25  Schallausbreitung im Freien

Inhaltsregister

25.00 bis vor 26.00
25.0   Schallausbreitung im Freien
25.1   Geometrische Ausbreitungsdämpfung
25.1.1   Punktschallquelle
25.1.2   Linienschallquelle
25.2   Pegelminderung durch Luftabsorption
25.3   Pegelminderung durch Bewuchs
25.4   Pegelminderung durch meteorologische Einflüsse
25.5   Pegelminderung durch Abschirmung
25.5.1   Schirmwert
25.5.2   Abschirmmaß
25.5.2.1   Abschirmmaß nach DIN 18005
25.5.2.2   Abschirmmaß nach VDI-Richtlinie 2720
25.6   Pegelminderung durch Bebauung
25.7   Pegelerhöhung durch Reflexionen

Fußnoten



In Abhängigkeit der Abmessungen der Schallquelle und der Entfernung zwischen Schallquelle und Immissionsort kann zwischen Punktschallquellen, Linienschallquellen und Flächenschallquellen unterschieden werden.


Tabelle 1: Einteilung der Schallquellen

Schallquellenart Abmessungen der
Schallquelle
Beispiele
Punktschallquelle s >> h, b, l Einzelmaschinen, Transformatoren Ventilatoren, Glykolkühler, Motoren
Linienschallquelle s >> h, b l >> h, b Straßenverkehr, Schienenverkehr, Wasserverkehr, Rohrleitungen
Flächenschallquelle s >> b, l h << b, l großflächige Industrieanlagen und Schienenverkehrsanlagen, Park-plätze

l    Länge der Schallquelle in m

b   Breite der Schallquelle in m

h   Höhe der Schallquelle in m

s   Entfernung zwischen Schallquelle und Immissionsort in m

(Zur Tabellen-Übersicht)


In ausreichend großer Entfernung von der Schallquelle können alle Schallquellen als Punktschallquellen betrachtet werden. Anderenfalls müssen die Schallquellen in Teilschallquellen unterteilt werden, die wiederum als Punktschallquellen aufgefaßt werden können.

Für den Schalldruckpegel LS am Immissionsort gilt: [1], [2]


Zeichen
Größe
SI-Einheit
LS
Schalldruckpegel am Immissionsort
dB
Schalleistungspegel [3]
dB
DS
Abstandsmaß, Geometrische Ausbreitungsdämpfung
dB
DL
Dämpfung durch Luftabsorption
dB
DBM
Dämpfung durch Boden- und Meteorologieeinfluß [4]
dB
DD
Dämpfung durch Bewuchs
dB
DG
Dämpfung durch Bebauung
dB
De
Dämpfung durch Abschirmung, Einfügungsdämpfungs-maß eines Schallschirms
dB
DR
Schallpegelerhöhung durch Reflexionen
dB

Verfahren zur Berechnung der Schallimmission  Seite 313 ff



25.1  Geometrische Ausbreitungsdämpfung

25.1.1 Punktschallquelle

Sendet eine Punktschallquelle [5] die Schallleistung P aus, so berechnet sich die Schallintensität I wie folgt:


Dabei ist S die von der Schalleistung P durchströmte Fläche. Bei einer allseitigen Schallausbreitung entspricht die Fläche S der Oberfläche einer Kugel. Somit ergibt sich im Abstand r1 von der Punktschallquelle folgende Schallintensität:



Im Abstand r2 von der Punktschallquelle herrscht bei Annahme einer kugelförmigen Schallausbreitung folgende Schallintensität:



Damit ergibt sich folgendes Verhältnis von I1 zu I2:



Die Abnahme des Schallpegels mit Entfernung von einer punktförmigen Schallquelle ergibt sich somit zu:

oder
[6], [7]

Zeichen
Größe
SI-Einheit
P
Schalleistung
W
L1, L2
Schallpegel in der Entfernung r1 bzw. r2 von der Schallquelle
dB, dB (A)
I1, I2
Schallintensität in der Entfernung r1 bzw. r2 von der Schallquelle
W/m2
r1, r2
Entfernung von der Schallquelle
m


Zwischen dem Schalldruck- bzw. Schallintensitätspegel und dem Schalleistungspegel besteht bei Punktschallquellen folgender Zusammenhang:


Zeichen
Größe
SI-Einheit
Lw
Schalleistungspegel der Schallquelle
dB, dB (A)
Lp , LI
Schalldruck- bzw. Schallintensitätspegel in der Entfernung r1 bzw. r2 von der Schallquelle
dB, dB (A)
r
Entfernung von der Schallquelle
m
r0
Bezugsentfernung     r0 = 1 m
m


25.1.2 Linienschallquelle

Analog zum Vorgehen bei Punktschallquellen wird die Intensität bei der Linienschallquelle aus dem Quotienten der längenbezogenen Schall-leistung P' und der durchströmten Fläche S berechnet.

