Schallabsorber und Schalldämpfer (eBook)

Prof. Dr.-Ing. Helmut V. Fuchs studierte Elektrotechnik an der TU Berlin und promovierte dort bei L. Cremer und R. Wille. Er war an Instituten der Deutschen Luft- und Raumfahrt in Berlin und Oberpfaffenhofen, Sound and Vibration der University of Southampton sowie Aeroacoustics der Stanford University in der Grundlagenforschung tätig. Seit 1979 widmete er sich als Begründer der Abteilung Technische Akustik am Fraunhofer IBP in Stuttgart der angewandten Forschung und Entwicklung auf verschiedenen Gebieten des Schallschutzes. Seit 1986 war er Professor für Bauakustik und Immissionsschutz an der FH für Technik in Stuttgart, seit 1995 auch stellvertretender Institutsleiter sowie Leiter der Abteilung Raumakustik/Technische Akustik des IBP. Heute engagiert sich der Autor u.a. als wissenschaftlicher Mitarbeiter der Forschungsgesellschaft für angewandte Systemsicherheit und Arbeitsmedizin und Berater der Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gaststätten für die marktgerechte Umsetzung der in diesem Buch beschriebenen Innovationen für weniger Lärm und bessere raumakustische Gestaltung.

Vorwort 4
Inhaltsverzeichnis 10
Formelzeichen, Abkürzungen, Maßeinheiten 17
Kapitel 1 Einführung 24
Kapitel 2 Problemschwerpunkt tiefe Frequenzen 27
Kapitel 3 Schallabsorption für den Lärmschutz und die raumakustische Gestaltung 37
3.1 Verhinderung schädlicher Reflexionen 39
3.2 Raumakustische Gestaltung 40
3.3 Pegelsenkung im Raum 41
3.4 Vermeidung des Lombard-Effektes 42
3.5 Herstellung akustischer Transparenz 43
3.6 Konditionierung akustischer Messräume 43
3.7 Schutz gegenüber Außenlärm 45
3.8 Schalldämpfer in Strömungskanälen 47
3.9 Kapselung von Maschinen und Anlagen 48
3.10 Dämpfung von Körperschall 49
3.11 Abschirmung ruhiger gegen laute Bereiche 50
Kapitel 4 Passive Absorber 53
4.1 Faserige Materialien 56
4.2 Offenporige Schaumstoffe 59
4.3 Geblähte Baustoffe 61
Kapitel 5 Platten-Resonatoren 65
5.1 Folien-Absorber 66
5.2 Platten-Schwinger 71
5.3 Verbundplatten-Resonatoren 73
Kapitel 6 Helmholtz-Resonatoren 85
6.1 Lochflächen-Absorber 85
6.2 Schlitz-Absorber 88
6.3 Membran-Absorber 94
Kapitel 7 Interferenz-Dämpfer 100
7.1 4-Resonatoren 101
7.2 2-Resonatoren 104
7.3 Rohr-Schalldämpfer 104
Kapitel 8 Absorber mit aktiven Komponenten 109
8.1 Masse-Feder-Systeme 110
8.2 Abzweig-Resonatoren 115
8.3 Moden-Dämpfer 118
Kapitel 9 Mikroperforierte Absorber 121
9.1 MPA-Platten 126
9.2 MPA-Folien 132
9.3 MPA-Flächengebilde 135
Kapitel 10 Integrierte und integrierende Schallabsorber 142
10.1 Schallabsorber als konstruktive Bauteile 144
10.2 Breitband-Kompaktabsorber 145
10.3 Schall absorbierende Möbel 148
10.4 Thermisch aktivierte Akustikelemente 152
10.5 Reflexionsarme Raumauskleidungen 155
10.6 Dämpfende Schornstein-Innenzüge 158
10.7 Beton-Verbundabsorber in Lärmschutzwänden 161
