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30 Jahre LSV-ErmittlungErfahrungsbericht und Bilanz

Fachstellenleiterkonferenz Lärm - BAFU, Cercle Bruit2. November 2016

Kurt EggenschwilerLeiter Abt. Akustik/Lärmminderung Empa Dübendorf

Inhalt

Einleitung

Rückblick

Was ermitteln?

Wo ermitteln?

Wie ermitteln?

Bilanz und Ausblick

Inhalt

Einleitung

Rückblick

Was ermitteln?

Wo ermitteln?

Wie ermitteln?

Bilanz und Ausblick

Herkunft der Beurteilungsverfahren der LSV

Beurteilungs-verfahren

der LSV

Ergebnisse von Lärmwirkungs-

studien

Erfahrung

Möglichkeiten Messtechnik & Berechnungs-

verfahrenPragmatismus,

Einfachheit

Mangelnde Erfahrung, Fehler

Inhalt

Einleitung

Rückblick

Was ermitteln?

Wo ermitteln?

Wie ermitteln?

Bilanz und Ausblick

Bild: https://www.bksv.com

RückblickMesstechnik vor 1975

Messtechnische Beurteilung der Lärmbelastung stark eingeschränkt

Gute Mikrofone, A-Bewertung Zeigerinstrumente, servo-elektrische Pegelschreiber Elektronik Mitte 70er-Jahre: RMS, FAST, SLOW, LAFMax

Tonbandaufnahmen: Dynamik 50 dB Pegelstatistik: L50, L1, L0.5 Ende 70er Jahre: Leq, Pegelstatistik auf handlichen Geräten.

Voraussetzungen für die Wahl der Messgrössen der LSV

Rückblick

https://www.bksv.com

http://www.helmut-singer.de

http://museu.ms/

Leq

RückblickStand der Technik 80er Jahre

Handliche Geräte, Mittelungspegel LAeq, Ereignispegel LAE

Elektronische Signalverarbeitung Digitale Anzeige Beginn der elektronischen Datenverarbeitung

https://isurplus.com.au/http://sammlungen-archive.zhdk.ch/

RückblickStand der Technik 80er Jahre

Heute

Digital Terabytes von Daten Alles möglich?

100 dB Dynamik Aufzeichnung von Schallsignalen Langzeitmessungen Ermittlung vieler akustischer Parameter parallel Gleichzeitige Erfassung von akustischen und anderen Daten (Wetter,

Betriebsdaten etc.) …

Herausforderungen Datenflut schlaue Software Separation der wesentliche Geräuschanteile, resp. Einzelereignisse Messung durch Laien (Smartphone) …

Heute

Norsonic.ch

http://www.nti-audio.com/

www.bksv.com/

RückblickBerechnungsverfahren 70er und 80er Jahre

Rechenleistung gering – Ausbreitungsrechnung: nur LA

Programmierbare Taschenrechner Erste PC Einfache Quellenmodelle Einfache Schallausbreitungsmodelle

Nur A-Pegel Geometrische Dämpfung Bodeneffekt Hinderniswirkung Luftdämpfung

Immissionsort: Berechnung für Einzelpunkte Berechnungsunsicherheit bei komplexeren Situation und grossen

Distanzen relativ grossVoraussetzungen für die Wahl der Messgrössen der LSV

Skript Lärmbekämpfung ETH 2000Robert Hofmann

Heute

Rechenleistung hoch– Ausbreitungsrechnung / Quellenbeschreibung relativ detailliert

Komplexe Quellenmodelle möglich Komplexe Schallausbreitungsmodelle möglich

Rechnen in Terzen Meteo Reflexionen an Gebäuden, Felsen, Wald z.T. Wellentheoretische Ansätze

Berechnung flächendeckend und für Fassaden Berechnungsunsicherheit je nach Berechnungsmodell sehr klein

Heute

www.n-sphere.ch www.datakustik.com

Heute

www.n-sphere.ch www.datakustik.com

n-sphere.ch, Empa

Rückblick Messungen / Berechnungen

Vor etwa 40 - 50 Jahren Messungen relativ anspruchsvoll Pegelstatistik Maximalpegel für Schiesslärm Leq-Messungen nicht so einfach

Vor etwa 30 Jahre: Leq kann jetzt gut gemessen werden Berechnungen mit einfachen Faustformeln Erste Computer-Berechnungsverfahren auf PC: StL-86, Semibel, … Physikalische Modelle

Seither Messgeräte sehr komfortabel mit vielen Möglichkeiten Standard-Berechnungsmodelle relativ hoch entwickelt Geografische Informationssysteme Numerische wellentheoretische Modelle

Inhalt

Einleitung

Rückblick

Was ermitteln?

