ISO 9613-2 Allgemein

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

Modul DECIBEL --> 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:

• 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. Wenn dieser Wert nicht 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: wenn der höchste verfügbare Schallwert bei weniger als 10m/s Windgeschwindigkeit in 10m Höhe auftritt, wird dieser verwendet. Ansonsten wird der Pegel bei 95% Nennleistung verwendet.
• Höchster Schallwert: windPRO wählt den lautesten Schallwert, der für die Nabenhöhe der WEA verfügbar ist, unabhängig von der Windgeschwindigkeit (bzw. 95% Nennleistung).

Oktavbänder

• 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 Standard-Oktavband erzeugt werden.
• 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.

Bodeneffekt (A_gr)

Bedeutung und Eingabe: Bodeneffekt

Siehe auch: Theoretischer Hintergrund ISO 9613-2

Meteorologischer Koeffizient C0:

Siehe Meteorologische Dämpfung

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 L_WA-Werte (Mittlere Schallleistungspegel; Standard): Dies ist die Standardeinstellung. Schallleistungspegel, Hintergrundgeräusch und Berechnungsergebnisse werden als mittlere Schallleistungspegel (L_WA) 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 L_WA, 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 L_WA der L₉₀. Diese Einstellung wird z.B. in Großbritannien verwendet.

Einzeltöne

• Fester Zuschlag wird zu Schallemission von WEA mit Einzeltönen zugefügt: Erfordert Eingabe eines Zuschlags. Nur WEA, bei denen im WEA-Katalog vermerkt ist, dass ihr Geräusch einzeltonhaltig ist, erhalten den Zuschlag.
• Einzeltonzuschläge werden von Anforderung abgezogen: Erfordert eine Eingabe eines Zuschlags. Wenn an einem Immissionsort Geräusche von WEA auftreten, die laut WEA-Katalog Einzeltonhaltig sind, wird der Zuschlag vom Immissionsrichtwert der Schall-Immissionsorte abgezogen. Effektiv entspricht dies einer Erhöhung der Emissionen aller WEA um den Zuschlag.
• Einzeltonzuschlag erfolgt auf Schallimmission am Rezeptor: Erfordert Eingabe eines Zuschlags. Dieser wird auf die berechnete Immission am Rezeptor aufgeschlagen. Effektiv entspricht dies der vorangegangenen Option, die Darstellung auf den Berichten erfolgt aber anders.
• Einzeltonzuschlag aus Katalog wird zu Schallemission der WEA zugefügt (Nur ISO-9613-2 Deutschland): Erfordert keine Eingabe eines Zuschlags, da der Einzeltonzuschlag aus dem Katalog der WEA-Emission hinzugefügt wird.

Aufpunkthöhe ü. Gr.: 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.

Verlangte Unter- oder zulässige Überschreitung des Schallrichtwerts: 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 diesem Knopf überprüft und ggf. angepasst werden können. Die Luftdämpfung für die "ISO 9613-2 Allgemein" entspricht den Bedingungen bei 10° C und 70% Luftfeuchtigkeit. Es können die Koeffizienten anderer Ausbreitungsmodelle gewählt werden oder (über Menüeintrag Benutzerdefiniert) eigene Koeffizienten eingegeben 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.

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)

D_Omega 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)

A_div : Dämpfung aufgrund der geometrischen Ausbreitung

Adiv = 20 lg(d/1m) + 11 dB        (6)

Mit:

d: Abstand zwischen Quelle und Immissionspunkt.

A_atm: 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%).

A_gr: Bodendämpfung

Agr = (4,8 - (2hm / d) [17 + (300 / d)])        (8)

Wenn A_gr < 0 dann ist A_gr = 0

Mit:

h_m: mittlere Höhe (in Meter) des Schallausbreitungsweges über dem Boden:

Wenn in windPRO kein digitales Geländemodell vorhanden ist

hm = (hs + hr) /2       (9a)

Mit:

h_s: Quellhöhe (Nabenhöhe)

h_r: 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 A_gr auf den Maximalwert von 4,8 dB(A) gesetzt. windPRO berechnet keine Abschirmung (A_bar). Aufgrund der fehlenden Sichtbeziehung ist aber von einer solchen auszugehen. 4,8 dB(A) ist für A_gr der höchstmögliche und für A_bar der niedrigstmögliche Wert, dieser wird deshalb in diesem Fall für A_gr angesetzt.

A_bar: Dämpfung aufgrund der Abschirmung (Schallschutz)

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

Ausnahme: Siehe "Sonderfall" zu A_gr oben.

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

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

C_met: 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:

d_p: 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 L_AT 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:

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

Der A-bewertete Schalldruckpegel L_AfT 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:

α_f : Absorptionskoeffizient der Luft für jedes Oktavband

Der Absorptionskoeffizient α_f 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 A_gr existieren zwei Möglichkeiten: das alternative Verfahren, das oben im Kapitel über das Berechnungsverfahren ohne Oktavbanddaten dargelegt wurde, und das Standardverfahren. Das Standardverfahren berechnet A_gr 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 G_s, G_r und G_m 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 A_s zu berechnen, verwenden Sie G = G_s und h = h_s. Um A_r zu berechnen, verwenden Sie G = G_r und h = h_r. Siehe DIN ISO 9613-2, Abschnitt 7.3.2 für Werte für G für unterschiedliche Oberflächen.

** q = 0 wenn d_p ≤ 30 (h_s + h_r)

wenn d_p > 30 (h_s + h_r)

wobei d_p 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 L_ATi entsprechend der Abstände zum betrachteten Immissionspunkt. In der Bewertung der Lärmimmission nach TA-Lärm ist der aus n Schallquellen resultierende Schalldruckpegel L_AT 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)

d_p: 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.

Anmerkungen: