BGI 797 Geräuschminderung in Fertigungshallen Schallausbreitungsminderung Reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung Messverfahren

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1 BGI 797 Geräuschminderung in Fertigungshallen Schallausbreitungsminderung Reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung Messverfahren Lärmschutz-Arbeitsblatt LSA (bisher ZH 1/564.16) Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit August Vorbemerkung, Anwendungsbereich Der Schallpegel an den einzelnen Arbeitsplätzen eines Fertigungsraumes wird von der Schallabsorptionsfähigkeit der Raumbegrenzungsflächen mitbestimmt. In reflexionsarmer Umgebung vermindert sich der Schallpegel einer Schallquelle mit größer werdendem Abstand rascher und in der Nähe der Schallquelle tritt eine geringere reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung auf. Diese Wirkung ist umso größer, je näher benachbart ein Arbeitsplatz zu einer Raumbegrenzungsfläche ist. Für die meisten Fertigungsräume ist die aus der Nachhallzeit berechnete äquivalente Schallabsorptionsfläche in der Regel nicht zur Beurteilung raumakustischer Verhältnisse geeignet. Dies gilt insbesondere, wenn größte und kleinste Raumabmessung das Verhältnis 3:1 nicht mehr einhalten. Quantitativ sichere Aussagen darüber, wieviel Absorptionsmaterial grundsätzlich in einen raumakustisch ungünstigen Raum eingebracht werden sollte, um eine optimale Schallabsorption zu erhalten, können dann aus der Größe der Nachhallzeit nicht mehr abgeleitet werden. Daneben ist die Nachhallzeit auch dann nicht mehr als Ausgangsgröße für verlässliche Berechnungen brauchbar, wenn die Schallabsorption im Raum sehr ungleichmäßig verteilt ist oder wenn bereits ein hoher mittlerer Schallabsorptionsgrad vorliegt. Beurteilungsgrößen, die auch in den genannten Fällen nicht versagen, sind die Schallpegelabnahme bei Entfernung von einer Punktschallquelle die zugehörige Beurteilungsgröße ist die mittlere Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung und die reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung am Arbeitsplatz, auch als Raumrückwirkung bezeichnet [1]. Das vorliegende LSA-Blatt beschreibt Messverfahren für die Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung (siehe Abbildung 1) und die reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung am Arbeitsplatz anhand von Beispielen aus der betrieblichen Praxis.

2 Abbildung 1: Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung von einer Punktschallquelle (schematisch) 2 Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung 2.1 Begriffsbestimmung Die mittlere Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung ist ein Beurteilungsmaßstab für die akustischen Eigenschaften von Arbeitsräumen, der als Schallpegelabnahme mit zunehmender, jeweils verdoppelter Entfernung von einer Punktschallquelle bestimmt wird. Mit dieser Kenngröße ist eine unmittelbare Beurteilung der raumakustischen Verhältnisse möglich. Mit ihr kann die Ausdehnung des Einflussbereichs lauter Schallquellen im Raum abgeschätzt werden. Sie beantwortet die Frage, ob bzw. in welchem Maße ein ruhiger Arbeitsplatz in vorgegebener Entfernung von einer lauten Maschine durch Geräuschüberstrahlung in Mitleidenschaft gezogen wird, ohne dass für diese Aussage zusätzliche raumakustische Parameter ermittelt werden müssen. 2.2 Testschallquelle und Messpfad Die mittlere Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung wird auf einem geradlinigen Messpfad bestimmt, der von einer geeigneten Schallquelle mit punktförmiger Abstrahlcharakteristik ausgeht. An diese Testschallquelle sind die gleichen Anforderungen zu stellen, wie an die in DIN EN ISO 3744, DIN EN ISO 3746 bzw. DIN EN ISO 3747 [3] zur Bestimmung der Raumkorrektur vorgesehenen Vergleichsschallquellen: Unter anderem muss die Schallabstrahlung für jedes Terzband die in [2] geforderten Toleranzen einhalten. Die Schallquelle sollte Kurzzeitschwankungen der Energieversorgung möglichst nicht in Schwankungen der Schallabstrahlung umsetzen. Die mit einer sprungartigen Änderung in der Energieversorgung von 1 % verbundene Änderung der Schallabstrahlung darf höchstens 0,3 db betragen. Jeder folgende Messpunkt hat die doppelte Entfernung von der Schallquelle wie der vorherige Messpunkt. Von allen Messpunkten muss zur Schallquelle direkter Sichtkontakt bestehen. Schallquellen und Messpunkte befinden sich in Anlehnung an DIN EN ISO [4] in 1,5 m Höhe über dem Hallenboden.

