Akustik und Pflanzenwände

Pflanzen strahlen Ruhe aus. Das ist nicht einfach ein Gefühl, Pflanzen sind ein idealer Schall-Hemmer. Diese Eigenschaft wird auch oft in der Akustik genutzt. Die Hecke, die den Garten umgibt und die Pflanzen, die neben die Autobahnen gepflanzt wurden sind nur einige Beispiele für den Einsatz von Pflanzen gegen Lärm. Doch wie sieht die Akustik bei Pflanzenwänden aus? Welche Schall hemmenden Eigenschaften weisen sie auf?

In diesem Beitrag gehe ich dieser Akustik-Frage auf den Grund. Allerdings werde ich mich von Dezibel Angaben distanzieren, da diese von so vielen Faktoren abhängen und störender Lärm ein individuelles empfinden darstellt, das ihre Aussagekraft für diesen Beitrag nicht unbedingt relevant ist. Eher geht es um das Lärmempfinden, die Verringerung von Hall und das Reduzieren von störendem Lärm.

Ich bin gerade mitten in einer Langzeitstudie die die Auswirkungen der Pflanzenwand auf die Akustik untersucht. Diese wird Aufschluss darüber geben, wie viel Dezibel durch eine Vivit- Pflanzenwand reduziert werden können. Allerdings werden diese Messungen erst nächstes Frühjahr/Sommer abgeschlossen sein und können nur spezifisch über das Vivit-Pflanzenwandsystem eine Aussage machen.

Dieser Beitrag soll eine keine Einführung in das Thema Akustik sein. In diesem Beitrag möchte ich auf Pflanzenwände allgemein eingehen.
Welche Faktoren führen zu einer Schallreduktion? und was muss erfüllt sein, um die Akustik im Innen- und Aussenraum zu optimieren.

Lärm ist ein individuelles Empfinden

2 Arten von Lärm

Schall kann sich auf verschiedene Arten verbreiten. Er kann durch die Luft (Luftschall) durch Materialien (Körperschall) oder durch Luft und Materialien (Trittschall) ausbreiten. Schall ist immer eine Welle bzw. Schwingung, deren Frequenz und Intensität bestimmen die Lautstärke und Tonhöhe des Geräusches. Ist die Lautstärke zu hoch und/oder die Tonhöhe störend, wird von Lärm geredet. Was Lärm ist und wie laut Lärm ist, hängt von der individuellen Wahrnehmung der einzelnen Personen ab. Deshalb sollte bei der Schallhemmung das eigene Empfinden im Vordergrund stehen.

Luftschall

Der Schall breitet sich über die Luft ziemlich Gleichmässig aus und die Geschwindigkeit, mit der er sich ausbreitet, ist von der Temperatur abhängig. Bei 20°C breitet sich der Schall mit 343 Metern in der Sekunde aus und bei -20°C nur noch mit 319 m/s.

Durch die Reibung in der Luft wird der Schall verringert bzw. leiser. Diese Verringerung wird üblicherweise in dB/100 m angegeben und hängt von der Lufttemperatur und der Luftfeuchtigkeit ab. Höhere Frequenzen werden wesentlich stärker absorbiert als tiefe Frequenzen.

Körperschall

Diese Art von Schall ist eine Vibration oder auch Welle, die durch den Körper führt und sich in einer Schwingung an die Luft überträgt und dann hörbar wird. In der Akustik ist ein Körper ist nicht unbedingt ein Schall Hemmer. Er ist auch in der Lage den Schall sogar noch zu verstärken. Diese Körper werden als Resonanzkörper bezeichnet und sind vor Allem bei Musikinstrumenten wie einer Gitarre ein unerlässliches Mittel, um dem Schall mehr Volumen zu geben. Ob ein Schall sich verstärkt oder absorbiert wird ist stark davon abhängig, durch was für einen Körper bzw. Material er sich ausbreitet. Je weicher ein Material, desto mehr Schall wird absorbiert.

Körper Schall ist viel Schneller als Luftschall. Körperwellen können sich bis zu 8000 Metern in der Sekunde ausbreiten. Das heisst, wenn zum Beispiel der Yellowstone Vulkan ausbrechen würde, würden wir erst die Körperwellen (Körperschall) wahrnehmen, und erst ca. 5 Stunden später den Luftschall.

