Fuchs Schallabsorber und Schalldämpfer

Innovative akustische Konzepte und Bauteile mit praktischen Anwendungen in konkreten Beispielen
2., wesentl. erweiterte und bearbeitete Auflage 2007
ISBN: 978-3-540-35622-6
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 546 Seiten

Reihe: VDI-Buch

Schallabsorber müssen heute akustischen und bautechnischen Anforderungen genügen, die faserige/poröse Materialien nicht mehr erfüllen. Der Autor gibt hier den umfassenden Überblick über Materialien und Bauteile für Schallschutz und akustische Behaglichkeit. Darauf aufbauend demonstriert er, anhand von Beispielen, Einsatz und Nutzen in den Bereichen Raum-Akustik, Freifeld-Prüfstände und Kanal-Auskleidungen. Akustik-Ingenieure und Bau-Fachleute finden hier allgemein verständliche Grundlagen, unmittelbar umsetzbare Konzepte sowie kostengünstige Werkzeuge. 2. Auflage mit vielen weiteren Ergänzungen u.a.: Interferenzdämpfer, aktive Resonatoren.

H. Fuchs studierte Elektrotechnik an der TU Berlin und promovierte dort bei L. Cremer und R. Wille. Er war an Instituten der Deutschen Luft- und Raumfahrt in Berlin und Oberpfaffenhofen, Sound and Vibration der University of Southampton sowie Aeroacoustics der Stanford University in der Grundlagenforschung tätig. Seit 1979 widmete er sich als Leiter der Abteilung Technische Akustik am Fraunhofer IBP in Stuttgart der angewandten Forschung und Entwicklung auf verschiedenen Gebieten des Schallschutzes. Seit 1986 war er Professor für Bauakustik und Immissionsschutz an der FH für Technik in Stuttgart, seit 1995 auch stellvertretender Institutsleiter sowie Leiter der Abteilung Raumakustik/Technische Akustik des IBP. Nach seiner Pensionierung im Jahre 2005 führt Prof. Dr.-Ing. H. Fuchs seine kreativen Arbeiten, zusammen mit seiner langjährigen Koautorin Prof. X. Zha, selbstständig fort.

Autoren/Hrsg.

Fuchs, Helmut V.