Wo ermitteln?

Wie ermitteln?

Bilanz und Ausblick

Mass für die StörwirkungBeurteilungspegel Lr

Lr = Akustisches Mass + Korrekturen

Worüber sprechen wir?Was ermitteln? Lärm? Lärmbelastung?

Lärmmessung? Schallmessung? Robert Hofmann im Tagesanzeiger 22.3.2003

… Lärm lässt sich nicht bemessen … … Wie alle anderen Lärmbelastungsmasse bleibt aber auch der Leq ein

unbefriedigendes Hilfsmittel zur Bestimmung der Störung … … Lärm lässt sich eben nicht messen …

Es geht um Ermittlung der Lärmbelastung gemäss LSV «Lr = Leq + K»: hilfreiche Krücke zur Beurteilung des Lärms

Dazu im Gegensatz steht Individuelle Betroffenheit, Störung, Belästigung durch Lärm Klangumgebung (Soundscape) Visuelle, sozial Interaktion, … Vorsicht mit unrealistischen Erwartungen an LSV (… und an eine

Weiterentwicklung der LSV)

Was ermitteln?USG – LSV

USG Allgemeine Grundsätze, Emissionen: Vorsorge,

Immissionen: Grenzwerte (Art. 15) Keine Angaben zur Methode der Ermittlung

LSV 6. Kapitel: Schallschutz an neuen Gebäuden

Art. 32 SIA 181, Art. 35 Kontrollen 7. Kapitel: Ermittlung, Beurteilung und Kontrolle der

Aussenlärmimmissionen ortsfester Anlagen 1. Abschnitt: Ermittlung 2. Abschnitt: Beurteilung

Anhang 2: Anforderungen an Berechnungsverfahren und Messgeräte Anhänge 3 – 9: Beurteilungsverfahren und Grenzwerte für verschiedene

Lärmarten

Was ermitteln?Beurteilungsverfahren & Grenzwerte der LSV

Grenzwerte und Beurteilungsverfahren sind eng verknüpft Art. 15 USG Immissionsgrenzwerte für Lärm und Erschütterungen:

Die Immissionsgrenzwerte für Lärm und Erschütterungen sind so festzulegen, dass nach dem Stand der Wissenschaft oder der Erfahrung Immissionen unterhalb dieser Werte die Bevölkerung in ihrem Wohlbefinden nicht erheblich stören.

LSV definiert geeignete Verfahren zur Ermittlung von

Beurteilungspegeln Lr Grenzwerte

Mass für die StörwirkungBeurteilungspegel Lr

Lr = Akustisches Mass + Korrekturen

Entsprechen die Grenzwerte und Beurteilungsverfahren der LSV noch dem Stand der Wissenschaft oder der Erfahrung?

Was ermitteln?Ermittlung des Beurteilungspegels nach LSV

Akustisches Mass (Belastung) In der Regel: «Dosis»: A-bewerteter Mittelungspegel Leq resp.

A-bewerteter Ereignispegel LAE Ausnahme: Maximalpegel LAMax (Helikopter Anhang 5 LSV und zivile

Schiessanlagen Anhang 7 LSV) Messung oder Berechnung (Fluglärm nur Berechnung: Art. 38 LSV)

Korrekturpegel «Einfache» Korrekturen» zur Lärmart

(Bsp. I&G-Lärm Anhang 6 LSV: K1) Betriebsabhängige Korrekturen

(Bsp. Eisenbahnlärm Anhang 4 LSV: K1) «Besondere» Korrekturen zur Lärmart

(Bsp. I&G-Lärm Anhang 6 LSV: K2 und K3)

Beurteilungspegel LrLr = Akustisches Mass + Korrekturen

Was ermitteln?Was noch dazukommt

SIA 181 … Revision SIA 181

Herausforderung tiefe f Pendelfallhammer

Übrige Lärmarten (Alltagslärm, Sportanlagen,…) Messungen insgesamt nicht zentral, aber da und dort nützlich: z. B.

