Technischer Lärmschutz

Lärm ist in industrialisierten Staaten wie Deutschland ein dominierender Störfaktor am beruflichen Arbeitsplatz, bedingt durch geräuscherzeugende Maschinen, Geräte, Ausrüstungen u. dgl., die praktisch in Arbeitsstätten aller Art (z.B. Werkhalle, Baustelle, Fahrzeugführerplatz, Labor, Büro) anzutreffen sind. Die große Anzahl lärmexponierter Beschäftigter und die seit langem erkannten, nachteiligen Wirkungen des Lärmeinflusses sowohl beim einzelnen Betroffenen als auch für die Gesellschaft haben den Lärmschutz mit allen seinen Belangen, wie Wirkungsforschung, Meßtechnik und nicht zuletzt Lärmminderungstechnik, einen eigenständigen Platz im Rahmen des Arbeitsschutzes einnehmen lassen. Parallel dazu ist aus der Arbeitsschutzgesetzgebung heraus ein Vorschriftenwerk entstanden, durch das Ziele, Verantwortlichkeiten und Schritte zur Vermeidung oder Eindämmung der Lärmbelastung fixiert sind. Es ist oder wird mit Vorschriften der Europäischen Union (im folgenden: EU)¹) harmonisiert, hinsichtlich von Normen auch darüber hinaus (s. Abschn. 1.2).

Zur Kennzeichnung von Geräuschen und Geräuschquellen werden Kenngrößen des Schalles angewendet, die entweder die Schalleinwirkung (Schallimmission) am Aufenthaltsort von Menschen im Wohn-, Erholungs- und Arbeitsbereich oder die Schallabstrahlung (Schallemission) von Maschinen, technologischen Einrichtungen oder Anlagen — allgemein Schallquellen genannt — beschreiben. Durch internationale Normung der Meß-geräteeigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Frequenz- und Zeitbewertungen der physikalischen Schallfeldgröße Schalldruck erhält man für die Schalleinwirkung Einzahlkenngrößen des Lärmes, die die verschiedenen Lärmwirkungen, z.B. Lästigkeit oder Gehörschädlichkeit, näherungsweise berücksichtigen, vgl. Abschn. 1.1.

Eine wichtige Voraussetzung für erfolgreichen technischen Lärmschutz sind aussagekräftige Messungen von Luft- und Körperschall. Im einzelnen dienen solche Messungen

In diesem Hauptabschnitt werden Schwingungen und Schallabstrahlung von festen Körpern in erster Linie unter dem Aspekt der Maschinenakustik behandelt, d.h. mit Hinblick auf die Konstruktion lärmarmer Maschinen mit mechanischer Geräuschentstehung, s. Abschn. 7.

Die Dämmung von Luftschall mittels einer geschlossenen Wand ist ein hochwirksames Prinzip des sekundären Lärmschutzes. Je nach der Ausführung dieser Wand sind Unterschiede des Schalldruckpegels zwischen zwei benachbarten Räumen von etwa 10 bis 60 dB möglich, und der Lärm von Maschinen kann durch Kapselung (s. Abschn. 10) um etwa 10 bis 40 dB gesenkt werden.

Schallabsorber bzw. schallabsorbierende Einbauten werden überall dort verwendet, wo störende Schallreflexionen an schallharten Begrenzungselementen vollständig oder teilweise vermieden werden sollen. Deshalb werden beispielsweise Kapseln oder offene Schirme um lärmintensive Maschinen sowie Lärmschutzkabinen schallabsorbierend ausgekleidet. In lärmerfüllten Räumen werden schallabsorbierende Fertigteile für Decken- oder Wandverkleidungen verwendet. Durch den Einbau schallabsorbierender Elemente wird die Nachhallzeit eines Raumes verkürzt. Diese Tatsache wird zur Nachhallzeitregulierung, beispielsweise in Konzertsälen und Studioräumen, ausgenutzt. Aber auch Absorptionsschalldämpfer, z.B. in Lüftungsanlagen, sind mit einer schallabsorbierenden Auskleidung versehen.

Da die Möglichkeiten zur Lärmminderung auf dem Schallausbreitungsweg begrenzt sind (s. Abschn. 13) und ihre Realisierung meist sehr hohe Aufwendungen verursacht, hat der Maschinen-, Geräte- und Fahrzeughersteller großen Einfluß auf die Erfüllung der Zielsetzungen des Lärmschutzes insgesamt, was zu einem entsprechenden Vorschriftenwerk (s. Abschn. 1) sowie zu Marktvorteilen lärmarmer Erzeugnisse in vielen Ländern geführt hat. Nachträgliche Lärmschutzmaßnahmen an Maschinen, Geräten und Fahrzeugen haben meist wenig Erfolgsaussichten, abgesehen von Schallschutzkapseln, die allerdings aus Gründen der Zugänglichkeit oder des Aufwandes oft nicht mehr in Frage kommen, wenn die Konzeption einer Maschine nicht schon von vornherein darauf ausgerichtet wurde, s. Abschn. 7.5).

