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 einem schalltoten Raum, der alle Geräusche ausblenden sollte, 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 bemerkte ich, dass ich meinen eigenen Puls hören konnte, was ein kleiner Trost war. Niemand bleibt lange in einem schalltoten Raum: Der sensorische Entzug führt zu Halluzinationen.

Ein schalltoter Raum ist von Außengeräuschen isoliert und so konzipiert, dass die Reflexion von Schallwellen im Inneren minimiert wird. Das 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 herrlich 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 fing an, mich wirklich zu 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 kann er in der Akustik nur in Pascal gemessen werden“, 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 Arten von Dezibel, aber der Schalldruckpegel ist die gebräuchlichste Einheit. Der Schalldruckpegel ändert sich je nach Testumgebung. Daher misst Dyson den Schallleistungspegel (Watt) eines Geräts bevorzugt in halbschalltoten Räumen.

„Der Schallleistungspegel Ihres Staubsaugers ist immer gleich, egal ob Sie sich in einer Kathedrale, einem Badezimmer oder einem Labor befinden. Er ändert sich nicht, der Schalldruckpegel jedoch schon, da sich die Umgebung verändert“, erklärt Richards.

Wir bleiben bei der intuitiveren Einheit Dezibel, um über Lärm zu sprechen, da sie besser mit unserem Hörvermögen zusammenhängt. Und Lärm ist einfach unerwünschter Schall. Wenn ein Unkraut eine Pflanze am falschen Ort ist, ist ein Geräusch ein Geräusch am falschen Ort. Und es ist subjektiv: Es ist üblich, Vogelgezwitscher zu mögen, aber das Geräusch eines vorbeifahrenden Autos nicht. Wenn man den gleichen Musikgeschmack hat wie der Nachbar, stört dessen Hi-Fi-Anlage weniger.

Aurale 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, wenn Geräusche sie überfordern. Tatsächlich gibt es so etwas wie „normales“ Hören nicht. Wir sind eine sehr vielfältige Gruppe.

„Die Prämisse der akustischen Vielfalt ist, dass viele Maßnahmen, beispielsweise Lärmschutzbestimmungen, von „normalem Hören“ ausgehen“, sagt Cox. „Aber das sogenannte „normale Hören“ Die meisten jungen Erwachsenen haben ein Hörproblem, das aber nur etwa 17 % der Bevölkerung ausmacht.

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

Sklave des Rhythmus

„Klänge beeinflussen unsere Gehirnströme, unsere Herzfrequenz, unsere Hormonausschüttung, all unsere Körperrhythmen.“ sagt Poppy Szkiler, Gründerin und CEO von Quiet Mark. „Die Entwicklung und Konstruktion von Produkten mit bewährten Akustikverfahren und leisen Produkten 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.

Daraus geht beispielsweise hervor, dass in Westeuropa jährlich mindestens eine Million gesunde Lebensjahre durch Verkehrslärm verloren gehen. Wichtig ist, dass dies nur die Auswirkungen des Lärms sind und nicht die Auswirkungen anderer Faktoren wie Luftverschmutzung.

Aber macht Innovation neue Produkte nicht leiser? Ja und nein… Kurz gesagt: Das sind sie, aber wir nutzen viel mehr davon.

„Individuelle Fahrzeuge sind leiser geworden, aber wir haben viel mehr davon auf den Straßen“, sagt Professor Trevor Cox, Leiter des Akustikforschungszentrums der Universität Salford. „Und da die Menschen versuchen, Verkehrsstaus zu vermeiden, ziehen sich die Stoßzeiten über längere Zeiträume hin, und Schleichwege verdichten sich. Der durchschnittliche Lärmpegel ist nicht allzu unterschiedlich, aber wir verlieren die ruhigen Zeiten und Orte. Diese Rückzugsorte vor Lärm sind wirklich wichtig, ebenso wie der Versuch, sie zu erhalten.“

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

„Das ist einer der Gründe, warum unsere Staubsauger verschiedene Modi haben: Damit können Nutzer 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 Lärmbelastung erzielen. Oder schalten Sie den Boost-Modus für eine bestimmte Stelle ein. Auch hier ist die Lärmbelastung relativ gering, obwohl der Staubsauger deutlich lauter ist, da Sie ihn nur für einen sehr kurzen Zeitraum verwenden.“