Kirchenglocken nachts

Inhalt

Einleitung

Rückblick

Was ermitteln?

Wo ermitteln?

Wie ermitteln?

Bilanz und Ausblick

Wo ermitteln? Offenes Fenster – «Lüftungsfenster»

Hier nicht gemeint:Lüftungsfenster-Diskussion

Wo ermitteln? Art. 39 LSV Ort der Ermittlung

Bei Gebäuden werden die Lärmimmissionen in der Mitte der offenen Fenster lärmempfindlicher Räume ermittelt. Fluglärmimmissionen können auch in der Nähe der Gebäude ermittelt werden.

Im nicht überbauten Gebiet von Zonen mit erhöhtem Lärmschutz-bedürfnis werden die Lärmimmissionen 1,5 m über dem Bodenermittelt.

In noch nicht überbauten Bauzonen werden die Lärmimmissionen dort ermittelt, wo nach dem Bau- und Planungsrecht Gebäude mit lärmempfindlichen Räumen erstellt werden dürfen.

In Wohngebieten; lärmempfindliche Räume Balkon, Garten, Umgebung nicht geschützt

Wo ermitteln? Art. 39 LSV Ort der Ermittlung: offenes Fenster

Messen dort wo Leute wohnen Was ist sinnvolle Messregel?

nicht in der Wohnung (Abhängigkeit von Schalldämmung, Möblierung, Raumvolumen)

Nicht vor der Fassade (Reflexionswirkung von Fassade)

Besser: Art. 391 LSV:

… in der Mitte der offenen Fenster lärmempfindlicher Räume … Fenster ist Bereich der Fassade wo Schall in Wohnung gelangt Fast Freifeld Gut reproduzierbar

Aber: Nicht strapazieren: Bewohner in den lärmempfindliche Räumen schützen, nicht die Messposition

Offenes Fenster Freifeld: 1 dB Unterschied Messung bei geschlossenem Fenster: 5 dB Unterschied

Wo ermitteln? Art. 39 LSV Ort der Ermittlung

Messung auf geschlossenem Fenster oder auf Fassade

L

Freifeld Offenes Fenster Geschlossenes Fenster

-5 dB

L+1dB L+6dBEher < 1dB

Eher < -5dB

Wo ermitteln? Art. 39 LSV Ort der Ermittlung

Empa Untersuchungen: Massstabsmodelluntersuchungen zur Beziehung zwischen dem

Schalldruck im Freifeld und im offenen Fenster(Dezember 2013) Vergleich Lärmimmissionsmessungen im offenen Fenster mit

Grenzflächenmikrophonanordnung (September 2014)

BAFU-Vollzugshilfe:*

5 dB bleiben.

*BAFU (Hrsg.) 2015: Methode zur Ermittlung der Aussenlärm-Immissionen bei geschlossenem Fenster. Vollzugshilfe zur Lärmschutzverordnung (LSV). Aktualisierung der Mitteilung zur LSV Nr. 7 von 1995. Bundesamt für Umwelt, Bern. Umwelt-Vollzug Nr. 1502

ExkursPegeldifferenz offenes Fenster – Freifeld?

LSV: Ermittlungsort = Mitte des offenen Fester Vollzugshilfe « … geschlossenes Fenster … »:

Pegeldifferenz offenes Fenster zu Freifeld 1 dB (genauer: im Mittel 0.6 dB)

Messung: Mitte offenes Fenster auf geschlossenem Fenster, aber – 5dB Berechnung? sonROAD: Freifeld + 1 dB Andere Berechnungsverfahren?

Wo ermitteln? Fluglärm

Art. 39 LSV: … Fluglärmimmissionen können auch in der Nähe der Gebäude ermittelt werden.

