Absorber

Die Absorption von Schall beruht im Wesentlichen auf drei verschiedenen physikalischen Mechanismen. Sie basieren alle darauf, die Schallenergie in Wärme umzuwandeln.

In porösen Absorbern wird die Schwingung der Luftteilchen durch die poröse oder faserartige Struktur des Materials gebremst. Dabei entsteht Reibungswärme. Zu den porösen Absorbern zählen Textilien, Teppiche, Schaumstoffe, Mineralwolle, spezielle Akustikputze und so genannte haufwerksporige Materialien. Eine Sonderform der porösen Absorber sind die Kantenabsorber. Sie erreichen eine hohe Wirksamkeit bei tiefen Frequenzen, wenn sie in den Raumkanten eingesetzt werden.

In Helmholtz-Resonatoren wird die Luft in der Öffnung des Resonators bei der Resonanzfrequenz in starke Schwingungen versetzt. Wird die schwingende Luft in der Öffnung durch Reibung gebremst, entsteht wie bei den porösen Absorbern Reibungswärme. Die Kunst bei der Konstruktion von Helmholtz-Resonatoren besteht vor allem in der Abstimmung des optimalen Reibungswiderstandes. Zu den Helmholtz-Resonatoren gehören auch die mikroperforierten Absorber. Sie zeichnen sich durch eine Vielzahl sehr kleiner Löcher (Radius kleiner 1 mm) und geringe Perforation (kleiner 4%) aus. Da sie keinerlei zusätzliches poröses Material in den Löchern benötigen, sondern die Reibung der Luft an den Lochwänden ausreichend hoch ist, können sie auch aus transparenten Materialien wie Acrylglas hergestellt werden.

Unter Plattenabsorbern versteht man eine weitere Form von resonanzartig schwingenden Systemen. Hier wird eine Platte mit einer geschlossenen Oberfläche vor einem Luftvolumen so eingespannt, dass auftreffender Luftschall sie zu Schwingungen anregt. An den Eigenfrequenzen dieses schwingenden Systems sind die Amplituden der Bewegung besonders groß. Die Schwingung der Platte wird durch die gegenseitige Reibung der Moleküle des Plattenmaterials gebremst. Die Schallenergie wird hier also zunächst in die Schwingungsenergie der Platte und erst dann in Wärme umgewandelt. Die meisten Plattenabsorber benötigen für eine optimale Wirksamkeit zusätzliche Bedämpfung des dahinter liegenden Luftraumes mit Mineralwolle oder Schaumstoff.

Um die Wirksamkeit von Absorbern anzugeben, hat man den Absorptionsgrad definiert. Er gibt an, welcher Anteil der auffallenden Schallenergie absorbiert wird. Der Absorptionsgrad für senkrechten Schalleinfall, der in Forschung und Entwicklung eine große Rolle spielt, nimmt Werte zwischen 0 und 1 an. Er wird im Impedanzrohr (auch Kundtsches Rohr genannt) gemessen.

Für raumakustische Planungen benötigt man den Absorptionsgrad für statistischen Schalleinfall. Dieser wird in einem Hallraum nach DIN EN ISO 354 gemessen. Er kann sowohl theoretisch als auch messtechnisch größer als 1 werden. Eine vereinfachte Erklärung für dieses Phänomen bezieht sich auf die Wellennatur des Schalls: Die Schallwellen werden am Rande der Prüffläche noch zusätzlich in den Absorber hineingebeugt, so dass sich die Wirksamkeit der Absorber über ihre eigentliche Fläche hinaus erstreckt.

Die Messungen im Hallraum sind nur bis zu einer unteren Grenzfrequenz von 100 Hz bis 125 Hz gültig. Will man den Absorptionsgrad von Absorbern bestimmen, die noch darunter wirksam sind, so spielt wegen der Wellennatur des Schalls die Position der Absorber im Raum eine entscheidende Rolle. Momentan gibt es noch kein einheitliches Messverfahren für den Absorptionsgrad bei tiefen Frequenzen.