Zwei verschiedene Materialien können einen identischen NRC-Wert aufweisen und sich dennoch in einem realen Raum völlig unterschiedlich verhalten. Um zu verstehen, warum das so ist, muss zunächst eine grundlegende Frage beantwortet werden: Was ist Schallabsorption eigentlich?

Die Geschichte, mit der alles begann

Die moderne Raumakustik hat ihre Wurzeln an der Harvard University im ausgehenden 19. Jahrhundert. Der Physiker Wallace Clement Sabine erhielt den Auftrag, die Akustik eines Hörsaals zu verbessern, in dem die Studierenden die Vortragenden nur schwer verstehen konnten. Er verfügte weder über Computer noch über Mikrofone oder spezielle Messgeräte. Stattdessen trug er Hunderte von Sitzkissen zwischen verschiedenen Räumen hin und her und maß mit einer Stoppuhr die Abklingzeit des Schalls.

Auf diese Weise entdeckte er den Zusammenhang zwischen der Menge schallabsorbierender Materialien und der Nachhallzeit. Das Ergebnis seiner Forschung war die Sabine'sche Formel, die bis heute die Grundlage der akustischen Gebäudeplanung bildet.

Man kann also sagen, dass moderne Akustikpaneele ihre Existenz Experimenten mit Sitzkissen verdanken, die vor über 120 Jahren durchgeführt wurden.

Was ist der Schallabsorptionsgrad α?

Trifft eine Schallwelle auf eine Oberfläche, wird ein Teil der Energie reflektiert, ein Teil durchdringt die Oberfläche und ein Teil wird vom Material absorbiert.

Das Ausmaß der Absorption wird durch einen Koeffizienten beschrieben, der mit dem Symbol α (Alpha) bezeichnet wird.

• α = 0 bedeutet vollständige Schallreflexion,

• α = 1 bedeutet vollständige Absorption.

In der Praxis besitzt ein Material jedoch keinen einheitlichen α-Wert. Jede Frequenz verhält sich anders. Ein dünnes Akustikpaneel kann beispielsweise folgende Werte erreichen:

Abbildung 1. Schallabsorptionsgrad α eines dünnen Absorberpaneels

Tabelle 1. Schallabsorptionsgrad α eines dünnen Absorberpaneels

Es zeigt sich also, dass dasselbe Material tiefe Frequenzen nur schwach absorbiert, im Bereich mittlerer und hoher Töne jedoch sehr wirksam ist.

Der Absorptionsgrad α kann größer als 1 sein

Dies ist eine der überraschendsten Tatsachen in der Akustik.

Obwohl die Intuition nahelegt, dass der Höchstwert 1 betragen sollte, finden sich in Laborberichten Werte wie 1,02; 1,05 oder 1,10.

Das bedeutet nicht, dass das Material mehr Energie absorbiert, als auf es einwirkt. Es handelt sich vielmehr um eine Folge der Besonderheiten von Messungen in Hallräumen sowie der zusätzlichen Absorption an den Kanten der Probe. Die ISO- und ASTM-Normen lassen solche Ergebnisse ausdrücklich zu.

Warum wurde der NRC-Wert eingeführt?

Die vollständige Charakteristik eines Materials kann ein Dutzend oder sogar mehrere Dutzend Werte für unterschiedliche Frequenzen umfassen. Für Planer ist dies äußerst nützlich, für Kunden jedoch wenig handlich. Aus diesem Grund wurde der Kennwert NRC (Noise Reduction Coefficient) entwickelt.

Dabei handelt es sich um einen vereinfachten Mittelwert der Absorption bei folgenden Frequenzen:

• 250 Hz,

• 500 Hz,

• 1000 Hz,

• 2000 Hz.

Je höher der NRC-Wert, desto besser ist das Material in der Lage, Schallreflexionen zu reduzieren.

Sagt der NRC-Wert nicht die ganze Wahrheit?

Der NRC-Wert ist praktisch, weist jedoch eine wesentliche Einschränkung auf. Er berücksichtigt die Frequenz von 125 Hz und tiefere Frequenzen nicht – also genau den Bereich, der verantwortlich ist für:

• Dröhnen in Räumen,

• Geräusche haustechnischer Anlagen,

• tiefe Töne in der Musik.

