Einen ruhigen Ort schaffen

Einen ruhigen Ort schaffen

von Caramel Quin | Engineering + Technology, August 2024

Es war – und ist immer noch – das gruseligste Erlebnis meines Lebens. Ich stand in einer schalltoten Kammer, die alle Geräusche ausblendete, und es war zutiefst verstörend. Es herrschte absolute Stille. Sogar mein Atem verstummte. Sprache klang seltsam gedämpft, weil es überhaupt kein Echo gab. Mir stellten sich die Nackenhaare auf und kribbelten. Nach einer Weile merkte ich, dass ich meinen eigenen Puls hören konnte, was ein kleiner Trost war. Niemand bleibt lange in einer schalltoten Kammer: Die sensorische Deprivation führt zu Halluzinationen.

Ein schalltoter Raum ist von Außengeräuschen isoliert und so konzipiert, dass die Reflexion von Schallwellen im Inneren minimiert wird. Es ist das Gegenteil vom Alltag. Wenn Sie gerade in einem ruhigen Raum sitzen, halten Sie inne und lauschen Sie. Vielleicht hören Sie das Summen des Verkehrs, Vogelgezwitscher, den Lüfter Ihres Laptops oder einen entfernten Fernseher. Stille ist nicht mehr still.

Der Lockdown zwang uns, mehr Zeit in unseren eigenen vier Wänden zu verbringen. Der Verkehrslärm war für kurze Zeit angenehm leise, setzte dann aber wieder ein. Plötzlich wurde uns durch die Arbeit von zu Hause bewusst, wie laut der Alltag auch außerhalb der Städte ist. Das Geräusch des Kühlschrankkompressors ging uns wirklich auf die Nerven, und warum piepen Geräte ständig?

Was ist Lärm?

Um über Lärm zu sprechen, müssen wir zunächst verstehen, was Schall ist und wie er gemessen wird.

„Schall ist eine Druckwelle, daher ist die einzige Möglichkeit, ihn in der Akustik zu messen, die Einheit Pascal“, sagt Tom Richards, Dysons leitender technischer Leiter für Akustik und Vibration. „Dezibel ist eine Möglichkeit, Einheiten umzurechnen, die linear keinen Sinn ergeben. Wir hören logarithmisch, daher sind Dezibel nur eine Möglichkeit, diese Zahlen etwas verständlicher zu machen.“

Es gibt verschiedene Dezibel-Werte, die häufigste Angabe ist jedoch der Schalldruckpegel. Der Schalldruckpegel ändert sich je nach Testumgebung. Dyson bevorzugt daher die Messung des Schallleistungspegels (Watt) eines Geräts in halbschalltoten Räumen.

„Der Schallleistungspegel Ihres Staubsaugers ist derselbe, egal ob Sie sich in einer Kathedrale, einem Badezimmer oder einem Labor befinden. Er ändert sich nicht, aber der Schalldruckpegel ändert sich, weil sich die Umgebung verändert“, erklärt Richards.

Wir bleiben bei der intuitiveren Einheit Dezibel, um über Lärm zu sprechen, da sie besser mit unserem Hörvermögen übereinstimmt. Und Lärm ist einfach unerwünschter Schall. Wenn ein Unkraut eine Pflanze am falschen Ort ist, ist ein Geräusch ein Ton am falschen Ort. Und es ist subjektiv: Es kommt häufig vor, dass man Vogelgezwitscher mag, aber das Geräusch eines vorbeifahrenden Autos nicht. Wenn man den Musikgeschmack des Nachbarn teilt, stört dessen Hi-Fi-Anlage weniger.

Akustische Vielfalt – Was ist das für ein Geräusch?

Lärm ist subjektiv und wirkt sich auf jeden von uns anders aus. Manche neurodiverse Menschen erleben beispielsweise eine Reizüberflutung, bei der Geräusche überwältigend sind. Tatsächlich gibt es beim Hören nichts „Normales“. Wir sind eine sehr vielfältige Gruppe.

„Die Prämisse der akustischen Vielfalt ist, dass viele Maßnahmen, beispielsweise Lärmschutzbestimmungen, von einem ‚normalen Gehör‘ ausgehen“, sagt Cox. „Doch die meisten jungen Erwachsenen verfügen über ein so genanntes ‚normales Gehör‘, und nur etwa 17 % der Bevölkerung machen dieses aus.“

Sein Kollege Bill Davies leitet das neue Leverhulme Trust Aural Diversity Doctoral Research Hub (LAURA). Von Städten über Musik bis hin zu Unterhaltungselektronik – alles ist auf einen „normalen“ Hörer zugeschnitten, den es gar nicht gibt. Menschen mit einem anderen Hörvermögen, wie etwa ein Musiker mit Tinnitus, ein lippenlesender Kirchgänger oder ein autistischer Student, werden durch diese Annahme ausgegrenzt. LAURA möchte das Denken verändern und das gesamte Spektrum der Hörerfahrung einbeziehen.