Leitfaden Fluglärm* = aktuelle Praxis Berechnung auf 4m Höhe über dem Boden Messungen auf 4m, besser 10m über dem Boden

Empa-Berechnungen mit FLULA2: Berechnung auf 4m Höhe

Zukunft: sonAIR sonX-Berechnungskern Einbezug Meteo, Reflexionen an Gebäuden, Felsen und Wald möglich Berechnungen an Fassadenpunkten möglich Sinnvoll für LSV? Sinnvoll für Planung grosse Überbauungen & spezieller Gebäude

*BAFU (Hrsg.) 2016: Leitfaden Fluglärm. Vorgaben für die Lärmermittlung. Bundesamt für Umwelt, Bern. Umwelt-Vollzug Nr. 1625

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Einleitung

Rückblick

Was ermitteln?

Wo ermitteln?

Wie ermitteln?

Bilanz und Ausblick

Bilder: www.norsonic.ch; www.gundp.ch

Wie «genau» ist zu ermitteln?Mess- und Berechnungsunsicherheit

LSV enthält keine konkreten Angaben zur Messunsicherheit Eigentlich Selbstverständlichkeit:

Angabe der Mess- und Berechnungsunsicherheit (+ weitere Angaben zur Messung)

Erläuterungen zur Prüfung dipl. Akustiker SGA-SSA:Das Fehlen einer Unsicherheitsabschätzung ist mindestens ein schwerer technischer Fehler

Angaben + Diskussion Unsicherheit: Kein Luxus, sondern Notwendigkeit Übliche Information für den Auftraggeber Information über Wahrscheinlichkeit des Einhaltens oder Überschreitens

eines Grenzwertes Vermindern der Unsicherheit durch Erhöhung des Aufwands von Messung oder Berechnung sinnvoll resp. möglich?

Wie «genau» ist zu ermitteln?Mess- und Berechnungsunsicherheit

Lr

Grenzwert

Mit grosser Wahrschein-

lichkeiteingehalten

Mit grosser Wahrschein-

lichkeitüberschritten

Nicht eindeutig

Wenn

möglich Unsicherheit verkleinern

Nicht eindeutig

Wenn

möglichUnsicherheit verkleinern

Wie ermitteln? = Wie «genau» ermitteln?

Ermittlungsverfahren: Schätzung Faustformeln Engineering-Modelle Erweiterte Engineering-Modelle Wellentheoretisch exakte Modelle und Physikalische Modelle

Wahl des Tools für die Ermittlung: Frage der Unsicherheit!

Wie ermitteln?Wann welche Ermittlungsmethode?

Ungleichbehandlung der Immissionsorte ausschliessen Mess- und Berechnungsunsicherheit der Situation anpassen Prognose:

Aufwand für Berechnung

Komplexe Modelle, grosser Aufwand Einfache Modelle, kleiner Aufwand

Unsicherheit

Kleine Unsicherheit Grosse Unsicherheit

Wie ermitteln?Wann welche Ermittlungsmethode?

High End Modelle Komplexe

Situationen Relativ kurze

Distanzen Grosser Einfluss

von Beugungs-effekten zu erwarten

Einfache Modelle Sehr einfache

Situationen Erste Abklärungen

Aufwand für BerechnungUnsicherheit

Engineering Modelle Nicht zu komplexe

Situationen Abklärungen für

Sanierung Baubewilligung …

Berechnungen sehr grosser Gebiete

FDTD, PSTB, physikalische Modelle

FaustformelnCadnaA, Immi, sonX, sonROAD, sonRAIL, sonARMS, sonAIR

Wie ermitteln?Wann welche Ermittlungsmethode?

Jean Marc Wunderli, Empa an der CB-Tagung 2015: Vorteile der höher entwickelten Modelle (Harmonoise / sonX):

Direkter Vergleich mit Messungen möglich (vertrauensbildend) Höhere Genauigkeit der Jahresmittelwerte Mehr Situationen, die korrekt abgebildet werden (Gleichbehandlung) Mehr Ausbreitungsphänomene die berücksichtigt werden (Glaubwürdigkeit)

Der Preis der höher entwickelten Modelle (Harmonoise / sonX): Höhere Anforderungen an die Grundlagendaten Deutlich höherer Rechenaufwand Höhere Anforderungen bzgl. Nachvollziehbarkeit, Transparenz Eine

Kontrolle verlangt ein vertieftes akustisches Verständnis, ein einheitliches Parametersetting ist entscheidend.

