ISO 9613-2 Allgemein

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Die Internationale Berechnungsvorschrift ISO 9613-2[1]. beschreibt die Ausbreitungsberechnung des Schalls im Freien.


Modul DECIBEL → Register Hauptteil → Schallberechnungs-Modell → ISO 9613-2 Allgemein 


Dieses Modell mit dem Suffix "Allgemein" ermöglicht es, alle verfügbaren Parameter des Modells anzupassen. Bei Länderspezifischen Varianten der ISO 9613-2 sind entsprechend der Verordnungslage im jeweiligen Land bestimmte Optionen nicht verfügbar.



Windgeschwindigkeit


Die Windgeschwindigkeit, die für die Schallemission angenommen wird. In der Regel werden WEA mit höheren Windgeschwindigkeiten lauter, bis sie Nennleistung (oder etwas weniger) erreichen, ab dann nimmt der Schall ab oder bleibt konstant. Welche Windgeschwindigkeit verwendet werden soll, hängt von nationalen Richtlinien ab.

Die Windgeschwindigkeit wird im Zusammenhang mit Schallberechnungen in den meisten Ländern für eine Höhe von 10m ü.Gr. angegeben, d.h. die tatsächlich vermessene Nabenhöhe wird nachträglich anhand eines Standard-Windprofils auf diese Höhe heruntergerechnet. In einigen Ländern ist es aber auch üblich, die Windgeschwindigkeit direkt in Nabenhöhe anzugeben.

  • Feste Windgeschwindigkeit: Die Berechnung wird für eine bestimmte Windgeschwindigkeit, die angegeben werden muss, durchgeführt.
  • Windgeschwindigkeits-Bereich: Die Berechnung wird für einen Windgeschwindigkeitsbereich, der durch Start (Von), Ende (Bis) und eine Schrittweite charakterisiert wird. windPRO benötigt Schallleistungspegel für die ausgewählten Windgeschwindigkeiten, kann diese jedoch auch basierend auf existierenden Daten extra- oder interpolieren.
  • 95% der Nennleistung: Die Berechnung wird für den Schallleistungspegel der WEA bei 95% der Nennleistung durchgeführt. Für diesen Wert gibt es im WEA-Katalog ein eigenes Eingabefeld, windPRO kann nicht ableiten, welcher tatsächlichen Windgeschwindigkeit 95% der Nennleistung entspricht. Wenn dieser Wert nicht im WEA-Katalog verfügbar ist, wird der Anwender zur manuellen Eingabe aufgefordert.
  • 95% der Nennleistung oder Windgeschw.: Wie oben, aber windPRO wählt selbst einen Ersatz-Wert aus, wenn keine Daten für 95% der Nennleistung vorliegen. Die Windgeschwindigkeit für den Ersatzwert wird vom Anwender angegeben. Wenn auch keine Schalldaten für diesen Wert vorliegen, wird der Anwender zur manuellen Eingabe aufgefordert.
  • Lautester Wert bis 95% Nennleistung: Es wird der höchste verfügbare Schallwert bis 10m/s Windgeschwindigkeit oder 95% der Nennleistung verwendet.
  • Höchster Schallwert: windPRO wählt den lautesten Schallwert (Emissionspegel) aus, der für die Nabenhöhe der WEA verfügbar ist, unabhängig von der Windgeschwindigkeit (bzw. 95% Nennleistung). Durch die unterschiedlich starke Dämpfung hoher und niedriger Frequenzen über die Entfernung kann ein Geräusch, das am Emissionsort lauter als ein anderes ist, theoretisch dennoch am Immissionsort eine geringere Immission verursachen. Wenn ein Emissionswert für 95% der Nennleistung verfügbar ist, so wir auch dieser in Betracht gezogen, wenn er lauter als die verfügbaren festen Windgeschwindigkeiten ist. In diesem Fall wird windPRO die Windgeschwindigkeit intern als 10 m/s in Nabenhöhe betrachten.
  • Höchster Schallwert am Rezeptor: windPRO probiert an jedem Rezeptor den lautesten Emissionswert der WEA (wie vorherige Option) sowie zusätzlich alle weiteren Emmissionswerte bis zu einem Geräuschabstand von 1 dB aus. Verwendet wird für die Berechnung dann den Emissionswert, der am Rezeptor zu den höchsten Immissionen führt. Für Werte bei 95% Nennleistung gilt dasselbe wie bei Höchster Schallwert (s.o.)
  • Gesamte Curtailment-Matrix berechnen: Diese Option entspricht der Option "Windgeschwindigkeits-Bereich", aber ermittelt den zu betrachtenden Bereich aus der Schallmatrix der WEA. Diese Option ist nur verfügbar für Windgeschwindigkeiten in Nabenhöhe und ohne die Option Windgeschwindigkeiten in der Windfarm


Windgeschwindigkeiten in der Windfarm

windPRO kann mit zwei unterschiedlichen Annahmen bezüglich Windgeschwindigkeiten arbeiten. Die Standardeinstellung Einheitliche Windgeschwindigkeit (ungeachtet der Nabenhöhe) nimmt an, dass alle WEA zur selben Zeit dieselbe Windgeschwindigkeit erfahren.



Bei einer spezifischen Windgeschwindigkeit und Windrichtung an einer Referenzposition kann jedoch an jeder einzelnen WEA eine andere Windgeschwindigkeit herrschen, z.B. aufgrund der Lage im Gelände, der Lage innerhalb des Windparks aufgrund der Wakes oder der Nabenhöhe; und die WEA können entsprechend lauter oder leiser sein. Dies ist wichtig, wenn die WEA eine Schallreduktions-Strategie haben und wenn Schall-Messkampagnen durchgeführt werden.