Lärmprobleme summieren sich. 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 nutzen dies, indem sie externe Hintergrundgeräusche erfassen und Ihnen das Gegenteil vorspielen. davon, eine Sinuswelle, die zwar kohärent, aber um eine halbe Periode phasenverschoben ist, um sie zu neutralisieren. Deshalb eignen sich Kopfhörer mit Geräuschunterdrückung am besten, um ein konstantes Hintergrundbrummen zu bekämpfen: in Zügen, Flugzeugen und Autos.

Der Klang der Wissenschaft

Geräuschunterdrückung, -isolierung und -absorption haben ihre Vorteile, aber es ist besser, Geräusche 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 der bisher schnellste von Dyson und dreht sich mit bis zu 135.000 Umdrehungen pro Minute – neunmal schneller als ein Formel-1-Motor.

„Jeder Rotor ist einzeln ausgewuchtet“, erklärt Richards. „Es wird sehr genau gemessen, und dann fräst ein Fräser ein kleines Stück vom Laufrad ab. Daher ist jeder Rotor etwas anders.“

Auch die Klangqualität spielt eine Rolle. Dezibel gibt lediglich an, wie laut etwas ist, aber manche Geräusche sind störender als andere. Cox nennt Drohnen als Beispiel: „Nehmen wir einen Quadrocopter. Sie sind nicht so laut, aber ihr Klang klingt unangenehm, wie ein wütendes Insekt. In der Forschung verwenden wir psychoakustische Messmethoden, die versuchen, Eigenschaften jenseits von dB zu erfassen.“

Psychoakustik ist die Wissenschaft der Geräuschwahrnehmung. Cox fügt hinzu, dass der Kontext wichtig ist: „Keine Kontrolle über ein Geräusch zu haben, macht es störender.“ Wenn Sie an einem Flughafen arbeiten, beschweren Sie sich wahrscheinlich weniger über den Lärm unter der Flugroute, da Ihr Lebensunterhalt davon abhängt.

Außerdem ist es Geschmackssache. Manche Geräusche werden allgemein geliebt oder verabscheut, andere sind subjektiv. Dyson verfügt über ein Team von „Golden Listeners“, die aufgrund ihres guten Gehörs ausgewählt und anschließend darin geschult wurden, die Klangqualität hervorragend zu beurteilen – sei es durch die Optimierung des Klangs von Dyson Zone Kopfhörern oder durch die Kennzeichnung störender Produktgeräusche.

Quiet Mark testet und verifiziert mehr als 80 Produktkategorien und stellt diese Informationen Verbrauchern, Architekten und Planern weltweit kostenlos zur Verfügung. „Unsere Strategie lautet: Wenn wir alle leise Produkte kaufen, leise entwerfen und spezifizieren, können wir gemeinsam die Lärmbelästigung letztendlich bekämpfen.“ sagt Szkiler. 

Hörhilfen – Hörgeräte, die keine 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.

„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, obwohl es sich dabei um ein viel stumpferes Instrument als ein Hörgerät handelt. Man könnte es als Hörrohr des 21. Jahrhunderts betrachten.

Den Lärm durch Design ausblenden

Die nächste Verteidigungslinie ist die Schallabsorption. Es wird intensiv 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 durch deutlich dünnere Materialien zu kontrollieren.“

Auch natürliche Materialien haben ihren Nutzen und enthalten deutlich weniger Kohlenstoff. Hecken helfen zwar, hohe Frequenzen zu blockieren, sind aber bei Straßenlärm weniger nützlich. Von der Royal Horticultural Society geförderte Forschung untersucht, wie sich die Lärmreduzierung maximieren lässt.

„Dies könnte durch die Kombination von Hecken mit Landschaftsbau oder die Auswahl der richtigen Arten geschehen“, so Cox.

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

Dieser Artikel ist eine Adaption des Artikels „Engineering a quiet place“ aus dem Fachbereich „Engineering and Technology“.
Klicken Sie hier, um den vollständigen Originalartikel aus dem Fachbereich „Engineering + Technology“ anzuzeigen.