Kapitel 11 Schallabsorber in der Raumakustik 164
11.1 Zur Wahrnehmung von Akustik 165
11.2 Objektive Kriterien für die Hörsamkeit von Räumen 167
11.2.1 Größe des Raumes 168
11.2.2 Grobstruktur des Raumes 170
11.2.3 Feinstruktur des Raumes 172
11.2.4 Frühe Reflexionen 172
11.2.5 Nachhall im Raum 173
Nachhallzeit T60 174
Nachhallzeit T30 174
Nachhallzeit T10 174
11.2.6 Bassverhältnis 176
11.2.7 Störpegel im Raum 176
11.2.8 Pegelverteilung im Raum 179
11.2.9 Impulsantwort des Raumes 180
11.2.10 Klarheits-Maß 182
11.2.11 Deutlichkeits-Maß 182
11.2.12 Schwerpunkts-Zeit 183
11.2.13 Seitenschall-Maß 183
11.2.14 Artikulationsverlust 184
11.3 Sprachverständlichkeit 185
11.3.1 Späte Reflexionen 188
11.3.2 Nachhall 189
11.3.3 Störabstand 191
11.3.4 Frequenzbegrenzung 192
11.4 Verdeckung hoher durch tiefe Frequenzanteile 193
11.5 Lärmentstehung in Kommunikationsräumen 198
11.6 Aktuelle Trends in der Architektur 204
11.7 Raumakustische Anforderungen nach DIN 18 041 205
11.8 Raum-Akustik für sprachliche Kommunikation 210
a Akustische Transparenz erzeugen! 215
b Raum-Moden bedämpfen! 216
c Nachhallzeit gleichmäßig senken! 217
11.9 Raum-Akustik für offene Bürolandschaften 219
11.10 Raum-Akustik für Unterricht und Schulung 227
11.11 Raum-Akustik für Musiker-Arbeitsplätze 229
11.11.1 Schallbelastungen bei Musikern 230
11.11.2 Die EU-Richtlinie 200310EG 233
11.11.3 Maßnahmen zur Pegelminderung 234
11.11.4 Minderung der Emissionen durch raumakustische Maßnahmen 237
11.12 Raum-Akustik für Darbietung, Aufnahme und Wiedergabe von Sprache und Musik 242
11.12.1 Raumakustische Mindestanforderungen 243
11.12.2 Bass-Fundament und Nachhallzeit 245
11.13 Kirchen als zufällige? Musterfälle 251
11.13.1 Neubau mit akustischen Risiken 253
11.13.2 Exzellente Akustik als unerwartetes Ergebnis 255
11.13.3 Nachhall, der die Höhen betont 256
11.13.4 Akustische Aufwertung von Kirchenräumen 260
11.14 Amphitheater als antike Vorbilder 262
11.14.1 Wertschätzungen antiker Theater 263
11.14.2 Akustische Eigenschaften halboffener Räume 264
11.14.3 Folgerungen für die moderne Architektur 266
11.15 Ausführungsbeispiele innovativer Raum-Akustik 267
11.15.1 Anspruchsvolle Versammlungsstätten 269
a Speisesäle 269
b Plenarsäle 272
c Forum im Office Innovation Center 274
d Schlüterhof im Deutschen Historischen Museum 276
e Tagungsräume im Wirtschaftsministerium 278
f Mehrzweckräume in der neuen Akademie der Künste 281
11.15.2 Sport- und Freizeithallen 285
a Vicemoos Sporthalle 285
b Erlebnisbad DieWelle 288
11.15.3 Konferenz- und Mehrzweckräume 293
a Besprechungszimmer 294
b Medienraum im Office Innovation Center 296
c Glaskabinen 296
d Mehrzwecksäle 299
e Schulungszentrum in ehemaliger Fabrikhalle 304
11.15.4 Offene Bürolandschaften 305
a Hochleistungs-Absorber-Module 306
Hoch abgestimmte Kompakt-Absorber 306
Tief abgestimmte Kompakt-Absorber 307
