Im Laufe des Jahres 2003 wurden eine Reihe von Dekreten und ein Rundschreiben veröffentlicht, um die akustischen Vorschriften für Dienstleistungsgebäude zu aktualisieren.
Zu dieser Zeit gab es fast überall in Kontinentalfrankreich keine Deckenventilatoren.
Fast zwei Jahrzehnte später erschien die RE2020 und wertete die Luftumwälzer im Hinblick auf den Sommerkomfort deutlich auf.
Die Berücksichtigung der Vorschriften aus dem Jahr 2003, die derzeit noch in Kraft sind, ist für Planer zu einem wichtigen Thema geworden. Daher behandeln wir in diesem Artikel sowohl die Grundlagen der Akustik als auch die praktischen Aspekte der Umsetzung der offiziellen Texte.
Wir konzentrieren uns hier auf Themen, die sich mit Bildungseinrichtungen befassen, wobei wir auch Links zu Texten über Gesundheitseinrichtungen und Hotels bereitstellen.
Dezibel und Dezibel A – dB und dB(A)
Que représente un décibel (dB) ?
Ein Dezibel ist das Verhältnis zwischen zwei Leistungswerten in W [i]. Bei Dezibel wird eine logarithmische Skala verwendet, die es ermöglicht, einen sehr großen Bereich physikalischer Leistung auf einen kleineren numerischen Bereich zu reduzieren. Bei einem Rockkonzert mit 2.000 Besuchern kann beispielsweise eine Leistung von 10.000 W mobilisiert werden. Die maximalen gemessenen dB [ii] liegen jedoch bei 115 bis 120 dB. Die Skala ist also kleiner und einfacher zu verwenden. Bei der logarithmischen Skala entspricht eine Erhöhung um 10 dB einer Verzehnfachung der Lautstärke. Ein Ton mit 20 dB ist also 10-mal lauter als ein Ton mit 10 dB. Die Maßeinheit für Schall, das Bel, ist nach dem Erfinder Alexander Graham Bell benannt, der für sein Patent auf das Telefon bekannt ist[iii]. Ein Dezibel entspricht einem Zehntel eines Bel.
Was ist der Unterschied zwischen dB und dB(A)?
Der dB-Wert stellt ein einfaches Verhältnis zwischen zwei Leistungswerten in W her.
dB(A), berücksichtigt die Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs gegenüber verschiedenen Frequenzen (von tiefen bis zu hohen Tönen).
Das Ohr kann einen Bereich von 20 Hz bis 20 kHz wahrnehmen, aber der Schwerpunkt der Empfindlichkeit liegt in der Regel bei Frequenzen zwischen 2 und 5 kHz.
Die dB(A) gewichten die verschiedenen Schallfrequenzbereiche, um die menschliche Hörwahrnehmung besser darzustellen. Die Berechnung auf der Grundlage des sogenannten A-Bewertungssystems ist in der Norm NF EN 61672-1 festgelegt.
Die dB(A) werden mit einem Schallpegelmesser gemessen.
Was ist der Unterschied zwischen Leistung und Schalldruck?
Die Schallleistung Lw des Deckenventilatoren selbst entspricht der gesamten Schallenergie, die von einer Schallquelle ausgestrahlt wird. Sie wird im Labor gemessen. „L“ steht für ‚level‘, englisch für Pegel, und W für ‚Watt‘. Die Hersteller der Geräte geben in der Regel LwA-Werte an, die in db(A) übersetzt werden.
Der im Raum gemessene Schalldruck Lp berücksichtigt die Schallleistung der Schallquelle und die Umgebung um die Schallquelle. Er entspricht dem Lärm, den wir hören.
Sie hängt von einer Reihe von Parametern ab: Anzahl der Deckenventilatoren, akustische Eigenschaften der Wände, Abstand zwischen den Deckenventilatoren und dem Messgerät, Luftdurchsatz (und damit die Geschwindigkeit der Deckenventilatoren). Sie wird Lp genannt; wie oben stammen die Begriffe aus dem Englischen, „L“ für „level“ (Pegel) und p für „pressure“ (Druck).