3 Das Mikrofon ist horizontal auf die Schallquelle auszurichten. Zwischen Schallquelle und Mikrofon sollten grundsätzlich keine Streukörper auf dem Fußboden lagern. Ist dies in Ausnahmefällen nicht zu vermeiden, so dürfen die Streukörper nicht höher als 0,5 m sein. Seitliche Einengungen des Messpfades (z.b. Werkstücke, Container), die höher als 0,5 m, aber niedriger als 1 m sind, sollten höchstens bis auf 1,5 m Abstand an den Messpfad heranrücken. Der Messpfad hat von Streukörpern, die höher als 1 m sind, eine seitliche Mindestentfernung von 2 m einzuhalten. Zu den Messpfadenden sollten Einzel-Streukörper, die höher als 0,5 m, aber niedriger als 1 m sind, mindestens 2 m Abstand haben. Einzelstreukörper, die höher als 1 m sind, sollten von den Messpfadenden mindestens 3 m entfernt sein. Zu den Wänden sollte der Messpfad rundum mindestens 4 m Distanz haben, es sei denn, die Schallausbreitungsminderung ist in einem schmaleren Raum zu bestimmen. Um die genannten Bedingungen für die weitgehend ungehinderte Schallausbreitung entlang des Messpfades einzuhalten, empfiehlt es sich, z.b. zentral angelegte Transportwege zu wählen. 2.3 Beispiele für die Messpfadanordnung in Arbeitsräumen Gleichmäßig mit Arbeitsplätzen belegte Arbeitsräume Für gleichmäßig mit Arbeitsplätzen belegte Räume ist der Messpfad so anzuordnen, dass seine Mitte möglichst mit der Raummitte zusammenfällt. Es sind fünf Messpunkte bei 0,75 m, 1,5 m, 3 m, 6 m und 12 m Entfernung von der Testschallquelle festzulegen, wenn der Abstand zwischen 1 m Höhe überschreitenden Einzel-Streukörpern in Messpfadrichtung mindestens 18 m oder die Raumabmessung in Messpfadrichtung mindestens 20 m beträgt (Abbildung 2a). Bei kürzeren zur Verfügung stehenden streukörperfreien Strecken oder kürzeren Räumen ist der Messpfad auf 6 m (im Einzelfall auf 3 m) zu kürzen, so dass Testschallquelle und von ihr entferntester Messpunkt jeweils die oben genannten Mindestabstände zu Einzel-Streukörpern oder zu den entsprechenden Raumbegrenzungsflächen einhalten. Im Sinne einer möglichst sicheren Beurteilung der Raumakustik durch die Schallausbreitungsminderung ist der Messpfad in den Fällen, in denen eine Länge von 12 m nicht erreichbar ist, möglichst nur auf eine Länge von 6 m zu kürzen (Abbildung 2b).

4 (a) (b) TSQ = übliche Messpfadlänge Kürzung der Messpfadlänge auf das maximal mögliche Maß Testschallquelle Abbildung 2: Lage des Messpfades und Messpfadlänge bei unterschiedlich langen flachen Rechteckräumen Ist der Raum länger als 60 m, sind zwei Messpfade von jeweils 12 m Länge gleichmäßig auf die Raumlänge zu verteilen. Bei Hallenlängen über 90 m sind entsprechend drei 12 m lange Messpfade in Hallenlängsrichtung gleichmäßig entfernt hintereinander anzuordnen. Übersteigt die Hallenbreite 30 m, ist zusätzlich in Hallenquerrichtung mittig ein Messpfad von 12 m Länge festzulegen. Beispiele für mögliche Messpfadanordnungen in Fertigungsräumen unterschiedlicher Grundrissformen zeigt Abbildung 3. Nicht in jedem Fall wird es möglich sein, alle empfohlenen Messpfade mit dem erforderlichen Streukörperabstand anzulegen. Sollen in großen Fertigungsräumen nur Teilbereiche raumakustisch verbessert werden, so sind die Messpfade nur dort in möglichst zentraler Lage anzuordnen (siehe auch Abschnitt 2.3.2).

5 Abbildung 3: Anordnung mehrerer Messpfade bei langen (a) und langen und breiten (b) Flachräumen TSQ = Testschallquelle Ungleichmäßig mit Arbeitsplätzen belegte Räume Die folgenden Hinweise zur Lage der Messpfade beziehen sich auf Fertigungsräume, in denen Arbeitsplätze in bestimmten Raumteilbereichen konzentriert sind. Beispiele sind ausschließlich in einer Raumhälfte gelegene Arbeitsplätze, Arbeitsplätze nur entlang der Längswände oder Arbeitsplätze nur entlang einer Wand. Fertigungsräume sollen dabei erst dann als ungleichmäßig belegt gelten, wenn es sich nicht nur um einen vorübergehenden Zwischenzustand handelt, etwa nach Ersteinrichtung mit Belegung eines Raumteilbereichs, aber schrittweiser Auffüllung des gesamten Raumes mit (Maschinen und) Arbeitsplätzen im Laufe der ersten Jahre. Bei ungleichmäßig mit Arbeitsplätzen belegten Fertigungsräumen sollten die Messpfade unter den im Abschnitt 2.2 festgelegten Bedingungen bevorzugt in Transportwegabschnitten verlaufen, welche die mit Arbeitsplätzen belegten Raumzonen durchqueren oder ggf. diesen unmittelbar benachbart sind (Beispiele siehe Abbildung 4). Abbildung 4: Messpfad bei ungleichmäßig belegten Fertigungsräumen TSQ = Testschallquelle