Breitbandig wirksame Kompakt-Absorber 307
b In Wandsysteme integrierte Hochleistungs-Absorber 307
In Leichtbau-Wänden integrierte Kanten-Absorber 308
In Glas-Systemwänden integrierte Absorber 309
In Glas-Schallschirmen integrierte Absorber 309
c Vergleich mit konventionellen raumakustischen Maßnahmen 310
d Offene Bürolandschaft mit abgehängter Akustik-Decke 314
e Offene Bürolandschaft mit konventionellen Akustik-Stellwänden 315
f Offene Bürolandschaft ohne konventionelle Maßnahmen 317
g Aktuelle Fachdiskussionen zum Thema 319
11.15.5 Musiker-Arbeitsräume 321
a Schlagzeug-Unterrichtsraum der Musikschule Waldenbuch 321
b Schlagzeug-Konzert im Musiksaal der Akademie des Schlosses Solitude Stuttgart 322
c Orchestergräben 324
d Orchester-Probensäle 333
e Andere Probenräume 341
11.15.6 Großes Haus des Staatstheaters Mainz 342
a Das akustische Konzept 342
b Notwendige Grobanpassungen 344
c Schall lenkende Maßnahmen 346
Portal-Reflektor 348
Reflektoren über Orchestergraben 348
Seiten-Reflektoren 348
Decken-Reflektoren 349
Reflektoren oberhalb der Regiefenster 350
d Schall absorbierende Maßnahmen 350
Orchestergraben 352
Zuschauerraum 353
Bühnenraum 353
e Konzertnutzung 354
f Ergebnisse und Beurteilung 355
Nachhallzeit 356
Pegelverteilung 356
Klarheits-Maß 357
Seitenschall-Maß 358
Grundgeräusch-Pegel 359
Zusammenfassung 359
11.15.7 Tonstudios 359
a Mehrkanal-Vorführraum auf der Tonmeistertagung 1992 361
b Aufnahme- und Übertragungswagen 363
c Mehrkanal-Abhörraum 364
d Hörraum im Büroformat 370
e Tonbearbeitungsräume 374
f Produktionsstudios 376
11.15.8 Maschinen , Produktions- und Bahnhofshallen 380
a Einhausung einer Steinsäge 381
b Regionalbahnhof unter dem Potsdamer Platz 382
11.15.9 Akustische Messräume 384
Kapitel 12 Schallabsorber und -dämpfer in Akustik-Prüfständen 398
12.1 Stand der Technik bei reflexionsarmen Räumen 400
12.2 Quellen des Lärms von Kraftfahrzeugen 402
12.3 Konventionelle Werkzeuge und Materialien für Freifeld-Räume 403
12.4 Auslegungs-Konzepte für reflexionsarme Räume 407
12.5 Simulationsrechnung für reflexionsarme Räume 420
a Einfluss des Absorptionsgrades 423
b Einfluss des geschlossenen Rechteck-Raumes 425
c Einfluss der Raumgeometrie 425
d Einfluss der Quellposition 427
e Einfluss der Bodenreflexionen 427
f Einfluss der Bandbreite des Testsignals 429
g Optimierung durch eine inhomogene Auskleidung 431
12.6 Drei alternative Absorber-Bausteine für reflexionsarme Räume 432
12.7 Ausführungsbeispiele innovativer Akustik-Prüstände 438
12.7.1 BMW Motor-Akustik-Prüfstand in München 439
12.7.2 Audi Aeroakustik-Windkanal in Ingolstadt 448
12.7.3 Mercedes Technik-Zentrum in Sindelfingen 451
12.7.4 Volkswagen-Akustik-Zentrum in Wolfsburg 456
a Außengeräusch-Messhalle 459
Freifeldeigenschaften auf einem Messquader über dem Rollen-Prüfstand 461
Freifeldeigenschaften auf dem Messpfad für die Vorbeifahrt-Simulation 462
