DECIBEL-Berechnung
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Dieses Kapitel behandelt nur die Eingaben im Berechnungsmodul. Für Berechnungsvoraussetzungen und einen Überblick über den gesamten Berechnungsablauf siehe DECIBEL-Überblick.
Zum Start der Berechnung wählen Sie das Modul DECIBEL links auf dem Menüband Umwelt & Visualisierung aus:
Wenn der Balken unter dem DECIBEL-Icon grün ist, so ist das Modul lizenziert und kann in vollem Umfang genutzt werden. Ist er gelb, kann das Modul lediglich im Demo-Modus verwendet werden, d.h. die Benutzeroberfläche kann erforscht werden, es können jedoch keine Berechnungen durchgeführt werden.
Register Hauptteil
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Name
Geben Sie einen Namen an, der diese Berechnung eindeutig identifiziert. Der Name erscheint später auf den Berichten.
Berechne
Neben der Standardberechnung stehen zwei weitere Berechnungsmodi zur Verfügung, die auf eigenen Wikiseiten erläutert werden:
Je nach Auswahl erscheinen zusätzliche Register.
Wird die Standardberechnung gewählt, können entweder der Schall an Immissionsorten berechnet werden oder eine Isophonenkarte oder beides.
Wenn der Schall an Immissionsorten berechnet wird, steht zusätzlich die Option Abstandsprüfung zur Verfügung. Diese entscheidet darüber, ob die in Schall-Immissionsort-Objekten angegebenen Abstandskriterien auch auf den Berichten wiedergegeben und ihre Einhaltung überprüft werden
Wird zusätzlich eine Isophonenkarte berechnet, kann auch die Distanz zum Richtwert (bezogen auf Schall-Immissionsorte) ausgegeben werden. Dies ist der Betrag, um den die WEA näher an den Immissionsort rücken dürften, ohne dass Immissionsrichtwerte überschritten werden.
Nachkommastellen Schall (Hauptergebnis): Setzen Sie dies für Berechnungen in Deutschland auf 0 (Null), da in Deutschland Decibel-Werte üblicherweise auf ganze Werte gerundet werden und die Einhaltung der Richtwerte auch nach den gerundeten Werten beurteilt wird. Die Rundung der Schallwerte findet nach DIN 1333 statt.
Nur Summenpegel an IO zeigen: Wenn im WEA-Katalog Unsicherheitsaufschläge zu den Emissionswerten angegeben wurden, wird hier definiert, ob diese im Hauptergebnis an den Immissionsorten gelistet werden oder nur als Summenpegel gezeigt.
Wenn Sie vorwiegend Berechnungen für deutsche Projekte durchführen, können Sie diese Einstellung Als Standard setzen.
Immissionsort-Anforderungen setzen/ändern lässt ein neues Register Anforderungen erscheinen, auf dem entweder fehlende Schall-Anforderungen in Schall-Immissionsorten ergänzt oder oder alternative Immissionsrichtwerte für alle Schall-Immissionsorte angegeben werden können.
Schallberechnungs-Modell
Im Menü kann aus mehreren Berechnungsmodellen gewählt werden. Entsprechend dem gewählten Modell sind eventuell weitere Eingaben notwendig . Sollen die Parameter des Modells eingesehen oder geändert werden, kann dies über den Knopf Modellparameter bearbeiten geschehen.
Das gewählte Schallberechnungsmodell muss zu den Eigenschaften der Schall-Immissionsorte passen.
Register WEA
Quelle für WEA-Schalldaten: Wählen Sie, ob Sie die Schalleistungspegel für die Berechnung selbst eingeben möchten (Anwendereingabe; Eingabe erfolgt nach Start der Berechnung) oder die Daten, falls vorhanden, aus dem WEA-Katalog übernehmen möchten. Ist der Schalleistungspegel für einen WEA-Typ im Katalog nicht vorhanden, werden Sie im späteren Verlauf der Berechnung dazu aufgefordert, ihn anzugeben.
Anmerkung: Die Schalleistungspegel der WEA wurden sorgfältig recherchiert, jedoch können sich die Daten schnell ändern, wenn die WEA-Typen modifiziert oder neue Vermessungen angestellt werden. Vergleichen Sie deshalb den Schalleistungspegel mit den aktuellen Angaben der Hersteller. Wenn Sie bei der Berechnung die Anwender-Eingabe wählen, haben Sie vor der Ausführung der Berechnung eine Kontrollmöglichkeit, ob die Daten korrekt sind, da windPRO automatisch immer die Werte aus dem Katalog vorschlägt, sofern sie vorhanden sind.
