Lärm – Die wichtigsten Fakten

Lärm ist ein unerwünschtes Geräusch und wird oft als unzumutbar empfunden. Konkret bezeichnet man als Lärm jene Art von Schallereignissen, die Menschen stören, belästigen, in ihrer Leistungsfähigkeit einschränken oder gar gesundheitlich schädigen können.

Die Lästigkeit eines Schallereignisses kann nicht exakt gemessen werden, denn Störwirkung und Belästigung werden individuell sehr unterschiedlich empfunden. Dabei spielt neben der Lautstärke und dem Informationsgehalt des Geräusches insbesondere die subjektive Einstellung des Hörers gegenüber dem Schallereignis eine entscheidende Rolle. So wird Musik einer bestimmten Stilrichtung (z. B. Jazz) von dem einen als Vergnügen, von dem anderen aber als störend und belästigend empfunden.

Eine Annäherung an das Thema Lärm erfolgt daher über den Schall, der sich physikalisch beschreiben und messtechnisch erfassen lässt.

Was ist Schall?
Schwingungen, die in einem elastischen Medium erzeugt werden, bezeichnet man als Schall. Vom Menschen wahrgenommen werden jedoch nur die Frequenzen des sogenannten Hörschalls. Liegen die Schallfrequenzen ober- oder unterhalb des Hörbereichs spricht man von Ultra- oder Infraschall.

Nach der Art des Mediums, in dem die Schwingungen ausgelöst werden, unterscheidet man Luftschall, Körperschall und Wasserschall.

Luftschall kann auf unterschiedlichste Arten entstehen. Er entsteht z. B., indem die Luftteilchen durch Strömungen unmittelbar in Schwingung versetzt werden (z. B. Abgase am Auspuff von Verbrennungsmotoren). Häufig entsteht Luftschall aber durch sich bewegende Strukturen, die dann die angrenzende Luft in Bewegung versetzen. Ursächlich hierfür sind dynamische Kräfte, die beispielsweise Baumaschinen oder Bauteile zu Schwingungen anregen. Hierbei entsteht der sog. Körperschall. Dieser wird über die Maschinen- oder Bauteiloberflächen an die angrenzende Luft abgestrahlt und vom menschlichen Ohr als Luftschall wahrgenommen (z. B. „Hammerschlag“). Zur Kennzeichnung von Geräuschen werden Schallfeldgrößen angewendet, die entweder die Schallimmission oder Schallemission beschreiben. Es ist wichtig, die beiden so ähnlich klingenden Begriffe klar voneinander zu unterscheiden:

Abbildung 1 - Beispiel Baustelle:
Am Emissionsort Baustelle senden die Schallquellen „Baumaschinen“ Baulärm (Schall) in die Umgebung. Dieser wird am Immissionsort (Aufenthaltsort von Menschen) eingetragen und so von den Menschen empfangen.

Schallfeldgrössen und Pegelmasse

Die Schallausbreitung in der Luft kann u.a. durch die Schallfeldgrößen Schalldruck p und die Schallleistung P beschrieben werden.

Die charakteristische Größe für die Schallwahrnehmung durch das Gehör ist der Schalldruck p [Pa]. Schall ist eine kleine zeitliche Änderung des Druckes in der Luft.

Die Schallleistung P [W] ist die von einer Schallquelle je Zeiteinheit abgestrahlte Schallenergie. Die Schallleistung verteilt sich mit zunehmender Entfernung von der Schallquelle auf eine immer größer werdende Fläche. Deshalb nimmt die auf die Fläche bezogene Schallleistung - die sog. Schallintensität - mit der Entfernung ab.

Um den sehr großen Hörbereich und die Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs übersichtlich darstellen und verarbeiten zu können, werden logarithmische Pegelmaße L mit der Einheit Dezibel [dB] verwendet (z. B. Schalldruckpegel L_p, Schallleistungspegel L_w).

Für die Prognose der zu erwartenden Lärmbelastung an einem bestimmten Ort (siehe Kapitel 5) sind die entsprechenden Pegelwerte zu addieren, zu subtrahieren oder zu mitteln. Da es sich um logarithmische Pegelmaße handelt, spricht man von energetischer Addition, Subtraktion oder Mittelung.