Ein Beispiel: Der Nachbar hinter einer Wand wird vom Lärm gestört .

Er wird nicht direkt von den Schallwellen in der Luft gestört, sondern von Schallübertragung der Luft auf die Wand und auf seiner Seite von der Wand auf die Luft.

2 Arten von Lärmreduzierung

Akustisch kann Schall sowohl gedämmt, als auch absorbiert werden.

Schalldämmung

Eine Schalldämmung soll verhindern, dass der Schall durch eine Wand dringt. Das heisst wenn der Lärm von draussen, oder einem anderen Zimmer gemindert werden soll, muss eine Schalldämmung her. Sie ist also eine Art akustische Barriere, die den Schall nicht durch lässt. Schalldämmungen bestehen meist aus einem weichen Material, das den Schall schlucken (absorbieren) soll.

Schallabsorption

Stört man sich am eigenen Lärm, der Resonanz oder dem Hall, muss der Schall absorbiert werden. Eine Schallabsorption an der Oberfläche reduziert den Schall, der zurück in den Raum reflektiert wird. Eine Art Puffer, der den Schall aufnimmt und verhindert, dass er über Wände oder andere Medien zurück in den Raum geworfen wird. Dies kann mit weichen Materialien umgesetzt werden, die den Schall aufnehmen und nicht reflektieren.
Aber auch durch Strukturen, die die Schallwellen brechen, reduziert sich die Schallreflexion. Wenn Schallwellen auf starke Erhebungen und Vertiefungen treffen, werden diese gebrochen und in verschiedene Richtungen zurück in den Raum reflektieren. Dies nimmt dem Schall sowohl seine Intensität als auch seine Struktur.

Mit einem Kissen wird der Schall sowohl gedämmt als auch absorbiert.

Lärm von Aussen (Lärmdämmung)

Wenn es um Lärm geht, verstehen wir meist störende Geräusche von Aussen, die in ein Gebiet oder Raum eindringen. Ein Grossteil der akustischen Schallschutzmassnahmen denen wir im täglichen Leben begegnen sind sozusagen Barrieren, die den Schall nicht durchlassen sollen. Wir kennen diese Schallschutzbarrikaden vor allem von Autobahnen und viel befahrenen Strassen, die mit Schallschutzmauern, Pflanzenwällen oder sogar Hausfassaden ruhige Akustik-Bereiche schaffen sollen.

Auch beim Bau eines Hauses steht die Schalldämmung von aussen im Vordergrund. Gut isolierte Fenster, weniger Fenster und Balkone auf der Lärm belasteten Hausseite und natürlich der Aufbau der Aussenwände mit guten Dämmeigenschaften. Auch im Inneren eines Gebäudes wird darauf geachtet, dass der Lärm von Liften, Treppenhäusern, Wasserleitungen und des Nachbarn nicht in den eigenen Bereich vordringt. Es wird akustisch viel unternommen, um den Lärm draussen zu halten.

Der Einfluss von Pflanzen auf die Akustik

Die Pflanzen haben auf verschiedene Weise Einfluss auf den Schall und dem damit verbundenen Lärm. Sie verringern den Luftschall sowohl in Innenräumen, als auch in Aussenräumen. Generell kann man sagen: Je grösser die gesamte Blattoberfläche, je dichter die Pflanzen und je mehr Pflanzen sich in einem Raum, Aussenraum oder Fassade befinden, desto mehr Schall wird gedämpft.

Folgende Faktoren Tragen Massgeblich dazu bei:

• Beschaffenheit und Struktur der Belaubung
• Dichte des Wuchses
• Umgebung Substrat, Erde oder Vegetationsmatte
• Lage der Pflanzen

2 Eigenschaften von Schall sind massgebend dafür das sich Schall fortpflanzt.

1. Da der Schall aus Wellen besteht, die eine feste Frequenz haben, ist das Zerstören der Frequenz durch Strukturen die hervorragen eine gute Möglichkeit dem Schall zu brechen und ihm seine Intensität zu nehmen.

