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Schallabsorber: unendliche Vielfalt mit nur zwei Wirkungsmechanismen


Auch wenn es eine Vielzahl von schallabsorbierenden Materialien gibt, so lassen sich diese auf zwei physikalische Wirkungsmechanismen zurückführen: poröse und schwingungsfähige Schallabsorber. 

Bei den porösen Absorbern, z. B. Mineralfasern oder Schäumen, dringt der auftreffende Schall in den Absorber ein. Die Schallenergie wird in den Poren des Materials durch Reibung in Wärmeenergie umgewandelt. Dadurch wird der vom Material reflektierte Schall verringert. 

Schwingungsfähige Schallabsorber, auch Resonanzabsorber genannt, werden durch den auftreffenden Schall zum Schwingen angeregt, z. B. eine schwingende Holz- oder Metallplatte. Die Schwingungsenergie wird durch Reibung zu Wärmeenergie.

Poröse Absorber sind bei üblichen Aufbauhöhen (10 cm bis 20 cm) bei mittleren und hohen Frequenzen wirksam. Resonanzabsorber werden in der Regel auf tiefe Frequenzen abgestimmt.

Es gibt darüber hinaus Mischformen, die beide Wirkmechanismen in sich vereinen. Diese bieten oft den Vorteil, sehr breitbandig absorbierend wirksam zu sein.
 

Der Schallabsorptionsgrad: 0 oder 1 oder irgendwo dazwischen

Die akustische Wirkung eines Materials (oder auch eines Gegenstandes) wird durch den Schallabsorptionsgrad beschrieben. Dieser kann Werte zwischen 0 (keine Absorption, Beispiel: eine Betonwand) und 1 (vollständige Absorption, Beispiel: Wandoberflächen in einem Tonstudio) annehmen. Der Schallabsorptionsgrad ist in hohem Masse von der Frequenz abhängig und sollte deshalb möglichst nicht nur durch einen einzigen Wert, sondern durch eine Reihe von Werten in Abhängigkeit von der Frequenz beschrieben werden.

Nach den Vorgaben der DIN EN ISO 354 [12] wird der Schallabsorptionsgrad im Frequenzbereich von 100 Hz bis 5000 Hz gemessen und mit αs bezeichnet. Man erhält damit für jede Frequenz  α100,  α125, α160, ... , α4000, α5000 einen Wert für die Schallabsorption, die die in Abbildung 3 gezeigten Kurven ergeben. Jeder Schallabsorber besitzt somit durch seine Absorptionskurve eine eigene Visitenkarte.
 

Wie viel Absorption ist im Raum?

Wie viel Schallabsorption im Raum vorhanden ist, wird zum einen aus der Flächengrösse der Oberflächen und zum anderen durch deren zugehörigen Absorptionsgrad festgelegt. 
Multipliziert man den Wert des Schallabsorptionsgrades αs eines flächigen Schallabsorbers mit dessen Fläche S im Raum, erhält man die sogenannte äquivalente Schallabsorptionsfläche Aeq, d. h. 

Aeq = αs x S. 

Diese Fläche entspricht der Fläche eines äquivalenten Schallabsorbers, dessen Schallabsorptionsgrad gleich 1 ist. Als Beispiel (exemplarisch bei 500 Hz): 10 m2 eines Schallabsorbers mit einem Absorptionsgrad von αs = 0,52 besitzen die gleiche äquivalente Absorptionsfläche (nämlich Aeq = 5,2 m²) wie 20 m² eines Schallabsorbers mit einem Absorptionsgrad von αs = 0,26 oder 5,2 m2 eines Schallabsorbers mit einem Absorptionsgrad von 1. Nicht immer ist ein hoher Wert des Schallabsorptionsgrades notwendig oder wünschenswert; vielmehr kommt es gerade bei grösseren Räumen auch auf die Verteilung der Absorption im Raum an.

Für nicht-flächige Schallabsorber, z. B. Objekte wie Stellwände, Stühle, Schränke gibt es ein Verfahren, das die direkte Bestimmung der äquivalenten Schallabsorptionsfläche Aeq zulässt. Es wird dann die äquivalente Schallabsorptionsfläche pro untersuchtem Element, z. B. eines Stuhls, einer Stellwand, eines Schranks usw., angegeben.

Die äquivalenten Schallabsorptionsflächen für alle Oberflächen und Gegenstände im Raum werden addiert, um daraus die resultierende Nachhallzeit im Raum abschätzen zu können.

(Quelle Dr. Christina Nocke, Akustikbüro – Oldenburg)

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