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Planerische Vorteile durch Akustiksimulation von Büroräumen

Planerische Vorteile durch Akustiksimulation von Büroräumen
Sichtbare Raumakustik

Die Abstimmung zwischen Architektur, Innenarchitektur und raumakustischer Planung lässt sich durch eine Software zur Akustiksimulation verbessern, die schallreduzierende Maßnahmen visualisiert. Sie prognostiziert das Zusammenspiel von Abschirmung und Absorption.

Autoren: Christian Nocke/Jens Victora

Seit geraumer Zeit sind moderne Computerprogramme für die Akustiksimulation in der Lage, die Schallausbreitung in Räumen zu berechnen, zu visualisieren und wenn nötig, vorab hörbar zu machen. Das Berechnen beziehungsweise Auralisieren geschieht lange bevor der Raum gebaut wird und in die Nutzung geht.

Gleichwohl entstehen auch im Jahr 2020 immer noch Räume, die die Nutzer unzufrieden machen, die Arbeit eher behindern statt fördern und letztlich nicht funktionieren. In der Konsequenz führt das zu Leistungseinbußen und damit womöglich zu einem Wettbewerbsnachteil für das Unternehmen.

Veralteter Rechenansatz

Als eine Ursache mag gelten, dass Akustikplaner vielfach immer noch auf einen Rechenansatz aus dem Jahr 1898 zurückgreifen. Auf die Gültigkeit der Methode nach DIN EN 12354–6, besser bekannt als die Sabinesche Formel, soll hier aber nicht eingegangen werden.

Gerade in größeren Räumen führt dieser Rechenansatz zwangsläufig zu massiven Abweichungen zwischen einer Vorausberechnung und der tatsächlichen Situation, da beispielsweise weder die Positionierung von Schallabsorbern noch die Abschirmungen zwischen Arbeitsplätzen oder Zonen erfasst werden.

Einsatz von Simulationssoftware

Das muss nicht so sein, wenn man physikalisch begründete Simulations-Software zur genauen Berechnung der Schallausbreitung in Räumen verwendet. Mit Hilfe der Akustiksimulation lässt sich das Zusammenspiel von Abschirmung und Absorption im Raum richtig prognostizieren.

Ähnlich wie in der Lichtplanung modellieren moderne Simulationsprogramme die Schallausbreitung. Schallwellen werden als Strahlenbündel nachgebildet. Reflexion, Absorption und Transmission an den Oberflächen im Raum sind die Phänomene, die zur Simulation genutzt werden. Eine visuelle Darstellung der Verteilung des Schallpegels im Raum oder auch anderer Parameter wie der Sprachverständlichkeit steht am Ende der Akustiksimulation.

Ähnlich wie bei visuellen Renderings sind die akustischen Berechnungen zwar noch nicht (ganz) in Echtzeit möglich, doch die Zeiten für die Berechnung verringern sich mit jeder neuen Generation von Grafikprozessoren. Bei Büros üblicher Größe, die für die Berechnung genutzt werden, geschieht das in Minuten, nicht mehr wie früher in Stunden. Damit lassen sich verschiedene Planungsvarianten vergleichen und Optimierungen leicht durchführen.

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Legende. Grafik: Akustikbüro Oldenburg

Akustiksimulation: Planungsbeispiel A

Ausgehend von einer typischen Schallausbreitung entlang von acht Arbeitsplätzen seien die unterschiedlichen Varianten der Akustiksimulation veranschaulicht.

Die Basis aller Simulationen ist nicht nur die Anordnung der Arbeitsplätze mit einem telefonierenden Mitarbeiter am linken Schreibtisch, sondern auch, dass die Decke schallhart ausgeführt ist (zum Beispiel aus Beton).

Visualisiert wird die Schallausbreitung dreier verschiedener Konfigurationen – ohne Tischaufsätze und mit zwei unterschiedlich hohen Aufsätzen.

Akustiksimulation
Planungsbeispiel A: Ausbreitungsvariante im 3D-Modell (Aufsicht und Schnitt). Ausgangslage ist eine schallharte Decke und ein telefonierender Mitarbeiter (links). Variante 1: Schallausbreitung mit Schirmung 800 mm über Tischoberkante bzw. 1500 mm absolut. Grafik: Akustikbüro Oldenburg

Erwartungsgemäß vermindert die höchste Schirmung den Pegel am stärksten. Dabei ist anzumerken, dass die Schirmhöhe von 800 mm oberhalb der Tischoberkante in der Beratungspraxis, zumindest vor der Corona-Pandemie, nur eine geringe Akzeptanz erfuhr.

Akustiksimulation
Planungsbeispiel A: Variante 2: Schallausbreitung mit Schirmung 1100 mm über Tischoberkante bzw. 1800 mm absolut. Grafik: Akustikbüro Oldenburg

Schallabsorber an der Decke

Zusätzlich verringert eine Teilbelegung der Decke mit Schallabsorbern die Schallausbreitung. Vergleicht man die Wirkung einer Schirmung mit nur einer schirmenden Komponente der vertikalen Ebene mit einer Kombination aus zwei Komponenten – einem niedrigeren Schirmungselement und einem Deckensegel – so erweist sich, wie wichtig das Zusammenspiel von Absorption und Schirmung im Raum ist. Mit Deckensegeln fällt die Pegelminderung deutlich höher aus. Dsa macht die Akustiksimulation gut sichtbar.