2. Ausserdem wird der Schall abgeschwächt, wenn er auf einen weichen oder freischwingenden Untergrund trifft. Dabei werden die Schwingungen abgefedert oder mit einer Gegenschwingung neutralisiert.

Je härter ein Material, desto besser werden die Schwingungen weitergetragen. Ausserdem reflektiert ein ebenes und hartes Material den Schall viel stärker zurück in den Raum.

Deshalb sind Aufnahme Studios mit weichen und stark strukturierten Wänden ausgestattet. So werden Reflexionen oder andere störende Geräusche minimiert.

Der Einfluss von Pflanzenwänden auf den Schall

Akustisch sind Pflanzenwände ideal um die Schallreflexion und Luftschall zu reduzieren. Durch ihre vertikale Fläche wirken sie dem Schall direkt entgegen und sie bietet vielen Pflanzen auf kleiner Fläche platzt. Doch auch hier gibt es noch mehr Eigenschaften, die dem Schall entgegenwirken.

Die Bepflanzung:

• Viele Pflanzen auf kleinem Raum
• Pflanzen tendieren dazu übereinander zu wachsen, das ergibt eine dichte und vielschichtige Begrünung
• Die Begrünung kann stark strukturiert werden mit Pflanzen unterschiedlichster Wuchsgrösse, Blattausrichtung und Blattformen

Der Aufbau:

• Die vertikale Ausrichtung wirkt dem Schall direkt entgegen
• Die Vegetationsmatte, dämmt den Schall zusätzlich (ausser Kunststoff und Metallsysteme)
• Textile Vegetationsmatten sind ausserdem nachgiebig und federn so den Schall zusätzlich
• Wenn die Wandhalterungen ein leichtes Schwingen erlauben und nicht starr mit der Pflanzenwand verbunden sind, wird der Schall nicht auf die dahinter liegende Wand übertragen. Das sorgt für eine gute Schalldämmung.

Die Pflanzenwand schafft eine gute Geräuschkulisse, in der sie Musik nicht von Schallreflexionen gestört wird.

Beschaffenheit und Struktur der Pflanzenblätter

Die Struktur ist die Lösung

In Bezug auf die Pflanzenblätter entscheiden vor allem die Form, die Dicke und die Ausrichtung darüber, wie gut die Schall hemmenden Akustik-Eigenschaften einer einzelnen Pflanze sind.

Bei einer Pflanzenwand geht es nicht mehr um die einzelne Pflanze, sondern um ihre Struktur. Je wilder, desto besser.

Eine Pflanzenwand eignet sich besonders gut für den Schallschutz. Da sie auf die ganze Fläche gegen die Schallrichtung ausgerichtet ist und die sich überlappende Belaubung eine grosse Blattoberfläche bietet die mehr oder weniger senkrecht wachsende Blätter dem Schall entgegenstellen. Die Ausrichtung der Blätter kann durch die Beleuchtung gut gesteuert werden.

Besonders effektiv ist eine stark strukturierte Pflanzenwand. Das heisst, viele unterschiedliche Pflanzen mit einem starken Grössenunterschied. Am besten werden sowohl kleine Bodendecker und Hängepflanzen als auch grosse Blattpflanzen und kleine Bäume gepflanzt. Wichtig ist eine unregelmässige, stark strukturierte Begrünung.

Je größer die Blattoberfläche, je dichter die Pflanzen und je mehr Pflanzen auf einer Fläche, desto mehr Schall wird absorbiert.

Dichte und Dicke der Begrünung

Um deine gute Schallabsorbation zu erreichen, sollte die Bepflanzung dicht und überlappend sein. Die Pflanzen dürfen auch gerne übereinander wachsen. Die Vegetationsmatte sollte nicht sichtbar sein (nach dem die Pflanzen ihre grösse erreicht haben.)

Je dicker die Belaubung am Ende ist, desto mehr Schall kann sie schlucken. Je mehr Blätter der Schall passieren muss, je mehr Schall wird absorbiert. Um so besser die Akustik im Raum.

