Warum ist eine geeignete Klassenraumakustik wichtig?

In den fast sechstausend Bildungseinrichtungen in Ungarn ist die Akustik der Klassenräume meist noch unzureichend. Neben Defiziten bei der Schalldämmung (von außen eindringende Geräusche) lässt sich das in den meisten Fällen auf eine nicht angemessene raumakustische Gestaltung zurückführen. Direkte Auswirkungen unzureichender Klassenraumakustik:

• erhöhter Geräuschpegel im Klassenraum
• schwer verständliche Sprache in den hinteren Reihen
• frühere Ermüdung von Schülern und Lehrern, gesundheitsschädliche Wirkungen
• nachlassende Konzentrationsfähigkeit.

Ohne akustische Maßnahmen sind etwa in Klassenräumen, die länger als 7 Meter sind, typischerweise rund zwei Drittel der Lehrersprache nicht verständlich. Im Durchschnitt ist in den hinteren Reihen nur die Hälfte der Sprache verständlich. Es ist leicht vorstellbar, dass angemessene akustische Verhältnisse auch erheblichen Einfluss auf die Lernergebnisse haben.

Moderne raumakustische Gestaltung im Geschichtsraum des Fazekas-Mihály-Gymnasiums

Aufbauend auf den Ergebnissen und Erfahrungen aus mehreren früheren Schulplanungsprojekten und einem einschlägigen Forschungsprojekt sowie zur Unterstützung des von uns initiierten ungarischen raumakustischen Normungsprozesses haben wir uns 2017 entschlossen, einen akustischen Referenzklassenraum zu schaffen, für den wir Unterstützer suchten. Bei der Schulauswahl folgten wir einfachen Prinzipien: Den schlechtesten Klassenraum der besten Schule wollten wir verbessern. So gelangten wir zum Raum 315/A des Altbaus der Budapester Grundschule und des Gymnasiums Fazekas Mihály. Dieser Raum ist auch deshalb besonders, weil hier nicht nur Schüler unterrichtet werden, sondern auch Lehrerfortbildungen stattfinden.

Der Klassenraum ist kein Neubau, deshalb mussten wir vor der Planung — mit objektiven Methoden — die vorhandenen Verhältnisse erfassen. Das erreichten wir mit akustischen Messungen, die als Grundlage für ein rechnergestütztes kalibriertes raumakustisches Modell dienten. Die Kalibrierung für die frequenzabhängigen Schallabsorptionseigenschaften der vorhandenen Materialien erfolgte mit einem genetischen Algorithmus. Es handelt sich um ein Suchverfahren, mit dessen Hilfe die Modelldaten an die Messdaten kalibriert werden, sodass im Modell ein Zustand entsteht, der der Realität sehr nahe kommt.

Das Dimensionierungs- und Planungsziel war der Sprachübertragungsindex (STI) mit einem vorgegebenen Wert über 0,75 bei normativer, sprich „erhobener Sprechanstrengung" (raised vocal effort) ohne Beschallung vom Lehrertisch aus. Ziel war, diesen Wert an möglichst vielen Stellen im Klassenraum zu erreichen oder zu übertreffen. Der Sprachübertragungsindex beschreibt komplex die Möglichkeit des Zustandekommens der Sprachverständlichkeit und ihre akustischen Grenzen und ist derzeit der geeignetste objektive Parameter, um sprachorientierte Räume zu dimensionieren. Menge, Qualität und Typ der einzusetzenden Verkleidungen können derzeit mit rechnergestützter Planung — numerischen Simulationen — am effizientesten und mit höchster Sicherheit bestimmt werden.

