Der Geräuschpegel von Haushaltsventilatoren: wie messen wir?

Der Geräuschpegel von Haushaltsventilatoren: wie messen wir?

Lärm ist ein unvermeidlicher Begleiter aller Geräte, die Motoren und bewegliche Teile enthalten. Besonders dort zieht er unsere Aufmerksamkeit auf sich, wo wir Ruhe und Entspannung suchen – in unserem Zuhause und unserer Wohnung. Ein Abluftventilator arbeitet mit minimalem Geräuschpegel, der im Benutzerhandbuch des Geräts und manchmal auch auf der Verpackung angegeben ist. In unserem nächsten Blogbeitrag zeigen wir, wie wir den Geräuschpegel eines Abluftventilators interpretieren, wenn wir eigene Schallpegelmessungen durchführen, und wie wir Missverständnisse aus den Ergebnissen vermeiden können.

Lärm ist die Gesamtheit fremder Geräusche, die sich negativ auf den menschlichen Organismus auswirken. Die Lärmpegel können mit geeigneten Geräten – Schallpegelmessern – gemessen werden. Solche Geräte ermöglichen dank eingebauter Mikrofone die Aufzeichnung des Schalldrucks, die Umwandlung in elektrische Signale, die in Volt gemessen werden, und die Anzeige der endgültigen Daten in Dezibel (dB) und akustischen Dezibel (dBA).

Leider ist ein Schallpegelmesser in einem Haushalt ziemlich selten. Aber fast jeder hat ein Smartphone, das auch als Lärmpegelmesser verwendet werden kann. Dazu reicht es aus, eine spezielle Smartphone-App zu installieren, von denen es eine recht große Auswahl gibt. Durch die Messung des Lärmpegels des Ventilators mit dem Smartphone erhalten wir die Daten in Dezibel. Wenn wir dann die erhaltenen Daten mit den auf der Verpackung des Geräts und im Benutzerhandbuch angegebenen Daten vergleichen, können wir erhebliche Abweichungen feststellen. Aber was ist der Grund dafür?

Wie kannst du den Geräuschpegel des Ventilators zu Hause messen?

1. Verschiedene Dezibel

Aber was genau ist akustisches Dezibel? Der Schallpegelmesser misst den Schalldruckpegel an einem bestimmten Punkt im Raum. Misst er also den Lärmpegel? Nicht ganz. Die Lautstärke und der vom Menschen wahrgenommene Lärmpegel sind subjektiv und hängen von den Eigenschaften des menschlichen Gehörs ab. Für sie hängt die Lautstärke nicht nur von der Schallintensität ab, sondern auch von der Frequenz der Schwingungen, der spektralen Zusammensetzung, dem Klangfarbe, der räumlichen Anordnung, der Dauer des Schalleffekts und sogar von der Tageszeit (tagsüber nehmen wir leise Geräusche, die überhaupt nicht störend sind, nachts als unangenehmen Lärm wahr). Das menschliche Ohr reagiert beispielsweise mit unterschiedlicher Empfindlichkeit auf Geräusche unterschiedlicher Frequenzen: Es ist empfindlicher gegenüber mittelfrequenten (1000-3000 Hz) Schwingungen, und je mehr die Frequenz der Schwingungen sinkt oder steigt, desto geringer wird die Empfindlichkeit. Besonders ausgeprägte Empfindlichkeitsverluste sind in den niedrigsten und höchsten Frequenzbereichen zu beobachten. Daher nehmen wir Geräusche mit derselben Intensität, aber unterschiedlichen Frequenzen als Geräusche mit unterschiedlicher Lautstärke wahr. Um die Ergebnisse objektiver Lärmmessungen näher an die subjektive Wahrnehmung des Menschen zu bringen, wird der Schalldruckpegel bei verschiedenen Frequenzen korrigiert. Solche Anpassungen werden international standardisiert und als A-Bewertung bezeichnet. Die gewichteten Schalldruckpegel werden daher in dBA, also in A-gewichteten Dezibel, gemessen.