Hierfür kann in DECIBEL die Option Windgeschwindigkeit in der Windfarm gewählt werden. Das Ziel ist, an jeder WEA die Windgeschwindigkeit relativ zu einer Referenzposition ermitteln. Für Einheitliche Windgeschwindigkeit wird keine Referenzposition benötigt, aber wenn wir für eine Windgeschwindigkeit von 8 m/s in der Realität berechnen möchten, müssen wir angeben an welcher Position, in welcher Höhe und aus welcher Richtung die 8 m/s herrschen.

Als Referenzposition kann nahezu jeder Objekttyp in windPRO gewählt werden. Typischerweise könnte dies eine spezifische WEA sein, ein Schall-Immissionsort oder das Standortzentrum des Projekts. Verwenden Sie die zwei Auswahlmenüs, um Layer und Objekt auszuwählen. Wird eine WEA ausgewählt, ist die Nabenhöhe die Referenzhöhe. Für andere Objekttypen muss eine Höhe angegeben werden. Die Windgeschwindigkeit an jeder WEA wird dann relativ zu dieser Position berechnet.



Unglücklicherweise wird das Thema der Referenzposition in vielen Schallrichtlinien nicht adressiert und es ist deshalb nicht einfach, hier Hinweise zu geben, was für eine spezifische Berechnung relevant ist. Bei Schallmesskampagnen wird sich häufig auf die Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe der WEA bezogen, es kann aber auch die Position eines lokalen Messmast verlangt sein. Oftmals ist die Wahl des Referenzpunkts auch beliebig, da es lediglich darum geht, für eine Anzahl Windgeschwindigkeiten nachzuweisen, dass die Schallrichtwerte an allen Rezeptoren eingehalten werden.

Höhenunterschiede ü.Gr. zwischen Referenz und WEA werden einfach mit der IEC-Windscherung (Rauigkeitslänge 0,05 m) berechnet, was mit den meisten Richtlinien konform ist, aber auch generell eine angemessene Annahme, wenn der Höhenunterschied gering ist. Es wird daher empfohlen, dass der Referenzpunkt in einer Höhe nahe der Nabenhöhe angegeben wird. Windgeschwindigkeit in der Windfarm wird aus diesem Grund auch nur Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe (und nicht für 10 m Höhe) angeboten.

Weiterhin kann der Windgeschwindigkeits-Unterschied in Abhängigkeit von der Lage der WEA im Gelände ermittelt werden. Hierfür wird eine Windressourcenkarte im RSF- oder im SITERES-Format benötigt. Die Referenzhöhe und die WEA-Höhen müssen in der Windressourcenkarte als definierte Höhen definiert sein oder im Höhenintervall liegen, das durch die Karte abgedeckt ist. DECIBEL verwendet aus der Windressourcenkarte nicht die absoluten Windgeschwindigkeiten, sondern ermittelt das Windgeschwindigkeits-Verhältnis zwischen Referenzpunkt und WEA-Standort, aus diesem Grund wird sie als Gradientendatei bezeichnet. Wenn die Windressourcenkarte als Ergebnis einer Schallcurtailment-Optimierung generiert wird, so kann diese auch für darauffolgende DECIBEL-Berechnungen verwendet werden.



Auch Windgeschwindigkeits-Unterschiede aufgrund von Wakes können einbezogen werden. Setzen Sie das Häkchen Referenzpunkt ist Wakes der Windfarm ausgesetzt, wenn Sie diesen Fall berücksichtigen möchten. Dann wird der Wakeeffekt am Referenzpunkt auf die dortige Windgeschwindigkeit aufgeschlagen und die Wakes an WEA-Positionen von deren WEA-Windgeschwindigkeiten abgezogen. Wakeeffekte werden mit dem Modell PARK2 gerechnet; für die Wake-Decay-Konstante stehen die DTU-Standardeinstellungen for On- und Offshore zur Verfügung.



Frequenz

Schallleistungspegel für WEA können entweder als Summenpegel (ein Wert) oder als Oktavbanddaten (in der Regel 8 Werte für die Frequenzen 63 - 8000 Hz) vorliegen. Aus Oktavbändern lässt sich ein Summenpegel berechnen, aber nicht umgekehrt. Summenpegel liegen für weitaus mehr WEA vor als Oktavbanddaten. Die Ausbreitungsrechnung mit Oktavbanddaten ist genauer.

Beachten Sie, dass die ISO 9613-2 nicht für die Berechnung tieffrequenten Schalls verwendet werden kann. Hierfür gibt es in einigen Ländern eigene Ausbreitungsmodelle, z.B. Finnland Tieffrequent.



  • Oktavbanddaten benötigt: Wenn ausgewählt, wird die Schallausbreitungsberechnung in jedem Fall für Oktavband-Schallleistungspegel durchgeführt. Liegen diese für die benötigten Windgeschwindigkeiten nicht vor, wird der Anwender zur manuellen Eingabe aufgefordert. Dabei kann auch ein Generisches Oktavband erzeugt werden.
  • Oktavb. nutzen, wenn verfügbar: Vorhandene Oktavbänder werden verwendet, bei fehlenden Oktavbändern wird der Summenpegel verwendet, liegt dieser auch nicht vor, so wird der Anwender zur manuellen Eingabe aufgefordert.
  • Oktavbänder nicht verw.: Es werden immer Summenpegel verwendet. Diese können auch aus vorhandenen Oktavbändern berechnet werden. Liegen beide nicht vor, wird der Anwender zur Eingabe aufgefordert.
    • Ist unter Bodeneffekt (s.u.) das Standardverfahren ausgewählt, so steht diese Option nicht zur Verfügung, da diese Methode immer Oktavbanddaten benötigt.
  • Nur bestimmte Oktavbänder: Wenn ausgewählt, können Ergebnisse nur für bestimmte Oktavbänder berechnet werden, z.B. für den Fall, dass für einzelne Oktavbänder spezielle Immissionsrichtwerte gelten.


