Technische Akustik und Lärmschutz (eBook)

Inhaltsverzeichnis 8
0 Einführung 15
1 Schall und Schallpegel 18
1.1 Begriffe und physikalische Grundlagen 18
1.1.1 Schwingungen, Wellen, Schall – eine Übersicht 18
1.1.2 Schwingungen 19
1.1.3 Frequenz und Wellenlänge 23
1.1.4 Schallgeschwindigkeit 24
1.1.5 Ton 24
1.1.6 Klang 25
1.1.7 Tongemisch und Geräusch 25
1.1.8 Rauschen 25
1.1.9 Frequenz und Kreisfrequenz 25
1.1.10 Effektivwert 26
1.1.11 Reflexion 26
1.1.12 Beugung 27
1.1.13 Brechung 27
1.1.14 Stehende Wellen 28
1.1.15 Schwebungen, Amplitudenmodulation 29
1.2 Die verschiedenen Schallpegel und deren Definitionen 33
1.3 Analogien – Schalldruck- und Schallintensitätspegel 35
1.4 Rechnen mit Logarithmen 37
1.4.1 Definitionen 37
1.4.2 Rechenregeln mit Beispielen 37
1.5 Rechnen mit Pegeln 40
1.5.1 Grundsätzliches 40
1.5.2 Addition und Subtraktion 41
1.5.3 Örtlicher Mittelwert 43
1.5.4 Zeitlicher Mittelwert und Beurteilungspegel 44
1.5.5 Schallleistungspegel 47
1.5.6 Anlagen- und Fremdpegel 48
1.5.7 Einzelereignispegel 48
2 Hören und Wahrnehmen – Physiologische Grundlagen und ihre technische Umsetzung 50
2.1 Frequenzgang und Eigenschaften des Gehörs 50
2.2 Frequenzbewertung von Schallpegeln 54
2.3 Zeitbewertung von Schallpegeln 56
2.4 Schallpegel, Lautstärkepegel, Lautheit, Lästigkeit, Lärmstärke 59
3 Messtechnik 62
3.1 Schallpegelmesser 62
3.1.1 Allgemeine Hinweise 62
3.1.2 Frequenzbereich und Messbereich 62
3.1.3 Genauigkeitsklassen 63
3.1.4 Frequenzbewertung 63
3.1.5 Zeitbewertung 63
3.1.6 Mikrofone 64
3.1.7 Digitalisierung / Speicherung der Messdaten 64
3.1.8 Handhabung 65
3.2 Spektrale Darstellungen 65
3.2.1 Übersicht 65
3.2.2 Analyse in Frequenzbändern 66
3.2.3 Schmalbandanalysen 67
3.2.4 Beispiel 69
3.3 Beschreibung zeitlich veränderlicher Pegelverläufe 71
3.3.1 Pegel als Funktion der Zeit 71
3.3.2 Häufigkeitsverteilung (Level Distribution) 72
3.3.3 Summenhäufigkeit (Cumulative Distribution) 73
3.3.4 Überschreitungspegel (Perzentilpegel) 74
3.3.5 Geräuschtrennung 75
3.4 Ermittlung des Schallleistungspegels 75
3.4.1 Übersicht 75
3.4.2 Hüllflächenverfahren 76
3.4.3 Messung der Schallintensität 78
3.4.4 Geräte und Software 85
3.5 Weitere Verfahren für die rechnerische Signalverarbeitung 85
3.5.1 Zeitliche Mittelung 86
3.5.2 Kreuzkorrelation und Impulsantwort 86
4 Schallausbreitung im Freien 89
4.1 Schallfelder 89
4.2 Freie, ungehinderte Schallausbreitung 89
4.2.1 Punkförmige Schallquellen 90
4.2.2 Linienförmige Schallquellen – Schallausbreitung in den Raum eines Halbzylinders 92
4.2.3 Flächenschallquellen 92
4.3 Prognosen nach DIN EN ISO 9613-2 und den VDI-Richtlinien 2714 und 2720 [1], [2], [3] 93
4.3.1 Gültigkeit und Einschränkungen des grundsätzlichen Berechnungsverfahrens 93
4.3.2 Pegelerhöhende Einflussgrößen 96
4.3.3 Pegelminderungen auf dem Ausbreitungsweg 97
4.3.4 Wirkung von Hindernissen: Reflexion 103
4.3.5 Einfluss der Meteorologie 105
4.4 Prognosen für besondere Schallquellen 108
4.5 Linien- und Flächenschallquellen 108
4.6 Prognose und Messung – Ergebnisunsicherheit 109
4.7 Programme zur Berechnung der Schallausbreitung und von Geräuschimmissionen 111
5 Die Europäischen Verträge und der Lärmschutz 112
5.1 Schallemission und Schallimmission 112
5.1.1 Emission 112
5.1.2 Immission 113
5.2 Artikel 100a EWG und 118a EWG – Gerätesicherheitsgesetz und Arbeitsschutzgesetz 114
5.3 Die Zuständigkeit von Herstellern und Betreibern von Maschinen 116
6 Lärm von Maschinen 118
6.1 Lärminformation 118
6.1.1 Warum Lärminformation? 118
6.1.2 Wo Lärminformation? 118
6.1.3 Konformitätserklärung und CE-Kennzeichnung 119
6.2 3. Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz (3. GSGV) 119
6.3 Normen zur Ermittlung von Emissionskennwerten 120
6.4 Maschinen und Geräte zur Verwendung im Freien 123