Der Schalldruck wird normalerweise in dB(A) ausgedrückt; er wird dann als LpA bezeichnet. Die Norm NF EN ISO 3744 ermöglicht die Berechnung dieses Wertes.
So ist die Schallleistung mit der Ursache und der Schalldruck mit der Wirkung gleichzusetzen.
Die folgende Abbildung aus dem BRASSE-Projekt[iv] zeigt das Verhältnis von Leistung und Schalldruck:
Abbildung 1: Verhältnis zwischen Leistung und Schalldruck
Der obere rote Streifen oben symbolisiert die absorbierende Decke, der untere orangefarbene Doppelstreifen einen auf dem Boden verlegten Teppich.
Es zeigt sich, dass eine absorbierende Decke viel effektiver ist als ein Teppichboden.
Wie wird die Nachhallzeit eingestellt?
Die Nachhallzeit eines Raumes ist die Zeit, die benötigt wird, um den Schalldruck wieder auf seinen ursprünglichen Pegel zu bringen.
In einem geschlossenen Raum prallt der Schall mehrmals von Oberflächen wie dem Boden, den Wänden, der Decke, Fenstern oder Tischen ab.
Die Nachhallzeit sinkt, wenn die Echos auf Oberflächen treffen, die den Schall absorbieren können, wie Vorhänge, Stühle oder Menschen. Wenn also in einem Raum der Schall 10 Sekunden braucht, um von 90 dB auf 30 dB zu sinken, beträgt die Nachhallzeit 10 Sekunden.
Deckenventilatoren und Bildungseinrichtungen: Was besagen die Vorschriften?
Für diese Räume gelten zwei zusätzliche Texte:
Welche akustischen Pegel sind vorgesehen?
L’Article 4 de l’arrêté mentionne deux cas :
- gewöhnlich ruhige Räume: Bibliotheken, CDI, medizinische Räume, Krankenstationen, Ruheräume und Musikzimmer.
- Andere Räumlichkeiten, Klassenzimmer, Verwaltungsbüros, Lehrerzimmer.
Das Rundschreiben präzisiert die Messtoleranz, die 3 dB(A) beträgt.
Was entspricht dem mit LnAT bezeichneten Schalldruck?
Der Schalldruck wird üblicherweise mit Lp oder LpA bezeichnet.
LnAT ist ein Druckpegel, der im Rahmen der gesetzlichen Bestimmungen berechnet wird. Er ist standardisiert und berücksichtigt sowohl den Schalldruckpegel Lp als auch die Nachhallzeit. [v]
Die Berechnung von LnAT erfordert zahlreiche Informationen über den betreffenden Raum (Nachhallzeit, äquivalente Absorptionsfläche des Raumes …) in der Nutzungsphase, auch wenn der Test in der Bauphase durchgeführt wird.
Wie ist der Begriff des kontinuierlichen oder intermittierenden Betriebs zu beurteilen?
Ein Gerät, das dauerhaft angebracht ist, und das ist bei Deckenventilatoren der Fall (im Gegensatz zu Standventilatoren), fällt in die Kategorie Dauerbetrieb.
Man muss in Bezug auf das Design argumentieren. So ist die Bezugsluftgeschwindigkeit nicht unbedingt die Höchstgeschwindigkeit, sondern die Gebrauchsgeschwindigkeit.
Bei einem Deckenventilator mit sechs Stufen, der ständig auf Stufe 3 läuft, wird beispielsweise das Geräusch bei dieser Stufe berücksichtigt. Wenn es einen oder zwei Tage im Jahr gibt, an denen das Gerät mit Stufe 6 betrieben wird, kann dieser Zeitraum als zeitweilig betrachtet werden.
Wie ist die Toleranz von 3 dB(A) zu interpretieren?
In der Praxis ist es vor allem nicht das Ziel, die Toleranz systematisch in 100% der Räume, in denen Messungen durchgeführt werden, auszuspielen; dennoch wird die Einhaltung der Vorschriften beispielsweise erreicht, wenn der Pegel in einem Klassenraum im Dauerbetrieb (38+3) unter 41 dB(A) liegt.