Ventilatoren sind in großer Zahl im Einsatz, um gasförmige Medien, insbesondere Luft, zu bewegen. Dabei erzeugen sie Geräusche, deren Intensität mit der strömungsmechanischen Leistung des Ventilators ansteigt.

Schalldämpfer haben die Aufgabe, den sich über Kanäle ausbreitenden Luftschall stark zu vermindern, ohne dabei die Fortleitung strömender Medien wesentlich zu behindern. Sie werden insbesondere in folgenden Fällen eingesetzt:

Bei der Verminderung von Maschinenlärm durch passive Maßnahmen, d.h. ohne Änderung der Wirkungsweise oder der konstruktiven Gestaltung der Maschinen, kommt der vollständigen Kapselung lärmintensiver Maschinen bzw. Teilaggregate besondere Bedeutung zu, weil dadurch die Schallausbreitung von diesen Lärmquellen bereits in unmittelbarer Nähe der Quellen beeinflußt werden kann. Durch die Kapselung lärmintensiver Maschinen werden insbesondere auch die Beschäftigten in der näheren Umgebung dieser Lärmquellen geschützt. Dagegen ergibt sich z.B. durch die Auskleidung eines Raumes mit schallabsorbierenden Elementen nur für die Beschäftigten in größeren Entfernungen von den Lärmquellen eine Minderung der Lärmeinwirkung. Außerdem ist die durch eine solche Maßnahme erzielbare Pegelabsenkung im Vergleich zur Kapselung der Lärmquellen viel geringer.

Mechanische Schwingungen spielen in der Technik und in ihrem Verhältnis zum Menschen eine außerordentlich widersprüchliche Rolle. Deutlich erkennbar ist die positive Rolle mechanischer Schwingungen in einer Reihe von technologischen Prozessen. So werden z. B. Zerkleinerungsprozesse, Verdichtungsprozesse, Sortier- oder Klassierprozesse, Schleif- und Entgratungsprozesse oder Transportprozesse durch Schwingungseinwirkung wesentlich gefördert oder überhaupt erst möglich. In diesem Fall werden die mechanischen Schwingungen planmäßig erregt und in die entsprechende Anlage eingeleitet. Andererseits ist bekannt, daß von einer Maschine oder Anlage selbst erregte oder auf diese von außen eingeleitete außerplanmäßige Schwingungen deren Funktion stören oder gar zu Zerstörungen führen können. Damit ist die Zuverlässigkeit oder Sicherheit der Maschine oder Anlage nicht mehr gewährleistet. Mit dem Verlust der Sicherheit sind Gefährdungen des Menschen durch Havarien verbunden.

Als Körperschall werden Schwingungen und Wellenvorgänge in festen Körpern im Frequenzbereich 20 bis 20000 Hz bezeichnet. In der Praxis interessiert vor allem der Bereich 100 bis 1000Hz. Für den Schallschutz sind die Körperschallvorgänge erst dann wichtig, wenn es infolge der an der Oberfläche von Strukturen auftretenden Biegewellen zur Schallabstrahlung kommt. Typische Beispiele dafür sind die Körperschallanregung der Decken und Wände in Aufzugsmaschinenräumen, Klimazentralen und Produktionsräumen einerseits und die Schallabstrahlung in angrenzende Räume (z.B. Wohn- und Schlafräume, Büros, Sitzungsräume, Behandlungsräume in medizinischen Einrichtungen) andererseits. Während die Luftschallübertragung in den genannten Fällen meistens einen geringen Einfluß hat, kommt es in den schutzbedürftigen Räumen in vielen Fällen zu einer Überschreitung der Richt- bzw. Grenzwerte des Schalldruckpegels [1–3] infolge Körperschallabstrahlung.

Ein allgemeines Schema zur Emission, Ausbreitung und Immission von Geräuschen ist im Bild 13-1 dargestellt. Die Schallquelle, die eine Maschine, ein Arbeitsvorgang oder Teil einer Anlage sein kann, wird in diesem Kapitel durch ihre unveränderbare Schalleistung beschrieben. Die Ausbreitung des Schalls zu einem Immissionsort, an dem sich ein Mensch aufhalten kann, erfolgt über einen oder mehrere Wege. Sie ist durch Schallschutzmaßnahmen zu beeinflussen. Zunächst müssen die Ausbreitungswege in ihrer Lage und relativen Bedeutung bekannt sein. Dann können zweckmäßige Schallschutzmaßnahmen getroffen werden.