Akustik

Nach welchen Kriterien wir Absorber entwickeln und einsetzen

Akustik - aktuelle Herausforderungen und physikalischer Hintergrund

Die hohen Immobilienpreise und neue Anforderungen der Teamarbeit haben unsere Arbeitswelt stark verändert. In den modernen Ausbaustrukturen von Büroimmobilien sind zunehmend mehr Menschen pro Arbeitsfläche tätig. Lag der durchschnittliche Flächenverbrauch noch bei 20 bis 30 m² pro Arbeitsplatz, liegt dieser heute bei 10-15 m². In hochverdichteten Arbeitszonen werden oftmals 6-10 m² Arbeitsfläche pro Mensch realisiert. Hierdurch steigen die akustischen Lasten in den Räumen. Durch die moderne Architektur mir niedrigen Geschosshöhen, keiner Akustikdecke, Bauteilaktivierter Temperierung besitzen die Großräume geringe Absorptionsflächen und viele reflektierende Bauteile. Der Schall schaukelt sich auf und es kommt zu unangenehmen Dröhnen und Flattereffekten. Die Lärmpegel durch die kommunizierenden und telefonierenden Menschen erreichen Größenordnungen im Arbeitsplatzbereich von 65-80 dB. Die Entwicklung und der Einsatz wirksamer schallabsorbierender Komponenten erlangt hierdurch zunehmend mehr Bedeutung. Klassische Maßnahmen zur Schallpegelreduktion in Mehrpersonenräumen waren Akustikdecken, Akustikwandverkleidungen, sowie Akustikstellwände. Diese Komponenten reichen zur Senkung der Lärmpegel mit in flächenintensiv genutzten Gruppen- und Teambüros häufig nicht aus. Deshalb hat BPE verschiedene hochwirksame Absorber – Elemente entwickelt, welche insbesondere die tieffrequenten, lauten Anteile der menschlichen Stimme der Vokale bedämpfen können. Diese Akustik-Bauteile zeichnen sich durch einen hohen  Wirkungsgrad insbesondere im Frequenzbereich zwischen 200 und 500 Hz aus. Zum besseren Verständnis, werden die grundlegenden physikalischen Wirkprinzipien, nach denen die Absorber entwickelt werden beschrieben.

Poröser Absorber

Bei der Schallabsorption durch poröse Materialien wird Schallenergie durch Reibung in Wärmeenergie umgewandelt. Das poröse Material muss für die optimale Absorption im interessierenden Frequenzbereich bestimmte Eigenschaften erfüllen. Diese werden hauptsächlich durch die Porosität, den Strukturfaktor und spezifischen sowie längenbezogenen Strömungswiderstand beschrieben. Ein wichtiges Kriterium beim Einsatz poröser Absorber stellt das sogenannte Lambda-Viertel-Prinzip dar, nach welchem einer Schallwelle im Bereich ihrer größten Schallschnelle, die meiste Energie entzogen werden kann. Daher sollten tieffrequent wirksame Schallabsorber auch eine hierfür passende Aufbautiefe von > 80mm oder eine dahinter liegende Luftschicht für das Feder Masse Prinzip besitzen.

Plattenschwinger und Lochplattenschwinger

Plattenschwinger und Lochplattenschwinger gehören zu den Resonanzabsorbern die nach dem sogenannten Masse-Feder-Prinzip wirken. Dabei wirkt eine Platte aus PES-Fasern als Masse und ein dahinter liegen-des Luftvolumen oder Dämpfungsmaterial als Feder. Das Schallfeld regt vor allem tieffrequent die Platte zum Schwingen an, welche ihrerseits diese Energie in Zusammenspiel mit der jeweiligen dahinterliegen-den Feder in Wärmeenergie umwandelt. Die Resonanzfrequenz dieses Systems kann berechnet werden. Durch die gezielte Auswahl der Feder als Dämpfermaterial oder Luftvolumen, kann die Resonanzfrequenz anwendungsbezogen verschoben und der Frequenzbereich verbreitert werden.

Strömungsabsorber

Der Strömungsabsorber basiert auf dem Prinzip der Schallenergievernichtung durch hohe Reibungsverluste bei Durchdringung eines Mediums. Dabei kommt ein engfaseriges, jedoch noch luft-durchlässiges Material zum Einsatz, welches eine Dicke von 1 mm oft nicht überschreitet. In Verbindung mit einem hinter dem Material liegenden, abgeschlossenen, sowie abgestimmten Resonanzvolumen können hohe Absorptionsgrade erreicht werden.

Multiimpedanzabsorber

Aufbau eines porösen Absorbers mit wechselnden Strömungswiderständen. Wobei die längenbezogenen Strömungswiderstände sich deutlich erhöhen müssen.

Multiwirkprinzipabsorber

Die zuvor aufgezeigten Absorptionswirkprinzipien können zur Erzielung von höheren Wirkungsgraden oder speziellen Frequenzbereichen synergetisch miteinander kombiniert werden. So kann z.B. ein auf das Volumen eines zur Verfügung stehenden Hohlraums eine dünne Membranschicht als Abdeckung oder ein Lochblech oder ein breitbandig wirkendes Absorberelement aus einer schwingungsfähigen PES Filzplatte, mit einem hohem längenbezogenem Strömungswiderstand und einem dahinter liegenden porösem Füllmaterial mit geringem Strömungswiderstand ein nach mehrfachen Prinzipien wirksamer Absorber entwickelt werden.

Hierdurch werden die gewünschten Ergebnisse unter geringem und damit wirtschaftlichen Materialeinsatz realisiert.
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