Im Gegensatz zur Punktschallquelle, bei der man von einer kugelförmigen Ausbreitung der Schallwellen ausgeht, breiten sich bei sehr langen Linienschallquellen die Schallwellen auf einer Zylinder-oberfläche aus.

»» This site © bBjörn C. Herrmann ««
Im Abstand r1 und r2 von der Linienschallquelle der Länge l herrschen bei Annahme einer zylinderförmigen Schallausbreitung folgende Schallintensitäten:

         und          



Damit ergibt sich folgendes Verhältnis von I1 zu I2:




Die Abnahme des Schallpegels mit Entfernung von einer sehr langen linienförmigen Schallquelle ergibt sich somit zu:

oder
[8]

Zeichen
Größe
SI-Einheit
P'
längenbezogene Schalleistung
W
l
Länge der Linienschallquelle
m
L1
Schallpegel in der Entfernung r1 von der Schallquelle
dB, dB (A)
L2
Schallpegel in der Entfernung r2 von der Schallquelle
dB, dB (A)
I1
Schallintensität in der Entfernung r1 von der Schallquelle
W/m2
I2
Schallintensität in der Entfernung r2 von der Schallquelle
W/m2
r1, r2
Entfernung von der Schallquelle
m


Zwischen dem Schalldruck- bzw. Schallintensitätspegel und dem Schalleistungspegel besteht bei Linienschallquellen folgender Zusammenhang:


Zeichen
Größe
SI-Einheit
längenbezogener Schalleistungspegel der Schallquelle
dB, dB (A)
Lp
Schalldruckpegel in der Entfernung r von der Schallquelle
dB, dB (A)
LI
Schallintensitätspegel in der Entfernung r von der Schallquelle
dB, dB (A)
r
Entfernung von der Schallquelle
m
r0
Bezugsentfernung    r0 = 1 m
m


25.2    Pegelminderung durch Luftabsorption

Bei der Ausbreitung der Schallwellen wird Schallenergie in Wärme umgewandelt (Absorption, Dissipation). Dies führt zu einer Pegelminderung, die von der Temperatur, der relativen Luftfeuchtigkeit, der Frequenz und der Länge des Ausbreitungsweges abhängig ist. Mit zunehmender Frequenz nimmt die Luftabsorption zu. Geringere Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten führen zu größeren Dämpfungen[32]. Der Einfluß der Luftabsorption ist erst bei Ausbreitungswegen über 200 m spürbar[32]. Berechnungsansätze zur Dämpfung durch Luftabsorption werden auf Seite 313 ff angegeben.


25.3    Pegelminderung durch Bewuchs

Höherer Bewuchs (Wald, größeres Gebüsch) führt aufgrund von Absorption und Streuung zu einer Störung der Schallausbreitung. Die Pegelminderung durch Bewuchs ist vom Ausbreitungsweg und der Frequenz abhängig. Berechnungsansätze zur Pegelminderung durch Bewuchs werden auf  Seite 313 ff angegeben.



25.4    Pegelminderung durch meteorologische Einflüsse (Temperatur, Wind)

Wind- und Temperatureffekte können bei der Schallausbreitung die Reichweite des Schalls erheblich beeinflussen.

- Einfluß der Temperatur ( Brechungseffekte)

a. positiver Temperaturgradient
(Normalfall)
b. negativer Temperaturgradient
(Temperaturinversion)


- Einfluß der Windrichtung und -geschwindigkeit





25.5    Pegelminderung durch Abschirmung

Hindernisse (Schallschutzmauern , Böschungen usw.) führen zu einer Pegelminderung DLz bzw. Dz durch Abschirmung. Diese Pegelminderung ist abhängig vom Schirmwert z, der den Wegunterschied zwischen der direkten Verbindung zwischen Emissions- und Immissionsort und dem durch das Hindernis erzwungenen Umweg beschreibt.



25.5.1     Schirmwert

Bei der Berechnung des Schirmwertes z muß zwischen verschiedenen Schallschirmen unterschieden werden. Berechnungsansätze sind der folgenden Tabelle zu entnehmen.