Sklave des Rhythmus

„Schall beeinflusst unsere Gehirnströme, unseren Herzschlag, unsere Hormonausschüttung und all unsere Körperrhythmen“, sagt Poppy Szkiler, Gründerin und CEO von Quiet Mark. „Die Entwicklung und Konstruktion von Produkten mit bewährter Akustik und leisen Geräuschen fördert die Konzentration, verringert Ängste, reduziert Stress, fördert einen besseren Schlaf und verbessert die Genesung.“

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) betrachtet Lärmbelästigung nicht nur als Umweltbelastung, sondern auch als Bedrohung für die öffentliche Gesundheit. Der WHO-Bericht „Krankheitslast durch Umgebungslärm: Quantifizierung der in Europa verlorenen gesunden Lebensjahre“ beschreibt gesundheitliche Auswirkungen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, kognitive Beeinträchtigungen, Schlafstörungen und Tinnitus.

So heißt es beispielsweise, dass in Westeuropa jährlich mindestens eine Million gesunde Lebensjahre durch Verkehrslärm verloren gehen. Wichtig ist, dass es sich hierbei nur um die Auswirkungen des Lärms handelt und nicht um die Auswirkungen anderer Faktoren wie Luftverschmutzung.

Aber führt Innovation nicht dazu, dass neue Produkte leiser werden? Ja und nein … einfach gesagt, das sind sie, aber wir verwenden viel mehr davon.

„Individuelle Fahrzeuge sind leiser geworden, aber wir haben viel mehr davon auf den Straßen“, sagt Professor Trevor Cox, Leiter des Acoustics Research Centre an der Universität Salford. „Da die Menschen versuchen, Verkehrsstaus zu vermeiden, ziehen sich die Stoßzeiten länger hin, und die Schleichwege verdichten sich. Der durchschnittliche Lärmpegel hat sich nicht wesentlich verändert, aber wir verlieren die quiet times und Orte. Diese Zufluchtsorte vor Lärm sind wirklich wichtig, und wir müssen versuchen, sie zu erhalten.“

Die WHO-Forschung zur Lärmbelastung ist in die britischen Lärmschutzbestimmungen eingeflossen, die eine „Lärmdosis“ empfehlen. Acht Stunden Lärmbelastung mit 84 dB entsprechen einer Lärmbelastung von vier Stunden mit 87 dB oder zwei Stunden mit 90 dB. Dasselbe gilt für Produkte im Haushalt.

„Das ist einer der Gründe, warum unsere Staubsauger verschiedene Modi haben: So können Sie die gewünschte Lautstärke wählen“, erklärt Richards. „Wenn Ihr Baby schläft oder Sie geräuschempfindlich sind, können Sie im Eco-Modus länger saugen und dabei eine sehr geringe Geräuschentwicklung erzielen. Oder schalten Sie den Boost-Modus für eine bestimmte Stelle ein. Auch hier ist die Geräuschentwicklung relativ gering, obwohl der Staubsauger deutlich lauter ist, da Sie ihn nur für einen sehr kurzen Zeitraum verwenden.“

Lärmprobleme sind kumulativ. Geräusche aus verschiedenen Quellen sind oft inkohärent und addieren sich. Kohärente Geräusche (gleiche Frequenz, gleiche Wellenlänge, konstanter Phasenunterschied) können sich addieren oder gegenseitig aufheben. Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung machen sich dies zunutze, indem sie externe Hintergrundgeräusche erfassen und Ihnen das „Gegenstück“ dazu vorspielen – eine Sinuswelle, die zwar kohärent, aber um eine halbe Periode phasenverschoben ist, um sie zu kompensieren. Deshalb eignen sich Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung am besten für die Bekämpfung eines konstanten Hintergrundbrummens: in Zügen, Flugzeugen und Autos.

Der Klang der Wissenschaft

Schall zu unterdrücken, zu isolieren und zu absorbieren hat seine Vorteile, doch es ist besser, Lärm von vornherein zu vermeiden: Zum Beispiel der kostspielige Perfektionismus beim Auswuchten von Dysons neuestem Hyperdymium-Motor, um Vibrationen zu reduzieren, damit das Gehäuse nicht wackelt und Geräusche verursacht. Der Gen5Detect-Staubsauger ist Dysons bisher schnellster Staubsauger und dreht sich mit bis zu 135.000 Umdrehungen pro Minute – neunmal schneller als ein Formel-1-Motor.