Praxisbeispiel:
Die Addition von zwei gleich lauten Schallquellen führt (lediglich) zu einer Pegelerhöhung von 3 dB (Verdoppelung der Schallenergie) – siehe Abbildung 2.

Abbildung 2: Prinzipdarstellung Pegelerhöhung bei zwei gleich lauten Baumaschinen

Die Angabe des Schalldruckpegels allein ist für bestimmte Analysen, z. B. der Geräuschentstehung bei Maschinen und der Schallabstrahlung/Schallausbreitung im Freien, oftmals nicht ausreichend. Vielmehr sind detaillierte Informationen über die im Geräusch enthaltenen Frequenzanteile erforderlich.

Grössen zur Kennzeichnung der Schallemission

Durch die Lärmkenngrößen der Schallemission wird die Schallabstrahlung von Schallquellen unter festgelegten Aufstellungs- und Betriebsbedingungen eindeutig gekennzeichnet. Diese Kenngrößen können u.a. zum Vergleich mit Grenzwerten der Schallemission, zur Vorausberechnung der an einem konkreten Ort zu erwartenden Schallimmission oder zur Planung von erforderlich werdenden Lärmschutzmaßnahmen verwendet werden.

Schallleistungspegel

Der Schallleistungspegel ist ein Maß für die von der Maschine (Schallquelle) insgesamt abgestrahlte Schallenergie und stellt die Hauptgröße bei Schallemissionsmessungen dar. Diese Kenngröße ist eine erzeugnisspezifi sche Maschinenkenngröße. Sie ist daher unabhängig von der Entfernung zwischen Maschine und Immissionsort.

Es ist üblich, den Schallleistungspegel auch als frequenzbewerteten, z. B. A-Schallleistungspegel L_WA in dB(A) anzugeben. Der A-Schallleistungspegel ist besonders gut zur Beurteilung der Geräuschemission einer Maschine geeignet. Dieser wird auf der Grundlage des A-bewerteten Schalldruckpegels L_pA (siehe Abschnitt „Größen zur Kennzeichnung der Schallimmission“) ermittelt.

Zulässige Schallleistungspegel für Maschinen und Geräte sind in der Richtlinie 2005/88/EG festgelegt. Baumaschinen dürfen in der EU nur dann gewerbsmäßig in den Verkehr gebracht werden, wenn diese die zulässigen Geräuschemissionskennwerte (Schallleistungspegel) der einschlägigen Richtlinie der Europäischen Gemeinschaft (EG) nicht überschreiten.

Für die Lärmimmissionsprognose (siehe Kapitel 5) bedarf es geeigneter Ausgangswerte. Auch wenn versucht worden ist, mit den Messverfahren die Betriebsbedingungen für Baumaschinen in einem praktischen Baustelleneinsatz so gut wie möglich abzubilden, so spiegeln die zulässigen Grenzwerte
der 2005/88/EG die im konkreten Fall entstehende Schallleistung nicht immer sachgerecht wider. Sie sind daher nicht in jedem Fall als Eingangsdaten zur Prognose der Lärmimmission geeignet. Problematisch ist auch, dass die Richtlinie keinen vollständigen Produktkatalog von Baumaschinen berücksichtigt. Darüber hinaus sind nicht für alle Baumaschinen Grenzwerte enthalten. Für einen Teil der Baumaschinen ist lediglich die Kennzeichnungspflicht (Plakette) mit dem „garantierten Schallleistungspegel“ vorgesehen.

Einen ergänzenden Beitrag können z. B. die Untersuchungen vom Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie (2004) liefern. Als Ergebnis der Untersuchungen wurden akustische Kenndaten (A-bewerteter energieäquivalenter Schallleistungspegel L_WAeq) von Baumaschinen (z. B. Radlader) unter den verschiedenartigsten, praxisbezogenen Einsatzbedingungen (z. B. „Radlader belädt Lkw“) ermittelt und in insgesamt 125 Datenblättern zur Verfügung gestellt.

Grössen zur Kennzeichnung der Schallimmission

Immissionsangaben sind immer dann von zentraler Bedeutung, wenn Menschen durch Lärm betroffen sind.

Die Immission, d.h. die Einwirkung von Schall auf einen exponierten Ort, ist eine Funktion:

• der Emission aller umgebenden Schallquellen,
• der Einwirkdauer,
• des Abstands zwischen Emissions- und Immissionsort und
• der Ausbreitungsbedingungen (Abschirmung, Reflexion, Meteorologie).

