Raumakustik (Schall im Raum) und Maßnahmen Lärmminderung

Raumakustik - Das Verhalten von Schall in einem Raum

Schallreflexion und Schallabsorption

Die von einer Schallquelle abgestrahlte Schallenergie wird beim Auftreffen auf die Raumwände in zwei Komponenten zerlegt:

1. Ein Teil wird zurück in den Raum reflektiert,
2. der nicht reflektierte Anteil wird in den Wänden zum Teil absorbiert, d.h. in Wärme umgewandelt, zum Teil in Form von Körperschall weitergeleitet.

Ein Echo entsteht, wenn sich Schallanteile, die aus derselben Quelle stammen, durch Reflexionen zeitverzögert überlagern. Je größer die Differenz der Weglänge zwischen dem direkt beim Beobachter eintreffenden Schall und dem reflektierten Schallanteil, desto größer ist die Verzögerungszeit. Echos in großen Räumen können daher durch Verkürzung der Reflexionswege verhindert werden.

Was Schallabsorption bedeutet, wird deutlich, wenn an einem Punkt im Raum der von einer stetigen Schallquelle verursachten Schalldruckpegel gemessen wird. Anstatt nach dem Einschalten der Schallquelle auf Grund der  zunehmenden Anzahl von Reflexionen am Messpunkt unendlich hoch zu steigen, stabilisiert sich der Schalldruckpegel bald durch die Dämpfung, die die Reflexionen bei jedem Auftreffen auf feste Körper erfahren.

Absorbierende Wirkung haben z. B. poröse Materialien, die Schallenergie aufnehmen, indem sie die Bewegung der Luftpartikel bremsen und durch die dabei entstehenden Reibungskräfte die Schallenergie in Wärmeenergie umwandeln, wobei der Absorptionsgrad eines Materials nicht für jede Frequenz gleich groß ist.

Schallausbreitung

Im Bereich, wo der Anteil der Reflexionen am Schalldruck noch gering ist (Freifeld), fällt der Schallpegel bei jeder Abstandsverdoppelung um die Hälfte (= 6 dB) ab. Ab einer bestimmten Entfernung von der Schallquelle (im  Hallfeld) nimmt auf Grund der Reflexionen der Schalldruck nicht mehr ab, jedoch kann durch den Einsatz von absorbierenden Materialien der Schallpegel im Raum reduziert werden.

Die Nachhallzeit

Wird die Schallquelle abgeschaltet, so kommt es zu einem Abklingvorgang, dem Nachhall. Die zeitliche Abklingrate, die Nachhallzeit, hängt von Lage, Menge und Qualität des absorbierenden Materials im Raum ab. Die Nachhallzeit ist definiert als die Zeit, nach der der Schalldruckpegel in einem Raum um 60 dB abgeklungen ist. Das entspricht einem Abfallen des Schalldrucks um den Faktor 1000.

Räume mit stark reflektierenden Flächen (schallharte Räume) besitzen relativ lange Nachhallzeiten, während in Räumen, deren Wände, Decken und Böden mit extrem stark absorbierenden Materialien versehen sind, die Nachhallzeiten nahezu Null betragen. Die Absorption und somit auch die Nachhallzeit hängen stark von der Frequenz und dem Einfallswinkel des auftreffenden Schalls ab. Im Allgemeinen ist die Nachhallzeit bei tiefen Frequenzen länger, da diese bei Verwendung von für die Raumausstattung üblichen Materialien weniger stark absorbiert werden als hohe Frequenzen. Grundsätzlich führt aber jede Reduktion der Nachhallzeit zu einer Abnahme des Hintergrundgeräuschpegels.

Lärmreduktion durch Absorption

Der mittlere Schallabsorptionsgrad α_m ergibt sich aus der Gesamtabsorption (= die Summe aller mit ihren Absorptionsgraden gewichteten Oberflächen inkl. Einrichtung und Personen) gebrochen durch die Summe dieser Oberflächen. Da es bei der Planung von Räumen zweckmäßiger ist, sich auf die Gestaltung der Begrenzungsflächen (Wände, Fußboden, Decke) beschränken zu können, wird der mittlere Schallabsorptionsgrad der Begrenzungsflächen αm,B definiert als Gesamtabsorption der Begrenzungsflächen gebrochen durch die Summe aller Begrenzungsflächen.

Die Verordnung Lärm und Vibrationen - VOLV fordert in § 10 zur Einhaltung der in den §§ 3 und 5 angeführten Grenzwerten ein α_m,B von 0,25 bzw. ein αm von 0,3 für die Frequenzen von 500, 1000 und 2000 Hz. Sie orientiert sich dabei an der ÖNORM B 8115-3:2005 11 01. Die Werte von αm,B sind so gewählt, dass sich erfahrungsgemäß bei ihrer Erfüllung und bei üblicher Einrichtung des Raumes die Werte von αm (bei der Nachhallmessung) ergeben.

Eine Erhöhung der Schallabsorption bewirkt nicht nur eine Reduktion der Nachhallzeit und eine damit verbundene Verbesserung des akustischen Klimas (z. B. bessere Sprachverständlichkeit), sondern verringert auch die im Raum herrschenden Lärmpegel. Besonders in Arbeitsräumen, in denen sich starke Lärmemittenten befinden, können an Arbeitsplätzen, die nicht in unmittelbarer Nähe dieser Lärmemittenten eingerichtet sind, durch raumakustische Maßnahmen deutliche Pegelminderungen erzielt werden.