Bodendämpfung (Agr) und Richtwirkungskorrektur (Dc)


Bedeutung und Eingabe: Bodeneffekt

Siehe auch: Theoretischer Hintergrund ISO 9613-2


Windrichtung

Die Auswirkung der Windrichtung auf die Schallausbreitung ist in der Norm ISO 9613-2 nur unzureichend beschrieben. Sie verweist nur auf einen Cmet-Wert, der geändert werden kann, um die Ausbreitung ohne Wind zu beschreiben. WindPRO-Versionen vor Version 4.0 haben nur die Möglichkeit, diesen Wert zu ändern. Es gibt jedoch eine allgemeine Nachfrage nach geeigneten Möglichkeiten, den Schallbeitrag in unterschiedlichen Windrichtungen anzugeben, und WindPRO bietet vier Möglichkeiten, die Thematik zu behandeln:



Alle Rezeptoren im Lee aller Windenergieanlagen (Cmet = 0): In diesem Szenario wird jedes WEA-Rezeptor-Paar unter der Annahme berechnet, dass es sich um Abwindbedingungen handelt. Bei der Berechnung wird die Windrichtung berücksichtigt und Richtungsbezogene Schallreduktionen sind zulässig, aber es werden so viele Windrichtungen in die Berechnung einbezogen, wie es WEA-Empfänger-Paare gibt. Die Option WindgeschwindigkeitWindgeschwindigkeiten in der Windfarm  ist zulässig, wenn ein Windgeschwindigkeits-Bereich verwendet wird.

Fester Wert für Cmet: Alle Berechnungen, die vor windPRO 4.0 erstellt wurden, verwenden diese Option. Die Windrichtung wird nicht berücksichtigt, Windgeschwindigkeiten in der Windfarm ist nicht zulässig und die Schallreduktionen müssen für alle Richtungssektoren gelten. Vgl. Meteorologische Dämpfung

ISO 9613-2 richtungsweise C0-Anpassung: Während die Norm ISO 9613-2 bezüglich des Einflusses der Windrichtung auf die Schallausbreitung vage bleibt, beschreibt das LANUV NRW[2] eine Methode zur Berechnung des mittleren Cmet-Wertes aus den Richtungskomponenten. In der WindPRO-Implementierung werden diese Richtungskomponenten isoliert, um die Cmet-Werte für jede Richtungsgruppe zu erhalten. Die Methode wird im technischen Anhang beschrieben.

Windrichtungssektor basierend auf Institute of Acoustics Good Practice Guide, 2013: IoA, 2013[3] beschreibt eine Methode, um sowohl die Richtwirkung als auch die Windrichtung als Funktion der Entfernung und des Winkels zum Abwind zu berücksichtigen. Die hier verwendete Funktion gilt für flache Landschaften. Die Methode wird im technischen Anhang beschrieben.

Sowohl für die C0-Anpassung als auch für die IoA-Methode bieet DECIBEL drei unterschiedliche Berechnungsoptionen:



  • Feste Windrichtung [°]: Berechnung einer einzelnen Windrichtung.
  • Anzahl Sektoren: Mehrere Windrichtungen entsprechend den definierten Sektormitten werden berechnet. Die Ausgabe zeigt den kritschsten Wert an.
  • Gesamte Curtailment-Matrix berechnen: Die zu berechnenden Richtungen werden der Schallmatrix der WEA entnommen, um Konsistenz mit den Curtailment-Einstellungen zu gewährleisten. Die Ausgabe zeigt den kritschsten Wert an.

Bei beiden Methoden ist es wichtig zu verstehen, dass es sich um Engineering-Ansätze handelt, die als solche eine begrenzte Genauigkeit aufweisen.


Art der Anforderung in der Berechnung

  • WEA-Geräusche vs. Schallrichtwert: Die Immissionen der WEA oder der Windfarm werden an jedem Schall-Immissionsort mit den dort angegebenen Immissionsrichtwert verglichen. Wenn die Berechnung für mehrere Windgeschwindigkeiten durchgeführt wird, kann dies ein allgemeiner Wert sein oder für jede Windgeschwindigkeit ein eigener Wert. Dies ist die Standardmethode in Länder wie Deutschland, Dänemark, Schweden und den Niederlanden.
  • WEA+Hintergrundgeräusch vs. Hintergrundgeräusch+Zulässige Überschreitung: Um diese Methode anzuwenden, muss im Vorfeld der Berechnung eine Messung oder anderweitige Ermittlung der Hintergrundgeräusche am Immissionsort durchgeführt werden (ggf. für verschiedene Windgeschwindigkeiten). Die berechnete Gesamtbelastung (Zusatzbelastung durch die WEA plus Hintergrundgeräusch) darf einen bestimmten Abstand zum Hintergrundgeräusch nicht überschreiten. Dieses Verfahren ist z.B. in Frankreich gebräuchlich.
  • WEA-Geräusch vs. Hintergrundgeräusch + Zulässige Überschreitung: Ein Grenzwert, der durch das in einer Messung bestimmte Hintergrundgeräusch zuzüglich einer zulässigen Überschreitung besteht, darf durch das WEA-Geräusch nicht überschritten werden. Diese Variante wird z.B. in Großbritannien und Österreich verwendet.


