagen konkrete Planungsaufgaben ab:
- Ziel-Nachhallzeit für die geplante Nutzung definieren (nach DIN 18041 oder Erfahrungswerten)
- Vorhandene Absorption berechnen — Flächen × Absorptionsgrad aller Oberflächen
- Fehlende Absorption ermitteln und mit geeigneten Produkten ausgleichen
- Positionierung der Absorber an akustisch wirksamen Stellen (Erstreflexionspunkte)
- Nachhallzeit frequenzbandweise prüfen — nicht nur den Mittelwert
Unsere Empfehlung: Für eine erste überschlägige Berechnung genügt die Sabine-Formel. Für öffentliche Gebäude, Schulen und anspruchsvolle Projekte empfehlen wir eine Raumakustiksimulation und die Einbeziehung eines Akustikers. Wavetex berät Sie kostenlos bei der Planung und liefert alle technischen Kennwerte für Ihre Berechnungen.