b Rollen-Prüfstände 463
c Motoren- und Aggregate-Prüfstände 469
d Fenster-Prüfstand 472
e Hör-Studio 476
f Schalltechnische Erfahrungen aus einem anspruchsvollen Projekt 479
12.7.5 Daimler-Chrysler Windkanal in Auburn Hills 487
12.7.6 PSA PeugotCitroen-Windkanal in St.-Cyr-L™Ecole 496
Volumen 1 - Durchmesser 12 m, Höhe 3 m 499
Volumen 1 - Durchmesser 12 m, Höhe 1.5 m 500
Volumen 2 - Quader 6 ? 2 ? 1.7 m oberhalb Volumen 1 500
12.7.7 BMW Aerodynamic Test Centre in München 502
12.7.8 Erfahrungen aus dem chinesischen Markt 503
a Freifeldraum, Shanghai Academy of Public Measurement 504
b Halbfreifeld-Raum, Shanghai Academy of Public Measurement 504
c Freifeldraum, Beijing National Institute of Metrology 505
d Halbfreifeld-Raum, Beijing National Institute of Metrology 506
e Aggregate-Prüfstand, PAN-ASIA Automobiles 506
f Messkabine für NOKIA in Beijing 507
g Messkabine für MOTOROLA in Beijing 507
h Vorbeifahrt-Prüfstand der Tongji University in Shanghai 508
12.8 Rück- und Ausblick auf Akustik-Prüfstände 509
Kapitel 13 Schalldämpfer in Strömungskanälen 515
13.1 Planung von Schalldämpferanlagen 515
13.2 Geometrische Parameter von Schalldämpfern 518
13.3 Abschätzung der Dämpfung 520
13.3.1 Begrenzung durch Nebenwege und Durchstrahlung 521
13.3.2 Erweiterte Piening-Formel 522
13.3.3 Schwachpunkt tiefer Frequenzen 524
13.3.4 Einfluss der Strömung 526
13.3.5 Einfluss der Temperatur 527
13.3.6 Reflexionsdämpfung 527
13.3.7 Berücksichtigung von Abdeckungen 528
13.3.8 Beeinträchtigungen durch Körperschall 529
13.3.9 Dämpfung höherer Moden 531
13.4 Abschätzung des Eigengeräusches 532
13.5 Geräuschabstrahlung in einen Raum 533
13.6 Abschätzung der Druckverluste 534
13.7 Messungen an Schalldämpfern 538
13.7.1 Einfügungsdämpfung 544
13.7.2 Durchgangsdämpfung 546
13.7.3 Ausbreitungsdämpfung 547
13.7.4 Immissionswirksame Dämpfung 548
13.8 Ausführungsbeispiele innovativer Kanal-Auskleidungen 551
13.8.1 Resonator-Schalldämpfer für Bewetterungsanlagen 551
13.8.2 Membran-Absorber in Rauchgas-Reinigungsanlagen 555
13.8.3 Schalldämpfer an Papiermaschine 559
13.8.4 Schalldämpfer in Mineralfaser-Produktionsanlage 565
a Schalltechnische Anforderungen 568
b Ganzmetall-Schalldämpfer für Vakuum-Anlage 568
c Umlenk-Schalldämpfer an Entstaubungsanlage 569
d Schornstein mit integriertem Schalldämpfer 572
13.8.5 Schalldämpfer für Nassentstaubung 575
13.8.6 Schalldämpfer für mit Staub beladene Abluft 578
13.8.7 Schalldämpfer in Heizungsanlagen 579
a Reaktive Rohr-Schalldämpfer 581
b Aktive Resonanz-Schalldämpfer 582
c Schlitz-Schalldämpfer in Heizkesseln 582
13.8.8 Aktive Schalldämpfer in Raumklimageräten 583
13.8.9 Schalldämpferauslegungen für RLT-Anlage 585
13.9 Rück- und Ausblick auf Schalldämpfer 586
Verdeckte Lärmschutz-Kosten 587
Kosten für Maßnahmen an den Lärmquellen 587
Energiekosten durch Schalldämpfer 588
Stichwortverzeichnis 594