Schallleistungspegel in der Berechnung

  • Schallwerte sind LWA-Werte (Mittlere Schallleistungspegel; Standard): Dies ist die Standardeinstellung. Schallleistungspegel, Hintergrundgeräusch und Berechnungsergebnisse werden als mittlere Schallleistungspegel (LWA) angegeben.
  • Schallwerte sind L90-Werte (tatsächlicher Pegel 90% der Zeit darüber): Mit dieser speziellen Einstellung werden alle Schallwerte als L90.Werte betrachtet, d.h. der Pegel, der 90% der Zeit überschritten wird. Hintergrundgeräusche müssen als L90-Wert angegeben werden, für die WEA werden vom LWA, der im WEA-Katalog vorhanden ist, 2 dB(A) abgezogen, was eine gängige Annäherung an den L90-Pegel darstellt. Auf den Berichten erscheint anstelle des LWA der L90. Diese Einstellung wird z.B. in Großbritannien verwendet.

Einige Berechnungen müssen ohne A-Gewichtung durchgeführt werden, daher erscheinen manche Teilergebnisse in dB statt dB(A). Diese Einstellung wird nicht in der Berechnung getätigt, sondern durch die Einstellungen in den Rezeptor-Objekten vorgegeben.


Einzeltöne


  • Fester Zuschlag wird zu Schallemission von WEA mit Einzeltönen zugefügt: Einzeltonzuschläge werden der Emission der WEA hinzugefügt. Der Zuschlag kann aus dem WEA-Katalog oder dem Schall-Immissionsort-Objekt kommen oder hier vom Anwender definiert werden. Bei Nationalen Modellen kann ein fester Zuschlag definiert sein (Einstellung "Modell").
  • Einzeltonzuschläge werden von Anforderung abgezogen: Erfordert eine Angabe eines Zuschlags (via Schall-Immissionsort-Objekt oder Anwendereingabe hier). Wenn an einem Immissionsort Geräusche von WEA auftreten, die laut WEA-Katalog Einzeltonhaltig sind, wird der hier angegebene Zuschlag vom Immissionsrichtwert der Schall-Immissionsorte abgezogen.
  • Einzeltonzuschlag erfolgt auf Schallimmission am Rezeptor: Erfordert Eingabe eines Zuschlags (via Schall-Immissionsort-Objekt oder Anwendereingabe hier). Wenn an einem Immissionsort Geräusche von WEA auftreten, die laut WEA-Katalog Einzeltonhaltig sind, wird der hier angegebene Zuschlag auf die berechnete Immission am Rezeptor aufgeschlagen. Da die Tonhaltigkeiten der verurusachenden WEA unterschiedlich sein können, werden die Tonhaltigkeitswerte aus dem Katalog ignoriert und nur die hier oder im Immissionsort-Objekt angegebenen Werte verwendet.
  • Tonhaltigkeitseinstellungen der WEA ignoriert: Wenn das Geräusch einer WEA laut WEA-Katalog tonhaltig ist, so wird dies ignoriert.


Höhe des Immissionsorts: Hier kann eine Höhe über Grund für den Schall-Immissionsort angegeben werden. Unterschiedliche Normen empfehlen unterschiedliche Höhen, typische Werte sind 1 m, 4 m oder 5 m. Wenn "Aufpunkthöhe in Immissionsort-Objekt hat Vorrang vor dieser Angabe" angekreuzt ist, können individuelle Höhen für die einzelnen Schall-Immissionsorte verwendet werden.


Unsicherheitszuschlag

Hier kann gewählt werden, wie Unsicherheitszuschläge behandelt werden sollen.



- Unsicherheit auf Immission anwenden: Es kann ein pauschaler Unsicherheitszuschlag für das ganze Projekt angegeben werden, der an den einzelnen Immissionsorten auf den berechneten Beurteilungspegel aufgeschlagen und -falls gewählt- auch in den Isophonenkarten gezeigt wird.

  • Unsicherheitszuschlag in Schall-Immissionsort hat Vorrang: Wenn dies angekreuzt ist, werden individuelle Unsicherheitszuschläge, die direkt in einzelnen Immissionsorten angeben sind, priorisiert.

Seit windPRO 3.5 ist die Eingabe eines individuellen Zuschlags pro WEA direkt im WEA-Objekt oder im WEA-Katalog möglich. Welche Angabe priorisiert wird, wird hier in den Berechnungseinstellungen festgelegt.

- Unsicherheit auf Emission anwenden:

  • Unsicherheit in WEA-Objekt hat Vorrang vor WEA-Katalog
  • Immer Unsicherheit aus WEA-Katalog verwenden
  • ... dB(A) Unsicherheit für alle WEA: Hier kann ein Unsicherheitszuschlag eingegeben werden, der für jede WEA in der Berechnung verwendet wird. Das kann sinnvoll sein, wenn z.B. der komplette Park mit dem selben WEA-Typ bestückt ist.

Beachten sie bitte bei Unsicherheiten aus dem WEA-Katalog, dass diese jeweils für eine spezifische Nabenhöhe / Windgeschwindigkeit-Kombination gelten. Es kann notwendig sein, mehreren Schallwerten Unsicherheiten zuzuweisen, wenn z.B. Windgeschwindigkeit → Höchster Schallwert am Rezeptor oder Windgeschwindigkeits-Bereich  gewählt ist.


Abweichung von Schall-Anforderungen

Dies ermöglicht es, eine zusätzliche Anpassung des Schall-Immissionsrichtwerts vorzunehmen, z.B. wenn von Behörden ein Unsicherheitszuschlag von 2 dB(A) auf die berechneten Pegel verlangt wird, kann hier -2 dB(A) eingetragen werden, auf den Berichtsausdrucken wird dann der Schallrichtwert als „45 – 2 = 43 dB(A)“ angegeben.


