Fachbeitrag Sonderhallräume nach DIN EN ISO 3743-2

Hallräume bieten die Möglichkeit, unabhängig von der Richtcharakteristik der Quelle, aus dem Diffusfeldspektrum und dem Nachhallzeitspektrum das Schallleistungsspektrum der Quelle zu bestimmen.

Sonderhallräume nach DIN EN ISO 3743-2 erlauben die Schallleistungsbestimmung direkt aus dem Diffusfeldspektrum - oder dem Diffusfeldpegel - unter Verwendung einer konstanten Nenn-Nachhallzeit Tnom.

Dieses sehr schnelle Messverfahren (bei dem die Messung der Nachhallzeit entfällt) erfordert im Gegenzug besondere akustische Eigenschaften des Messraumes.

Grundlagen
Aus dem Formalismus der DIN EN ISO 3741 (Schallleistungsbestimmung im Hallraum, Genauigkeitsklasse 1) lässt sich der Formalismus der DIN EN ISO 3743-2 (Sonderhallraumverfahren, Genauigkeitsklasse 2) ableiten.

Mit der Gleichung (3741;11) lässt sich aus den Messdaten das Schallleistungsspektrum berechnen.



[dB]

mit:
LW Schallleistung [dB]
Lp energetischer Mittelwert des Schalldruckpegels im Diffusfeld [dB]
A äquivalente Absorptionsfläche [m²]
A0 Bezugsfläche 1 m²
S Oberfläche des Hallraumes [m²]
c Schallgeschwindigkeit [m/s]
V Volumen des Hallraumes [m³]
f Frequenz [Hz]
KM meteorologische Korrektur [dB]


Die Terme auf der rechten Seite der Gleichung (3741;11) berücksichtigen neben den Diffusfeldpegel:


  • die Absorption im Hallraum
  • die Luftabsorption
  • den Anstieg der Energiedichte in der Nähe der Raumbegrenzungsflächen
  • die meteorologische Korrektur, die im Weitern außer Acht gelassen wird
  • die Pegelerhöhung durch das Diffusfeld.

Ziel einer möglichst einfachen und schnellen Bestimmung der Schallleistung ist es, allein aus der Messung des (A-bewerteten) Schalldruckspegels und der Addition einer Konstanten C die (A-bewertete) Schallleistung zu bestimmen, und zwar sowohl für die Einzahlangabe als auch das Spektrum. Dies führt auf eine Gleichung der Struktur:



Notwendigerweise muss die Konstante C zeitunabhängig sein und eine "frequenzunabhängige äquivalente Absorptionsfläche" beinhalten.



mit:

Tnom Nenn- (nominelle) Nachhallzeit [s]
T0 Bezugszeit [s] [dB]
V0 Bezugsvolumen 1 m³

In den -13 dB verbergen sich die -6 dB aus Berücksichtigung des Diffusfeldabzuges, aus der Sabine'schen Nachhallzeit-formel der Term -10*log(0,16) = -8 dB und Zuschlag für die Luftabsorption, der für typische Räume mit 0,7 dB abgeschätzt werden kann.

Der Einfluss der Energiedichteerhöhung in der Nähe der Raumbegrenzungsflächen wird in der DIN EN ISO 3741 aus der Raumgeometrie, der Schallgeschwindigkeit und der Frequenz berechnet und führt insbesondere bei tiefen Frequenzen zu einem Aufschlag auf den gemessenen Pegel. Dieser Aufschlag wird in Sonderhallräumen durch eine relative Verlängerung der Nachhallzeit nachgebildet. Das Nachhallzeitspektrum folgt einen Nachhallparameter R



wobei sich der Zähler 257 direkt aus einer Schallgeschwindigkeit von 343 m/s unter Annahme eines würfelförmigen Raumes ergibt.

Auf der einen Seite fordert ein diffuses Schallfeld eine möglichst lange Nachhallzeit, auf der anderen Seite steht die Forderung nach deren Konstanz. Da die Nachhallzeit im mittleren und insbesondere im hohen Frequenzbereich von der Lufttemperatur und der Luftfeuchte abhängt, ergibt sich die Notwendigkeit den Raum mit genügend Absorption auszu- statten. In der DIN EN ISO 3743-2 wird daher eine nominelle Nachhallzeit zwischen 0,5 s und 1,0 s vorgeschrieben. Die obere Grenze ergibt sich aus durch die Luftabsorption maximalen möglichen Nachhallzeit bei 10 kHz.

Ausführung
Aus dieser nominellen Nachhallzeit lässt sich die benötigte Absorberfläche abschätzen. Je 4 bis 5 m³ Raumvolumen wird 1 m² äquivalente Absorptionsfläche benötigt. Da das Nachhallzeitspektrum eingestellt werden muss, werden mehrere bandbegrenzte Absorbertypen eingesetzt. Die Absorber sind dabei gleichmäßig über Wände und Decke zu verteilen, da diese Räume nicht über Diffusoren verfügen.

Hans Joachim Milz
G+H Schallschutz GmbH
68526 Ladenburg
E-Mail: Hans-Joachim.Milz@guh-gruppe.de


(03.08.2009)