Inhaltsverzeichnis

1;Inhaltsverzeichnis;12
2;1 Einführung;17
3;2 Problemschwerpunkt tiefe Frequenzen;21
4;3 Schallabsorption für den Lärmschutz und die raumakustische Gestaltung;31
4.1;3.1 Verhinderung schädlicher Reflexionen;33
4.2;3.2 Raumakustische Gestaltung;34
4.3;3.3 Pegelsenkung im Raum;35
4.4;3.4 Vermeidung des Lombard-Effektes;36
4.5;3.5 Herstellung akustischer Transparenz;37
4.6;3.6 Konditionierung akustischer Messräume;38
4.7;3.7 Schutz gegenüber Außenlärm;39
4.8;3.8 Schalldämpfer in Strömungskanälen;41
4.9;3.9 Kapselung von Maschinen und Anlagen;42
4.10;3.10 Abschirmung ruhiger gegen laute Bereiche;43
5;4 Passive Absorber;45
5.1;4.1 Faserige Materialien;48
5.2;4.2 Offenporige Schaumstoffe;51
5.3;4.3 Geblähte Baustoffe;54
6;5 Platten-Resonatoren;57
6.1;5.1 Folien-Absorber;58
6.2;5.2 Platten-Schwinger;64
6.3;5.3 Verbundplatten-Resonatoren;66
7;6 Helmholtz-Resonatoren;79
7.1;6.1 Lochflächen-Absorber;79
7.2;6.2 Schlitzförmige Absorber;82
7.3;6.3 Membran-Absorber;88
8;7 Interferenz-Dämpfer;93
8.1;7.1 ./4-Resonatoren;94
8.2;7.2 ./2-Resonatoren;97
8.3;7.3 Rohr-Schalldämpfer;97
9;8 Absorber mit aktiven Komponenten;103
9.1;8.1 Masse-Feder-Systeme;104
9.2;8.2 Abzweig-Resonatoren;111
9.3;8.3 Moden-Dämpfer;114
10;9 Mikroperforierte Absorber;119
10.1;9.1 MPA-Platten;124
10.2;9.2 MPA-Folien;131
10.3;9.3 MPA-Flächengebilde;135
11;10 Hochintegrierte Schallabsorber;141
11.1;10.1 Breitband-Kompaktabsorber;144
11.2;10.2 Reflexionsarme Raumauskleidungen;148
11.3;10.3 Dämpfende Schornstein-Innenzüge;150
12;11 Innovative Raum-Akustik;155
12.1;11.1 Kriterien für die Hörsamkeit von Räumen;157
12.1.1;11.1.1 Größe des Raumes;158
12.1.2;11.1.2 Grobstruktur des Raumes;161
12.1.3;11.1.3 Feinstruktur des Raumes;162
12.1.4;11.1.4 Nachhall im Raum;163
12.1.5;11.1.5 Störpegel im Raum;166
12.1.6;11.1.6 Pegelverteilung im Raum;168
12.1.7;11.1.7 Impulsantwort des Raumes;170
12.1.8;11.1.8 Klarheits-Maß;172
12.1.9;11.1.9 Deutlichkeits-Maß;172
12.1.10;11.1.10 Schwerpunkts-Zeit;173
12.1.11;11.1.11 Seitenschall-Maß;173
12.2;11.2 Sprachverständlichkeit;174
12.2.1;11.2.1 Späte Reflexionen;177
12.2.2;11.2.2 Nachhall;178
12.2.3;11.2.3 Störabstand;180
12.2.4;11.2.4 Frequenzbegrenzung;182
12.3;11.3 Verdeckung hoher durch tiefe Frequenzanteile;183
12.4;11.4 Raumakustische Anforderungen nach DIN 18 041;189
12.5;11.5 Auflösung eines raumakustischen Dilemmas in Kommunikationsräumen;198
12.6;11.6 Ausführungsbeispiele innovativer Raum-Akustik;206
12.6.1;11.6.1 Anspruchsvolle Versammlungsstätten;206
12.6.2;11.6.2 Sport- und Freizeithallen;224
12.6.3;11.6.3 Konferenz- und Schulungsräume;233
12.6.4;11.6.4 Offene Büro-Landschaften;247
12.6.5;11.6.5 Musiker-Arbeitsräume;255
12.6.6;11.6.6 Großes Haus des Staatstheaters Mainz;283
12.6.7;11.6.7 Tonstudios;303
12.6.8;11.6.8 Akustische Messräume;326
13;12 Innovative Akustik-Prüfstände;335
13.1;12.1 Stand der Technik bei reflexionsarmen Räumen;337
13.2;12.2 Quellen des Lärms von Kraftfahrzeugen;339
13.3;12.3 Konventionelle Werkzeuge und Materialien für Freifeld-Räume;340
13.4;12.4 Alternative Auslegungs-Konzepte;345
13.5;12.5 Drei aktuelle ALFA-Bausteine für reflexionsarme Räume;360
13.6;12.6 Ausführungsbeispiele nach dem neuen Stand der Technik;367
13.6.1;12.6.1 BMW Motor-Akustik-Prüfstand in München;367
13.6.2;12.6.2 Audi Aeroakustik-Windkanal in Ingolstadt;377
13.6.3;12.6.3 Mercedes Technik-Zentrum in Sindelfingen;381
13.6.4;12.6.4 Volkswagen Akustik-Zentrum in Wolfsburg;387
13.6.5;12.6.5 DaimlerChrysler Windkanal in Auburn Hills;424
13.6.6;12.6.6 PSA Renault-Windkanal in St.-Cyr-L’Ecole;434
13.6.7;12.6.7 Erfahrungen aus dem chinesischen Markt;441
13.7;12.7 Rück- und Ausblick auf Akustik-Prüfstände;447
14;13 Innovative Kanal-Auskleidungen;451
14.1;13.1 Geometrische Parameter von Schalldämpfern;453
14.2;13.2 Abschätzung der Dämpfung;455
14.2.1;13.2.1 Wahl von Kulissendicke und -spalt;460
14.2.2;13.2.2 Einfluss der Strömung;462
14.2.3;13.2.3 Einfluss der Temperatur;462
14.2.4;13.2.4 Reflexionsdämpfung;463
14.2.5;13.2.5 Berücksichtigung von Abdeckungen;464
14.2.6;13.2.6 Beeinträchtigungen durch Nebenwege;465
14.2.7;13.2.7 Dämpfung höherer Moden;466
14.3;13.3 Abschätzung des Eigengeräuschs;467
14.4;13.4 Abschätzung der Druckverluste;468
14.5;13.5 Messungen an Schalldämpfern;472
14.5.1;13.5.1 Einfügungsdämpfung;481
14.5.2;13.5.2 Durchgangsdämpfung;483
14.5.3;13.5.3 Ausbreitungsdämpfung;483
14.5.4;13.5.4 Immissionswirksame Dämpfung;485
14.6;13.6 Ausführungsbeispiele innovativer Kanal-Auskleidungen;489
14.6.1;13.6.1 Membran-Absorber für Bewetterungsanlagen;490
14.6.2;13.6.2 Membran-Absorber in Rauchgas-Reinigungsanlagen;491
14.6.3;13.6.3 Alternative Dämpfer-Technologien für Vakuumanlagen an Papiermaschinen;496
14.6.4;13.6.4 Schalldämpfer in der Abluft von Mineralfaser-Produktionsanlagen;502
14.6.5;13.6.5 Schalldämpfer für die Nassentstaubung in einer Düngemittel-Fabrik;515
14.6.6;13.6.6 Reinigbare Rohr-Schalldämpfer für mit Staub beladene Abluft;518
14.6.7;13.6.7 Schalldämpfer in Heizungsanlagen;520
14.6.8;13.6.8 Aktive Schalldämpfer in Raumklimageräten;524
14.7;13.7 Rück- und Ausblick auf Schall dämpfende Maßnahmen;526
15;Nachwort;533
16;Literatur;535
17;Sachverzeichnis;553