Luftdämpfung

Jedes Ausbreitungsmodell gibt bestimmte Luftdämpfungskoeffizienten für die unterschiedlichen Oktavbänder vor, die mit der Auswahl Feste Koeffizienten für Luftdämpfung überprüft und ggf. angepasst werden können. Die Luftdämpfung für die "ISO 9613-2 Allgemein" entspricht den Bedingungen bei 10° C und 70% Luftfeuchtigkeit. Sie können die Koeffizienten anderer Ausbreitungsmodelle wählen (Bearb./Ansicht) oder Benutzerdefiniert selbst einstellen:



Über die Eingabe der Temperatur, relativen Luftfeuchtigkeit und des Luftdrucks können Sie die standortspezifischen Luftdämpfungskoeff. berechnen lassen. Nach ISO 9613-1 sind Werte für Temperaturen unter -20°C und relativer Luftfeuchtigkeit unter 10% nicht definiert. Der Einfluss des Luftdrucks auf die Schalldämpfung ist nur gering, wenn standortspezifische Werte nicht bekannt sind, kann hier mit Standardeinstellung gerechnet werden.



Mit DECIBEL (und NORD2000) kann eine Reihe von Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten berechnet werden. Während der Standardwert von 10 °C und 70 % Luftfeuchtigkeit fast immer das Worst-Case-Szenario darstellt, kann es sinnvoll sein, die Einhaltung bei anderen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten zu prüfen, insbesondere wenn die WEA in Abhängigkeit von Temperatur und Luftfeuchtigkeit schallreduziert betrieben werden. Der Bereich der beiden Parameter kann mit einem Start- und einem Stufenwert festgelegt werden. Der maximal zulässige Wert legt die Anzahl der Intervalle fest. Alternativ können die Bins durch die Binning-Datei in der Curtailment-Matrix definiert werden.

Wird das alternative Verfahren zur Bodendämpfung verwendet, so findet die Berechnung ohne Oktavbanddaten statt und es wird lediglich der Dämpfungskoeffizient oben im Fenster verwendet.

Die Ausgabe der Luftdämpfung der einzelnen Oktavbänder auf den Berichten Detaillierte Ergebnisse kann aktiviert werden über Details in Bericht zeigen. Beachten Sie, dass dies die Anzahl an Seiten stark anwachsen lässt. Die Option zur Anzeige der Luftdämpfungsparameter kann auch in der Darstellungsoptionen des Berichts Detaillierte Ergebnisse aktiviert werden; dort kann auch eine Unterauswahl getroffen werden, wenn nicht für alle Immissionsorte detaillierte Ergebnisse benötigt werden.

Offshore / Wasserflächen: Diese Option kann in der ISO 9613-2 nicht verwendet werden


Tageszeit-Einstellungen

DECIBEL kann Ergebnisse in Abhängigkeit von Zeit darstellen, entweder indem für spezifische Zeiträume unterschiedliche Immissionsrichtwerte verwendet werden, oder indem Lden-Werte berechnet werden. Im ersten Fall müssen die Rezeptoren mit Einstellungen für die verschiedenen Zeiträume definiert werden. Sollen beispielsweise Berechnungen für Tag- und Nachtzeiträume durchgeführt werden, müssen die Rezeptoren über Immissionsrichtwerte für diese beiden Perioden verfügen.



Fest / Keine Zeiträume: Dies ist die Standardeinstellung und wurde für alle Berechnungen vor windPRO 4.0 verwendet. Keine Zeitdimension sollte verwendet werden, wenn keine Zeiträume in Rezeptoren oder Schallmatritzen definiert sind. Wenn Zeiträume definiert sind, und die Windfarm in Abhängigkeit von der Tageszeit schallreduziert betrieben wird, führt die Auswahl des entsprechendnen Zeitraums dazu, dass die entsprechenden Curtailment-Einstellungen für diesen Zeitraum verwendet werden.

Ganze Matrix berechnen (alle Zeiträume)': Mit dieser Option wird die Einhaltung der Richtwerte in jeder Zeitspanne überprüft, wie in der Schallmatrix definiert. Die definierten Zeiträume können an dieser Stelle aufgerufen und geändert werden, aber da Konsistenz erforderlich ist, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass eine Änderung der Einstellung ältere Berechnungen ungültig machen kann. Auch bereits eingegebene oder erstellte Schallmatrizen können verloren gehen. Es wird daher empfohlen, diese Einstellungen mit Bedacht zu ändern und früh im Projektbearbeitungszeitraum vorzunehmen.



Im dargestellten Beispiel sind die standardmäßigen Zeiträume Tag, Abend und Nacht auf Tag und Nacht reduziert und die Zeiten wurden entsprechend deutschen Anforderungen angepasst. Die Angaben Zuschlag und Tage pro Jahr werden in diesem Modus ignoriert.

Lden-Berechnung, Beurteilung nach komb. Lden-Wert: Der Lden-Wert (day-evening-night, Tag-Abend-Nacht) ist ein gewichtetes Mittel von Einzelberechnungen für jeden der drei Zeiträume mit einem Zuschlag für die Abend- und Nachtgeräusche. Diese können über den Einstellungen individuell definiert werden.



Diese Art der Gewichtung der Geräusche über den Tag ist in Deutschland nicht üblich.

Werden in den WEA-Objekten unterschiedliche Schallleistungspegel für die unterschiedlichen Perioden hinterlegt (Schallreduktion), so werden diese in DECIBEL entsprechend berücksichtigt. Schallmatritzen werden in Lden-Berechnungen ignoriert.