Tabelle 2: Berechnung des Schirmwertes z für dünne und dicke Schallschirme

Dünne Schallschirme [9]
Dicke Schallschirme oder zwei dünne parallele Schallschirme [10]


z = (A + B + D) - C
z = (A + B) - C

Näherungsweise gilt: [11]


Für heff < 0 gilt: z = 0
        

    g= a - b

    heff = A sin g
(Zur Tabellen-Übersicht)

Im Verhältnis zu A, B und C ist z sehr klein. Aus diesem Grund genügt es nicht A, B und C aus der Zeichnung abzugreifen. heff, a und b können aus einer Schnittzeichnung ausgemessen werden.[12]


25.5.2     Abschirmmaß

Hinter einer Abschirmung (Wand, Schallschirm, Häuserzeile, Wall) bildet sich ein Schallschatten. Dies führt zu einer Schallpegelminderung, dem Abschirmmaß. Die Schallpegelminderung hängt vor allem vom Schirmwert z ab. Mit zunehmendem Schirmwert z wird auch die Pegelminderung durch Abschirmung größer.



25.5.2.1      Abschirmmaß nach DIN 18005

In DIN 18005 Teil 1[76]werden Abschirmmaße DL z in dB (A) für verschiedene Schallquellen angegeben. DLz hängt vom Schirmwert z ab. Witterungseinflüsse werden durch den Korrekturfaktor Kw berücksichtigt. Tabelle 3: Abschirmmaße für verschiedene Schallquellen [77] [13]

Schallquelle
Abschirmmaß
Straßenverkehr [14]
Schienenverkehr [15]
Industrie [16]
(Zur Tabellen-Übersicht)


Zeichen
Größe
SI-Einheit
DLz
Abschirmmaß
dB (A)
z
Schirmwert
m
Kw
Korrekturwert zur Berücksichtigung von Witterungseinflüssen
-
K
K » heff . (a + b)
-



25.5.2.2      Abschirmmaß nach VDI-Richtlinie 2720

In der VDI-Richtlinie 2720 "Schallschutz durch Abschirmung im Freien" werden Abschirmmaße Dz in dB angegeben. Dz hängt vom Schirmwert z ab. Witterungseinflüsse werden durch einen Korrekturfaktor berücksichtigt. Die Schallquellenart wird durch den Parameter C2 erfaßt. Das Abschirmmaß wird in Abhängigkeit der Frequenz bestimmt. Die A-bewertete Schallpegelminderung durch Abschirmung von Industriegeräuschen kann überschlägig mit einer Wellenlänge von l = 0,7 m, entsprechend einer Frequenz von etwa 500 Hz, berechnet werden. Das Abschirmmaß wird mit folgender Gleichung berechnet:


Zeichen
Größe
SI-Einheit
Dz
Abschirmmaß
dB (A)
C1
Größe zur Kennzeichnung der Schirmwirkung in der Sichtlinie über die Schirmkante C1 = 3
-
C2

Proportionalitätsfaktor des Schirmwertes z C2 = 20 Für Straßenverkehr [17] gilt:

Für Schienenverkehr [18] gilt:

-
C3
Faktor zur Berücksichtigung von Mehrfachbeugung -   Bei Einfachbeugung an dünnen Schallschirmen: C3 = 1 -    Allgemein für Verkehrsgeräusche und bei Mehrfachbeugung an dicken oder zwei parallelen Schallschirmen:
-
z
Schirmwert
m
e
Abstand zwischen den Schnittpunkten beider Beugungskanten eines dicken oder von zwei parallelen dünnen Schallschirmen und des Schallstrahls [19]
m
l
Wellenlänge
m
Kw
Korrekturwert zur Berücksichtigung von Witterungseinflüssen   für z > 0:

für z  0 und für Beugung seitlich um das Hindernis: Kw = 1
-
aQ
Abstand zwischen dem Immissionspunkt und der betrachteten Schirmkante [20]
m
aA
Abstand zwischen Schallquelle und betrachteter Schirmkante [21]
m
sm
Abstand zwischen Schallquelle und Immissionsort [22]
m
sw
charakteristische Länge für die nicht gradlinige Schallausbreitung in der AtmosphäreNach VDI -Richtlinie 2720:  sw = 2000 mNach VDI -Richtlinie 2714:  sw = 5700 m
m

Ähnliche Berechnungsansätze für das Abschirmmaß sind u.a. in [155] und [156] zu finden. 

