Ein zentrales Anliegen in der Bauphysik und Raumakustik ist die objektive Messung von Schallreflexionseigenschaften von Materialien und Baustrukturen. Eine bewährte Methode, die international anerkannt ist, stellt die Messung im Hallraum nach DIN EN ISO 354 dar. Dieser Standard definiert genaue Verfahren zur Messung der Schallabsorption in Hallräumen, um eine hohe Vergleichbarkeit der Messergebnisse zu gewährleisten.

Bevor wir tiefer in die Methode eintauchen, ist es wichtig zu verstehen, warum eine solche Messung überhaupt erforderlich ist. Die Schallabsorption eines Materials beeinflusst, wie der Schall in einem Raum reflektiert, absorbiert oder durchgelassen wird. Dies hat unmittelbare Auswirkungen auf die Raumakustik, was wiederum die Verständlichkeit von Sprache, die Qualität von Musik oder das allgemeine Wohlbefinden in einem Raum beeinflussen kann.

Die DIN EN ISO 354 ist daher nicht nur ein Werkzeug für Akustiker, sondern auch für Architekten, Bauingenieure und Produktdesigner, die die Akustik in ihren Entwürfen berücksichtigen müssen.

Der Hallraum

Zentral für diese Methode ist der Hallraum selbst. Dies ist ein speziell konstruierter Raum, der so gestaltet ist, dass er eine gleichmäßige Schallverteilung aufweist und minimale Schallabsorption durch die Raumgrenzflächen gewährleistet. Der Raum muss bestimmte Anforderungen erfüllen, beispielsweise in Bezug auf sein Volumen und seine Nachhallzeit.

Quelle: Henry Mühlpfordt, Hallraum TU Dresden 2009-06-21, CC BY-SA 3.0

Einige der Hauptanforderungen und Details bezüglich des Hallraums in der DIN EN ISO 354 sind:

1. Raumgröße und -form: Der Hallraum sollte ein ausreichend großes Volumen haben, um eine zuverlässige Messung zu gewährleisten. Üblicherweise wird ein Mindestvolumen von 200 m³ empfohlen, wobei größere Räume oft bevorzugt werden, da sie breitere Frequenzbereiche ermöglichen.
2. Nachhallzeit: Die ursprüngliche Nachhallzeit des leeren Raumes sollte in einem spezifizierten Bereich liegen, um sicherzustellen, dass der Raum die richtigen reflexiven Eigenschaften für die Messung aufweist.
3. Oberflächenmaterial: Die Innenoberflächen des Raumes sollten hart und reflexiv sein, um die Schallwellen effizient zu reflektieren. Materialien mit hoher Schallabsorption sind nicht geeignet.
4. Hintergrundgeräuschniveau: Das Hintergrundgeräuschniveau im Raum sollte ausreichend niedrig sein, um die Messungen nicht zu beeinträchtigen. Der Standard kann Grenzwerte für das zulässige Hintergrundgeräusch festlegen.
5. Messpositionen: Um genaue und wiederholbare Ergebnisse zu erzielen, legt die Norm auch die Positionen für Schallquellen und Mikrofone im Raum fest.
6. Lüftung und andere störende Einflüsse: Es sollte darauf geachtet werden, dass Lüftungssysteme oder andere potenzielle Störquellen den Messprozess nicht beeinflussen.

Die Einhaltung dieser und weiterer im Standard festgelegter Anforderungen stellt sicher, dass die im Hallraum durchgeführten Messungen konsistent und vergleichbar sind. Sie ermöglicht es den Praktikern auch, die Leistung von Materialien und Produkten in verschiedenen Hallräumen und sogar zwischen verschiedenen Laboren weltweit zu vergleichen.

Das Messverfahren

Im Hallraum nach DIN EN ISO 354 wird das sogenannte “Nachhallzeit-Messverfahren” verwendet, um den Schallabsorptionsgrad von Materialien zu bestimmen. Die Nachhallzeit ist die Zeitspanne, in der der Schallpegel in einem Raum nach einer plötzlichen Unterbrechung um einen festgelegten Wert (üblicherweise 60 dB) abfällt.

Hier eine schrittweise Erklärung des Messverfahrens:

1. Schallquelle: Eine Schallquelle wird verwendet, um einen Schall mit bekanntem Spektrum und Pegel im Hallraum zu erzeugen. Dies kann ein Impulssignal (z.B. ein Pistolenschuss oder ein Klatschen) oder ein kontinuierliches Signal (z.B. Rauschen) sein, das abrupt gestoppt wird.
2. Messung im leeren Raum: Zunächst wird die Nachhallzeit des leeren Hallraums gemessen, um eine Referenz zu haben. Dazu wird der Schallpegel über die Zeit hinweg mit Mikrofonen aufgezeichnet, die im Raum verteilt sind.
3. Einbringen des Prüfobjekts: Das zu testende Material oder Objekt wird anschließend im Raum platziert.
4. Messung mit dem Prüfobjekt: Die Nachhallzeit wird erneut gemessen, diesmal mit dem Prüfobjekt im Raum. Die Anwesenheit des Prüfobjekts beeinflusst die Nachhallzeit, da es einen Teil des Schalls absorbiert.
5. Berechnung des Absorptionskoeffizienten: Aus dem Unterschied zwischen der Nachhallzeit im leeren Raum und der Nachhallzeit mit dem Prüfobjekt kann der Schallabsorptionskoeffizient des Prüfobjekts berechnet werden.
6. Frequenzspezifische Auswertung: Das Verfahren ermöglicht es auch, den Schallabsorptionskoeffizienten über einen Bereich von Frequenzen hinweg zu bestimmen. Dadurch können Hersteller und Designer erfahren, wie gut ein Material Schall bei verschiedenen Frequenzen absorbiert, was für viele Anwendungen, von Konzerthallen bis zu Büroumgebungen, von entscheidender Bedeutung ist.

Das Hauptziel dieses Messverfahrens im Hallraum ist es, eine quantitative Bewertung der Schallabsorptionseigenschaften von Materialien in einem kontrollierten und standardisierten Umfeld zu erhalten. Mit den gewonnenen Daten können Akustiker, Architekten und Produktentwickler besser verstehen, wie verschiedene Materialien und Produkte die Raumakustik beeinflussen.

Abschließend ist zu sagen, dass die Hallraummessung ein kraftvolles Werkzeug ist, das tiefe Einblicke in die akustischen Eigenschaften eines Materials bietet. Gleichzeitig sollte man sich der technischen Details und möglichen Einschränkungen bewusst sein, um die Daten korrekt zu interpretieren und sinnvoll in der Praxis einzusetzen.