Die unter Windgeschwindigkeit gewählte Einstellung bleibt auch bei Lden-Berechnungen gültig. Es werden für die drei Perioden keine individuellen Windgeschwindigkeiten verwendet.

Beachten Sie, dass das Norwegische und das Niederländische Schallmodell eigene Implementierungen des Lden-Konzepts verwenden.


Schallreflexionen

Wenn diese Option ausgewählt ist, so werden Hindernis-Objekte, bei denen die Option Für Schallreflexion nutzen markiert ist, in der DECIBEL-Berechnung berücksichtigt. Dadurch werden sekundäre Schallquellen, die sogenannten Spiegelschallquellen, in die Berechnung eingeführt.

Siehe hierzu die separate Seite Schallreflexionen.


Weitere Themen



Theoretischer Hintergrund ISO 9613-2

Die ISO 9613-2 "Attenuation of sound during propagation outdoors, Part 2. A general method of calculation" beschreibt die Berechnung der Dämpfung des Schalls bei der Ausbreitung im Freien.

Dieser Text beschreibt den theoretischen Hintergrund der ISO 9613-2, wie sie in windPRO implementiert ist.


Berechnungsverfahren ohne Oktavbanddaten

Normalerweise wird bei der schalltechnischen Vermessung von Windenergieanlagen der A-bewertete Schalleistungspegel in Form des 500Hz-Mittenpegels ermittelt. Daher werden die Dämpfungswerte bei 500 Hz verwendet, um die resultierende Dämpfung für die Schallausbreitung abzuschätzen. Der Dauerschalldruckpegel jeder einzelnen Quelle am Immissionspunkt berechnet sich nach der ISO 9613-2 dann wie folgt:

LAT(DW) = LWA + DC - A - Cmet        (1)
LWA: Schalleistungspegel der Punktschallquelle A-bewertet
Dc: Richtwirkungskorrektur für die Quelle ohne Richtwirkung (0 dB) aber unter Berücksichtigung der Reflexion am Boden, DOmega (Berechnung nach dem alternativen Verfahren)
DC = DOmega - 0        (2)

DOmega beschreibt die Reflexion am Boden und berechnet sich nach:

DOmega = 10 lg{1 +[dp2 + (hs - h r)2] / [dp2 + (hs + hr)2]}    (3)

Mit:

hs : Höhe der Quelle über dem Grund (Nabenhöhe)
hr : Höhe des Immissionspunktes über Grund (in windPRO 5m)
dp: Abstand zwischen Schallquelle und Empfänger, projiziert auf die Bodenebene. Der Abstand bestimmt sich aus den x und y Koordinaten der Quelle (Index s) und des Immissionspunkts (Index r):
        (4)

A: Dämpfung zwischen der Punktquelle (WEA-Gondel) und dem Immissionspunkt, die während der Schallausbreitung vorhanden ist. Sie bestimmt sich aus den folgenden Dämpfungsarten:

A = Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amisc        (5)


Adiv : Dämpfung aufgrund der geometrischen Ausbreitung

Adiv = 20 lg(d/1m) + 11 dB        (6)
Mit:
d: Abstand zwischen Quelle und Immissionspunkt.


Aatm: Dämpfung durch die Luftabsorption

Aatm = α500 d / 1000        (7)
Mit:
α500: Absorptionskoeffizient der Luft (= 1,9 dB/km)
Dieser Wert für α500 bezieht sich auf die günstigsten Schallausbreitungsbedingungen (Temperatur von 10° und relativer Luftfeuchte von 70%).


Agr: Bodendämpfung

Agr = (4,8 - (2hm / d) [17 + (300 / d)])        (8)
Wenn Agr < 0 dann ist Agr = 0
Mit:
hm: mittlere Höhe (in Meter) des Schallausbreitungsweges über dem Boden:
Wenn in windPRO kein digitales Geländemodell vorhanden ist
hm = (hs + hr) /2       (9a)
Mit:
hs: Quellhöhe (Nabenhöhe)
hr: Aufpunkthöhe 5 m
Bei vorliegendem digitalem Geländemodell wird die Fläche F zwischen dem Boden und dem Sichtstrahl zwischen Quelle (Gondel) und Aufpunkt berechnet. Die mittlere Höhe berechnet sich dann mit:
hm = F /d        (9b)
Sonderfall: Besteht keine Sichtbeziehung zwischen Immissionsort und WEA-Nabe (siehe Bericht Detaillierte Ergebnisse, Spalte Sichtbar) so wird Agr auf den Maximalwert von 4,8 dB(A) gesetzt. windPRO berechnet keine Abschirmung (Abar). Aufgrund der fehlenden Sichtbeziehung ist aber von einer solchen auszugehen. 4,8 dB(A) ist für Agr der höchstmögliche und für Abar der niedrigstmögliche Wert[4], dieser wird deshalb in diesem Fall für Agr angesetzt.


Abar: Dämpfung aufgrund der Abschirmung (Schallschutz)

In windPRO kann kein Schallschutz angegeben werden: Abar = 0.

Ausnahme: Siehe "Sonderfall" zu Agr oben.


Amisc: Dämpfung aufgrund verschiedener weiterer Effekte (Bewuchs, Bebauung, Industrie)

In windPRO gehen diese Effekte nicht in die Prognose ein: Amisc = 0.