Mit der Dicke der Begrünung kann direkt Einfluss darauf genommen werden, wie stark der Schall gedämpft werden soll. Damit kann man die Schallregulierung auf die Ansprüche Anpassen.

Bild unten: Eine doppelseitig begrünte Pflanzenwand. Auf der einen Seite (links) befinden sich die Arbeitsplätze. Deren Schallpegel und Störfaktor höher ist als auf der anderen Seite (rechts), der nur als Durchgang dient. Deshalb ist die Belaubung zur Büroseite hin viel Dicker und ausgeprägter.

Unterkonstruktion, Vegetationsmatte etc.

Pflanzenwände bestehen nicht nur aus Pflanzen. Sie besitzen einen Untergrund, in dem die Pflanze wächst und eine Unterkonstruktion, mit der die Pflanzenwand stabil und mit Abstand zur Wand montiert werden kann.

Wenn der Untergrund aus einem weichen Material wie einem Textil, besteht, trägt er massgeblich zur Schallreduzierung bei. Da bereits der Untergrund einen guten Schalldämmwert aufweist, und den Schall auch ohne Pflanzen gut reduzieren würde. Zu vergleichen mit einer Schallschutzplatte. Die Pflanzen maximieren die Schallhemmung zusätzlich und optimieren somit die Schallhemmung.

Bei starren Untergründen wie Metall oder Kunststoff wird der Schall nur von den Pflanzen gehemmt und der Restschall wird per Schallreflexion zurück in den Raum geworfen.

Ein Weiterer wichtiger Aspekt ist die Unterkonstruktion. Da sich Schall hervorragend in festen Materialien ausbreiten kann, ist die Frage, wie fest ist wie Wand über die Unterkonstruktion mit der Wand verbunden.

Die effizienteste Lösung ist eine schwingende Befestigung der Pflanzenwand zur Wand. Das heisst, dass die Pflanzenwand dem Schall druck (Minimale Druckunterschiede, die in der Natur der Schallausbreitung zugrunde liegen) nachgibt und diesen mit der eigenen Flexibilität entgegenwirkt. Je starrer eine Pflanzenwand ist, und je starrer sie an eine Wand befestigt wird, desto besser erreicht der Schall die Dahinter liegende Wand und wird von da, in den Raum zurückgeworfen und breitet sich durch die Wand ins Nebenzimmer aus.

Bilder: Vegetationsmatte der Vivit-Pflanzenwand (www.vivit.green) hat vom Material bereits gute Schalldämmende und Schallabsorbierende Werte.

Lage der Pflanzenwand

Die akustisch beste Lage der Pflanzenwand hängt vom individuellen Bedürfnis ab. Diese können unterschiedlichster Art sein. Dabei stellt sich die Frage, welche Lärmbelästigungen reduziert werden sollen.

• Stört mich der Verkehrslärm oder anderer Lärm von draussen?
• Stört mich der Lärm und Hall in meinen eigenen Räumen?
• Stören sich Nachbarn am Lärm aus meiner Wohnung?
• Oder stört ich mich am Lärm der Nachbaren?

Die Grafik rechts zeigt, wie auf solche Akustik-Fragen mit einer Pflanzenwand geantwortet werden kann.

1. Der Hall oder der Lärm in der eigenen Wohnung stört mich? In diesem Fall sollte die Pflanzenwand gegenüber der Lärmquelle montiert werden. So dass die Pflanzen in Richtung der Lärms gerichtet sind. Wenn es keine definierbare Lärmquelle gibt, sollte die Pflanzenwand an der Wand montiert werden die denn Schall am stärksten zurück in den Raum wirft. Das sind meist glatte Wände die keine Nieschen besitzen und auch nicht durch grosse Möbel verdeckt werden. So absorbieren die Pflanzenwände am Meisten Schall und haben den grössten Effekt.
2. Stören sich Nachbaren am Lärm aus meiner Wohnung? Soll die akustische Pflanzenwand einen Schalldämmenden Effekt haben, so muss sie an der Wand befestigt werden, die den Schall nicht durchlassen soll. Also an der Wand an der mein Nachbar angrenzt.
   