6 2.4 Messtechnische Ermittlung der Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung Betriebsmessungen An den einzelnen Messpunkten entlang des Messpfades sind die Schalleinstrahlung der Schallquelle und das Fremdgeräusch in den Oktavbändern mit den Mittenfrequenzen 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz und 4000 Hz zu messen. Außerdem sollte der A-bewertete Gesamtschallpegel bei jedem Messpunkt zur Kontrolle registriert werden. Als Messgerät kommen integrierende Schallpegelmesser mit Oktavfilter, die mindestens die Genauigkeitsklasse 2 erfüllen [5], oder entsprechende Echtzeit-Terz/Oktav- Analysatoren in Frage. Für die Messung sind die Zeitbewertungen "S" oder "F" und eine Mittelungszeit von mindestens 10 Sekunden je Messpunkt zu wählen. Ohne Korrektur ist ein Messergebnis dann aussagefähig, wenn bei jeder Oktave von 500 Hz bis 4000 Hz der am Messpunkt bei Betrieb der Testschallquelle erfasste Schalldruckpegel Lp das vorhandene Fremdgeräusch Lp nach Abschalten der Testschallquelle um mindestens 10 db (Fremdgeräuschabstand) überschreitet. Bei einem Fremdgeräuschabstand L = L p L p " zwischen 6 db und 10 db ist eine Fremdgeräuschkorrektur noch möglich [3]: L p nutz = 10 lg (10 Lp /10 10 Lp"/10 ) L p nutz L p' L p" = tatsächlicher Schallpegel der Testschallquelle = Schallpegel bei eingeschalteter Testschallquelle in Umgebung mit Fremdgeräusch = Schallpegel des Fremdgeräuschs bei abgeschalteter Testschallquelle Diese Rechnung ist für jedes Einzelmessergebnis (Oktavschallpegel, A-bewerteter Gesamtschallpegel) durchzuführen. Für die Messergebnisse: L p' = 90 db L p" = 82 db ergibt die Rechnung: L p nutz = 89,3 db. Bei einem Fremdgeräuschabstand von weniger als 6 db ist keine Korrektur mehr möglich. In diesem Fall muss das Fremdgeräusch durch Abschalten von Hilfsversorgungen vermindert werden. Gegebenenfalls kann die Messung nur während der Betriebsruhe durchgeführt werden.

7 Die Schallausbreitungsminderung ist für jeden Messpfad gesondert zu bestimmen. Dazu werden die Messergebnisse zweckmäßigerweise in einer der Tabelle 1 ähnlichen Anordnung unter Auf- und Abrundung auf 0,5 db-werte notiert. Die Einzelwerte der Schallausbreitungsminderung ergeben sich aus der Differenz zwischen den Schallpegeln an zwei benachbarten Messpunkten des gleichen Messpfades. Im Beispiel nach Tabelle 1 ergibt sich die Schallausbreitungsminderung für die Oktavmittenfrequenz 500 Hz zwischen 0,75 m und 1,5 m, d.h. für die erste Abstandsverdoppelung, zu 79 db 74,5 db = 4,5 db. Diese Werte können zur Verdeutlichung in der Ergebnismatrix nach Tabelle 2 in Zwischenzeilen zwischen den Messabständen eingetragen werden. Die abschließende arithmetische Mittelwertbildung über jede Oktavspalte der Ergebnismatrix führt zum gesuchten Kennwert: mittlere Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung (Mittelungsergebnisse ebenfalls auf 0,5 db-werte runden). Tabelle 1: Frequenzabhängige Schallpegelregistrierung mit zunehmender Entfernung von der Testschallquelle Oktavbandmittenfrequenz in Hz in mm lin in db A-bew. in db(a) 0,75 79,0 db 82,0 db 80,5 db 84,5 db 91,5 90,0 1,50 74,5 db 77,5 db 76,0 db 78,5 db 85,5 84,5 3,00 70,0 db 73,0 db 71,0 db 73,0 db 80,0 79,5 6,00 67,0 db 70,0 db 67,0 db 69,0 db 77,0 76,0 12,00 64,5 db 67,5 db 65,0 db 65,5 db 74,0 73,0 Tabelle 2: Frequenzabhängige Werte der Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung Messabstand Gesamtschallpegel Messabstand Oktavbandmittenfrequenz in Hz in mm lin in db A-bew. in db(a) 0,75 4,5 db 4,5 db 4,5 db 6,0 db 6,0 5,5 1,50 4,5 db 4,5 db 5,0 db 5,5 db 5,5 5,0 3,00 3,0 db 3,0 db 4,0 db 4,0 db 3,0 3,5 6,00 2,5 db 2,5 db 2,0 db 3,5 db 3,5 3,0 12,00 mittl. Schallausbreitungsminderung 3,5 db 3,5 db 4,0 db 5,0 db 4,5 4,5