Schutzziele

Beeinträchtigungen sind individuelle Reaktionen auf Einwirkungen, die rückbildungsfähig sind.

Beanspruchungen sind individuelle Reaktionen auf Einwirkungen (Belastungen). Über den angeführten Grenzwerten sind Gefährdungen des Gehörs individuell nicht mehr gänzlich auszuschließen.

Schutzziel	Lärmexposition	Beschreibung
Beeinträchtigungen vermeiden allgemeine Minimierung § 9 Abs. 1, 2 VOLV	so niedrig wie möglich!	Unter Berücksichtigung des Standes der Technik und der Verfügbarkeit von geeigneten technischen Mitteln ist Lärm auf das niedrigste in der Praxis vertretbare Niveau zu senken.
Beeinträchtigungen mindern, vegetative Lärmwirkung vermeiden Unterschreitung der Grenzwerte für bestimmte Räume § 5 VOLV	LA,r maximal 50 dB LA,r maximal 65 dB	In Räumen mit überwiegend geistigen Tätigkeiten und in Aufenthalts-, Bereitschafts-, Sanitäts- und Wohnräumen ist die psychonervale Störwirkung von Lärm so niedrig wie möglich zu halten. Für einfache Bürotätigkeiten und vergleichbaren Tätigkeiten ist die vegetative Lärmwirkung zu vermeiden und die sprachliche Verständigung zu gewährleisten.
Beanspruchungen des Gehörs vermeiden Unterschreitung der Auslösewerte § 9 Abs. 1, 2 VOLV	LA,EX,8h möglichst < 80 dB LC,peak möglichst < 135 dB	Auslösewerte sind möglichst zu unterschreiten, wenn dies nicht möglich ist, ist den Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmern Gehörschutz zur Verfügung zu stellen und ausführliche Information und Unterweisung (§ 8 Abs. 1 VOLV) erforderlich.
statistisch relevante Gehörgefährdungen vermeiden Unterschreitung der Expositionsgrenzwerte § 3 Abs. 1 Z 3 VOLV	LA,EX,8h maximal 85 dB LC,peak maximal 137 dB	Die persönliche Lärmexposition darf die Expositionsgrenzwerte nicht überschreiten. Wenn die Expositionsgrenzwerte unterschritten sind, ist ein systematisches Maßnahmenprogramm gemäß §§ 10 bis 13 VOLV festzulegen und durchzuführen. Ziel: Unterschreitung der Expositionsgrenzwerte im Arbeitsbereich. Ist dies nicht möglich darf persönliche Schutzausrüstung (§ 14 Abs. 1 VOLV) als letzte Maßnahme nach den Maßnahmen gemäß §§ 10 bis 13 VOLV angewandt werden.

Maßnahmen zur Lärmminderung (§§ 10 bis 13 VOLV)

Maßnahmen	Beschreibung
Luftschallemission (Luftschallentstehung) verhindern oder mindern	Auswahl geräuscharmer Arbeitsverfahren und -mittel Schalldämpfer, Körperschalldämmung, Körperschalldämpfung
Luftschallemission (Schallabstrahlung von Maschinen und Einrichtungen) mindern	Lärmquelle abschirmen, kapseln oder abdecken
Luftschallimmission (Einwirkung auf Arbeitsbereiche oder Menschen) mindern	Schallisolierte oder schallgedämmte Arbeitsbereiche durch bauliche Trennung von lärmintensiven Bereichen schaffen
Schallreflexionen (Reflexion an  Raumbegrenzungsflächen oder Abschirmungen) mindern	Sonderfall der Luftschallimmission, bei der Schallanteile an Raumbegrenzungsflächen oder Abschirmungen reflektiert  werden und so die Lärmbelastung im Raum (für Menschen) erhöht Maßnahme: Schallschluckende Raumbegrenzungsflächen (Abschirmungen), womit der Anteil des reflektierten Schalls im Raum reduziert wird
Abstandsvergrößerung zur Schallquelle	Anpassung der ortsbezogenen Arbeitsorganisation. Möglichst große Abstände von lärmintensiven Arbeitsbereichen, Arbeitsmitteln, oder lärmintensiver Umwelt (z.B. Verkehrslärm).
Expositionszeit verringern	Anpassung der Arbeitsorganisation. Zeitliche und örtliche Verlagerung von lärmintensiven Arbeitsprozessen, um die Dauer der Lärmeinwirkung gering zuhalten
Wahrnehmung von akustischen Signalen bzw. Annäherungsgeräuschen ermöglichen	Vorausgesetzt: Lärmminderungsmaßnahmen. Bei gegebenem Grundlärmpegel müssen die Signalpegel (Sprechen, Warn- oder Alarmsignale, mobile Arbeitsmittel) ausreichend gut wahrgenommen werden können oder durch Ersatzmaßnahmen bzw. zusätzliche Maßnahmen, wie optische Signale, die Wahrnehmung sichergestellt werden.