Schall und Schwingungen
Akustik, Schall
Akustik ist die Lehre vom Schall. Schall ist ein Schwingungsvorgang in Gasen (z. B. Luftschall), in Flüssigkeiten (z. B. Wasserschall) oder in Festkörpern (Körperschall, z. B. durch die Wände von Gebäuden). Die Lautstärke des (Luft-)Schalls ist durch den Schalldruck gekennzeichnet und wird als Schalldruckpegel oder als Schallleistungspegel gemessen und in Dezibel (dB) angegeben. Die Tonhöhe des Schalls wird in Hertz (Hz) gemessen; der für den Menschen hörbare Frequenzbereich reicht von ca. 20 Hz bis ca. 20 kHz, wobei diese obere Frequenzgrenze mit zunehmendem Alter abnimmt. Schall jenseits von 20 kHz wird als Ultraschall bezeichnet.
Lärm
Lärm ist unerwünschter Schall, der störend, belästigend oder gefährdend ist. Lärm kann das Wohlbefinden beeinträchtigen und zu gesundheitlichen Schäden führen (z. B. irreversible Gehörschädigung durch übermäßige Beschallung mit tragbaren Musikabspielgeräten). Lärm ist daher zu vermeiden oder – sofern das nicht möglich ist – durch Schallschutzmaßnahmen zu verringern.
Schallschutz
Schallschutz, also Schutz vor Schall, wird bevorzugt durch primäre Maßnahmen erreicht, d. h. durch Verhinderung oder Verringerung der Schallentstehung, z. B. Schneiden statt Sägen von Blech. Durch sekundäre Schallschutzmaßnahmen wird der Schall auf dem Ausbreitungsweg gedämpft oder gedämmt, z. B. durch Schalldämpfer, Lärmschutzwände an Verkehrswegen, Schallschutzfenster, besonders ausgeführte Wände und Decken in Gebäuden oder das Tragen von Gehörschutz bei der Arbeit.
Schwingungen
Mechanische Schwingungen, im Arbeitsschutz auch Vibrationen und im Umweltschutz auch Erschütterungen genannt, sind Bewegungen von und in festen Körpern, deren Frequenzbereich von ganz langsam (z. B. Schwingen einer Schaukel) bis sehr schnell (z. B. Schwingungen in einem Quarz) reicht. Selten werden sie bewusst erzeugt (wie z. B. bei einer Vibrationsramme), meist sind sie unerwünschte Begleiterscheinungen (z. B. Vibrationen an den Griffen von Winkelschleifern, Erschütterungen in der Nachbarschaft von Straßen und Schienenverkehrswegen, Folgen der Unwucht von Maschinen). Die Schwingungstechnik befasst sich daher hauptsächlich mit der Ermittlung von Schwingungen und Maßnahmen zu ihrer Verringerung.
Zuständig für die Normung auf dem Gebiet der Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik ist der Normenausschuss NA 001 Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDI.
Normenportale und Taschenbücher des NALS
Zu einzelnen Sachthemen hat der Normenausschuss Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik (NALS) im DIN und VDI Normenportale und Taschenbücher erstellt, die die relevanten Normen, VDI-Richtlinien und ggf. Verordnungen im Volltext enthalten.
Das Normenportal DIN Schall & Schwingungen online (www.din-schall-schwingungen.de) bietet eine Zusammenstellung von Verordnungen, Normen und VDI-Richtlinien, die im Zusammenhang mit Lärm und Vibrationen am Arbeitsplatz sowie der Ermittlung der Geräusch- und Schwingungskennwerte von Maschinen stehen.
Das Normenportal DIN Umgebungslärm online (www.din-umgebungslaerm.de) bietet eine Zusammenstellung von Verordnungen, Normen und VDI-Richtlinien, die im Zusammenhang mit der Ermittlung und Beurteilung von Umgebungslärm sowie der Ermittlung der Geräuschkennwerte von Maschinen stehen.
Das 2-bändige DIN-Taschenbuch 315 enthält Normen zur Messung und Angabe der Geräuschemission von Maschinen.
Exemplarisch werden im Folgenden einige Normen und VDI-Richtlinien des NALS vorgestellt.
DIN 45645-2 "Ermittlung des Beurteilungspegels am Arbeitsplatz bei Tätigkeiten unterhalb des Pegelbereiches der Gehörgefährdung" gilt für die einheitliche Ermittlung des Beurteilungspegels von Geräuschimmissionen an Arbeitsplätzen, d. h. für die Ermittlung eines Beurteilungspegels als Kenngröße für die extraauralen Wirkungen von Geräuschen am Arbeitsplatz unter Berücksichtigung von Tonzuschlägen und Impulszuschlägen sowie für die Bestimmung der Lästigkeit und Störwirkung von Geräuschen am Arbeitsplatz.
In den Normen der Reihe DIN 45673 "Mechanische Schwingungen – Elastische Elemente des Oberbaus von Schienenfahrwegen" sind Verfahren festgelegt, wie Messungen mit dem Ziel durchgeführt werden, die erschütterungsmindernde Wirkung von im Gleis eingebauten oder einzubauenden elastischen Elementen zu bewerten bzw. die Kennwerte zur Beschreibung der statischen und dynamischen Eigenschaften solcher Elemente zu ermitteln. Einige dieser Normen wurden ins Englische übersetzt, um die für den Erschütterungsschutz relevanten Festlegungen auch dem nicht deutschsprachigen Ausland bekanntzumachen.
In VDI 4100 "Schallschutz von Wohnungen – Kriterien für Planung und Beurteilung" sind drei bauteilbezogene Schallschutzklassen für Wohnungen, Reihenhäuser und Doppelhäuser festgelegt, was auch zur Deklaration höheren Komforts aus akustischer Sicht beiträgt. Diese Richtlinie wendet sich an Planer, Architekten, akustische Berater, Bauherren, Mieter und Vermieter sowie an Käufer und Verkäufer von Häusern und Wohnungen. In dem Entwurf "Schallschutz im Hochbau – Wohnungen – Beurteilung und Vorschläge für erhöhten Schallschutz" für eine Neufassung von VDI 4100 wurde das Konzept auf raumbezogene Kenngrößen umgestellt, d. h. statt der Kennwerte für die erforderliche Schalldämmung einzelner Bauelemente werden Kennwerte für den erforderlichen Schallschutz des kompletten Raums betrachtet.
Die Normen DIN EN ISO 3741 bis DIN EN ISO 3747 "Akustik – Bestimmung der Schallleistungs- und Schallenergiepegel von Geräuschquellen aus Schalldruckmessungen" beschreiben verschiedene Verfahren zur Bestimmung des Schallleistungs- und Schallenergiepegels von Maschinen und Anlagen. Sie basieren auf der Messung des Schalldruckpegels und sind für verschiedene Messumgebungen (Freifeld bis Hallraum) und Genauigkeitsklassen ausgelegt. Zusammen mit den maschinenspezifischen Geräuschmessnormen, die zusätzliche spezielle Festlegungen (z. B. Aufstellungs- und Betriebsbedingungen) für bestimmte Maschinen- und Gerätearten enthalten, dienen diese Normen u. a. zur Ausfüllung der EU-Maschinenrichtlinie (2006/42/EG).