Phonkost

Sinn und Unsinn von Normen in der Lärmbeurteilung

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Daß man hinter einem ohrenbetäubend wummernden Techno-Laster bleibende Schäden erleiden kann, läßt sich schon am seltsamen Gebaren der jugendlichen Zuhörerschaft erkennen. Doch auch derjenige, der dem Elektro-Karneval nur virtuell am PC folgt, ist Lärm ausgesetzt: dem von brummenden Lüftern, pfeifenden Monitoren und rauschenden Festplatten. Der Schallpegel repräsentiert hierbei kaum den Belästigungsgrad - nackte dB(A)-Werte lassen zu viele Faktoren unberücksichtigt.

Unerwünschter Schall ist Lärm. Unerwünscht, weil er die Gesundheit schädigt, die Kommunikation stört, die Leistung mindert und das Wohlfühlen beeinträchtigt. Die Augen kann man schließen, die Ohren nicht: Gerade deshalb ist Lärm so perfide. Er wirkt direkt auf das Zentralnervensystem und setzt psychomentale Reaktionen in Gang, die bis zum Zusammenbruch führen können. So ist auch die Beurteilung, ob die Geräuschentwicklung eines PC-Arbeitsplatzes den daran Schaffenden behindert oder gar dauerhaft schädigt, keineswegs trivial. Zwar verliert niemand von der Arbeit am PC sein Gehör, doch Dauerschäden sind schon bei erschreckend niedrigen Lärmpegeln möglich - es kommt nur auf die Umstände an.

Der vernehmbar säuselnde Rechner ist beispielsweise angenehmer als eine aperiodisch ratternde, vom ankommenden Geräuschpegel her viel 'leisere' Typenradschreibmaschine im Nebenzimmer oder der ständig vor sich hin murmelnde Kollege: Das gewisse 'Grundrauschen' im Großraumbüro ist deshalb durchaus erwünscht, um ablenkende und die Aufmerksamkeit störende Schallereignisse aus der Nachbarschaft (Gespräche, Telefonate, Tastaturklappern) zu überdecken; oft wird sogar ein künstlicher 'Rosa Rauschteppich' gelegt - per Noise-Conditioning-Anlage. Am Telearbeitsplatz, in der Chefetage oder dem Designerbüro im Altbauviertel ist der Rechner hingegen oft das einzige Geräusch und dementsprechend anders zu bewerten.

Über viele Jahre haben sich die diesbezüglichen Bemühungen von Arbeitsschützern, Herstellern und Einkäufern auf Definition und Einhaltung von Emissions- und Immissions-Normen konzentriert. Heute weiß man: Der Klang macht die Musik. Die reine Schallpegelbewertung tritt beim heutigen Stand leiser PCs in den Hintergrund. Gefragt ist nicht nur ein möglichst geringes, sondern auch ein besonders angenehmes Arbeitsgeräusch. Psychologische Aspekte spielen dabei eine erhebliche Rolle: Niemand möchte ein Arbeitsgerät, das wie ein Zahnarztbohrer oder das Kratzen auf einer Schultafel klingt, sei es auch noch so leise. Wenn heutzutage Autos und Elektrorasierer von Klangdesignern mitentworfen werden, warum nicht auch PCs?

Leider läßt sich die Frage, wie angenehm oder unangenehm ein Geräusch empfunden wird, schlecht in Meßwerte fassen - schon gar nicht in dB(A)-Werte (siehe Kasten '[#kasten2 Lärmmessung]'). Statistische Untersuchungen mit einer Vielzahl von Testpersonen sind nötig, um entscheiden zu können, welche Autotür beim Zuschlagen besser klingt oder welcher Rasierer das wertigere Summen von sich gibt, um diese dann in die Produktion zu geben.

Im Gegensatz zu diesen Beispielen gibt der PC ein ausgesprochen stetiges Arbeitsgeräusch ab. Neben der Lautstärke und der spektralen Zusammensetzung sind besonders die 'Ton- und Impulshaltigkeit' des Geräuschs entscheidend für die mentale Verträglichkeit. Pauschal läßt sich sagen, daß hochfrequente Störgeräusche (Zischen) mehr 'nerven' als niederfrequente (dumpfes Rauschen). Dieser Umstand liegt schon in der erhöhten Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs gegenüber Frequenzen im Bereich von 1 bis 6 kHz begründet (siehe auch Kasten '[#kasten1 Phon, dB und Sone]').

Die sogenannte Tonhaltigkeit ist ein weiterer Streßfaktor: Je ausgeprägter einzelne Töne oder Formanten (Resonanzüberhöhungen) aus dem Geräuschteppich herausragen, desto lästiger ist letzterer. Noch unangenehmer sind impulshaltige Störungen: Ratternde Preßlufthämmer, ausgeschlagene Lüfterlager, Typenraddrucker und nervös mit den Fingern trippelnde Kollegen nehmen sich hier nicht viel.