Leseproben

7 Interferenz-Dämpfer (S. 77)

Schalldämpfer und Kapselungen müssen, je nach Schallquelle und Einsatzbedingungen, auf unterschiedliche Geräusch-Spektren, u.U. auch schmalbandig, abstimmbar sein und oft extremen mechanischen, chemischen und thermischen Belastungen möglichst dauerhaft standhalten. Hier bringt fast jede neue Anwendung den Zwang zu innovativen Problemlösungen, sei es um Druckverluste zu minimieren oder Wärmestau zu vermeiden. Allein die Verschmutzungs-Problematik verhindert immer noch bereichsweise den Einsatz geeigneter Schallschutz-Maßnahmen in Kanälen und an Maschinen, während bei einfacheren Randbedingungen, insbesondere hinsichtlich der hohen Frequenzen, oft schon übertrieben wird. Weil besonders das Austragen und Verschmutzen der faserigen oder porösen Dämpfungs- Materialien neue Probleme schafft, besteht hier dringender Bedarf für Alternative Faserfreie Absorber ALFA-Technologien [7]. Der in Abschn. 6.3 bereits vorgestellte Membran-Absorber kann zwar, was tiefe Frequenzen, Druckverlust, Haltbarkeit und Reinigbarkeit angeht, universell als Schalldämpfer- Kulisse und Kapsel-Wandelement mit hoher Dämpfung und (steifebedingter) Dämmung eingesetzt werden.

Für hohe Frequenzen bieten sich entsprechende Bauteile aus gesintertem Glasschaum nach Abschn. 4.3 an. Speziell für Schornsteine haben sich, wiederum für die so wichtigen tiefen Frequenzen, ebenfalls recht breitbandig wirksame Auskleidungen nach Abschn. 10.3 bestens bewährt. Es fehlt aber noch ein robuster Schall- Absorber für einen breiten mittleren Frequenzbereich zwischen etwa 250 und 2 500Hz. Auch gibt es Einsatzbereiche an Maschinen und Kraftfahrzeugen, bei denen Schall-Absorber starken Erschütterungen ausgesetzt sind, denen weder der Membran- noch ein Glasschaum- oder irgendein anderer Absorber standhält.

Hier haben sich z.B. Hohlkammer-Resonatoren unterschiedlichster Bauart mit Wandungen aus hochwertigen Stählen bewährt. Sie können oft auch ohne Absorptions-Material auskommen. Ihre Wirkung in Kanälen verdanken sie überwiegend verschiedenen Interferenz-Mechanismen, die eine Reflexion der Schallenergie zur Quelle hervorrufen. Dieses reaktive Prinzip wurde zwar schon in Kap. 2 als Einfluss auf die Schallfeldverteilung in geschlossenen Räumen diskutiert. Es kann zwar nicht die in Kap. 3 geschilderten raumakustischen Probleme lösen. Die Einfügungsdämpfung nach Abschn. 3.8 lässt sich hingegen allein mit reaktiven Mitteln bewerkstelligen. Weil diese aber prinzipiell relativ schmalbandig wirken, müssen in der Regel mehrere solcher Interferenz-Schalldämpfer neben- oder hintereinander kombiniert werden, etwa so wie dies in Abb. 6.2 für Helmholtz- Resonatoren in einer Schalldämpfer-Kulisse dargestellt wurde.