6.5 Lärmarm konstruieren – Grundsätze zur Lärmminderung bei Maschinen und Anlagen 124
7 Lärm am Arbeitsplatz 127
7.1 Die Berufskrankheit „Lärmschwerhörigkeit“ 127
7.2 Richtlinie des Rates RLR 86/188/EWG 127
7.2.1 Wesentliche Inhalte 127
7.2.2 Tägliche persönliche Lärmexposition / Beurteilungspegel 128
7.2.3 Lärmdosis 129
7.3 Verordnung über Arbeitsstätten (ArbStättV) 130
7.4 UVV-Lärm (Unfallverhütungsvorschrift Lärm) 130
7.4.1 Kriterien zur Vermeidung von Gehörschäden 131
7.4.2 Impulshaltiger und tonhaltiger Lärm 131
7.4.3 Technische Lärmminderung 132
7.4.4 Lärmgefährdung und Lärmbereiche 132
7.4.5 Persönlicher Schallschutz 133
7.4.6 Persönlicher oder ortsbezogener Beurteilungspegel 134
7.4.7 Pausendauer / Erholungszeit 134
7.4.8 Zusammenfassende Übersicht: 3. GSGV und UVV-Lärm 135
7.5 VDI-Richtlinie 2058, Blatt 2 135
7.5.1 Begriffe 135
7.5.2 Lärmpausen während der Arbeitszeit 136
7.6 VDI-Richtlinie 2058, Blatt 3 137
7.7 Richtlinie 2003/10/EG 138
7.8 Gestaltung lärmarmer Arbeitsstätten 138
8 Lärm in der Nachbarschaft 140
8.1 Übersicht: Vom Emissions- zum Immissionsort 140
8.2 Rechnerische Prognose oder Messung 141
8.3 Schutz vor Immissionen: Berechnung und Beurteilung 142
8.3.1 Lärm von gewerblichen Anlagen 142
8.3.2 Lärm durch Sport- und Freizeitanlagen 147
8.3.3 Verkehr 148
8.3.4 Schießgeräusche 155
8.3.5 Lärmkontingentierung 156
8.4 Die EU-Umgebungslärm-Richtlinie 2002/49/EG 156
8.4.1 Zielsetzung, Betroffene, Termine, Zuständigkeiten 156
8.4.2 Lärmquellen 157
8.4.3 Wesentliche Merkmale der Richtlinie 158
8.4.4 Beschreibung der Lärmbelastung 158
8.4.5 Positive und negative Aspekte in Stichworten 159
8.4.6 Ermittlung der Immissionen – Rechnung oder Messung? 159
8.5 Umgang mit Lärm in der Nachbarschaft – Zuständigkeiten, Beschwerdewege, Instanzen 160
9 Schallschutz im Hochbau 162
9.1 Einführung 162
9.1.1 Geschichte des Schallschutzes 162
9.1.2 Bauakustik und Raumakustik 163
9.1.3 Schalldämmung und Schalldämpfung 164
9.2 Dämmung von Luftschall 165
9.2.1 Energiebilanz 165
9.2.2 Schalldämm-Maß, bewertetes Schalldämm-Maß 166
9.2.3 Spektrum-Anpassungswerte 169
9.2.4 Zusammenfassende Darstellung – Weitere Kenngrößen 170
9.3 Dämmung von Trittschall 172
9.3.1 Körperschall 172
9.3.2 Norm-Trittschallpegel, bewerteter Norm-Trittschallpegel 173
9.3.3 Weitere Kenngrößen 174
9.3.4 Spektrum-Anpassungswert 175
9.3.5 Verbesserung der Trittschalldämmung massiver Decken durch eine Deckenauflage 175
9.4 Schalldämmung von Bauteilen 177
9.4.1 Bauphysikalische Grundlagen für die Dämmung von Luftschall 177
9.4.2 Anforderungen an Bauteile 181
9.4.3 Resultierendes Schalldämm- Maß zusammengesetzter Bauteile 184
9.4.4 Flanken- und Nebenwegübertragung 185
9.4.5 Unsicherheit und Einflüsse auf die Prüfergebnisse 187
9.5 Ermittlung des maßgeblichen Außenlärmpegels 189
9.6 Zulässige Schalldruckpegel in schutzbedürftigen Räumen 190
9.7 Nutzergeräusche 190
9.8 Wahrung der Vertraulichkeit 191
9.9 Vertragliche Vereinbarungen 192
9.10 Zusammenfassung der Regelwerke 194
9.11 Software 196
9.12 Beispiele 196
10 Elementare Raumakustik 199
10.1 Umfang und Aufgaben der Raumakustik 199
10.2 Nachhallzeit und Schallabsorption 199
10.3 Schallabsorptionsgrad und Strömungswiderstand 203
10.4 Hallradius, Raumpegel, mittlerer Schallabsorptionsgrad 205
10.4.1 Schalleinwirkung von außen 205
10.4.2 Schallquellen im Raum 205
10.5 Sprachverständlichkeit 207
11 Hinweise zur CD-ROM zum Buch (Inhalte auf Anfrage) 209
11.1 Programme zur Berechnung von Lärm-Immissionen 209
11.1.1 CadnaA 210
11.1.2 IMMI DEMO 531 Verkehr 211
11.2 Programme zur Bearbeitung und Darstellung von Schallmessungen 211
11.2.1 Noise Explorer Type 7815 212
11.2.2 NOISY DEMO 72 213
12 Sachwortverzeichnis 214
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7 Lärm am Arbeitsplatz (S. 126-127)