Tabelle der Zwischenübersicht
Hier ist die Tabelle, die die Maximalpegel und die Messtoleranz veranschaulicht.
Abbildung 2: Pegel und Toleranz in Unterrichtsräumen
Beispiele für mehrere Konfigurationen
Im Zusammenhang mit dem Brasse-Projekt findet sich auf Seite 62 des akustischen Berichts eine besonders nützliche Übersichtstabelle.
Abbildung 3: Tabelle aus dem akustischen Bericht des BRASSE-Programms
Hier sind nun die LwA-Werte (Schallleistung) in dB(A) des Samarat- Luftumwälzers :
Es zeigt sich, dass im Beispielfall des Programms BRASSE der Samarat in Klassenraumkonfigurationen konform erscheint, auch in Gangart 6, während die übliche Nutzung eher in Gangart 3 liegt.
Für Exhale sind die akustischen Daten im Pro-Bereich im eingeloggten Modus zugänglich (technische Daten).
Wir stellen Ihnen ab sofort ein empirisches Berechnungstool zum Download zur Verfügung, das auf den Ansätzen basiert, die auf der Website Energieplus BE vorgeschlagen werden. Es ermöglicht Ihnen, einige grobe Simulationen durchzuführen.
Außerdem werden wir das im Rahmen des BRASSE-Projekts entwickelte Tool zur akustischen Vordimensionierung online stellen, sobald es der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurde.
Natürlich ist eine gute akustische Gestaltung des Raumes erforderlich, und nur Messungen vor Ort können bestätigen, dass die Vorschriften vollständig eingehalten werden.
STD, Dimensionierung und Lärm
Um die Situation richtig vorauszusehen, ist die dynamische thermische Simulation äußerst nützlich.
Nehmen wir zum Beispiel das Ergebnis einer STD für ein bestimmtes Klassenzimmer; die Grenze der Komfortzone bei 0,5 m/s erscheint unten in Gelb.
Bei einer Luftgeschwindigkeit von 0,5 m/s können die Bewohner also den Großteil der unangenehmen Situationen bewältigen.
Wenn diese Luftgeschwindigkeit beispielsweise in Stufe 3 erreicht wird, kann man sich bei der Dimensionierung auf den Lw-Wert des Samarat in Stufe 3 stützen, d. h. 30 dB(A) für den Dauerbetrieb.
Darüber hinaus kann man auch eine Nutzung bei maximaler Geschwindigkeit in Betracht ziehen, um Zeiten zu überbrücken, in denen die Geschwindigkeit über 0,5 m/s liegen muss. In diesem Fall liegt die Lw-Basis bei 35 dB(A), allerdings in einer Logik des intermittierenden, weil sehr punktuellen Betriebs.
Abbildung 4: Zonen des thermischen Komforts
Von akustischen Vorschriften zum Sounddesign?
Bisher sind wir nicht auf eine blockierende regulatorische Situation für Deckenventilatoren in Dienstleistungsgebäuden gestoßen. Die Vorschriften können jedoch sowohl für die Planer selbst als auch für die Lieferanten ein Instrument sein, um die Anforderungen an die Produkte auf dem Markt zu erhöhen. Obwohl Deckenventilatoren manchmal psychologisches akustisches Unbehagen hervorrufen können, verursacht ihr Geräuschpegel keine Ohrenschmerzen, im Gegensatz zu den extremen Klängen, die von Verstärkersystemen bei Festivals ausgestrahlt werden. Der Kontext ist von grundlegender Bedeutung, weshalb der Begriff des Sounddesigns immer mehr in den Vordergrund rückt.
- In einem Klassenzimmer müssen die technischen Systeme funktionieren und gleichzeitig sicherstellen, dass alle Zuhörer gut hören können, was der Lehrer sagt. Wir führen übrigens Feldstudien durch, um uns von der Hörzufriedenheit in den Bildungseinrichtungen zu überzeugen.[vi].