Wir haben oben die Dezibel (dB) und die A-gewichteten Dezibel (dBA) erwähnt. Smartphone-Apps geben die Daten typischerweise in dB an, während die Hersteller von Lüftungsanlagen die Daten in dBA in den Bedienungsanleitungen und auf der Verpackung angeben, was einen deutlich niedrigeren Wert als den vorherigen darstellt. 

So können die Lärmindikatoren mit derselben Intensität, die in dB und dBA ausgedrückt werden, erheblich voneinander abweichen. Um den Geräuschpegel eines funktionierenden Ventilators korrekt zu bewerten und festzustellen, wie gut er den in der Bedienungsanleitung und auf der Verpackung angegebenen Daten entspricht, müssen die in Dezibel mit dem Smartphone oder Schallpegelmesser erhaltenen Ergebnisse in akustische Dezibel mit A-Bewertung umgerechnet werden.

2.  Abweichende Lärm-Messbedingungen

Wenn eine Schallpegelmess-App auf unserem Smartphone installiert ist, scheint es offensichtlich einfach zu sein, den Geräuschpegel der Lüftungsanlage zu messen: Wir öffnen die App, halten das Telefon näher an die Geräuschquelle und die Daten erscheinen sofort auf dem Bildschirm. Wahrscheinlich sieht das die Mehrheit von uns auch so. Und das ist ein großer Fehler! 

Die Hersteller von Lüftungsanlagen verwenden keine Smartphones zur Messung des Geräuschpegels. Die bestehenden Vorschriften verpflichten sie, ihre Produkte gemäß den internationalen ISO-Normen zu testen. Dies geschieht, um sicherzustellen, dass alle technischen Parameter, die von verschiedenen Herstellern angegeben werden, unter identischen Bedingungen erfasst werden, was den Einfluss subjektiver Faktoren ausschließt und dem Verbraucher die Möglichkeit gibt, die Eigenschaften verschiedener Geräte des gleichen Typs zu vergleichen. Die Bedingungen für die Untersuchung des Geräuschpegels der Geräte werden ebenfalls durch internationale Normen geregelt.

Bei solchen Tests werden die Messungen in einem akkreditierten Labor in einem speziellen, schallentkoppelten Raum durchgeführt, der schallisoliert ist, Hintergrundgeräusche ausschließt und Schallwellen, die von verschiedenen Objekten reflektiert werden, verhindert. Für die Messung wird ein kalibrierter Schallpegelmesser verwendet. Dieses Gerät misst den Geräuschpegel am Ein- und Ausgang des Ventilators sowie in einem bestimmten Abstand vom Ventilator – am Nullpunkt (direkt am Ventilator), in 1 und 3 Metern Entfernung, manchmal auch in 10 Metern oder mehr. Die endgültigen Daten werden korrigiert (A-Bewertung) und dann in die Datenblätter zur Geräuschpegel-Leistung des Geräts aufgenommen.

Warum zeigen die Schallmess-Apps unterschiedliche Ergebnisse an?

In der Zwischenzeit messen Smartphones und traditionelle Schallpegelmesser, die von jedermann verwendet werden können, den Geräuschpegel der Lüftungsanlage ohne Berücksichtigung der oben beschriebenen Nuancen, sodass diese Ergebnisse nicht als objektiv angesehen werden können. In der Regel gibt es in jedem Raum immer ein gewisses Hintergrundgeräusch sowie Schallwellen, die von Wänden, Decken und verschiedenen Objekten reflektiert werden. Infolgedessen reagieren die Schallpegelmesser auf die allgemeine Schallvariation, und wir erhalten nicht den Geräuschpegel des Geräts, sondern das Maß des Geräuschs im jeweiligen Raum. Der Abstand zum Gerät ist zum Zeitpunkt der Messung ebenfalls wichtig, da die Schallintensität in unterschiedlichen Abständen vom Objekt variiert. Wenn wir den Geräuschpegel eines Ventilators in 20 cm Entfernung messen und die erhaltenen Daten mit den Parametern auf dem Datenblatt oder der Verpackung vergleichen, die für 1 und 3 m Standardabstände angegeben sind, werden wir ziemlich überrascht sein und wahrscheinlich enttäuscht, denn die gemessenen Werte werden mit Sicherheit die vom Hersteller angegebenen Werte überschreiten. Darüber hinaus wird der Unterschied zwischen den Werten noch größer sein, wenn wir die abgelesenen Werte nicht von Dezibel auf A-bewertete Dezibel umrechnen.

