Dem Schall die Spitze nehmen

Lärmminderung am Gebäude: Stark strukturierte Oberfläche eines der Fassade vorgehängten Steinelementes. – Foto: Krimm

Architekturelemente wie etwa Lamellen, Brüstungsbänder oder auch vollflächige Gebäudebegrünungen lassen sich als schallmindernde Elemente im Städtebau einsetzen. Teil 2 unseres Beitrags über akustisch wirksame Fassaden.

Kann eine Stadt durch den Einsatz von akustisch wirksamen Fassaden leiser werden? Welche reflexionsverändernde Effekte lassen sich durch absorbierende Materialien und stark strukturierte Oberflächen erzielen? Diese Fragen hat ein Forscherteam der Frankfurt University of Applied Sciences untersucht.

Die Einführung von absorbierenden Materialien gestaltet sich aus verschiedenen Gründen schwierig. So sind die meisten bekannten absorbierenden Materialien offenporig. Das bedeutet, dass sie keine geschlossene Oberfläche aufweisen, die dem architektonischen Wunsch nach einer leicht geschlossenen und wenig verschmutzenden Oberfläche nachkommen. Auch ist die Oberflächenstruktur absorbierender Materialen nicht ausreichend widerstandsfähig, um als Außenfläche in einer Gebäudehülle verbaut werden zu können.

Eine Ausnahme stellt hier eine besondere Form der Grünfassade dar. Vollflächige Gebäudebegrünungen mit Substratmatten als Bewässerungsebene sind nichts anders als eine hochabsorbierende Fläche an einer Fassade. Im Gegensatz hierzu stellen Vertikalbegrünungssysteme, die auf dem Prinzip der Aneinanderreihung von Töpfen oder Trögen basieren, deutlich weniger absorbierendes Material an der außenliegenden Fassadenfläche zur Verfügung. Das Gleiche gilt für Systeme aus gestapelten Gabionen.

Unter verschiedenen Herstellern erfüllt die vollflächige fassadengebundene Begrünung von „90-DE Green“ aus Österreich die Anforderungen an einen flächigen Absorber. Aus den an einer stark befahrenen innerstädtischen Straße in Frankfurt am Main gemessenen Verkehrslärmpegeln lässt sich ein Lärmreduzierungspotential der Grünfassade von minus 3 dB ableiten. Über die Bandbreite von 100 Hz bis 3000 Hz bleibt die gemessene Pegelreduzierung im Bereich von minus 2,5 dB bis 3,2 dB. Die Messungen mit mehr oder weniger Bewuchs zeigen nur sehr geringe Unterschiede. Im Falle des Einsatzes einer Grünfassade als Flächenabsorber entscheidet also das Substratmaterial über die akustische Qualität und nicht die Bepflanzung.

Als Alternative zu einer flächengebundenen Vertikalbegrünung können stark strukturierte Oberflächen verwendet werden. Ähnlich dem Eierkartonprinzip wird bei derartigen Oberflächen dem Schallfeld Energie durch Mehrfachreflexionen an vielen unterschiedlich gewinkelten Binnenflächen entzogen.

Die zu erwartende Wirkung liegt hier bei etwa einer Pegelreduzierung von minus 1,5 dB. Die Frequenz der Pegelreduzierung ist dabei abhängig von der Dimension der einzelnen Flächen. Die „Körnungsstruktur“ sollte in der Größenordnung der Wellenlänge der zu beeinflussenden Frequenz liegen. Viele solcher Strukturen wie etwa vorgehängte Steinelemente oder Leerstellen im geschlossenen Klinkerwandverband werden aktuell schon verbaut, jedoch ohne die akustische Wirkung in Betracht zu ziehen.

Architekturelemente wie etwa Balkone, Gesimsbänder oder Sonnenschutzlamellen beeinflussen immer auch das Reflexionsverhalten einer Fassade. Die akustische Wirkung dieser Elemente wird noch nicht gezielt eingesetzt. Skalierte Messungen des Frankfurter Forscherteams haben gezeigt, dass über Anordnung und Dimensionswahl von Horizontallamellen der Lärmeintrag in den Stadtraum steuerbar ist.

Holger Techen / Ulrich Knaack / Jochen Krimm

Die Autoren
Prof. Dr.-Ing. Holger Techen ist Professor für Tragwerkslehre und Baukonstruktion an der Frankfurt University of Applied Sciences, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Knaack ist Professor für Design von Konstruktionen an der Technischen Universität Delft, Jochen Krimm ist wissenschaftlicher Mitarbeiter beider Universitäten

Info: Teil 1 des Beitrags behandelt Architekturelemente als Designmotor für die Gestaltung der leiseren Stadt