8 2.4.2 Orientierungsmessung Neben der Betriebsmessung zur möglichst genauen Erfassung der Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung kann im Einzelfall eine orientierende Abschätzung des Kennwertes erwünscht sein. Hierfür werden an die Schallquelle und die Messung geringere Anforderungen gestellt. Als Schallquelle sollte dann ein Gerät dienen, das im Frequenzbereich von 500 Hz bis 4000 Hz eine möglichst breitbändige und nicht schwankende Geräuschabstrahlung besitzt. Geeignet ist z.b. eine im Leerlauf betriebene (Winkel-) Schleifmaschine oder eine Bohrmaschine mit einer das Fremdgeräusch übersteigenden Schallabstrahlung (Korrekturen: siehe Abschnitt 2.4.1, jedoch gemäß [3] Mindestfremdgeräuschabstand 3 db), die von einem Beschäftigten etwa in 1,5 m Höhe gehalten wird. Messpfadlage und -länge und Messpunktfolge sind entsprechend Abschnitt und zu wählen Für eine Orientierungsmessung reicht als Messgerät ein Schallpegelmesser der Genauigkeitsklasse 3 mit Oktavfilter aus. Ist kein Oktavfilter vorhanden, so können nur orientierende Werte für den Gesamtschallpegel abgelesen werden. Als orientierende Kennwerte sind für jeden Messpfad die Mittelwerte des A-bewerteten oder des linearen Gesamtschallpegels und/oder, falls ein Oktavfilter zur Verfügung steht, die Mittelwerte der Pegel der einzelnen Oktavbänder zu bestimmen. 2.5 Beurteilung der Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung Bei der Festlegung der Messpunkte wurde zugunsten eines für alle Anwendungsfälle einheitlichen Messverfahrens das Direktschallfeld (teilweise) mit einbezogen. Je nach Schallabsorptionsvermögen des Raumes endet das Direktschallfeld in der Mehrzahl der hier interessierenden Arbeitsräume mit Flachraumcharakteristik bei etwa 2 m (in Einzelfällen bis zu 4 m) Abstand von der Schallquelle (vgl. auch [6]). Außerhalb des Direktschallfeldes wird für Entfernungen bis mindestens 12 m, d.h. für den Entfernungsbereich, der für die Auswirkung lauter Schallquellen in entsprechend großen Arbeitsräumen entscheidend ist, ein charakteristischer Wert der Schallausbreitungsminderung ermittelt. Er beträgt für die Oktaven 500 Hz bis 4000 Hz bei raumakustisch ungünstigen verbesserungswürdigen Fertigungsräumen ca. 2 bis 2,5 db [1], [7]. In Arbeitsräumen, in denen die Schallreflexion entsprechend dem Stand der Lärmminderungstechnik durch wirtschaftlichen, akustisch optimal gestalteten Einsatz vergrößerter schallabsorbierender Flächen (siehe LSA-Blätter und [1]) vermindert wurde, liegen die charakteristischen Werte der Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung im Bereich von 4,0 bis 4,5 db. Die Einzelmessergebnisse außerhalb des Direktschallfeldes streuen in belegten Fertigungsräumen um diesen charakteristischen Pegelbereich. Eine typische Messwertfolge ist in Abbildung 5 für die Oktavmittenfrequenzen 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz eingetragen.

9 Abbildung 5: Schallpegelabnahme mit zunehmendem Abstand von der Schallquelle In diesem LSA-Blatt werden die Einzelmesspunkte innerhalb des Direktschallfeldes hinzugenommen, um auch bei kleineren Messpfadlängen eine ausreichende Messpunktanzahl für die Mittelwertbildung zur Verfügung zu haben. Dabei steigt in der Mehrzahl der Fälle der für den Messpfad berechnete Mittelwert der Schallausbreitungsminderung gegenüber dem Mittelwert, der nur die Einzelmesspunkte außerhalb des Direktschallfeldes berücksichtigt, an. Eine Auswertung der vom Berufsgenossenschaftlichen Institut BIA gesammelten Messwerte hat gezeigt, dass für die festgelegten Messabstände 0,75 m, 1,5 m, 3 m, 6 m und 12 m diese Erhöhung gegenüber anderen Messpunktfestlegungen am geringsten ist. Sie lag, gemittelt über 165 ausgewertete Messpfade für die Messabstände 0,75 m, 1,5 m, 3 m, 6 m und 12 m deutlich unter 0,5 db, die selten vorkommende maximale Abweichung betrug 1 db. Die diesen Aussagen zu Grunde liegenden Messdaten entstammen der raumakustischen Beratungstätigkeit des Fachbereichs "Atbeitsgestaltung Physikalische Einwirkungen" des BIA und wurden über einen Zeitraum von drei Jahren an vielfältigen praktischen Objekten gewonnen.