Wenn die Schallpegelmesser und Smartphones mit den entsprechenden Smartphone-Apps keine korrekten Ergebnisse für ein bestimmtes technisches Gerät liefern, macht es dann Sinn, sie zu verwenden? Diese Geräte und Apps wurden im Großen und Ganzen als Werkzeuge zur Messung der Geräuschpegel an einem bestimmten Punkt im Raum entwickelt. Dennoch können sie weiterhin zur Messung des Geräuschpegels verschiedener Produkte verwendet werden. Zum Beispiel zum Vergleich des Gesamtgeräuschpegels von zwei oder mehr Geräten unter identischen Bedingungen (hier und jetzt). In diesem Fall zeigt der Schallpegelmesser und das Smartphone eindeutig, welches Gerät leiser oder lauter ist. Dies ist eine sehr nützliche Funktion bei der Auswahl und dem Testen von lauteren Geräten. Es ist jedoch nicht ratsam, die Messergebnisse der Schallpegelmesser mit Labor-Messungen zu vergleichen.

dB oder dBA? – Die Geheimnisse des akustischen Dezibels

Was ist was? 

Die Schallleistung bezieht sich auf die Energiemenge, die von der Schallquelle pro Zeiteinheit übertragen wird. Dies wird in Watt (W) gemessen. Da die Leistung einer Schallquelle stark variieren kann, wird der Einfachheit halber häufig eine logarithmische Skala für Schallleistungspegel verwendet, und die Werte werden in Dezibel (dB) und akustischen Dezibel (dBA) festgehalten. Der Schallleistungspegel hängt nicht von der Position des Geräts, den Umgebungsbedingungen oder der Entfernung zum Messpunkt ab.

Die Schallintensität beschreibt die Energiemenge, die von der Schallwelle senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle in einer Einheit Fläche in einer Einheit Zeit übertragen wird. Dies wird in Watt pro Quadratmeter (W/m2) gemessen.

Schalldruck: Die Schallvibrationen sind Schwankungen des Luftdrucks in verschiedenen Frequenzen, die von den menschlichen Hörorganen als Klang wahrgenommen werden. Schallwellen erzeugen an jedem Punkt im Raum einen bestimmten Druck, der in Pascal (Pa) gemessen wird. Der Wert des Schalldrucks hängt von den akustischen Eigenschaften der Umgebung, der Schallreflexionseigenschaften des Raums und der Entfernung zur Schallquelle ab. Da der Bereich des Schalldrucks ebenfalls sehr breit ist (von 2×10-5 Pa Hörschwelle bis 20 Pa), wird bei den Berechnungen eine logarithmische Skala für Schalldruckpegel verwendet, und die Werte werden in dB und dBA-Einheiten festgehalten.

Die Lautstärke ist der subjektive Wert des Hörempfindens, der von der Lautstärke und deren Frequenz abhängt. Bei konstanter Frequenz steigt die Lautstärke mit zunehmender Intensität. Bei konstanter Intensität haben Töne im Frequenzbereich von 700-6000 Hz die größte Lautstärke. Der Null-Lautstärkepegel entspricht einem Schalldruck von 2×10-5 Pa und einer Schallintensität von 10-12 W/m2 bei 1 kHz Frequenz.