Holz als bedeutender Werkstoff in Sachen Akustik

Im Gespräch mit Günther Eberle, Geschäftsführer der legna.holzwerk AG, eine Tochterfirma der Gebr. Hilti AG.

Welche Bedeutung hat die Akustik bei Holzbauten?

Holz ist für die Akustik ein bedeutender Werkstoff. Bereits der Wald hat - wie wir
aus eigener Erfahrung wissen - ganz bestimmte akustische Eigenschaften.
Japanische Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich der Wald in Bezug auf bestimmte akustische Parameter nicht so stark von einem guten Konzertsaal unterscheidet. Am berühmtesten und am stärksten von Mythen umrankt ist wohl das Holz zum Bau von Musikinstrumenten. Der Geigenklang lebt von der Qualität des Resonanzkastens aus Holz. Selbst Feinheiten, wie der Zeitpunkt des Baumfällens, werden als Beitrag für einen guten Klang gewertet. Können die Klangeigenschaften des Resonanzkastens auf Konzerträume übertragen werden?
Oft wird ja tatsächlich der Raum als erweitertes Musikinstrument, manchmal auch direkt als Resonanzkörper bezeichnet. Selbst in einem Fachbuch, welches sich ganz den akustischen Eigenschaften von Holz widmet, wird die Meinung vertreten, dass die Akustik von Konzert-sälen durch Holz wesentlich verbessert werde. Bevor in den folgenden Abschnitten auf die Eigenschaften und die Verwendung des Holzes in der Raumakustik eingegangen wird, sei die Antwort auf die obige Frage vorweggenommen. Holz kann aus physikalischen Gründen in Räumen nicht die gleiche Wirkung entfalten wie bei einem Resonanzkasten der Geige. Und es ist nicht so, dass Holzflächen in einem Konzertsaal mit der Musik mitschwingen sollen. Tun sie dies nämlich, entziehen sie dem Schallfeld zu viel Energie im Bereich der tiefen Töne, und der Raum verliert seine akustische Wärme. Die Akustik der besten Konzertsäle ist nicht primär auf den Einsatz von Holz zurückzuführen. Eine Ausnahme ist die positive Wirkung von Holzböden auf der Bühne. Hier ist das Mitschwingen für die Musizierenden an Cello und Bass sehr erwünscht. Schliesslich muss aber das Holz aus den anderen Bereichen des Konzertsaales trotzdem nicht verbannt werden. Viele Beispiele zeigen: Holz im Konzertsaal, richtig verwendet, führt bestimmt zu einem lebendigen
Klangerlebnis.

Und wie ist die Akustik bei Holzbauten im Vergleich zu Beton- oder Mauer-Bauwerken zu beurteilen?
Gute Schalldämmwerte lassen sich mit ein- oder mehrschaligen Bauteilen erreichen. Die
Schalldämmung bei einschaligen Bauteilen hängt in erster Linie von ihrer Flächenmasse ab
(Massegesetz). Da im Holzbau leichte Materialien Anwendung finden und die Flächenmasse
der Bauteile im Vergleich zum Massivbau gering ist, erreicht man bei Holzbauteilen hohe
Schalldämmungen über zwei- oder mehrschalige Konstruktionen mit biegeweichen Schalen
(Masse-Feder-Prinzip).
Die Schalldämmung zweischaliger Konstruktionen wird durch die Grösse des
Schalenabstandes, die Materialwahl der Schalen, die Dämpfung der Hohlräume, die
Geometrie und das Raster des Ständers wie auch durch die Befestigungsart der Schalen
beeinflusst. Bei Trennwänden sind mit einer zusätzlichen biegeweichen Vorsatzschale oder
mit vollkommen schalengetrennten Konstruktionen noch bessere Resultate erreichbar. Bei
Geschossdecken können neben schwimmend verlegten Estrichen (Unterlagsböden) zusätzliche biegeweich abgehängte Vorsatzschalen und eine zusätzliche Beschwerung der Tragkonstruktion (z. B. mit Betonplatten oder Tilgern) Verbesserungen schaffen.
 