10 3 Reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung am Arbeitsplatz 3.1 Begriffsbestimmungen Die reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung charakterisiert die Schallreflexionseigenschaften der unmittelbaren Umgebung einzelner Arbeitsplätze. Ihre Ermittlung ist besonders dort hilfreich, wo eine Beschreibung durch die mittlere Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung nicht oder nur unzulänglich möglich ist. Beispiele sind Arbeitsplätze unmittelbar neben schallreflektierenden Flächen (Wände, Decke, Schallschirme) oder in Kabinen, wie Schleif- und Schweißkabinen. In diesen Fällen kann die Größe der reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung Entscheidungshilfe in der Frage einer eventuellen raumakustischen Nachbesserung der den Arbeitsplatz umgebenden Flächen sein. Die reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung wird für das am Arbeitsplatz vorhandene Geräuschspektrum bestimmt. Man bedient sich dazu beispielsweise einer Vergleichsschallquelle, deren Geräuschspektrum ausreichende Leistungsanteile in allen fertigungsgeräuschrelevanten Frequenzbändern besitzt. Ihre Schallabstrahlung wird im reflexionsarmen Raum terzbandweise ermittelt. Damit ist die frequenzabhängige Geräuschabstrahlung für verschiedene Mikrofonabstände bei definierten Randbedingungen (Versorgungsspannung, Temperatur, Luftdruck) bekannt. Bei der Messung im Betrieb ist ein hinreichend niedriges Fremdgeräusch unabdingbar, weil die Genauigkeitsanforderung wegen der vergleichsweise kleinen Reflexionsschall- Pegeldifferenz hoch ist. Besonders günstig liegen die Verhältnisse, wenn der Fremdgeräuschabstand für die Terzen von 400 Hz bis 5000 Hz jeweils mindestens 10 db beträgt. Für einen Fremdgeräuschabstand zwischen 6 db und 10 db ist eine Korrektur noch möglich (vgl. Abschnitt 2.4.1). Messergebnisse, bei denen der Fremdgeräuschabstand kleiner ist als 6 db, sind nicht verwertbar. 3.2 Aufstellung der Vergleichsschallquelle, Mikrofonposition Im Betrieb wird die Vergleichsschallquelle, die den im Abschnitt 2.2 genannten Bedingungen genügen muss, im Idealfall anstelle der tatsächlichen Geräuschquelle betrieben. Meist ist die tatsächliche Geräuschquelle nicht demontierbar. Die Vergleichsschallquelle sollte dann möglichst dicht neben der tatsächlichen Schallquelle oder an einem Ort mit ähnlicher Schallfeldausbildung aufgestellt werden. Sowohl für stehende als auch für sitzende Körperhaltung am untersuchten Arbeitsplatz ist der Schallquellenmittelpunkt zweckmäßigerweise in 1 m Höhe über Flur anzuordnen. Die Mehrzahl der Arbeitsplätze lässt sich je nach Abstand zwischen Geräuschquelle und Ohr des Beschäftigten zwei Gruppen zuordnen:

11 Schallquellennahe Arbeitshaltung wird bei aufmerksamem Beobachten eines von Hand beeinflussten Arbeitsablaufs eingenommen. Typische Tätigkeiten sind etwa Spitzendrehen, Freihandschleifen, Schweißen, Feilen, Bedienen von Pressen und Stanzen in sitzender Körperhaltung, wobei das Material gegebenenfalls von Hand eingelegt wird. Im Allgemeinen ergibt sich für schallquellennahe Arbeitshaltung zwischen Ohr und Schallquelle ein vertikaler und horizontaler Abstand von jeweils ca. 50 cm (Abbildung 6). Abbildung 6: Charakteristische Zuordnung zwischen Testschallquelle und Mikrofon (Messpunkt MP) zur Bestimmung der reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung für "schallquellennahe" Arbeitshaltung: a = b = 50 cm "schallquellenferne" Arbeitshaltung: a = 50 cm, b = 100 cm (seltener auch b = 75 cm) Schallquellenferne Arbeitshaltung nimmt der Beschäftigte im Allgemeinen bei Bedien-, Kontroll- und Beobachtungsaufgaben während selbsttätig ablaufender Fertigungsprozesse ein. Ein typisches Beispiel ist der Arbeitsplatz an einem Steuerpult in Anlagennähe. Schallquellenferne Arbeitshaltung ergibt sich auch, wenn mit größeren Maschinen gearbeitet wird, deren dominante Schallentstehungsstelle einigen Abstand zu Stell- oder Halteelementen besitzt (z.b. Bodenverdichter, Presslufthammer). Auch hier lässt sich wieder ein charakteristischer Abstand zwischen Schallquelle und Ohr angeben, der eine große Anzahl der in der betrieblichen Praxis unzutreffenden Gegebenheiten beschreibt. Der typische schallquellenferne Abstand beträgt vertikal 50 cm und horizontal 100 cm (beim Bodenverdichten und bei Pressluftarbeiten vertikal 100 cm und horizontal 50 cm).