7.1 Die Berufskrankheit „Lärmschwerhörigkeit"

Berufskrankheiten sind seit 1936 in der Berufskrankheitenverordnung (BKV) aufgeführt. Unter der früheren Nr. 26, neuerdings unter der Nr. 2301, wird die Berufskrankheit „Lärmschwerhörigkeit" genannt, welche zur Minderung der Erwerbsfähigkeit führt. Ist diese anerkannt, ergibt sich ein Anspruch auf Rentenzahlungen. Außer für Entschädigungsleistungen, Heilbehandlungen, Rentenzahlungen sind die Berufsgenossenschaften (BG) per Gesetz auch für Prävention, arbeitsmedizinische Untersuchungen, Technische Aufsichtsdienste sowie für Aus- und Fortbildung zuständig. Die Kosten werden auf die Beiträge der Versicherten (derzeit etwa 3 Mio. gewerbliche Unternehmen mit 30 Mio. Vollbeschäftigten) umgelegt. Laut BG-Statistik für das Jahr 2003 sieht die Bilanz für die BK 2301 wie folgt aus:

• Anzeigen auf Verdacht: 9.918 Fälle
• Anerkannt: 6.407 Fälle
• Darunter neue Renten: 651 Fälle (zum Vergleich: 1996 1.252 Fälle)

Die Kosten für die Renten betragen pro Fall vom Eintritt bis zum Tod des Empfängers etwa 80.000 EUR. Da die Maßnahmen zur Lärmminderung sich inzwischen auswirken, ist die Zahl anerkannter Fälle rückläufig. Die Spitzenwerte lagen in den Jahren 1995/1996 bei je etwa 8.000 anerkannten Fällen.

7.2 Richtlinie des Rates RLR 86/188/EWG

Schutz der Arbeitnehmer gegen Gefährdung durch Lärm am Arbeitsplatz (s. auch Kapitel 7.7).

7.2.1 Wesentliche Inhalte

1986 wurden in der genannten Richtlinie Grundsätze für den Schutz der Arbeitnehmer in mehreren Artikeln festgelegt. Die wichtigsten werden nachfolgend aufgeführt, sie sind inzwischen Bestandteil der nationalen Gesetzgebung (Kapitel 5.2). Durch natio nale Rechts- und Verwaltungsvorschriften kann ein weiter gehender Schutz, z. B. zur Berücksichtigung von impulsartigem Lärm, nach dem Grundsatz eingeführt werden:

„Die Lärmexposition ist unter Berücksichtigung des technischen Fortschritts auf das niedrigste, in der Praxis vertretbare Niveau zu senken".

• Definition der täglichen und wöchentlichen Lärmexposition,
• Vorschriften über Ermittlung, Messung, Geräte und Verfahren,
• Unterrichtung und Belehrung der Betroffenen,
• Treffen geeigneter Maßnahmen, falls die persönliche Lärmexposition 85 dB(A) überschreitet oder L peak 140 dB (ppeak 200 Pa) ist,
• Ursachenermittlung, Einleitung technischer und organisatorischer Maßnahmen zur Lärmminderung, falls die persönliche Lärmexposition 90 dB(A) überschreitet oder L peak 140 dB ist,
• Das Tragen von Gehörschutzmitteln ist zu veranlassen, falls die persönliche Lärmexposition 90 dB(A) überschreitet oder Lpeak 140 dB ist.
• Die Hörfähigkeit ist zu überwachen, falls die persönliche Lärmexposition 85 dB(A) überschreitet.