Dies führt zu einer sehr interessanten Situation.

Zwei Materialien können einen identischen NRC-Wert aufweisen

Tabelle 2. Vergleich der Schallabsorptionsgrade α zweier unterschiedlicher Materialien mit demselben NRC-Wert

Beide Materialien können einen sehr ähnlichen NRC-Wert erreichen. Das erste Material ist bei tiefen Frequenzen jedoch nahezu wirkungslos, während das zweite den Schall deutlich gleichmäßiger absorbiert. Daher reicht der NRC-Wert allein für eine fachgerechte Bewertung eines Materials nicht aus.

Worin unterscheidet sich α von αw?

Dies ist einer der am häufigsten verwechselten Begriffe.

α (Alpha) – Beschreibt die Absorption bei einer bestimmten Frequenz. Beispiel: α = 0,80 bei 500 Hz.

αw (bewerteter Schallabsorptionsgrad) – Ein Einzahlwert, der gemäß der Norm ISO 11654 auf Grundlage des gesamten Verlaufs des Schallabsorptionsgrades ermittelt wird.

Man kann sagen, dass αw das europäische Pendant zu einer vereinfachten Materialbewertung darstellt. Im Gegensatz zum NRC-Wert berücksichtigt er jedoch einen breiteren Bereich an Messdaten.

Schallabsorberklassen

Einer der größten Vorteile von αw ist die Möglichkeit, ein Material einer Absorberklasse zuzuordnen.

Tabelle 3. Einteilung der Materialien in Klassen gemäß ihrem bewerteten Schallabsorptionsgrad αw

In der Praxis bedeutet dies:

• Klasse A steht für eine sehr wirksame Absorption.

• Klasse C sorgt für eine moderate Verbesserung der Akustik.

• Die Klassen D und E werden in der Regel dort eingesetzt, wo die Akustik keine Priorität hat.

Klasse A bedeutet nicht automatisch ein „ideales“ Material

Auch dies ist ein weit verbreiteter Irrtum.

Ein Material mit αw = 0,95 kann bei hohen Frequenzen hervorragende Ergebnisse erzielen und zugleich bei tiefen Tönen nur durchschnittliche Werte aufweisen. Daher analysieren professionelle Akustikplaner nicht nur die Absorberklasse, sondern auch den vollständigen Verlauf des Absorptionsgrades α.

Spielt die Dicke des Paneels eine Rolle?

Je tiefer die Frequenz, desto länger die Schallwelle. Beispielsweise:

• 100 Hz ≈ 3,4 m Wellenlänge,

• 50 Hz ≈ 6,8 m Wellenlänge.

Aus diesem Grund kann ein dünnes, 10 mm starkes Dekorpaneel bei hohen Tönen hervorragende Werte erzielen und gleichzeitig kaum Einfluss auf das Dröhnen im Raum haben. Eine wirksame Absorption tiefer Frequenzen erfordert in der Regel eine größere Materialstärke oder spezielle akustische Absorberkonstruktionen.

Worauf sollte man bei der Auswahl akustischer Materialien achten?

Stellt der Hersteller vollständige Daten zur Verfügung, empfiehlt es sich, diese in folgender Reihenfolge zu analysieren:

1. Verlauf des Schallabsorptionsgrades α.

2. αw-Wert.

3. Absorberklasse.

4. NRC-Wert.

Je mehr detaillierte Messdaten vorliegen, desto leichter lassen sich die tatsächlichen Eigenschaften eines Materials beurteilen

Der Schallabsorptionsgrad beschreibt, wie wirksam ein Material Schallenergie in Wärme umwandelt, anstatt sie in den Raum zurückzureflektieren. Der Parameter α zeigt das Verhalten des Materials bei einer bestimmten Frequenz, NRC ist eine vereinfachte Bewertung, die vor allem in Nordamerika verwendet wird, während αw der europäische Standard ist, der zudem die Zuordnung eines Materials zu den Absorberklassen A–E ermöglicht. Obwohl Einzahlwerte praktisch sind, bleibt die vollständige frequenzabhängige Absorptionscharakteristik die aussagekräftigste Information, da sich zwei Materialien mit identischem NRC-Wert in einem realen Raum völlig unterschiedlich verhalten können.