Layer: Wählen Sie die Layer, auf denen WEA liegen, die in der Berechnung berücksichtigt werden sollen.
Alle Objekte von gewählten Layern verwenden: Lassen Sie die Optionen markiert, wenn Sie alle WEA verwenden möchten. Ansonsten entfernen Sie das entsprechende Häkchen und erhalten darunter die Möglichkeit, eine detaillierte Auswahl zu treffen.
Register Immissionsorte
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Die Auswahl erfolgt ebenso wie die der WEA auf dem Register WEA (vorangegangener Abschnitt).
Register Schallreflexionen
(nur bei einigen Ausbreitungsmodellen verfügbar)
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Wenn in den Eigenschaften des Ausbreitungsmodells die Berücksichtigung von Schallreflexionen ausgewählt wurde, so erscheint dieses Register. Hier können die zu verwendenden Hindernis-Objekte ausgewählt werden.
Bitte beachten Sie, dass sowohl in jedem einzelnen Hindernis-Objekten als auch im Ausbreitungsmodell explizit die Berücksichtiung von Schallreflexionen ausgewählt sein muss.
Register Isophonenkarte
(nur wenn eine Isophonenkarte Bestandteil der Berechnung ist, siehe Register Hauptteil)
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Je nach ausgewähltem Berechnungsmodell werden eine oder mehrere Schallkarten für die Windgeschwindigkeit(en) angeboten, die das ausgewählte Schallmodell erfordert. Dies können spezifische Windgeschwindigkeiten (z.B. 8 m/s oder 10 m/s) sein, es kann aber auch die Windgeschwindigkeit der höchsten Schallemission sein (die bei unterschiedlichen WEA auch unterschiedlich sein kann) oder die Windgeschwindigkeit, bei der 95% der Nennleistung erreicht werden. Wenn das Schallmodell einen Windgeschwindigkeits-Bereich erfordert, werden alle relevanten Windgeschwindigkeiten aufgeführt. Bei einer Lden-Berechnung gibt es eine Zeile für den kombinierten Lden-Wert und eine Zeile für jede der Perioden. Ob sich die Windgeschwindigkeit auf 10 m ü.Gr. oder auf Nabenhöhe bezieht, wird durch das gewählte Schallmodell definiert.
Über das kleine + bzw. - unterhalb der Tabelle können weitere Isophonenkarten hinzugefügt bzw. entfernt werden. Beachten Sie bitte, dass hier je nach gewähltem Modell sehr viele Karten erscheinen können, z.B. wenn die Schalldaten für mehrere Windgeschwindigkeiten zu berechnen sind.
Jede Schallkarte kann auf drei unterschiedliche Arten dargestellt werden:
- Linien in Bericht – dies erzeugt eine Karte mit Isophonen als Bericht
- Raster in Bericht – hier werden Schallbelastungs-Intervalle als farbige Flächen in den Berichten dargestellt
- Ergebnislayer – Darstellung in einem Ergebnislayer auf der Arbeitskarte (siehe Ergebnislayer-Fenster)
Unter den Bearb.-Knöpfen sind die Legendeneinstellungen für die jeweiligen Darstellungen zugänglich.
Wenn Sie die Legenden auf dem Isophonen-Register definiert haben, besteht die Möglichkeit, die Gesamtheit der Einstellungen als Muster abzuspeichern oder sogar zum Länderstandard für das aktuelle Land zu machen (Speichern als bzw. Als Modell- und Länderstandard speichern), so dass in Zukunft keine manuelle Anpassung mehr vorgenommen werden muss.
Höhe ü. NN.: Als Standard ist hier ausgewählt, dass die Isophonen der Geländeform angepasst werden. Im bewegten Gelände sollte diese Option gewählt werden, sogar wenn es notwendig ist, deshalb extra ein Digitales Geländemodell zu erzeugen. In ebenem Gelände kann hierauf gegebenenfalls verzichtet werden, dann sollte eine feste Berechnungshöhe für die Höhe der Immissionsorte berechnet werden.
Berechnete Fläche: Die Berechnungszeit der Isophonenkarte nimmt mit der berechneten Fläche quadratisch zu. Der Vorgabewert von 2500 m sollte für die meisten Fälle ausreichen, für kleinere Windfarmen kann er auch auf rund die Hälfte reduziert werden. Wenn Sie feststellen, dass Isophonen am Rand der Karte abgeschnitten erscheinen, erweitern Sie die Berechnete Fläche.