Die Geräuschimmission ist (in Deutschland) mit sogenannten Immissionsrichtwerten, die in der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Schutz gegen Baulärm – Geräuschimmission (AVV Baulärm, 1970) enthalten sind, zu vergleichen.

Frequenzbewertete Schalldruckpegel

Um das subjektive Lärmempfinden, insbesondere die frequenzabhängige Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs messtechnisch möglichst gut abzubilden, ist in Messgeräten ein sogenannter „A-Filter“ installiert, der am Schallpegelmesser je nach Messaufgabe aktiviert oder deaktiviert werden kann. Der an einem Messgerät abgelesene Messwert ist bei eingeschaltetem A-Filter ein sogenannter frequenzbewerteter Schalldruckpegel. Bei der Beurteilung von Baulärm ist diese A-Bewertung anzuwenden.

Zeitbewertete und äquivalente Schallpegel

Die meisten Geräusche sind zeitlich variabel, d.h. sie unterliegen mehr oder weniger starken Schwankungen. Im Zusammenhang mit der Thematik Baulärm werden üblicherweise folgende zeitbewertete und äquivalente Pegel verwendet (Definitionen siehe Glossar in Kapitel 7):

• Äquivalenter Dauerschallpegel L_p,_eq, L_pA,_eq
• Äquivalenter Taktmaximal-Mittelungspegel L_AFTeq
• Mittlerer Maximalpegel L_AF1, L_WAF1
• Maximalpegel L_AFmax, L_WAFmax

Beurteilungspegel

Der Beurteilungspegel L_r stellt die maßgebliche Größe zur Beurteilung von Baulärm dar. Neben dem rein physikalischen Schalldruckpegel enthält er zusätzlich Zuschläge für die Lästigkeit (Impulshaltigkeit bzw. Tonhaltigkeit) und ggf. Abschläge, sofern ein Geräusch nicht über den gesamten Beurteilungszeitraum (tags: 7-20 Uhr; nachts: 20-7 Uhr) einwirkt.
Nach der Ermittlung des frequenzbewerteten und zeitlich gemittelten „äquivalenten Taktmaximalpegels“ (L_AFTeq; dieser enthält bereits den Lästigkeitszuschlag für eine Impulshaltigkeit), wird der Beurteilungspegel L_r (Noise Rating Level) gebildet. Dazu wird der äquivalente Taktmaximalpegel mit ggf. einem Zuschlag für die Lästigkeit von deutlich heraushörbaren Tönen (Tonhaltigkeitszuschlag) und/oder mit einem Abschlag für die sog. Zeitkorrektur (Berücksichtigung der durchschnittlichen täglichen Betriebsdauer) versehen.

Ist eine Geräuschquelle nicht im gesamten Beurteilungszeitraum in Betrieb, so erfolgt der Abschlag für die Zeitkorrektur gemäß AVV Baulärm in Abstufungen (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1: Abschlag für die Zeitkorrektur bei der Bildung des Beurteilungspegels gemäß AVV Baulärm

Die einzelnen Beurteilungspegel der auf einer Baustelle betriebenen Baumaschinen sind energetisch zu einem Gesamtbeurteilungspegel zusammenzufassen. Wurde das Gesamtgeräusch der Baustelle gemessen, ist dieser Schritt nicht erforderlich.

Pegelerhöhende und pegelmindernde Einflussgrösse/Schallausbreitung

Pegelerhöhende bzw. pegelmindernde Einflüsse ergeben sich aus der Entfernung zwischen Emissionsquelle und Immissionsort sowie der Art und Weise der Schallausbreitung. Bei freier, ungehinderter Schallausbreitung vermindert sich der Schallpegel bereits aufgrund der Verteilung der Schallenergie auf eine immer größer werdende Fläche um 6 dB(A) pro Abstandsverdopplung von der Quelle (siehe Abbildung 3). Bei Ausbreitung unter normalen Bedingungen („bebautes Gebiet“) oder in schmalen, eng bebauten Gebieten sind die Pegelminderungen unter Umständen geringer.

Abbildung 3: Prinzipdarstellung – Schallpegelabnahme bei ungehinderter Schallausbreitung