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Planungsbeispiel A: Variante 3:  Kombination von Absorbern und Schirmen mit einer Höhe von 800 mm über Tischoberkante. Mit Deckensegeln fällt die Pegelminderung deutlich höher aus. Grafik: Akustikbüro Oldenburg

Für die Praxis bedeutet das, dass der Einsatz von Deckensegeln geringere Schirmungshöhen an den Arbeitsplätzen erfordert. Sofern Schirmung und Absorption akustisch aufeinander abgestimmt sind, lässt sich also der gleiche Effekt erzielen,.

Abschirmungen benötigen keine hohe Schalldämmung, da der Schall auch am Schirm vorbei gebeugt und reflektiert wird. Ebenso falsch ist die Vorstellung, dass der Schallschirm eine hohe Absorption aufweisen muss. Deshalb führt die unsägliche Diskussion von Absorberklassen für Schallschirme ins Leere, da die Absorption der Schirme für den gesamten Raum meist zu vernachlässigen ist. Im ungünstigsten Fall entsteht durch zu kleine und zu stark absorbierende Schallschirme an den Tischen eine so geringe Nachhallzeit, dass es zu einer unerwünscht hohen Sprachverständlichkeit kommt.

Akustiksimulation: Planungsbeispiel B

Akustiksimulation
Planungsbeispiel B: Schallausbreitung im 3D-Modell in einem großen Mehrpersonenbüro ohne schallabsorbierende Deckenelemente. Grafik: Akustikbüro Oldenburg

Als Ausgangsbasis der Akustiksimulation dient eine typische Raumkonfiguration für ein großes Mehrpersonenbüro. Der Einfluss der Baffle-Decke auf die Schallausbreitung ist im vertikalen Raster deutlich zu erkennen. Die Baffles wurden in diesem Fall quer zur Schallausbreitungsrichtung ausgelegt. Die Abschirmungen zwischen Arbeitsplätzen sind immer im Zusammenhang mit richtig positionierten Absorbern zur Regulierung der Nachhallzeit zu betrachten.

Planungsbeispiel B: Schallausbreitung im 3D-Modell in einem großen Mehrpersonenbüro mit schallabsorbierenden Deckenelementen. Grafik: Akustikbüro OldenburgGrafik: Akustikbüro Oldenburg

Die Corona-bedingten Vorgaben zu Abschirmungen und Mindestabständen ersparen den Raumakustikern vormals geführte Diskussionen. Sie begrüßen größere Abstände und höhere Abschirmungen.

Letztlich muss sich jeder Arbeitgeber die Frage stellen, wie er die Mitarbeiter im Mehrpersonenbüro nach der intensiven Homeoffice-Phase zu Corona-Zeiten reintegriert. Schließlich erfahren die Menschen zu Hause Privatheit, thermischen Komfort und zumeist weniger akustische Effekte, die die Konzentration stören.

Damit bietet sich zum jetzigen Zeitpunkt ein ernst zu nehmender Anlass, um die Mehrpersonenbüros nach diesen Kriterien auf einen aktuellen Stand zu bringen. Die Akustiksimulation unterstützt das.

Gesundes Arbeiten

Bei allen Planungen spielen Normen eine zunehmend wichtige Rolle. So liefern etwa die weit über Deutschland hinaus anerkannten Regelwerke wie DIN 18041 „Hörsamkeit in Räumen“ oder speziell die für Büros gedachte VDI 2569 „Schallschutz und akustische Gestaltung im Büro“ sinnvolle Vorgaben auf dem Weg zu einer für die jeweilige Nutzung des Raums passenden, „guten“ Akustik.

Damit die Räume die notwendige akustische Qualität, zum Beispiel nach VDI 2569 erzielen, müssen Architekten, Innenarchitekten und Raum-akustiker eng zusammenarbeiten. Somit entstehen Räume für ein angemessenes und im Sinne des Arbeitsschutzes gesundes Arbeiten.

Vor diesem Hintergrund offenbaren immer wieder getätigte Aussagen wie „eine Erfüllung von Normen und Regelwerken bedeutet nicht zwangsläufig eine gute Raumakustik“ ein Missverständnis von Normung. Vielmehr stellt sie idealerweise eine durch alle interessierten Kreise im Konsens durchgeführte Vereinheitlichung dar.

Letztlich unterliegt die Raumakustik auch im Sinne der Arbeitsstättenverordnung speziell in Büros, Räumen in Bildungsstätten und sonstigen Arbeitsstätten mit Sprachkommunikation den einschlägigen gesetzlichen Vorgaben. Seit Mai 2018 gilt hier die Arbeitsstättenregel ASR A3.7 „Lärm“.

Zur Website vom Akustikbüro Oldenburg
Projekt Raumakustik auf md-mag.com:  Sol Plaatje University, Kimberly/Südafrika


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