Auflösung: Die Auflösung, in der die Isophonenkarte berechnet wird, wird als Standard so gewählt, dass bei der vorliegenden WEA-Anzahl und der somit zu berücksichtigenden Fläche eine angemessene Darstellung erreicht wird. Wird eine genauere Darstellung gewünscht, so kann diese manuell gewählt werden, dies geht aber mit erhöhter Berechnungszeit einher.
Tageszeit-Einstellungen (nur wenn das Berechnungsmodell mit Tageszeiten konfiguriert wurde): Verfügbare Optionen sind Lauteste Tageszeit, Eine Karte pro Tageszeit oder die Auswahl einer spezifischen Tageszeit. Standardeinstellung ist "Lauteste Tageszeit". Dies ist eine aggregierte Karte, die für jeden einzelnen Rasterpunkt den lautesten Zustand in allen berechneten Perioden verwendet. Dies ist also der lauteste Beurteilungspegel, der dort je auftreten sollte. Anmerkung: Diese Darstellung ist für Berechnungen in Deutschland nur bedingt geeignet, da der lauteste Zeitraum üblicherweise der Tagzeitraum ist, zu dem aber auch die Immissionsrichtwerte lauter sind. In Deutschland sollte "Eine Karte pro Tageszeit" gewählt werden.
Weitere Möglichkeiten / Shapedatei mit Hintergrund-Geräuschpegeln laden und Overlay erzeugen: Wenn das verwendete Berechnungsmodell eine Addition von WEA- und Umgebungsgeräusch verlangt, muss das Umgebungsgeräusch als Eigenschaft der Schallrezeptoren angegeben werden, damit die Gesamtbelastung für die Rezeptoren korrekt berechnet werden kann.
Liegt zusätzlich eine Polygon-Shapedatei mit flächendeckenden Umgebungsgeräusch-Pegeln in der Umgebung vor, kann diese hier geladen werden um eine Isophonenkarte der Gesamtbelastung (Umgebungsgeräusch + WEA-Geräusch) darzustellen. Dies ist ohne dies nicht möglich. Standardmäßig wird auf dem Kartenbericht dann die Zusatzbelastung durch WEA als Isophonen angezeigt und die Gesamtbelastung als Schallraster. Dies kann in den Darstellungsoptionen der Karte geändert werden.
Beachten Sie, dass Sich diese Option ausschließlich auf die Kartendarstellung auswirkt. Die Umgebungsgeräusch-Werte der Shapedatei werden nicht automatisch als Umgebungsgeräusch für die Rezeptoren übernommen!
Starten der Berechnung
Haben Sie auf den verschiedenen Registerkarten die gewünschte Auswahl getroffen, dann klicken Sie auf OK. Das Fenster wird geschlossen und Sie können sich nun entscheiden, ob Sie die Berechnung sofort oder später ausführen möchten. Dies hat den Vorteil, dass Sie zeitintensive Berechnungen schon fertig konfigurieren können und dann zu einem Zeitpunkt ausführen können, zu dem Sie Ihren Rechner nicht benötigen.
Wenn im WEA-Katalog keine oder keine ausreichenden Schalldaten einer WEA vorliegen bzw. Sie Anwender-Eingabe gewählt haben, erscheint das folgende Fenster:
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Es wird empfohlen, eine der Manuellen Optionen zu wählen. Sie unterscheiden sich dadurch, dass bei der unteren Option nur fehlende Schalldaten abgefragt werden, bei der mittleren dagegen die Daten aller WEA.
windPRO schlägt für jeden WEA-Typ in der Berechnung die zu verwendenden Schallwerte vor und Sie haben die Möglichkeit, diese im folgenden Fenster zu ändern oder zu bestätigen:
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Hier müssen die fehlenden Schallwerte definiert werden.
In den oberen Zeilen des Fensters steht der Name des WEA-Typs sowie eventuell der Schalldatensatz, der für ihn ausgewählt ist.
Im mittleren Bereich sind die benötigten Daten angezeigt, sowie – rot hinterlegt – abgeschätzte Werte für die benötigten Daten, die windPRO nicht gefunden hat.
