Schallabsorptionsgrad – Wann wird etwas absorbiert?

Der Schallabsorptionsgrad ist ein wichtiger Faktor bei den Themen Schall und Absorption. Ob im Konzertsaal, an der U-Bahn-Station oder im Homestudio: Wir wollen den Schall gestalten und kontrollieren können. Was der Absorptionsgrad aussagt, welche Materialien wie viel Schall absorbieren und wie man ihn misst, erfahren Sie hier.

Schallabsorptionsgrad – Was sagt er aus?

Der Schallabsorptionsgrad sagt aus, wie viel der eintreffenden Schallleistung absorbiert wird, also in andere Energieformen umgewandelt. Einfacher ausgedrückt könnte man sagen, dass man absorbierten Schall nicht mehr hören kann und er daher geschluckt worden ist.

Dabei ist zu unterstreichen, dass es sich um eine Energiegröße und keine Feldgröße hält. Der Schallabsorptionsgrad ergibt sich nach Fuchs (2017) aus der Summe aller Schallleistungen, die den Schall fortleiten oder in andere Energieformen umwandeln, geteilt durch die gesamte Schallleistung. Alternativ berechnet man ihn auch anhand der Differenz aus gesamter Leistung und reflektierter Leistung, geteilt durch die gesamte Leistung:

\( \Large \alpha = \frac{P_a + P_t + P_f}{P_i} = \frac{P_i – P_r}{P_i} \)

Schallabsorption – Wie wird sie gemessen?

Es gibt zwei typische Methoden für die Messung des Schallabsorptionsgrades: Die Messung einer Probe im Impedanzrohr nach DIN EN ISO 10534 und die Messung im Hallraum nach DIN EN ISO 354. Ein Impedanzrohr ist ein Rohr, aus dem möglichst wenig Schall austreten kann. Im Foto können Sie es sehen. Die Messung im Impedanzrohr kann auf zwei Arten erfolgen (Brunnader; 2002):

• ISO 10534-1 Stehwellenverhältnis-Methode

  • Einsetzen der Probe im Impedanzrohr
  • Ein Lautsprecher gibt ein Sinussignal in das Rohr
  • Eine Mikrofonsonde wird durch das Rohr geführt
  • Ermitteln des Reflexionsgrades anhand der Verhältnisse der absoluten Schalldruckminima und Maxima
  • Der Reflexionsgrad wird in den Absorptionsgrad umgerechnet
  • Die Messung muss für alle Frequenzen wiederholt werden

• ISO 10534-2: Übertragungsfunktions-Methode

  • Im Impedanzrohr wird eine Probe eingesetzt
  • Ein Lautsprecher erzeugt breitbandiges weißes Rauschen im Rohr
  • Zwei feste Mikrofone nehmen die Signale im Rohr auf
  • Berechnung der komplexen Übertragungsfunktion aus den aufgenommenen Signalen
  • Berechnung der Reflexions- und Absorptionsgrade aus der Übertragungsfunktion
  • In einer Messung können für alle Frequenzen im Messbereich der Absorptionsgrad festgestellt werden

Hallraum — Schallabsorptionsgrad ermitteln

Die Messung im Hallraum ist aus mathematischer Sicht noch simpler gehalten. Anders als in einem schalltoten Raum ist hier der Raum besonders reflektierend. Die Messingenieur’innen messen in dem Hallraum mit einem Volumen zwischen 150 m³ und 500 m³ und einer hohen Diffusität, Nachhallzeiten. Zuerst mehrere in einem leeren Raum, dann im Raum mit zu untersuchender Probe. Durch den anschließenden Unterschied in der Nachhallzeit kann nach der empirischen Nachhallzeit Formel von W.C. Sabine auf die äquivalente Absorptionsfläche umgerechnet werden. Anschließend teilt man noch durch die tatsächliche Fläche der Probe und man erhält den Absorptionsgrad der Probe. Sabine’sche Formel und äquivalente Absorptionsfläche erklären wir in einem eigenen Artikel.

Der nach Norm messbare Frequenzbereich für die Hallraum-Methode liegt zwischen 100 Hz und 5000 Hz, wobei die Messdaten im tieferen Frequenzbereich, je nach Hallraum, bereits ungenau sein können (Zha, Fuchs, Späh; 1996). Die messbaren Frequenzen im Impedanzrohr hängen stark von der Geometrie des Rohres ab. Nach Norm sind hier bestimmte Vorgaben gegeben.

Tabelle – Welche Materialien absorbieren wie stark?

Nach der Theorie folgt nun die Frage: Was bedeutet das für die Praxis? Hier eine Auswahl an typischen Bau- und Haushaltsgegenständen und Barrieren mit ihrem Absorptionsgrad nach (Willems, Schild, Stricker; 2018). Vollständige Absorption ist hier mit einer 1 gekennzeichnet und keine Absorption mit einer 0:

Neben den alltäglichen Gegenständen und Barrieren, die Schall absorbieren, gibt es auch spezielle technische Absorber. Bei Produkten, die darauf ausgelegt sind, Schall gut zu absorbieren, bewerben die Hersteller den Absorptionsgrad geradezu. Hier eine Auswahl nach (Post, Schmidt; 2019):

Mithilfe unserer Anleitung können Sie Absorber selber bauen. Das ist günstiger und in vielen Fällen sogar effektiver als industrielle Absorber. Falls Sie noch gar nicht wissen, ob Sie Ihren Raum akustisch optimieren wollen, dann lesen Sie sich auch unseren Artikel zum Thema Nachhallzeit berechnen durch.

Quellen zum Schallabsorptionsgrad

• Fuchs, H. V. (2017). Raum-Akustik und Lärm-Minderung (4. Auflage). Vieweg: Springer .
• Brunnader, R. (2002). Aufbau und Programmierung der 2p Messmethode im Impedanzrohr für die Messung akustischer Materialparameter. Technische Universität Graz: Diplomarbeit
• Zha, X., Fuchs, H. V. & Späh, M. (1996). Messung des effektiven Absorptionsgrades in kleinen Räumen. Rundfunktechnische Mitteilungen Jahrgang 40, Heft 3.
• Willems, W. M., Schild, K. & Stricker, D. (2018) Formeln und Tabellen Bauphysik: Wärmeschutz – Feuchteschutz – Klima – Akustik – Brandschutz. Vieweg: Springer
• Post, M., & Schmidt, P. (2019). Praktische Bauphysik. Springer.