3. Das selbe gilt auch, wenn mich der Lärm aus der Nachbarwohnung stört. Die Wand muss da montiert werden, wo der Schall durch die Wände dringt. Ebenso, wenn mich der Lärm von draussen stört. In diesem Fall wird die Wand im Raum an diese Aussenmauer montiert. Die Effizienz ist geringer, wenn die Pflanzen nicht gegen den Lärm gerichtet sind, aber eine gute Schalldämmung ist mit einem guten Untergrund Bsp. Vegetationsmatte zusammen mit der Belaubung trotzdem gegeben.
   
4. Stört mich der Verkehrslärm oder anderer Lärm von draussen? Dann ist es optimal mit einer Pflanzenwand an der Fassade dem Lärm entgegenzuwirken. Da die Pflanzen in diesem Fall direkt gegen die Lärmquelle gerichtet ist, wirkt sie viel effizienter als wenn ich sie im Raum montiere, wo die Pflanzen in den Raum gerichtet sind.

So werden die Ohrenschützer der Vergangenheit angehören :).

Einfache Pflanzenwand

I: Lärmquelle

II: Lärm breitet sich über Luftschall aus

III: Lärm trifft auf die Pflanzen. Schallabsorbtion durch die Struktur und Dicke der Begrünung:

• Je mehr Struktur, desto besser werden die Schallwellen gebrochen
• Je dicker die Begrünung, desto besser die Schalldämmung und Absorbtion

IV: Die Vegetationsmatte kann ein guter Schalldämmer und Absorber sein, falls akustisch gesehen, optimale Materialen verwendet werden.

Voraussetzung:

• Weiches Material, dass Schall reduzierende Eigenschaften aufweist
• Keine glatte Oberfläche, die den Schall in den Raum zurück reflektieren kann bsp. Metall oder Plastik
• Nachgiebiges Material, dass den Schallwellen entgegenwirkt.

V: Luftschicht zwischen Wand und Pflanzenwand. Dieser ist wegen der Thermik unerlässlich. Er ist aber auch ein hervorragender Puffer. Dieser Abstand erlaubt der Pflanzenwand  dem Schalldruck nachzugeben und verhindert so die direkte Schallübertragung an die Wand.

Voraussetzungen:

• Die Pflanzenwand ist akustisch gesehen kein starres Element und kann mitschschwingen
• Die Befestigungen zur Wand sind nicht starr mit der Pflanzenwand verbunden.

VI: Die Raumwand

Doppelseitige Pflanzenwand

I: Lärmquelle

II: Lärm breitet sich über Luftschall aus

III: Lärm trifft auf die Pflanzen. Schallabsoration durch die Struktur und Dicke der Begrünung:

• Je mehr Struktur, desto besser werden die Schallwellen gebrochen
• Je dicker die Begrünung, desto besser die Schalldämmung und Absorbtion

IV: Die Vegetationsmatte kann (falls er aus einem gut Schalldämmenden Material besteht bsp. Filz) ein guter Schalldämmer und Absorber sein.

Voraussetzung:

• Weiches Material, dass Schall reduzierende Eigenschaften aufweist
• Keine glatte Oberfläche die den Schall akustisch in den Raum zurück reflektieren kann bsp. Metall oder Plastik
• Nachgiebiges Material, dass den Schallwellen entgegenwirkt.

V: Luftschicht zwischen Wand und Pflanzenwand. Dieser ist wegen notwendigen Hinterlüftung unerlässlich. Er ist aber auch ein hervorragender Akustik-Puffer. Dieser Abstand erlaubt der Pflanzenwand dem Schalldruck nachzugeben und verhindert so die direkte Schallübertragung an die Wand.

Voraussetzungen:

• Die Pflanzenwand ist kein starres Element und kann mitschschwingen
• Die Befestigungen zur Wand sind nicht starr und unbeweglich mit der Pflanzenwand verbunden.

VI:

Lärm trifft auf die Pflanzen. Akustik-Absorber durch die Struktur und Dicke der Begrünung:

• Je mehr Struktur, desto besser werden die Schallwellen gebrochen
• Je dicker die Begrünung, desto besser die Schalldämmung und Absorbtion