Zu der Zeit, als noch die Schreibmaschine die dominierende Rolle als Bürogerät innehatte, war es in den Büros wesentlich lauter. Wie eine Untersuchung der Bundesanstalt für Arbeitsschutz in Dortmund von 1988 zeigt, war die leiseste Schreibmaschine seinerzeit immer noch mehr als doppelt so laut wie der durchschnittliche PC. Die Schreibmaschine entspricht unter Lärmgesichtspunkten einer Kombination der beiden lautesten PC-Komponenten, nämlich eines Druckers mit mechanischem Druckwerk und einer Tastatur, und das auch noch in unmittelbarer Ohrnähe. Der PC brachte dann die Trennung dieser beiden Nervensägen, gegebenenfalls wurde dem Nadler sogar ein eigener Druckerraum spendiert.

Vor zehn Jahren war die Durchdringung der Arbeitsplätze mit PCs nicht annähernd vergleichbar mit der heutigen. Haben also die Probleme mit PC-Lärm zugenommen, wie man vielleicht denken könnte? Keineswegs, denn in dem Maße, wie der PC zum selbstverständlichen Bestandteil der Arbeitsstätten wurde, wuchs auch die Sensibilisierung seiner Anwender. Bereits in den Ausschreibungen ihrer Großkunden werden die Hersteller mit Lärmschutzanforderungen konfrontiert, die die gesetzlich geforderten Grenzwerte weit unterschreiten. Wer da seine Hausaufgaben nicht gemacht hat, kann das Geschäft vergessen.

Heute gibt es kaum einen Markenhersteller, der nicht bereits bei der Auswahl der Komponenten für seine Bildschirmgeräte umfangreiche Tests in genormten und zertifizierten Labors durchführt, denn nur so kann er gewährleisten, daß die fertige Maschine auch die gestellten Bedingungen erfüllt. Der Aufwand, der im Profibereich getrieben wird, wirkt sich auch auf die Konstruktion der Heimcomputer aus: für die Hersteller lohnt der Aufwand nicht, allzuviele Produktlinien und Lieferantenlisten parallel zu führen.

Daß Computersysteme insgesamt leiser geworden sind, hat mehrere Gründe. 'Sägende' Matrixdrucker - vor zehn Jahren noch Standard - werden nur noch für Sonderaufgaben eingesetzt (Durchschlagsätze, Kassen). Deutsche Anwender schätzen besonders leise Tastaturen, im Gegensatz zu den USA sind Geräte 'mit Klick' nicht gefragt. Zwar stört das eigene Tippgeräusch weitaus weniger als das vom Nachbarn, an der Dominanz des Tastaturklapperns hat sich im vergangenen Jahrzehnt aber nichts geändert.

Diskettenlaufwerke, nach Drucker und Tastatur das Lauteste am PC, werden einerseits aus Sicherheitsgründen (Datendiebstahl, Virenbefall), andererseits durch die Verbreitung von Netzwerken immer seltener gebraucht. Viele Firmen gehen heute sogar dazu über, sie ganz vom Arbeitsplatz zu verbannen. Es bleiben also die Lüfter der Prozessoren und Netzteile sowie Festplatten und CD-ROM-Laufwerke. Der hier kaum zu rechtfertigende Geschwindigkeitswahn der Hersteller (und natürlich auch der Käufer) führte dazu, daß manche CD-Laufwerke nicht nur 32mal so schnell sind, sondern auch 32mal so laut brummen wie die ersten Single-Speed-Drives.

Ein Grund für die Einkäufer, auf leise PCs Wert zu legen, ist die Tatsache, daß die Steigerung der Arbeitsleistung durch Lärmminderung meßbar ist. Während zum Beispiel eine Senkung des Lärmpegels beim Maschineschreiben im Büro um 10 dB(A) zwar nur eine Durchsatzsteigerung (Schreibmenge pro Zeit) um 12 % verursacht, verringert sich die Fehlerrate (Qualität des Geschriebenen) bei 6 dB(A) leiserer Umgebung schon um 29 %. Die Fehlerrate bei Computerarbeit reduziert sich hierbei sogar um 52 %, was direkt mit der höheren Komplexität der Anforderung zusammenhängt: In den letzten Jahren ist durch PC-Arbeit eine zunehmende Reintegration von Tätigkeiten zu beobachten, die früher arbeitsteilig erledigt wurden. Folge ist, daß mehr Informationen im Gedächtnis gehalten werden müssen, daß mehr geistige Operationen ausgeführt werden, daß verstärkte Anforderungen an die kontinuierliche Konzentration und Aufmerksamkeit gestellt werden und daß die Verantwortung steigt, weil eigene Fehler größere Auswirkungen haben können. Dies alles sind Streßfaktoren, die zu einer erhöhten Empfindlichkeit gegen Umgebungsgeräusche führen.