12 3.3 Messtechnische Ermittlung und Beurteilung der reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung am Arbeitsplatz Die messtechnische Bestimmung der Schallpegelerhöhung und die rechnerische Ermittlung der reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung erfolgt wegen der zahlenmäßig vergleichsweise kleinen Reflexionsschallanteile mit Dezimalstelle, die Genauigkeit des Rechenergebnisses muss natürlich unter der aus der praktischen Messwerterhebung bestenfalls erzielbaren Genauigkeit von 0,5 db gesehen werden. Der Rechengang ist im Anhang an Hand eines Beispieles ausführlich beschrieben. In raumakustisch ungünstiger Umgebung ist bei schallquellennaher Arbeitshaltung häufig eine reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung von etwa 2 bis 3 db(a) anzutreffen, es kommen aber auch doppelt so hohe Werte vor. In raumakustisch optimaler Umgebung kann dieser Kennwert mehrheitlich in den Bereich um 1 db(a) abgesenkt werden [6]. In raumakustisch ungünstiger Umgebung sind bei schallquellenferner Arbeitshaltung in der Nähe mehrerer arbeitsplatznaher Reflexionsflächen Schallpegelerhöhungen von 6 db(a) möglich, in Einzelfällen wird dieser Wert noch übertroffen. In engen Kabinen mit schallharten Begrenzungsflächen, z.b. Schweißkabinen, können sich Werte um 9 db(a) ergeben. Ist die Umgebung raumakustisch optimiert, beträgt die reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung für schallquellenferne Arbeitshaltung meist weniger als 2 db(a) 4 Zusammenfassung Eine Größe, die die akustischen Eigenschaften eines Fertigungsraumes beschreiben kann, ist die mittlere Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung. Sie ist auch bei Lang- und Flachräumen aussagefähig, bei denen die aus der Nachhallzeitmessung berechnete äquivalente Schallabsorptionsfläche keine sicheren Rückschlüsse mehr zulässt. Die mittlere Schallausbreitungsminderung erlaubt eine globale Aussage für die gewählte Ausbreitungsrichtung, sie wird daher sinnvollerweise nicht auf das Geräuschspektrum einer Einzelschallquelle des Betriebes bezogen, sondern allgemein für Oktavbandmittenfrequenzen angegeben. Sie sollte für die Oktavbandmittenfrequenzen 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz jeweils als Mittelwert 4 db(a) betragen. Alternativ sollte für kleinere Räume ein mittlerer Schallabsorptionsgrad von mindestens = 0,3 erreicht werden. Die mittlere Schallausbreitungsminderung wird zweckmäßigerweise mit einer Testschallquelle bestimmt, die in allen interessierenden Frequenzbändern ausreichende und etwa gleiche Leistungsanteile abstrahlt. In sehr kleinen Räumen und an Arbeitsplätzen in der Nähe von Reflexionsflächen erlaubt die reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung am Arbeitsplatz die Beurteilung der raumakustischen Eigenschaften des Arbeitsumfeldes. Die reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung erfasst die spezielle Arbeitsplatzsituation, d.h. den Abstand des Gehörs von der Schallquelle und die spektrale Verteilung des am Arbeitsplatz einwirkenden Geräusches. Die Ermittlung stellt wegen der kleineren Zahlenwerte höhere Anforderungen an Messung und Auswertung als die Ermittlung der mittleren Schallausbreitungsminderung je Abstandsverdoppelung.

13 5 Schrifttum [1] LSA : Lärmschutz-Arbeitsblatt "Grundlagen und Auswahlkriterien zur Schallabsorption" (BGI 674), Carl Heymanns Verlag, Köln (Ausgabe 8/03). LSA : Lärmschutz-Arbeitsblatt "Anwendungsbeispiele raumakustisch optimierter Fertigungsräume" (BGI 678), Carl Heymanns Verlag, Köln (Ausgabe 8/03). [2] DIN EN ISO 6926: Akustik Bestimmung des Schallleistungspegel von Geräuschquellen Anforderungen an die Eigenschaften und die Kalibrierung von Vergleichsschallquellen für die Bestimmung von Schallleistungspegeln (Ausgabe 12/01). DIN EN ISO 11200: Akustik Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten Leitlinien zur Anwendung der Grundnormen zur Bestimmung von Emissions- Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelegten Orten (Ausgabe 7/96). DIN EN ISO 11201: Akustik Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten Messung von Emissions-Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelegten Orten Verfahren der Genauigkeitsklasse 2 für ein im wesentlichen freies Schallfeld über einer reflektierenden Ebene (Ausgabe 7/96). DIN EN ISO 11202: Akustik Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten Messung von Emissions-Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelegten Orten Verfahren der Genauigkeitsklasse 3 für Messungen unter Einsatzbedingungen (Ausgabe 7/96). DIN EN ISO 11203: Akustik Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten Messung von Emissions-Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelegten Orten aus dem Schallleistungspegel (Ausgabe 7/96). DIN EN ISO 11204: Akustik Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten Messung von Emissions-Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelegten Orten Verfahren mit Umgebungskorrekturen (Ausgabe 7/96). [3] DIN EN ISO 3744: Akustik Bestimmung der Schallleistungspegel von Geräuschquellen aus Schalldruckmessungen Hüllflächenverfahren der Genauigkeitsklasse 2 für ein im wesentlichen freies Schallfeld über einer reflektierenden Ebene (Ausgabe 11/95). DIN EN ISO 3746: Akustik Bestimmung der Schallleistungspegel von Geräuschquellen aus Schalldruckmessungen Hüllflächenverfahren der Genauigkeitsklasse 3 über einer reflektierenden Ebene (Ausgabe 12/95). DIN EN ISO 3747: Akustik Bestimmung der Schallleistungspegel von Geräuschquellen aus Schalldruckmessungen Vergleichsverfahren zur Verwendung unter Einsatzbedingungen (Ausgabe 2/01). [4] DIN EN 60651/A1: Schallpegelmesser, Beuth Verlag GmbH, Berlin (Ausgabe 11/02). [5] DIN EN 60804: Integrierende mittelwertbildende Schallpegelmesser, Beuth Verlag GmbH, Berlin (Ausgabe 5/94).

