Impressionen
Wissenschaftliches
DCP

Akustik von Klassenräumen

Landessieg bei Jugend Forscht 2006
Autoren: Paul Schubert, Dimitri Seboldt, Christian Kohlen

9. Schlussbetrachtung mit Zusammenfassung

Im Verlauf des Projektes wurden:
  • Schallpegelmessungen während des Unterrichts in verschiedenen Fächern durchgeführt.
  • in 27 Klassenräumen die Nachhallzeit dieser Räume gemessen und mit den Anforderungen nach DIN 18041 verglichen.
  • ein schallharter Raum mit Absorptionsmaterial ausgerüstet, sodass er den akustischen Anforderungen der DIN 18041 entsprach.
  • die Nachhallzeiten in dem schallharten Raum und dem Raum, der mit Absorptionsmaterial ausgerüstet wurde, gemessen.
  • mittels Logatomlisten die Sprachverständlichkeit in einem schallharten und dem mit Absorptionsmaterial verbesserten Raum bestimmt.
  • ein Computerprogramm entwickelt, mit dem es möglich ist bestehende Klassenräume nach der DIN 18041 zu beurteilen und Verbesserungsmöglichkeiten aufzuzeigen.
Während des Unterrichts wurden in verschiedenen Fächern Schallpegelmessungen durchgeführt, um den Allgemeingeräuschpegel während des Unterrichts zu bestimmen. Es wurde festgestellt, dass die Schallpegel je nach Fach zwischen 60 dB(A) und 75 dB(A) liegen. Da der Schallpegel während des Unterrichts wesentlich von der Absorption in Klassenräumen abhängt, wurde zu ihrer Bestimmung die Nachhallzeit gemessen. Aus den Ergebnissen ließen sich drei charakteristische Raumkategorien mit typischen Nachhallzeiten ableiten.
Bei der Ausrüstung des Klassenraumes 326 I mit Absorptionsmaterial wurde versucht die Forderungen der DIN 18041 zu erfüllen. Die geforderte mittlere Nachhallzeit von TMittel = 0,55 sec. sollte möglichst im gesamten Frequenzbereich von 125 Hz bis 3150 Hz erreicht werden. Bei der Anbringung der Absorptionsmaterialien wurde beachtet, dass die Information vom Lehrer zusätzlich zum Direktschall durch Reflektionsschall an der schallharten Wand der Tafelseite verstärkt wird und der Störschall aus der Klasse möglichst nicht schallhart reflektiert wird. Außerdem sollen durch die Anbringung eines Wandpaneels an der Rückseite des Klasseraumes rückseitige Reflektionen vermieden werden.
Bei den Messungen, die nach dem Ausrüsten des Raumes durchgeführt wurden, zeigte sich, dass bis auf den unteren Frequenzbereich die Anforderungen der DIN 18041 für den ausgerüsteten Klassenraum erfüllt werden. Im unteren Frequenzbereich hätte im Klassenraum noch ein Plattenabsorber eingebaut werden müssen, um die Nachhallzeit bei den tiefen Frequenzen weiter zu verkürzen. Aus zeitlichen und Kostengründen war dies leider nicht mehr möglich.
In dem neu ausgerüsteten Raum und einem gleichgroßen schallharten Klassenraum wurden Silbenverständlichkeitsprüfungen mittels Logatomtabellen durchgeführt. Sie ergaben, dass die Sprachverständlichkeit in Klassenräumen mit schallharter Ausrüstung stark von der Entfernung des Schülers zur Geräuschquelle abhängt. Im mit Absorptionsmaterial ausgerüsteten Raum war die Sprachverständlichkeit an allen Plätzen etwa gleich gut. Im unbehandelten Klassenraum nahm die Sprachverständlichkeit mit zunehmender Entfernung ab. Das bedeutet also, dass im behandelten Raum, besonders in den hinteren Reihen, eine wesentlich bessere Sprachverständlichkeit existiert als im unbehandelten.
Die Berechnungen, die wir anstellten um den Klassenraum mit Absorptionsmaterial auszurüsten, dienten gleichzeitig als Grundlage für die Erarbeitung des Algorithmus und zur Kontrolle des Computerprogramms. Durch die Tatsache, dass sich Klassenräume in 3 verschiedene Gruppen mit einer deutlichen Absorptionscharakteristik unterteilen lassen, konnte der Programmalgorithmus wesentlich vereinfacht werden.
Das Programm errechnet im ersten Schritt das Absorptionsverhalten des Klassenraumes und beurteilt ihn nach der DIN 18041. Im zweiten Schritt können Verbesserungsmöglichkeiten vorgeschlagen werden, um die Anforderungen der DIN 18041 einzuhalten. Für die Verbesserungen wird ein ungefährer Planungspreis für Material und Einbau angegeben.

Quellen
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