- In einem Einzelbüro darf der Lärm die Konzentration des Arbeitnehmers nicht stören.
- In einem Großraumbüro kann es stattdessen angenehm sein, ein leichtes, maskierendes Hintergrundgeräusch zu haben, um sicherzustellen, dass jeder arbeiten kann, ohne durch das kleinste Geräusch eines Kollegen gestört zu werden.
In diesen verschiedenen Situationen werden die Planer vor allem den Pegel und die Art des Schalls berücksichtigen, der von den Luftumwälzern ausgestrahlt wird (gut polierte Schaufeln geben einen angenehmeren Ton ab), die absorbierenden Materialien und ihre Oberfläche sowie die Nachhallzeit… Akustisches Design findet heute seinen Platz in jeder Konfiguration eines Gebäudeprojekts und bringt thermische Systeme dazu, ihre Daseinsberechtigung zu respektieren: den Nutzern der Räume bestmöglich zu dienen.
Welche Vorschriften gelten in Gesundheitseinrichtungen und Hotels?
Die Originalversion des Erlasses vom 25. April 2003 ist unter diesem Link als pdf-Datei verfügbar ; sie behandelt alle tertiären Gebäude, einschließlich Gesundheitseinrichtungen und Hotels.
Die aktuellen Versionen auf Légifrance sind unten zugänglich :
Danksagungen
Wir danken Pierre OSSAKOWSKY, Leiter der Niederlassung Mittelmeer von LASA einem auf Akustik- und Schwingungstechnik spezialisierten Ingenieurbüro, für die sorgfältige Durchsicht und die Korrekturen dieses Artikels. LASA übernahm die gesamte akustische Komponente des BRASSE-Projekts (siehe unten).
Vereinfachtes Tool zur akustischen Berechnung
[i] XdB=10.log10(P1/P0) [ii] Bei Schall spricht man von dB SPL (Sound Pressure Level). [iii] Aller Wahrscheinlichkeit nach wurde das Telefon in Wirklichkeit von einem Italiener, Antonio Meucci, erfunden, dessen kaufmännische und finanzielle Talente denen von Bell unterlegen waren… [iv] Dieses Forschungsprojekt zielt vor allem darauf ab, das Wissen über Deckenventilatoren im Bausektor zu erweitern, Methoden und Werkzeuge zur Unterstützung der Integration zu entwickeln und dieses Wissen zu verbreiten. Es wird von der ADEME unterstützt und umfasst die folgenden sechs Einrichtungen: Surya Consultants (F&E-Studienbüro für Energie – Umwelt), Projektleiter ; LASA : privates Akustiklabor ; ISEA (freiberuflicher Soziologe) ; PIMENT-Labor (Universität von La Réunion) ; Labor Eiffel aerodynamique (Tochtergesellschaft der CSTB-Gruppe) ; EnvirobatBDM (Ressourcenzentrum und Ansatz für nachhaltige Gebäude im Mittelmeerraum). Dieses Programm ist Preisträger der Ausschreibung für Forschungsprojekte zu verantwortungsbewussten Gebäuden 2020. [v] LnAT = Lp + 10 Log (Tr/T0), mit Lp : Schalldruckpegel ; Tr : Nachhallzeit des Raumes ; T0 : Referenznachhallzeit = 0.5s. In LnAt :
- L steht für „Level“, die Ebene ;
- n entspricht dem Begriff „normalisiert“ ;
- A bezieht sich auf Anpassung und besagt, dass der Schalldruckpegel in Abhängigkeit von bestimmten Bedingungen, wie der Nachhallzeit, angepasst oder normalisiert wird ;
- T steht für die Nachhallzeit, die benötigt wird, um den Schalldruckpegel nach dem Abschalten der Schallquelle um 60 dB zu senken.
[vi] Zu allgemeinen Fragen bezüglich dieser Art von Räumlichkeiten verweisen wir Sie auf unsere spezielle Publikation : Sommerliche Behaglichkeit in Bildungseinrichtungen: Deckenventilatoren als Retter in der Not?