Im Fenster oben ist zwar ein Schallleistungspegel vorhanden (Spalte LWA ist nicht rot hinterlegt; Spalte Herkunft der Daten gibt an, dass die Daten im Katalog vorhanden waren), aber es liegen keine Oktavbanddaten vor, obwohl diese für das gewählte Schallmodell benötigt werden. Eine Angabe Standard in der Spalte Oktavbänder würde bedeuten, dass windPRO ein Generisches Oktavband auf den Summenpegel skalieren wird, wenn dies nicht vom Anwender geändert wird.
Markieren Sie eine Zeile im mittleren Bereich, um die Werte unten detailliert angezeigt zu bekommen. Dort können Sie die Daten dann gegebenenfalls ändern. Hier wurde z.B. das Häkchen Generisches Oktavband gesetzt:
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Nach den gewünschten Änderungen übertragen Sie den Datensatz mit der Schaltfläche Daten in markierte Zeile übertragen wieder in die Tabelle.
Dieser Prozess sollte für jede Zeile mit roten Datenfeldern durchgeführt werden. Ist dies geschehen, wird mit Nächste WEA >> der nächste Anlagentyp aufgerufen, der in der Berechnung verwendet wird. Mit Berechnung starten wird die Berechnung unter Verwendung der vorgeschlagenen oder manuell geänderten Daten gestartet.
Beachten Sie, dass diese Schritte wiederholt werden müssen, wenn Sie die Berechnung wiederholen. Um dies zu vermeiden, sollten Sie den WEA-Datensatz im WEA-Katalog mit den Schalldaten ergänzen (siehe Bearbeiten von Schalldaten).
Entscheidungshilfen für fehlende Schalldaten
Im WEA-Katalog von windPRO sind in der Regel die vom Hersteller veröffentlichten Daten hinterlegt. Wenn es sich um relativ neue WEA-Typen handelt und noch keine ausreichend abgesicherten Daten vorliegen, sollten Sie fehlende Daten zunächst beim WEA-Hersteller anzufragen, da dieser eventuell bereits einen Vorab-Wert herausgibt. Wenn Sie auf diese Weise Daten erhalten, können Sie den WEA-Datensatz im WEA-Katalog damit ergänzen (siehe Bearbeiten von Schalldaten).
Schalldaten werden benötigt für alle in der Berechnung verwendeten Windgeschwindigkeiten und Nabenhöhen. In vielen Fällen müssen diese Schalldaten auch noch in Form von Oktavbändern vorliegen.
Sonderfall Deutschland: Nur veraltete Schalldaten vorhanden (bei 8 m/s anstatt 10 m/s)
Vor dem Jahr 2000 wurden WEA-Typen bei einer Windgeschwindigkeit von 8 m/s vermessen, wogegen in Deutschland heute eine Vermessung bei 10 m/s oder 95% der Nennleistung vorgeschrieben ist. Müssen in einer DECIBEL-Berechnung Bestandsanlagen berücksichtigt werden, für die nur Schalldaten für 8 m/s vorliegen, so verlangen deutsche Behörden in der Regel einen Zuschlag von 3 dB(A) auf den bei 8 m/s vermessenen Wert.
ACHTUNG: Wenn Sie die DECIBEL-Berechnung starten und windPRO Ihnen einen extrapolierten Schallwert für 10 m/s vorschlägt, der aus 8 m/s-Daten berechnet wurde, so wurde für die Extrapolation üblicherweise ein Anstieg von 1 dB(A) pro 1 m/s angenommen. Der extrapolierte Wert liegt also in der Regel 1 dB(A) niedriger als der Wert, der von den deutschen Behörden gewünscht wird!
Fehlende Windgeschwindigkeit
Wenn nur Daten für eine bestimmte Windgeschwindigkeit fehlen, kann windPRO diese durch Interpolation aus benachbarten Windgeschwindigkeiten ermitteln oder durch lineare Extrapolation aus zwei höheren oder niedrigeren Windgeschwindigkeiten. Die Extrapolation ist mit Vorsicht zu behandeln, da der Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit und Schallleistungspegel in der Realität nicht linear ist. Ist nur eine Windgeschwindigkeit vorhanden, so wird der Parameter Zunahme pro m/s aus dem Schalldatensatz verwendet, um zu extrapolieren. Beachten Sie, dass ein Schallleistungspegel bei 95% der Nennleistung nicht für Inter- oder Extrapolation verwendet werden kann, da er keine Information über die Windgeschwindigkeit enthält.