25.6    Pegelminderung durch Bebauung

Gebäude können durch Reflexion, Streuung und Absorption von Schallstrahlen eine Dämpfung des sich ausbreitenden Schalls bewirken. Berechnungsansätze hierzu werden in Kapitel 35 gegeben.



25.7    Pegelerhöhung durch Reflexionen

Pegelerhöhungen durch Reflexionen können durch die Annahme von Spiegelschallquellen berücksichtigt werden, siehe Hohmann/Setzer "Bauphysikalische Formeln und Tabellen" 3.Aufl. Seite 348 ff.





[1]) Die gesamte Schallausstrahlung einer Schallquelle wird Schallemission, die Schallquelle selber Schallemitent genannt. Unter dem Begriff Schallimmission versteht man die Einwirkung von Geräuschen an einem bestimmten Ort. Dieser  wird als Immissionsort bezeichnet.
   
[2]) Die Berechnung des Schalldruckpegels LS am Immissionsort wird i.d.R. für Oktav- bzw. Terzbänder durchgeführt. Vereinfachend kann die Berechnung auch mit dem A-bewerteten Schalleistungspegel durchgeführt werden.
   
[3]) Bei Schallimmissionsberechnungen werden auf Seiten der Schallemission i.d.R. noch die Richtwirkung der Schallquelle, die Form der Schallquellen und der  Raumwinkel berücksichtigt.
   
[4]) Einfluß der Temperaturverteilung und des Windes.
   
[5]) Unter Punktschallquellen versteht man solche Schallquellen, bei denen die maximale Längenausdehnung l der Schallquelle klein gegenüber dem Abstand s zwischen Immissionsort und Mittelpunkt der Schallquelle ist. Nach DIN 18005 Teil 1 muß eine Punktschallquelle folgende Bedingung erfüllen:

Andernfalls muß die Schallquelle in Teilschallquellen unterteilt werden, die diese Bedingung erfüllen.
   
[6]) Bei Verdopplung der Entfernung von einer Punktschallquelle ( ) vermindert sich der Schallpegel um 6 dB.
   
[7])

Steht die Schallquelle vor einer reflektierenden Fläche, so erhöht sich der Schallpegel durch Reflexionen. Die Pegelerhöhung durch Reflexionen läßt sich mittels Spiegelschallquellen oder durch das Richtwirkungsmaß K0 = DLW = 10 lg (4 p/W) berücksichtigen. Der Raumwinkel W nimmt dabei folgende Winkel an:

Standort der Schallquelle
W in sr
frei im Raum
4 p
vor reflektierenden Fläche
2 p
vor einer Raumkante
p
in einer Raumecke
p/2
(Zur Tabellen-Übersicht)
   
[8]) Bei Verdoppelung der Entfernung von einer Linienschallquelle ( ) vermindert sich der Schallpegel um 3 dB.
   
[9]) Einfachbeugung.
   
[10]) Mehrfachbeugung.
   
[11]) Wenn a > heff und b > heff.
   
[12]) In der Terminologie der VDI-Richtlinie 2720[146]entspricht , , ,
 und .
   
[13]) Die Berechnungsansätze für das Abschirmmaß gelten für den Fall, daß das Hindernis nach beiden Seiten
5 heff über den Schallquellenrand hinausragt. Anderenfalls müssen an den seitlichen Rändern Beugungseffekte, z.B. nach VDI-Richtlinie 2720, berücksichtigt werden.
   
[14]) Die Höhe der Schallquelle beträgt 0,5 m über der Mitte des betrachteten Fahrbahnstreifens.
   
[15]) Die Höhe der Schallquelle ist die Oberkante der dem Immissionsort an der nächstgelegenen Schiene des betrachteten Gleises.
   
[16]) Gültig für übliche (breitbandige) Industriegeräusche  mit dem Frequenzschwerpunkt bei etwa 700 Hz.
   
[17]) aQ bezogen auf die Fahrbahnmitte, hQ = 0,5 m.
   
[18]) aQ bezogen auf die Gleismitte, hQ = Gleisoberkante.
   
[19]) e entspricht D nach Abschnitt 25.3.1.
   
[20]) aQ entspricht A nach DIN 18005 Teil 1.
   
[21]) aA entspricht B nach DIN 18005 Teil 1.
   
[22]) sm entspricht C nach DIN 18005 Teil 1.