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Definition
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche ist eine Kenngröße der Raumakustik, mit der die gesamte Schallabsorption eines Raumes beschrieben wird. Sie fasst die absorbierende Wirkung aller im Raum vorhandenen Flächen und Elemente zu einer gedachten, vollständig absorbierenden Fläche zusammen.
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche wird üblicherweise mit dem Symbol A bezeichnet und in Quadratmetern (m²) angegeben.
Bedeutung in der Raumakustik
Die Größe A ermöglicht es, die akustische Dämpfung eines Raumes unabhängig von der konkreten Materialverteilung zu bewerten. Sie spielt eine zentrale Rolle bei der Beschreibung und Berechnung raumakustischer Kenngrößen, insbesondere der Nachhallzeit.
Ein Raum mit großer äquivalenter Schallabsorptionsfläche weist eine starke Dämpfung des Schallfeldes auf, während eine kleine äquivalente Schallabsorptionsfläche zu langen Nachhallzeiten führt.
Zusammenhang mit dem Schallabsorptionsgrad
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche ergibt sich aus der Summe der einzelnen Teilflächen eines Raumes, gewichtet mit deren jeweiligem Schallabsorptionsgrad:
Jede reale Fläche trägt entsprechend ihrer Größe und ihres Absorptionsgrades zur Gesamtabsorption bei.
Auch Einrichtungsgegenstände, Personen oder spezielle Absorber können berücksichtigt werden.
Ein Absorptionsgrad von 1 entspricht dabei einer vollständig absorbierenden Fläche, ein Absorptionsgrad von 0 einer vollständig reflektierenden Fläche.
Frequenzabhängigkeit
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche ist frequenzabhängig, da auch die Schallabsorptionsgrade der Materialien von der Frequenz abhängen.
Daher wird A in der Praxis:
frequenzbandweise angegeben (z. B. Terz- oder Oktavbänder)
oder auf einen bestimmten Frequenzbereich bezogen
Diese Frequenzabhängigkeit ist besonders relevant bei der Bewertung von Räumen für Sprache oder Musik.
Rolle in der Nachhallzeit
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche ist eine zentrale Eingangsgröße in klassischen Nachhallzeitmodellen. Sie beschreibt dabei die Verlustrate des Schallfeldes durch Absorption an den Raumbegrenzungsflächen.
Eine Erhöhung von A führt bei konstantem Raumvolumen zu einer Verkürzung der Nachhallzeit, eine Verringerung entsprechend zu einer Verlängerung.
Abgrenzung zu verwandten Größen
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche ist zu unterscheiden von:
dem Schallabsorptionsgrad einzelner Materialien (flächenbezogene Kenngröße)
der Absorberfläche realer Bauteile (geometrische Größe)
der Ersatzabsorptionsfläche, die teilweise synonym, jedoch kontextabhängig verwendet wird
Die Stärke von A liegt in der raumbezogenen Gesamtsicht auf die Absorption.
Formeln zur äquivalenten Schallabsorptionsfläche
Definition über Teilflächen
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche A ergibt sich aus der Summe aller absorbierenden Teilflächen eines Raumes, gewichtet mit deren Schallabsorptionsgrad:
A = \sum_{i} \alpha_i \, S_i
mit
αi : Schallabsorptionsgrad der i-ten Fläche
Si : Fläche des i-ten Bauteils in m²
Diese Beziehung bildet die Grundlage für die praktische Bestimmung von A in der Raumakustik.
Idealfall: vollständig absorbierende Fläche
Für eine ideal absorbierende Fläche mit
α=1
entspricht die reale Fläche direkt der äquivalenten Schallabsorptionsfläche:
A=S
Damit ist A anschaulich als Ersatzfläche mit vollständiger Absorption interpretierbar.
Zusammenhang mit der Nachhallzeit (Sabine-Ansatz)
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche steht in direktem Zusammenhang mit der Nachhallzeit T. Im Sabine-Modell gilt:
T = \frac{0{,}163 \, V}{A}
bzw. umgestellt nach A:
A = \frac{0{,}163 \, V}{T}
mit
V : Raumvolumen in m³
T : Nachhallzeit in s
Diese Beziehung zeigt, dass A die verlustbestimmende Größe des Schallfeldes darstellt.
Frequenzabhängige Darstellung
Da der Schallabsorptionsgrad frequenzabhängig ist, wird die äquivalente Schallabsorptionsfläche häufig frequenzbandweise berechnet:
A(f) = \sum_{i} \alpha_i(f) \, S_i
Dies ist insbesondere für die Bewertung von Räumen für Sprache und Musik relevant.
Berücksichtigung von Personen und Einrichtungsgegenständen
Zusätzlich zu Bauteilflächen können auch diskrete Absorber berücksichtigt werden:
A = \sum_{i} \alpha_i \, S_i + \sum_{j} A_j
mit
Aj : äquivalente Schallabsorptionsfläche einzelner Objekte (z. B. Personen, Möbel)
\alpha_i \in [0,1], \quad S_i \; \text{in m}^2, \quad V \; \text{in m}^3, \quad T \; \text{in s}
Didaktischer Hinweis
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche ist keine geometrisch reale Fläche, sondern eine rechnerische Hilfsgröße. Ihre Stärke liegt darin, komplexe Absorptionsverteilungen auf eine einzige, raumbezogene Kenngröße zurückzuführen.
Anwendung in der Praxis
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche wird verwendet:
bei der raumakustischen Planung
zur Abschätzung notwendiger Absorberflächen
zur Bewertung bestehender Räume
als Vergleichsgröße zwischen unterschiedlichen Raumkonzepten
Sie bildet damit eine wichtige Brücke zwischen Materialkennwerten und raumakustischer Wirkung.
Verweise auf verwandte Artikel
Schallabsorption
Nachhallzeit
Poröse Absorber
Resonanzabsorber
Raumakustik
Zusammenfassung
Die äquivalente Schallabsorptionsfläche ist eine zentrale raumakustische Kenngröße zur Beschreibung der gesamten Schallabsorption eines Raumes. Sie fasst die Wirkung aller absorbierenden Flächen in einer einzigen, flächenbezogenen Größe zusammen und ist insbesondere für die Berechnung und Interpretation der Nachhallzeit von grundlegender Bedeutung. Aufgrund ihrer Frequenzabhängigkeit erlaubt sie eine differenzierte Bewertung der akustischen Eigenschaften von Räumen.
Quellen
Heinrich Kuttruff, Raumakustik, S. Hirzel Verlag, 2018 Leo L. Beranek, Acoustics, Acoustical Society of America, 1996 F. Alton Everest, Ken C. Pohlmann, Master Handbook of Acoustics, McGraw-Hill, 2015 Thomas D. Rossing (Hrsg.), Springer Handbook of Acoustics, Springer, 2014