Ist überhaupt kein Schallwert vorhanden, so wird dieser nach der folgenden empirischen Formel aus der Nennleistung (Pmax) abgeschätzt (Møller, Aalborg University):
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Wie aus der Grafik ersichtlich ist, haben die tatsächlich vermessenen Werte, auf denen die empirische Formel basiert, eine hohe Streuung. Es ist also bei Anwendung dieser Methode mit einer hohen Unsicherheit zu rechnen. Jüngere Veröffentlichungen zeigen, dass es eine Entkoppelung zwischen dem Geräuschpegel und der Größe des Generators gibt [1], was den Bedarf nach tatsächlichen Daten anstelle von Schätzungen unterstreicht. Beachten Sie, dass die Verwendung geschätzer Daten im Bericht mit dem Hinweis versehen wird, dass die Daten eine hohe Unsicherheit haben.
Fehlende Nabenhöhe
Wenn für die ausgewählte Nabenhöhe keine Schalldaten vorliegen, wird windPRO zwischen den beiden nächstgelegenen Nabenhöhen interpolieren bzw. mit zwei benachbarten Nabenhöhen extrapolieren. Wenn es überhaupt nur eine Nabenhöhe gibt, wird diese direkt verwendet.
Wenn allerdings für die gesuchte Windgeschwindigkeit keine Daten für andere Nabenhöhen vorliegen, so wird zunächst der unter Fehlende Windgeschwindigkeit beschriebene Prozess für benachbarte Windgeschwindigkeitsklassen der gleichen Nabenhöhe gestartet.
Fehlende Oktavbanddaten
Wenn Oktavbanddaten für eine bestimmte Windgeschwindigkeit und Nabenhöhe benötigt werden, die im WEA-Katalog nicht vorliegen, wird windPRO eine Verteilung vorschlagen. Die vorgeschlagene Verteilung ist A-gewichtet und ergibt, wenn man die Einzelpegel energetisch addiert, den Summenpegel (der direkt aus dem Katalog kommen kann, vom Anwender eingegeben oder von windPRO auf Basis der obigen Regeln ermittelt sein kann).
Das Oktavband, auf dem die vorgeschlagene Verteilung basiert, wird in dieser Reihenfolge ermittelt:
- Gibt es Oktavbänder für andere Windgeschwindigkeiten in derselben Nabenhöhe, wird von diesen das mit der nächstgelegenen Windgeschwindigkeit verwendet
- Gibt es nur Oktavbänder für andere Nabenhöhen, wird das nächstgelegene davon verwendet
- Gibt es überhaupt keine Oktavbänder, so wird ein generisches Oktavband verwendet
Um auf den gewünschten Summenpegel zu kommen, wird der Differenzbetrag des gewünschten Summenpegels zum Summenpegel des vorliegenden Oktavbands von jedem Einzelwert subtrahiert bzw. auf diesen addiert.
Auf einen Summenpegel von 100 dB(A) skaliert sieht das Generische Oktavband, das windPRO vorschlägt, folgendermaßen aus:
| Hz | 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 |
| dB(A) | 81,6 | 88,6 | 92,0 | 94,6 | 94,4 | 91,5 | 86,7 | 77,2 |
Es muss darauf hingewiesen werden, dass eine derartige Ermittlung von Oktavbändern grundsätzliche große Unsicherheiten birgt, da z.B. die Eigenschwingungen der WEA-Komponenten sich mit Windgeschwindigkeit und Nabenhöhe verändern. Nichtsdestotrotz wird es bei der Verwendung einiger nationaler Berechnungsmodelle unerlässlich sein, da die Oktavbänder, die für diese benötigt werden, in den Vermessungen laut internationalen Normen überhaupt nicht ermittelt werden. Kontaktieren Sie auf jeden Fall den WEA-Hersteller um die bestmöglichen aktuellen Daten zu erhalten.
Schalldaten für Dänische Richtlinie 2011
Wenn die Dänische Richtlinie 2011 oder die Dänische Tieffrequente Berechnung als Berechnungsvorschrift gewählt werden, wird die automatische Anpassung von Schalldaten deaktiviert. Wenn Oktavbanddaten für die benötigten Windgeschwindigkeiten nicht verfügbar sind, wird für WEA <= 2MW ein spezieller, offizieller Satz generischer Oktavbanddaten verwendet. Für WEA > 2MW werden generische Daten basierend auf Generatorleistung verwendet.
- ↑ Evolution of sound production of onshore wind turbines", van den Berg et.al., 10th International Conference on Wind Turbine Noise