14 [6] Hodgson, M.: Factory sound propagation its characteristics and prediction. Proceedings of Internoise '85, München, September Hrsg.: Bundesanstalt für Arbeitsschutz, Dortmund [7] Fischer, S.: Verbesserung der Geräuschsituation in Fertigungsräumen durch Senkung der Schallreflexion, BIA-Report 1/83. Hrsg.: Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften e.v., Sankt Augustin (1983). Bearbeiter: Dr.-Ing. S. Fischer, Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitsschutz, Fachbereich: Arbeitsgestaltung Physikalische Einwirkungen. 6 Anhang Beispiele für die Bestimmung der reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung Die Bestimmung der reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung mit Hilfe einer Vergleichsschallquelle ist dem Grundsatz nach in [3] angegeben. Sie soll für den an den Einzelschritten des Ermittlungsverfahrens Interessierten im Folgenden am Beispiel eines Automatenarbeitsplatzes beschrieben werden. Der betrachtete Arbeitsplatz liegt zwischen aufeinander folgenden Maschinenzeilen. Zur Einsicht transparente Schutzschirme (gegen Ölnebelaustritt) der beobachteten Maschine und nichttransparente (Blech-) Schutzschirme der nächsten Maschinenzeile bilden die Schallreflexionsflächen. Bild 7 zeigt einen Ausschnitt aus dem Fertigungsbereich. Ziel der Messung der reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung war eine Entscheidung über die Notwendigkeit einer schallabsorbierenden Belegung zumindest der nichttransparenten Schutzschirme (1) auf der arbeitsplatzzugewandten Seite. 1 Spritzschutzschirm 1,7 m hoch (Stahlblech) 2 transparente Abschirmung 1,2 m hoch MP = Messpunkt Abbildung 7: Automatenarbeitsplatz zwischen Reflexionsflächen (schematischer Ausschnitt aus dem Fertigungsfeld) Die Vergleichsschallquelle wurde im Bereich der dominierenden Schallabstrahlung der Teilanlage aufgestellt, die zu beobachten war.

15 Wegen der Forderung nach einem Mindestabstand zwischen Testschallquellengeräusch und Fremdgeräusch von 6 db erfolgte die Messung während der üblichen Arbeitspause. Um in allen Frequenzbereichen den erforderlichen Fremdgeräuschabstand zu erreichen, mussten zusätzlich die Druckluftversorgung geschlossen und entlüftet sowie die Raumbelüftung und Hilfsantriebe abgeschaltet werden. Die Netzspannung im Betrieb entsprach dem Nennwert der Testschallquelle. Bei größeren Spannungsabweichungen hatten die entsprechenden Schallpegelwerte mit dem vorgefundenen Spannungswert im reflexionsarmen Raum nachgemessen werden müssen (die im vorliegenden Fall benutzte Testschallquelle beantwortet Spannungsabweichungen von ±10 V mit Schalleistungspegelabweichungen von weniger als 0,5 db bei Ausnutzung der genannten Spanne von 20 V (die Drehzahlabweichung ist kleiner als 2 %). Eine Höhen-, Temperatur- und Luftdruckkorrektur der Schallpegelmessung, wie in [3] beschrieben, war nicht durchzuführen Temperatur und Luftdruckeinfluss sind meist von untergeordneter Bedeutung. Im hier beschriebenen Beispiel konnte somit von der Schallabstrahlung der Vergleichsschallquellen, gemessen im reflexionsarmen Raum unter "Normalbedingungen", ausgegangen werden; diese Werte der Schallabstrahlung in den einzelnen Terzbändern sind in Spalte 1 der Tabelle 3 aufgenommen.

16 Tabelle 3: Rechnerische Bestimmung der reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung an einem Automatenarbeitsplatz (zur Genauigkeit siehe Text) Terzbandfrequenz in Hz TSQ im SSR (1) TSQ am AP (2) FG am AP (3) Luftschalldruckpegel in db TSQ am AP um FG korrigiert (4) Refl.- Schall (5) Masch. G. am AP (6) Masch. G. korrigiert Lin A-Bew 78, (7) Reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung am AP (rechnerisch) (B) AP TSQ SSR FG Masch.G. Arbeitsplatz Testschallquelle Reflexionsarmer Raum Fremdgeräusch Maschinengeräusch Lin A-Bew. 5,0 5,5 Abbildung 8 zeigt das Ablaufdiagramm des Ermittlungsgangs, der nachfolgend an Hand eines Beispiels ausführlicher beschrieben wird. In die Blöcke der Ermittlungsschritte ist die zugehörige Spaltennummer der Tabelle 3 eingetragen.

17 Abbildung 8: Ablaufdiagramm zur Ermittlung der reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung am Arbeitsplatz L P Luftdruckschallpegel L PA Luftdruckschallpegel, A-bewertet *) in Terzfrequenzbändern Wegen der zahlenmäßig vergleichsweise kleinen Reflexionsschallanteile ist bei der Berechnung die Berücksichtigung der Dezimalstellen notwendig, obwohl natürlich das spätere Rechenergebnis unter der aus der praktischen Messwerterhebung bestenfalls erzielbaren Genauigkeit von 0,5 db gesehen werden muss. Hierzu sind sehr sorgfältige Messungen über eine entsprechende Messzeit erforderlich, die einen Beharrungszustand sicher erkennen lässt (im vorliegenden Fall waren eine Messzeit von 10 bis 20 Sekunden für das Erfassen des Testschallquellengeräuschs, mehrere Minuten für das Erfassen des quasistationären Arbeitsgeräuschs notwendig).