Cmet: Meteorologische Korrektur Diese wird durch die folgende Gleichung bestimmt:

Cmet = 0                          für dp < 10 (hs+hr)        (10a)
Cmet = C0 [1-10(hs+hr)/dp]         für dp > 10 (hs+hr)        (10b)

Mit:

dp: Abstand zwischen Quelle und Aufpunkt

Faktor C0 kann, abhängig von den Wetterbedingungen, zwischen 0 und 5 dB liegen, es ist jedoch in der Regel den beurteilenden Behörden vorbehalten, diesen Wert zu bestimmen.


Berechnungsverfahren mit Oktavbanddaten

Nach der ISO 9613-2 kann die Prognose auch über das Oktavspektrum des Schalleistungspegels der WEA durchgeführt werden. Wird im WEA-Katalog das Oktavspektrum angegeben, so kann es in den WEA-Eigenschaften zur Verwendung ausgewählt werden. Im Folgenden sind nur die Unterschiede zu der 500 Hz Mittenfrequenz bezogenen Berechnung aufgezeigt. Der resultierende Schalldruckpegel LAT berechnet sich dann mit:

LAT(DW)=10lg[100,1LAfT(63)+100,1LAfT(125)+100,1LAfT(250)+100,1LAfT(500)
        +100,1LAfT(1k)+100,1LAfT(2k)+100,1LAfT(4k)+100,1LAfT(8k))         (11)

Mit:

LAfT: A-bewerteter Schalldruckpegel der einzelnen Schallquelle bei den unterschiedlichen Mittenfrequenzen (63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz)

Der A-bewertete Schalldruckpegel LAfT bei den Mittenfrequenzen jeder einzelnen Schallquelle berechnet sich aus:

LAfT (DW) = (LW + Af) + DC - A            (12)

Mit:

LW: Oktav-Schalleistungspegel der Punktschallquelle nicht A-bewertet. LW+Af entspricht dem A-bewerteten Oktav-Schalleistungspegel LWA nach IEC 651.
Af: genormte A-Bewertung nach IEC 651 (vgl. windPRO-Katalog Schalldaten, A-bewertet), windPRO ermittelt nach diesem Verfahren den A-bewerteten Schallpegel.
Dc: Richtwirkungskorrektur für die Quelle ohne Richtwirkung (0 dB) aber mit Reflexion am Boden. Wenn das Standardverfahren zur Bodendämpfung verwendet wird, ist DOmega = 0. Wenn die Alternative Methode verwendet wird, entspricht DC dem Fall ohne Oktavbanddaten.
A: Oktavdämpfung, Dämpfung zwischen Punktquelle und Immissionspunkt. Sie bestimmt sich wie oben aus den folgenden Dämpfungsarten:
A = Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amisc         (13)
Adiv: Dämpfung aufgrund der geometrischen Ausbreitung
Aatm: Dämpfung aufgrund der Luftabsorption, abhängig von der Frequenz
Agr: Bodendämpfung
Abar: Dämpfung aufgrund der Abschirmung (Schallschutz), worst case ohne Abar =0.
Amisc: Dämpfung aufgrund verschiedener weiterer Effekte (Bewuchs, Bebauung, Industrie; worst case Amisc =0)

Bei der Oktavbandbezogenen Ausbreitung ist die Dämpfung durch die Luftabsorption von der Frequenz abhängig mit:

Aatm = αf d / 1000         (14)

Mit:

αf : Absorptionskoeffizient der Luft für jedes Oktavband

Der Absorptionskoeffizient αf ist stark abhängig von der Schallfrequenz, der Umgebungstemperatur und der relativen Luftfeuchte. Die ungünstigsten Werte bestehen bei einer Temperatur von 10° und 70% Rel. Luftfeuchte nach folgender Tabelle:


Bandmittenfrequenz, [Hz] 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
αf, [dB/km] 0,1 0,4 1 1,9 3,7 9,7 32,8 117

Zur Berechnung der Bodendämpfung Agr existieren zwei Möglichkeiten: das alternative Verfahren, das oben im Kapitel über das Berechnungsverfahren ohne Oktavbanddaten dargelegt wurde, und das Standardverfahren. Das Standardverfahren berechnet Agr wie folgt:

Agr = As + Ar + Am         (15)

Mit:

As: Die Dämpfung für die Quellregion bis zu einer Entfernung von 30hs, maximal aber dp. Diese Region wird mit dem Bodenfaktor Gs beschrieben, der die Porosität der Oberfläche als Wert zwischen 0 (hart) und 1 (porös) wiedergibt.
Ar: Aufpunkt-Region bis zu einer Entfernung von 30hr, maximal aber dp. Diese Region wird mit dem Bodenfaktor Gr beschrieben
Am: Die Dämpfung der Mittelregion. Wenn die Quell- und die Aufpunkt-Region überlappen, gibt es keine Mittelregion. Diese Region wird mit dem Bodenfaktor Gm beschrieben

Der Paramter G für die Porosität kann in windPRO einheitlich gesetzt werden, wobei G in den Berechnungseinstellungen gewählt wird; in diesem Fall gilt:

G = Gs = Gr = Gm    (16)

Alternativ können über ein Areal-Objekt harte (0) und weiche (1) Flächen bestimmt werden und Gs, Gr und Gm durch lineare Gewichtung der Härtewerte in der jeweiligen Region ermittelt werden.

Der unten wiedergegebene Auszug aus der DIN ISO 9613-2 beschreibt die Berechnung der drei Bodendämpfungen.

