Was sind eigentlich Schallleistungspegel und Schalldruckpegel?
Wärmepumpen sind dabei, sich zu einer festen Größe innerhalb der Lösungen zur Wärmeerzeugung zu entwickeln. Denn in der Mehrzahl der Fälle lautet die Frage nur noch „Gas-Brennwert oder Wärmepumpe“? Andere Heiztechniken führen dagegen fast immer ein Nischendasein. Bei Wärmepumpen hat sich besonders die Energiequelle „Luft“ positiv entwickelt. Das ist kein Wunder – schließlich lässt sich der Energieträger Luft vergleichsweise leicht erschließen. Und aufgrund der Fortschritte in der Wärmepumpentechnik ist der Abstand in puncto Effizienz zu den Wärmepumpen, die das Erdreich oder das Grundwasser als Energiequelle nutzen, immer geringer geworden.
Schalldruck und Schallleistung unterscheiden
Doch Luft/Wasser-Wärmepumpen haben ein unbestreitbares technisches Merkmal, das in den Planungen sorgfältig berücksichtigt werden muss: ihre Schallentwicklung. Gemessen werden die Schallemissionen einheitlich in dB(A). Uneinheitlich stellen sie sich jedoch in den technischen Unterlagen der zahlreichen Hersteller von Wärmepumpen dar.
Mal ist von Schalldruck-, mal von Schallleistungspegel die Rede. Zwar gilt sowohl in der TA Lärm als auch auf den Energieeffizienzlabeln von Luft/Wasser-Wärmepumpen laut Ökodesign-Richtlinie der Schallleistungspegel als das Maß der Dinge, doch im Markt wird oft auch noch der Schalldruckpegel aufgeführt. Doch kann man das wirklich parallel verwenden oder vergleicht man hier Äpfel mit Birnen? Um diese Frage zu beantworten, ist ein kleiner Exkurs in die Physik notwendig.
Luftschall basiert auf geringen zeitlichen Druckänderungen, die dem statischen Luftdruck überlagert sind und als zeitlich gemittelter Effektivwert innerhalb eines Frequenzbandes angegeben werden. Zur Beschreibung des Luftschalls werden in der Praxis zwei Größen genutzt: Schalldruck Lp(A) und Schallleistung Lw(A). Beide werden in der Einheit dezibel (dB) angegeben.
Um die vorweg angesprochene Frage gleich zu beantworten: Dadurch wird eine direkte Vergleichbarkeit vorgetäuscht, die aus fachlicher Sicht aufgrund der abweichenden Definitionen beider Bezugsgrößen nicht zulässig ist.
Zunächst werden beide Größen aus praktischen Erwägungen als Pegel, dem logarithmierten Verhältnis aus dem physikalischen Wert und einem Bezugswert, angegeben (Tabelle 1).
Schalldruck- und Schallleistungsdaten sind immer mit einem Frequenzbereich verknüpft. Jede Schallangabe ist an einen bestimmten Frequenzbereich gebunden und nennt die Summe aller Schalldrücke oder Schallleistungen in diesem Frequenzbereich. Die Summe resultiert hierbei nicht aus den Pegel- bzw. dB-Werten, sondern aus den physikalischen Werten Schalldruck (p) bzw. Schallleistung (W). Der Summenpegel des gesamten Hörfrequenzbereiches (16 Hz bis 16 kHz) wird meist einfach als Schallpegel, der Summenpegel einer Oktave bzw. Terz als Oktavpegel bzw. Terzpegel bezeichnet.
- Der Schalldruck ist die lokal gemessene Größe der Geräuschentwicklung an einem bestimmten Ort. Er ist abhängig von der Entfernung, dem Aufstellort und der Umgebung. In der Regel nimmt der Schalldruck mit der Entfernung von der Schallquelle durch die zunehmende beschallte Fläche und durch schallabsorbierende Flächen ab. Der Schalldruck ist damit ungeeignet, um akustische Eigenschaften eines Gerätes zu beschreiben, da er erst aus dem Wechselspiel von Gerät und Aufstellungsort sowie der Position des Hörenden resultiert.
- Die Schallleistung dagegen ist definiert als die von der Schallquelle abgegebene gesamte Leistung des Schalls, unabhängig von der Entfernung, vom Aufstellungsort und der Umgebung. Diese raum- und richtungsunabhängige Leistung ist notwendig zur Erzeugung von Schalldruckwellen und resultiert z. B. aus der Integration der Schalldrücke über eine Hüllfläche um die Geräuschquelle.
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Schallangaben in der Praxis
In der Praxis wird häufig der Schalldruck eines Gerätes in Kombination mit mehr oder weniger gut spezifizierten Raum- und Aufstellungsbedingungen genannt. Für den Fall, dass die spezifizierten Bedingungen den späteren, realen Nutzungsbedingungen entsprechen, ist diese Angabe vorteilhaft. In allen anderen Fällen müssen die Schalldruckangaben aufwendig auf die konkreten Bedingungen umgerechnet werden. Hierbei besteht die Gefahr, dass Schalldrücke unterschiedlicher Geräte, denen ungleiche Bedingungen zugrunde liegen, direkt verglichen werden und daraus wiederum falsche Schlussfolgerungen resultieren.