Welche Eigenschafen hat Holz in Bezug auf die Weiterleitung des Schalls?
Holz ist ein leichtes Material, wodurch seine Schalldämmung alleine nicht besonders gut ist. Eine starke Holzkonstruktion mit einer dichten und glatten Oberfläche dämmt Schall auch nicht sonderlich gut. Holz ist also alleine kein gutes Absorptionsmaterial. Es leitet Schall besser parallel zu den Fasern als senkrecht dazu. Eine dichte Holzkonstruktion reflektiert Schall und kann leicht zum Steuern der Schallreflexionen verwendet werden. Diese Eigenschaft wird zum Beispiel in Instrumenten und Musiksälen genutzt. Die ausreichende Schalldämmung von Holzgebäuden kann üblicherweise dadurch sichergestellt werden, dass mehrschichtige Konstruktionen verwendet werden. Wenn hinter den verwendeten Platten oder Paneele zusätzlich zum Luftspalt ein poröses Absorptionsmaterial installiert wird, bildet sich ein sog. Plattenresonator, der durch sein Vibrieren für leichte Konstruktionen problematische tiefe Töne effektiv dämmt. Darüber hinaus können durch Holzlatten oder Löcher im Holz Hohlraumresonatoren gebildet werden, die auch mittelhohe Töne effektiv dämmen.
In mehrgeschossigen Holzhäusern sind die Methoden zur Schalldämmung (separate Rahmen, Schallbrecher) herausfordernd, weil sie den Methoden zur Erreichung struktureller Steifigkeit (Versteifung, Verbindungen, kontinuierliche Strukturen) entgegenwirken. Die Schrittgeräuschdämmung von Zwischenböden aus Holz kann dadurch verbessert werden, dass die Masse des Zwischenbodens z.B. durch eine Betongussschicht oder mit schwimmenden Böden, die auf die elastische Schicht an der Oberfläche des Zwischenbodens installiert werden, vergrößert wird.

Gibt es bezüglich der Akustik Vor- und Nachteile beim Holz?
Entgegen der landläufigen Meinung gibt es beim Schall- und Brandschutz keine Unterschiede, egal ob Holzbau oder Massivbauweise. Ein Gebäude muss die gültigen Brandschutzvorschriften erfüllen, je nach Nutzung und Gebäudehöhe. Egal wie es gebaut ist. Dasselbe gilt bezüglich Schallschutzmassnahmen. Im Wohnungsbau haben sich die erhöhten Schallschutzwerte der SIA durchgesetzt. Mit beiden Bauweisen können diese erreicht werden.

Wie reagieren unterschiedliche Holzarten auf Akustik?
Die Härte und Dichte des Holzes sind entscheidend für seine akustischen Eigenschaften. Hartholzböden wie Eiche oder Ahorn reflektieren Schallwellen stärker und erzeugen so eine lebendige Klangkulisse. Weichere Hölzer wie Kiefer oder Fichte absorbieren Schallwellen, was zu einer ruhigeren Raumakustik führen kann.
 

Vielen Dank, Herr Eberle!

Fachbegriffe verständlich erklärt:

Trittschall und Luftschall

Trittschall ist eine spezielle Form des Körperschalls, die entsteht, wenn jemand auf einem Boden geht oder springt. Diese mechanischen Erschütterungen breiten sich über die Gebäudestruktur aus und können in angrenzenden Räumen als störender Schall wahrgenommen werden.

Der Luftschall gilt als die häufigste Form des Schalls im Alltag. Wie der Name sagt, breitet er sich durch die Luft aus. Das kann beispielsweise sein: Sprache, Musik oder Umgebungsgeräusche.

Schallschutznormen

In der Schweiz und Liechtenstein gelten für den Schallschutz insbesondere die Norm SIA 181:2020 "Schallschutz im Hochbau" sowie die Lärmschutz-Verordnung (LSV). Die SIA 181 legt Anforderungen für den Schutz gegen Luftschall, Trittschall und Geräusche haustechnischer Anlagen fest. Die Vorgaben unterscheiden sich nach Mindestanforderungen, erhöhten Anforderungen und speziellen Anforderungen je nach Nutzung des Gebäudes.