18 Das am Messort ermittelte Testschallquellengeräusch ist terzbandweise in Tabelle 3 in Spalte 2 für die Frequenz 400 Hz bis 5 khz aufgenommen. Es wird zunächst um das bei stillstehender Testschallquelle ermittelte Fremdgeräusch (Spalte 3) korrigiert (zur Fremdgeräuschkorrektur siehe [3], [4]). Das Ergebnis zeigt Spalte 4. Besitzt das Arbeitsgeräusch im Einzelfall auch oberhalb von 5 khz noch wesentliche, den A-Schallpegel bestimmende Anteile, dann ist die obere Frequenzgrenze entsprechend zu verschieben. Das Maschinengeräusch hat A-schallpegelbestimmende Anteile im gesamten ausgewiesenen Frequenzbereich von 400 Hz bis 5 khz. Ab 400 Hz ist die genannte Empfehlung eines gegenüber dem Testschallquellengeräusch um mindestens 6 db niedrigeren Fremdgeräuschs eingehalten. Die Differenzbildung zwischen den Spalten (4) und (1) liefert den Reflexionsschallanteil in den einzelnen Frequenzbändern (Spalte (5)). Für 1000 Hz beträgt er beispielsweise rechnerisch 3,9 db. Vom am Messort bestimmten Maschinengeräusch am Arbeitsplatz (Spalte (6)) wird terzbandweise der Reflexionsschallanteil abgezogen (Spalte (7)). Mit den korrigierten Werten des Maschinengeräuschs lässt sich der zugehörige A- Schallpegelwert für den Maschinenlärm ohne Schallreflexion berechnen. Weil er nur aus Werten des Frequenzbereichs von 400 Hz bis 5 khz ermittelt worden ist, darf er auch nur mit A-Schallpegeln verglichen werden, die ebenfalls nur aus Werten dieses Frequenzbereiches berechnet worden sind (Spalten 1, 2, 3, 6). Das Gleiche gilt für die linearen Gesamtschallpegel. Deshalb sind in der Tabelle als Gesamtschallpegel stets nur Werte einzutragen, die aus dem genannten Frequenzbereich berechnet worden sind. Diese Rechenwerte sind im Einzelfall kleiner als die am Messgerät abgelesenen Gesamtschallpegel. Die hier getroffene Begrenzung ist jedoch sinnvoll, weil in der Regel einerseits die für den Arbeitsplatz entscheidenden Schallpegelbeträge diesem begrenzten Frequenzbereich angehören, andererseits aber auch zumindest im Frequenzbereich unterhalb von 400 Hz meist kein ausreichender Fremdgeräuschabstand vorhanden ist. Für den Maschinenlärm ohne Schallreflexion ergibt sich auf 0,5 db gerundet ein Wert von 84,0 db(a), der zugehörige Ergebniswert des Gesamtschallpegels aus den Messwerten in den betrachteten Terzbändern beträgt 89,5 db(a). Aus der Differenz der beiden A-Schallpegel von Spalte 6 und 7 ergibt sich die reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung des Arbeitsgeräuschs am Arbeitsplatz von rechnerisch linear 5 db bzw. A-bewertet 5,5 db. Unter Bezug auf die tatsächlich erreichbare Genauigkeit kann man von einer reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung zwischen 5 und 6 db(a) ausgehen. Im hier betrachteten betrieblichen Beispiel war auf Grund der Zahlenwerthöhe eine schallabsorbierende Belegung zumindest der nichttransparenten Schutzschirmflächen hinter dem Arbeitsplatz uneingeschränkt zu befürworten.

19 Man erkennt übrigens beim Betrachten des Spaltenergebnisses (5) für die Testschallquelle und des Ergebnisses für das Maschinengeräusch, dass im vorliegenden Fall die Beurteilung der Testschallquelle allein bereits eine gute Aussage für die tatsächlichen Verhältnisse ergeben hätte. Dies ist jedoch auf das zufällig vergleichsweise breitspektrale Arbeitsgeräusch (Stanzvorgänge und Luftauswurf der Teile) zurückzuführen und keineswegs verallgemeinerungsfähig. Weil die reflexionsbedingte Schallpegelerhöhung auf einen ganz bestimmten Ort, nämlich den Arbeitsplatz, und nicht wie die Schallausbreitungsminderung über einen größeren Bereich bezogen wird, ist für eine Ermittlung im Allgemeinen das spezielle Arbeitsgeräusch zu Grunde zu legen. Die spektrale Zusammensetzung eines anderen Arbeitsgeräusches führt mitunter zu gegenüber den linearen und A-bewerteten Testschallquellenergebnissen deutlichen Verschiebungen für die Zahlenwerte der tatsächlich auf den Arbeitsplatz einwirkenden reflexionsbedingten Schallpegelerhöhung und könnte gegebenenfalls die Auswahl eines anderen Schallabsorptionsmaterials zur Folge haben.