Bei den Herstellern von Wärmepumpen basieren die Angaben der Schalldruckpegel zudem auf unterschiedlichen Berechnungsverfahren. Dazu werden die Angaben teilweise mit, teilweise ohne Reflexion des entstehenden Schalls angegeben.
Vergleichbare Informationen bieten eigentlich nur die Schallleistungsangaben. Mittels der Schallleistung sind nicht nur die akustischen Eigenschaften eines Produktes zu beschreiben, sie ermöglicht auch eine direkte Gegenüberstellung unterschiedlicher Geräte eines oder verschiedener Hersteller. Der maximale Schallleistungspegel ist in deren Unterlagen sowie im BWP-Schallrechner (Produktliste) zu finden.
Beurteilung und „empfundene Lästigkeit” von Geräuschen
Im Bestreben, die Störfähigkeit bzw. Lästigkeit von Geräuschen durch eine Zahl zu kennzeichnen, haben sich verschiedene Verfahren herausgebildet. In Deutschland und vielen anderen Ländern wird bevorzugt der A-bewertete Schallpegel (Schalldruck- oder Schallleistungspegel) in dB(A) benutzt, der eine Korrektur der Oktav- oder Terzpegel entsprechend dem menschlichen Hörempfinden enthält. Diese Bewertung versagt jedoch, wenn Geräusche starke tonale Komponenten aufweisen, d. h. Einzeltöne störend hervortreten. Diese bewirken aufgrund der Abzüge der A-Bewertung unter Umständen keine Zunahme des A-bewerteten Summenpegels und sind daher nicht als Einzelwert erkennbar.
Die TA Lärm berücksichtigt dies durch einen Pegelzuschlag bis 6 dB(A) für den Höreindruck der Ton- und Informationshaltigkeit. Für genauere Messungen kann die DIN 45681 herangezogen werden.
Neben der A-Bewertung werden länderspezifisch noch unterschiedliche Grenzverfahren angewendet. Das Oktavspektrum wird hierbei in Grenzkurvenblätter eingetragen; die höchste vom gemessenen Geräusch noch berührte Grenzkurve wird als charakteristisch für die Wirkung des Geräusches angesehen. Diese Verfahren bestehen darin, selbst komplexe Geräusche nur nach einer Oktave zu bewerten. Somit erhalten ganz verschiedene Spektren die gleiche Beurteilungskennziffer, wenn sie nur die gleiche Grenzkurve berühren. Eine Informationserhöhung gegenüber der A-Bewertung wird nicht gewonnen, da die Kennzahlen der Grenzkurve keine Aussagen über den tatsächlichen Verlauf des zu beurteilenden Spektrums ermöglichen.
Die Unzulänglichkeit der angesprochenen Bewertungsverfahren bezüglich der empfundenen Lästigkeit von Geräuschen wird in Tabelle 2 anhand nicht praxisrelevanter Daten verdeutlicht (Tabelle 2).
Die Spektren der gewählten Geräusche unterscheiden sich nur bei 125 Hz. Bei dieser Frequenz weist Geräusch A einen deutlichen tonalen Anteil auf, dessen Pegel von 60 dB um 10 dB über den übrigen Pegeln liegt und so als deutlich hörbarer, lästiger Einzelton wirken wird. Die bewerteten Summenpegel beider Geräusche sind trotz unterschiedlicher Geräuschspektren identisch. Somit ermöglicht weder die A-Bewertung noch das NR-Grenzverfahren dem Beurteilenden, den kritischen Einzelton im Geräusch A zu identifizieren.
Die Unzulänglichkeit von Bewertungsverfahren bezüglich der Lästigkeit von Geräuschen ist deutlich anhand des Beispiels zu erkennen. Trotz unterschiedlicher Geräuschspektren sind die bewerteten Summenpegel beider Geräusche identisch.
Hersteller wie beispielsweise Vaillant messen und optimieren ihre Luft/Wasser-Wärmepumpen deswegen von der Planung an auf eine möglichst niedrige Schallemission und eine „angenehme Akustik”. Bei Vaillant wird dieses Verfahren als psychoakustische Optimierung bezeichnet. Damit eliminiert der Hersteller gezielt als unangenehm empfundene Frequenzen, die aus dem gesamten Akustikspektrum herausragen.
Darüber hinaus sind es insbesondere als tiefe Brumm- und schrille Pfeiftöne empfundene Frequenzen, die man in jedem Fall vermeidet. Denn diese Frequenzen werden oft als besonders störend empfunden und können zu Beschwerden der Nutzer oder ihrer Nachbarn führen.
Fazit
Ein Vergleich der Schallparameter Schalldruck und Schallleistung ist lohnenswert und notwendig, um im Bereich der Schalltechnik ein Höchstmaß an Qualität zu erzielen. Die Angaben der Hersteller sollten mit Hinblick auf die verwendeten Maßeinheiten und Bezugsgrößen genau überprüft und verglichen werden. Nur hierdurch wird eine tatsächliche Gegenüberstellung verschiedener Messwerte überhaupt möglich.
Dieser Artikel von Martin Schellhorn ist zuerst erschienen in: Die KÄLTE- und Klimatechnik .