Aufwand für BerechnungUnsicherheit

Wie ermitteln?Jahresmittelwert - Meteo

Jahresmittelwert Pegelkorrekturen: Verkehrszahlen, Schusszahlen, Betriebstage etc. im

Jahresmittel zu ermitteln akustischer Mittelungspegel Leq: auch im Jahresmittel zu ermitteln Problem? Ev. ja: Schallausbreitung unter Umständen stark wetterabhängig

Kleine Distanzen: kein Problem Mittlere Distanzen mit knapper Hinderniswirkung Grosse Distanzen

Wetter: Einfluss auf Beurteilungspegel: Unterschied Tag/Nacht (Temperaturinversion) Lokal unterschiedliche Wettersituationen

Je nach Situation unbedingt Wettereinfluss berücksichtigen

!

Wie ermitteln?LSV: Alles messen?

Korrekturpegel Industrie- & Gewerbelärm Pegelkorrektur K2: Hörbarkeit des Tongehalts des Lärms am

Immissionsort Pegelkorrektur K3: berücksichtigt die Hörbarkeit des Impulsgehalts des

Lärms am Immissionsort Stand des Wissens:

Es gibt messtechnische Möglichkeiten: DIN 45681 ISO 1996-2 …

Anwendung der Normverfahren sinnvoll? Vielleicht als Unterstützung, aber nicht vollständig Prognose?

Weiterer Forschungsbedarf

Inhalt

Einleitung

Rückblick

Was ermitteln?

Wo ermitteln?

Wie ermitteln?

Bilanz und Ausblick

Bilanz und Ausblick

Mess- und Berechnungsverfahren haben einen hohen Stand erreicht Sie genügen eigentlich für die heutige LSV Messungen

Relativ hoch entwickelt Achtung: Messunsicherheit bezüglich Jahresmittelwert

aufwändige Messungen bei komplexen Situationen (Meteo) Berechnungsverfahren

Weiterentwicklung begrenzt wegen fehlender Inputdaten: z.B. Meteo Wahl der Verfahren anpassen an

Aufgabenstellung geforderte Unsicherheit

Bilanz und Ausblick

Beurteilungsverfahren und Grenzwerte der LSV: z.T. >30 Jahre altAktuelle, qualitativ hochstehende Mess- und Berechnungstools sinnvoll verwendet o.k., aber Vorsicht: Vorgetäuschte Genauigkeit im Bezug auf Lärmwirkungen Missbrauch vermeiden bei Ermittlung im Rahmen der heutigen LSVNeue Beurteilungsverfahren und Grenzwerte? Aktuelle und zukünftige Mess- und Berechnungsverfahren haben

hohes Potenzial für komplexere Beurteilung Suche nach sinnvollen störungsgerechten Grössen (z.B. aus Pegelverlauf) Lärmwirkungsstudien / Psychoakustik

Wo sind die methodischen Grenzen der Ansätze der LSV? Kann man alles messen und berechnen? Wo sind Messungen und Berechnungen sinnvoll? Alternativen?

Bilanz und Ausblick

30 Jahre LSV-Ermittlung – 30 Jahre Lärmschutzverwaltung?

Erfolge und Misserfolge der LSV sind bekannt Historisch sind Mess- und Berechnungsverfahren mit beteiligt Erwartungen an (heutige) LSV und auch an LSV-Mess- und

Berechnungsverfahren oft zu hoch?

Die einfachen Beurteilungsverfahren der LSV sind hilfreiche Krücken. Komplexere Ermittlungsverfahren einsetzen

heute für Planungsaufgaben zur Minderung des Lärms im Sinne des Vorsorgeprinzips USG

heute zur akustisch guten Gestaltung von Siedlungsräumen zukünftig in revidierter LSV

Weniger Lärm

Ruheschutz

Lebendige akustische Umgebungen