Nominelle Bandmittenfrequenz [Hz] As oder Ar * [db] Am [dB]
63 - 1,5 -3q **
125 -1,5 + G * a'(h) - 3q (1 - Gm)
250 -1,5 + G * b'(h)
500 -1,5 + G * c'(h)
1000 -1,5 + G * d'(h)
2000 -1,5 (1 - G)
4000 -1,5 (1 - G)
8000 -1,5 (1 - G)

mit

a'(h) = 1,5 + 3,0 * e-0,12(h-5)2 (1-e-dpI50) + 5,7 * e-0,09h2(1-e-2,8*10-6* dp2)
b'(h) = 1,5 + 8,6 * e-0,09h2 (1 - e-dpI50)
c'(h) = 1,5 + 14,0 * e-0,46h2 (1 - e-dpI50)
d'(h) = 1,5 + 5,0 * e-0,9h2 (1 - e-dpI50)

* Um As zu berechnen, verwenden Sie G = Gs und h = hs. Um Ar zu berechnen, verwenden Sie G = Gr und h = hr. Siehe DIN ISO 9613-2, Abschnitt 7.3.2 für Werte für G für unterschiedliche Oberflächen.

** q = 0 wenn dp ≤ 30 (hs + hr)

wenn dp > 30 (hs + hr)

wobei dp der Abstand zwischen Quelle und Aufpunkt, in Metern und projiziert auf die Bodenebene, ist.


Langzeit-Mittelungspegel (Resultierender Beurteilungspegel)

Liegen den Berechnungen n Schallquellen (u.a. Windpark) zugrunde, so überlagern sich die einzelnen Schalldruckpegel LATi entsprechend der Abstände zum betrachteten Immissionspunkt. In der Bewertung der Lärmimmission nach TA-Lärm ist der aus n Schallquellen resultierende Schalldruckpegel LAT unter Berücksichtigung der Zuschläge nach der folgenden Gleichung zu ermitteln:

          (17)

Mit:

LAT: Beurteilungspegel am Immissionspunkt
LATi: Schallimmissionspegel am Immissionspunkt einer Emissionsquelle i
i: Index für alle Geräuschquellen von 1-n
KTi: Zuschlag für Tonhaltigkeit einer Emissionsquelle i, abhängig von den lokalen Vorschriften
KIi: Zuschlag für Impulshaltigkeit einer Emissionsquelle i abhängig von den lokalen Vorschriften
Cmet: Meteorologische Korrektur. Diese bestimmt sich nach den Gleichungen:
Cmet = 0                       für dp < 10 (hs+hr)        (18a)
Cmet = C0 [1-10(hs+hr)/dp]      für dp > 10                (18b)

dp: Abstand zwischen Quelle und Immissionspunkt projiziert auf den Boden.

Faktor C0 kann, abhängig von den Wetterbedingungen, zwischen 0 und 5 dB liegen, es ist jedoch in der Regel den beurteilenden Behörden vorbehalten, diesen Wert zu bestimmen.


Reflexionen

Weitere Schallbeiträge können sich durch Reflexionen ergeben. Diese tauchen in Gleichung (17) als Spielgelquellen auf, bei denen ein alternativer Ausbreitungsweg über eine reflektierende Fläche führt. Reflexionen am Boden sind bereits in der Bodendämpfung inbegriffen.

Eine Fläche wird als reflektierende Fläche berücksichtigt, wenn sie den richtigen Winkel hat sowie groß genug ist, um zu reflektieren. Die diesbezügliche Prüfung wird für jedes Frequenzband für die entsprechende Wellenlänge λ durchgeführt, wobei:

         (19)

Mit:

λ: Wellenlänge bei der Mittenfrequenz des Frequenzbands
ds,o: Abstand Quelle - Reflexionspunkt
do,r: Abstand Reflexionspunkt - Rezeptor
βin: Einfallswinkel an Reflexionsfläche
lmin: Größe der Reflexionsfläche

Der reflektierte Schall ist die Spiegelquelle LW,im und wird berechnet nach:

LW,im = LW + 10log(ρ) + DI,r       (20)

Mit:

ρ: Schallreflexionsgrad, siehe unten. Dies ist eine Eigenschaft des Hindernis-Objekts, wenn es als Schallreflexionsobjekt eingesetzt wird
DI,r: Das Richtwirkungsmaß der Quelle, welches mit 0 angenommen wird.

Die Dämpfungen für den Ausbreitungsweg der Spiegelschallquelle werden wie für den direkten Ausbreitungsweg berechnet.

Objekt ρ
Ebene, harte Wände 1
Gebäudewände mit Fenstern und kleinen Anbauten oder Erker 0,8
Fabrikwände, bei denen 50% der Oberfläche aus Öffnungen, Installationen oder Röhren bestehen 0,4
Offene Installationen (Rohre, Türme usw.) 0


Referenzen:

  1. ISO 9613-2:1996 Acoustics - Attenuation of sound during propagation outdoors - Part 2: General method of calculation (Deutsch: DIN ISO 9613-2 Dämpfung des Schalls bei der Ausbreitung im Freien, Teil 2)
  2. (LANUV NRW (2012): Empfehlungen zur Bestimmung der meteorologischen Dämpfung Cmet gemäß DIN ISO 9613-2 vom 26.09.2012; https://www.lanuv.nrw.de/fileadmin/lanuv/geraeusche/pdf/Cmet-Hinweise-2012.pdf
  3. Institute of Acoustics: A Good Practice Guide to the Application of ETSU-R 97 for the Assessment and Rating of Wind Turbine Noise; https://www.ioa.org.uk/sites/default/files/IOA%20Good%20Practice%20Guide%20on%20Wind%20Turbine%20Noise%20-%20May%202013.pdf
  4. In Gleichung (14) in der DIN EN ISO 9613-2 wird DZ zu 10lg(3) = 4,8 dB(A), wenn z=0. z ist die Verlängerung des Schallwegs durch das Hindernis, das pessimal 0 werden kann, ergo ist DZ pessimal 4,8 dB(A).


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