Schallleistung und Schalldruck: Ursache und Wirkung von Druckschwankungen

Die beiden häufigsten und wichtigsten Angaben zum Schallpegel sind die des Schallleistungspegels und Schalldruckpegels.

Betrachtet man sich folgende Analogie: eine elektrische Heizung strahlt Wärme in einen Raum ab, diese Wärme wirkt sich in Form einer Temperaturänderung aus. Die Temperatur ist eine physikalisch messbare Größe (im Gegensatz zur Wärme) und ist abhängig von den Raumeigenschaften (wie der Größe, der Isolierung, etc.) sowie der Einwirkung anderer Wärmequellen (bspw. einer zweiten Heizung). Die elektrische Leistung der Heizung ist jedoch (gleich wie viele Wärmequellen es sonst noch im Raum gibt oder wie dieser ausgestattet ist) immer gleich groß.

Die Beziehung zwischen Schallleistung und Schalldruck verhält sich ganz ähnlich. Hör- und messbar ist der Schalldruck. Er ist analog zur Temperatur die Wirkung und abhängig von Raumeigenschaften und weiteren Schallquellen. Verursacht wird der Schalldruckpegel durch die Schallleistung einer Schallquelle (hier ein Presslufthammer). Gäbe es zwei Schallquellen im Raum, würde dies den Schalldruckpegel erhöhen; der Schallleistungspegel eines Presslufthammers wäre jedoch konstant.

Wird der Schallleistungspegel einer Windkraftanlage bspw. mit 100 dB angegeben, so entspricht dies niemals dem an einem Immissionsort (der Ort der Belastung) ankommenden Schalldruckpegel. Der Wert wird am Belastungsort immer niedriger ausfallen als direkt an der Schallquelle.

Kurz und knapp


Dezibel (dB) ist im Gegensatz zum Pascal (Pa) keine Einheit, sondern eine Verhältniszahl. Dabei wird eine gemessene Druckschwankung zu dem Bezugsschalldruck ins Verhältnis gesetzt. Der Bezugsschalldruck ist als Hörschwelle festgelegt und liegt bei 2*10-5 = 0,00002 Pa.

Bsp.: eine gemessene Druckschwankung von 2*10-4 Pa wird ins Verhältnis gesetzt zum Bezugsschalldruck. Der Schalldruckpegel in dB errechnet sich dann als LP = 20*log (2*10-4 Pa/2*10-5 Pa) = 1 dB. Der Schalldruckpegel entspricht im Beispiel also 1 dB.

Das Rechnen mit dB-Werten bietet den Vorteil, nicht mit sehr kleinen Zahlen rechnen zu müssen. Aber Vorsicht (!): da es sich bei Dezibel-Werte um logarithmierte Verhältniszahlen handelt, dürfen diese nicht einfach addiert oder subtrahiert werden.

Der vom menschlichen Ohr wahrnehmbare Bereich liegt zwischen 20 – 20.000 Hz. Frequenzen kleiner als 20 Hz werden als Infraschall bezeichnet, Frequenzen größer als 20.000 Hz als Ultraschall. Die Frequenz beeinflusst außerdem den Klang des Geräuschs oder des Tons: je größer die Frequenz desto höher klingt das Geräusch.

Eine Abbildung zum Wahrnehmungsbereich des menschlichen Ohrs finden Sie in der Städtebaulichen Lärmfibel des Landes Baden-Württemberg, S.34.

Kleine Frequenzen (und damit tiefe Geräusche) benötigen einen höheren Schalldruckpegel um wahrgenommen zu werden als große Frequenzen (hohe Geräusche). Die Frequenz spielt eine große Rolle bei der Wahrnehmung von Geräuschen und Tönen.

Beispiel: ein Geräusch mit einer Frequenz von 1.000 Hz wird ab einem Schallpegel von etwa 3 dB hörbar. Geräusche mit einer Frequenz von 100 Hz werden erst ab einem Schallpegel von mehr als 20 dB wahrgenommen.

Für die psychoakustische Größe des Lautstärkepegels wird die Maßeinheit Phon verwendet, da nicht jede Frequenz bei gleichem Schalldruckpegel für unser Gehör gleich laut klingt. Bei (für unser Gehör) gleicher Lautstärke von 40 Phon sind für unterschiedliche Frequenzen (also Tonhöhen) unterschiedliche Schalldruckpegel nötig.

Beispiel: ein Geräusch mit 20 Hz wird bei einem Schalldruckpegel von 100 dB genauso laut empfunden wie ein Geräusch mit 1.000 Hz bei einem Schalldruckpegel von 40 dB. Allein die Angabe eines dB-Werts sagt also noch nichts darüber aus, wie laut man ein Geräusch als Mensch empfindet.

Der Infraschall gehört zum Frequenzspektrum von Geräuschen und bildet Frequenzen kleiner 20 Hz ab. Der menschliche Hörsinn kann jedoch Geräusche erst ab einer Frequenz von etwa 20 Hz erfassen. Generell gilt, je niedriger die Frequenz, desto höher muss der Schalldruckpegel sein, um das Geräusch überhaupt hören zu können. Tieffrequente Einwirkungen wie die des Infraschalls bei sehr hohem Schalldruckpegel werden häufig als Ohrendruck oder Vibrationen wahrgenommen. Bei dauerhafter Einwirkung solch hoher Schalldruckpegel können Dröhn-, Schwingungs- oder Druckgefühle im Kopf entstehen. Im alltäglichen Umfeld – auch in der Umgebung von Windkraftanlagen –  kommen solch hohe Schalldruckpegel jedoch selten vor.

Weitere Informationen finden Sie auf den Unterseiten FAQ oder Ihre Fragen sowie auf der Homepage des LUBW.

Text…