„Jeder Rotor wird individuell ausgewuchtet“, erklärt Richards. „Er wird sehr genau vermessen und anschließend mit einem Fräser ein kleines Stück vom Laufrad abgesägt. Daher ist jeder Rotor ein wenig anders.“

Auch die Klangqualität spielt eine Rolle. Dezibel geben lediglich an, wie laut etwas ist, aber manche Geräusche sind störender als andere. Cox nennt Drohnen als Beispiel: „Nehmen wir einen Quadrocopter. Die sind zwar nicht so laut, aber ihr Klang ist unangenehm, wie der eines wütenden Insekts. In der Forschung verwenden wir psychoakustische Messmethoden, die versuchen, Eigenschaften jenseits der Dezibel-Grenze zu erfassen.“

Psychoakustik ist die Wissenschaft der Geräuschwahrnehmung. Cox betont, dass der Kontext wichtig ist: „Keine Kontrolle über Geräusche zu haben, macht sie störender. Wer an einem Flughafen arbeitet, beschwert sich wahrscheinlich weniger über den Lärm unter der Flugroute, weil sein Lebensunterhalt davon abhängt.“

Es ist auch eine Frage des Geschmacks. Manche Geräusche werden allgemein geliebt oder verabscheut, andere sind subjektiv. Dyson hat ein Team von „Golden Listeners“, die aufgrund ihres guten Gehörs ausgewählt und anschließend darin geschult werden, die Klangqualität hervorragend zu beurteilen, sei es durch die Feinabstimmung des Klangs von Dyson Zone-Kopfhörern oder durch die Kennzeichnung störender Produktgeräusche.

Quiet Mark testet und verifiziert über 80 Produktkategorien und stellt diese Informationen weltweit kostenlos Verbrauchern, Architekten und Planern zur Verfügung. „Unsere Strategie ist: Wenn wir alle leise Produkte kaufen, entwickeln und spezifizieren, können wir gemeinsam die Lärmbelästigung besiegen“, sagt Szkiler.

Hilfsmittel - Hörgeräte, die keine Hörgeräte sind

Die Zahl der Menschen mit Hörverlust steigt, und das nicht nur aufgrund der alternden Bevölkerung. Jahrzehntelange laute Musik und Videospiele fordern ebenfalls ihren Tribut. Die Generation X ist doppelt betroffen: Sie ist mit einem Walkman aufgewachsen und geht jetzt in die 50er und 60er Jahre.

„Hörgeräte sind immer noch mit einem Stigma behaftet“, sagt Cox. „Viele Menschen, die davon profitieren könnten, haben keine oder tragen sie nicht oft genug.“

Eine neue Kategorie von Hörgeräten, die eher wie AirPods als wie Hörhilfen aussehen, richtet sich an Menschen, die sich noch nicht bereit für ein Hörgerät fühlen. Das Signia Active Pro beispielsweise richtet sich an Menschen mit leichtem bis mittelschwerem Hörverlust, sieht aus wie Ohrhörer und nutzt einen KI-gestützten Assistenten zur Anpassung an die Umgebung.

Es gibt sogar Apps, die das Mikrofon Ihres Smartphones nutzen, um Geräusche aufzunehmen und an Ihre Kopfhörer weiterzuleiten. Allerdings handelt es sich dabei um ein viel stumpferes Instrument als ein Hörgerät. Man könnte es als Hörrohr des 21. Jahrhunderts betrachten.

Das Brummen durch Design ausblenden

Die nächste Verteidigungslinie besteht in der Schallabsorption. Es wird viel an Verbundstrukturen, sogenannten Metamaterialien, geforscht.

„Niederfrequenter Schall hat eine sehr große Wellenlänge, daher erfordert die Dämpfung niedriger Frequenzen sehr große Strukturen“, sagt Cox. „Metamaterialien haben das Potenzial, Lärm mit viel dünneren Materialien zu kontrollieren.“

Auch natürliche Materialien haben ihren Nutzen und enthalten deutlich weniger Kohlenstoff. Hecken helfen zwar, hohe Frequenzen zu blockieren, sind aber weniger nützlich gegen Straßenlärm. Eine von der Royal Horticultural Society finanzierte Forschung untersucht, wie sich ihre Lärmreduzierung maximieren lässt.

„Hierbei kann es darum gehen, Hecken mit befestigten Landschaftselementen zu kombinieren oder die richtigen Arten für den Anbau auszuwählen“, sagt Cox.

Natürlich hätte eine Rückkehr zum Heckenanbau den Nebeneffekt, den Lebensraum zu vergrößern. Das ist dringend notwendig und würde dazu beitragen, ein Geräusch zu verstärken, das wir alle genießen und selten als Lärm empfinden: Vogelgezwitscher.

Dieser Artikel ist eine Adaption des Artikels „Engineering a quiet place“ aus der Fachzeitschrift „Engineering a quiet place “.
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