Die ideale schulische Klassenraumakustik lässt sich in der Regel durch das gemeinsame Anwenden dreier Hauptlösungen durch Lösung einer Optimierungsaufgabe erreichen:

1. Differenzierte absorptions-reflexionsorientierte Unterdecke
2. Schallabsorbierende Wandverkleidung
3. Sicherstellung von Tieftonabsorption

Die differenzierte absorbierend-reflektierende Verkleidung bedeutet, dass die Decke nicht durchgängig akustisch homogen ist, sondern an den nötigen Stellen absorbiert und anderswo reflektiert, um die Schallausbreitung bei leisen Sprachquellen zu unterstützen, aber für die Sprachverständlichkeit schädliche Reflexionen zu absorbieren. Dies ist vor allem bei größeren Klassenräumen wichtig; in der vorliegenden Situation reichte es aus, eine rein absorbierende Unterdecke einzusetzen. Schallabsorbierende Wandverkleidungen erhöhen in den hinteren Reihen die Sprachverständlichkeit erheblich — ohne sie ist eine angemessene Sprachverständlichkeit oft nicht zu erreichen. Die Realisierung der Tieftonabsorption ist meist hinsichtlich der Grundgeräuschbegrenzung sowie beim Einsatz von Beschallung kritisch, aber auch bei männlichen Lehrerstimmen gibt es in diesem Bereich dominante Frequenzen.

Nach den Messungen sahen wir, dass im Raum der Sprachübertragungsindex niedrig und die Nachhallzeit aufgrund des Steinbodens, der verputzten Wände und anderer harter, reflektierender Oberflächen außerordentlich hoch war. Bei solchen Aufgaben ist die am leichtesten messbare akustische Größe die Nachhallzeit, die anschaulich beschreibt, in welcher Zeit der Schalldruckpegel einer kontinuierlich betriebenen, abrupt abgeschalteten Schallquelle im Raum auf ein Millionstel (um 60 Dezibel) abklingt. Dieser Wert hängt selbstverständlich vom Ort des Hörers und von der Tonhöhe ab, doch ergibt sich durch Mittelung im Raum eine einzelne charakteristische Zahl, die — wenn auch erheblich vereinfacht — ein objektives Bild der akustischen Verhältnisse zeichnet und den Planer orientiert. Es zeigte sich, dass wir die Nachhallzeit auf ein Viertel reduzieren mussten, um den gewünschten Sprachverständlichkeitswert zu erreichen. Das ist keine triviale Aufgabe, aber mit der verfügbaren Raumhöhe und der Möglichkeit zur Anbringung der Wandverkleidung erwies sich die Aufgabe als lösbar.

Da breitbandige schallabsorbierende Materialien meist weich sind, wählten wir für die Wandverkleidung ein speziell beschichtetes Material, das schlagfest ist und sogar das Einstechen von Reißzwecken zulässt, sodass es die hintere Pinnwand des Raumes funktionsverlustfrei ersetzen konnte.

Durch die eingesetzten Materialien und Lösungen sank der Grundgeräuschpegel im Raum um mehr als 6 dB, ohne dass Fenster ausgetauscht oder gebäudetechnische Geräuschminderungen vorgenommen werden mussten. Das zeigt gut, dass raumakustische Lösungen mehrere Probleme zugleich behandeln: Sie verbessern die Sprachverständlichkeit, senken den Lärm, reduzieren die Nachhallzeit. Hinzu kommt, dass sie keine erheblichen Summen kosten — der Einsatz lohnt sich offensichtlich. Wird dies künftig auch in der ungarischen technischen Regulierung vorgeschrieben, ist die akustisch angemessene Gestaltung der Klassenräume nicht nur lohnend, sondern selbstverständlich.

Neben den akustischen Lösungen haben wir zugleich die Beleuchtung erneuert. Moderne, dimmbare LED-Leuchten wurden im Klassenraum installiert; nun kann man nicht nur hören, sondern auch sehen, was im Klassenraum geschieht.

Die Umsetzung moderner raumakustischer Lösungen ist in Klassenräumen unverzichtbar — nicht nur in Gemeinschaftsräumen, sondern auch in kleineren Räumen und aus Gründen der Lärmminderung auch in Fluren. Mit modernen Planungsparametern und -methoden lässt sich auch in technisch herausfordernden Sanierungssituationen die gebaute Schulinfrastruktur auf den neuesten Stand bringen.