Fehlerhafte Entscheidungen bei Sachbearbeitungstätigkeiten (Prozentangaben) nehmen auf weniger als die Hälfte ab, wenn Ruhe am Arbeitsplatz herrscht.

Quelle: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Dortmund.

Der - in allen entsprechenden Normen festgeschriebene - Grundsatz, daß Lärm soweit irgend möglich an der Quelle zu bekämpfen ist, und zwar 'durch Auswahl leiser Maschinen', erhält bei Beachtung dieser Erkenntnisse zusätzliche Relevanz. Nachweislich kommt es schon bei weit niedrigeren als den amtlich zulässigen Geräuschpegeln zur Zunahme von Fehlerhäufigkeit und Ausfalltagen sowie einer Verminderung der Arbeitseffizienz.

Bereits in der 'Lärmbeurteilung Büroarbeit' von 1976 (nach Selye) heißt es dazu: 'Bei fortdauernder Streßbelastung, wie durch Lärmeinwirkung, erfolgt beim Menschen nach kurzer Zeit eine gewisse Anpassung, wobei die Belastung in der Regel subjektiv reduziert erscheint. Das bedeutet aber nicht, daß die physiologischen Systeme in diesem Prozeß adaptieren, beziehungsweise daß die lärmbedingten Streßreaktionen vollständig verschwinden. Vielmehr schließt sich an die Anfangsphase mit starker Streßreaktion eine Gewöhnungsphase an, in der die Reaktionen zwar vermindert sind, der Lärm aber dennoch nervliche Kosten verursacht. Eine langfristige Fortsetzung der Belastung erhöht prinzipiell das Risiko dafür, daß die Adaptionsfähigkeit des Organismus ihre Grenzen erreicht und es zur dritten Phase, dem Zusammenbruch, kommt.'

Lärm, der durch Betrieb und Benutzung des PC verursacht wird, ist nur eine von vielen - und vielleicht gar nicht einmal die aufdringlichste - Schallquelle im Büro: Telefonklingeln, Türgeräusche, Gespräche an Nachbarplätzen oder auch die draußen vorbeiführende Straße können das Geräusch eines modernen PC deutlich übertönen. Zudem hängt die Auswirkung des PC-Geräuschs stark von den Dämpfungseigenschaften des Raumes ab, in dem er betrieben wird.

Lärmwirkungen am Arbeitsplatz
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Psychophysiologische Lärmwirkungen am Arbeitsplatz: Nicht nur das Ohr ist betroffen, wenn Lärm und andere Streßfaktoren zusammenkommen.

Der auf den Benutzer wirkende Geräuschpegel (Lärm-Exposition) unterschreitet die zulässigen Werte mit hinreichender Sicherheit, wenn die Emissions-Schalldruckpegel der Geräte im Raum 15 dB(A) unter diesem Richtwert liegen. Da heute immer mehr komplexe, mit hoher Konzentration und Verantwortung einhergehende Tätigkeiten in räumlicher Nähe zu Produktionshallen stattfinden, sind entsprechende Schalldämmungsmaßnahmen heute ungleich aufwendiger als früher.

Mit der Abschaffung der Schreibmaschine ist der Büroarbeitsplatz bereits einmal deutlich leiser geworden. Wer heute einen Computer kauft, der nach TCO 95 (Tjänstemännens Centralorganisation - Schwedischer Gewerkschaftsverband, der sich unter anderem mit ergonomischen Bildschirmarbeitsplätzen beschäftigt) zertifiziert wurde oder den blauen Umweltengel trägt, kann davon ausgehen, daß er ein Gerät erwirbt, das nach den heutigen technischen Möglichkeiten ruhiggestellt ist. Durch die internationalen Normen ISO 7779 und ISO 9296 ist die Vergleichbarkeit von Geräuschangaben gewährleistet. Wer Geräte für Arbeitsplätze einkauft, sollte auf diesen Angaben in dB(A) bestehen. Zusätzliche Angaben der Impulshaftigkeit und Tonhaltigkeit sind ebenso nützlich wie die der Lautheit in Sone. Aber über den Klangcharakter eines bestimmten Geräts sagt keiner dieser Werte etwas aus. Hartmut Lehmann von Dell dazu: 'Allein mit der Übererfüllung der Normen kommen wir heute nicht mehr aus. Die Kunden verlangen 'wohlklingende' PCs. Unsere Entwicklungsabteilung in Austin arbeitet mit Hochdruck daran herauszufinden, wie man das Kriterium 'Sound Quality' in Handlungsanweisungen für Ingenieure umsetzen kann.' (cm)

[1] Ulrich Widmann, Krach gemessen, Gehörbezogene Geräuschbewertung, c't 4/94, S. 166

[2] Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Dortmund, http://www.baua.de/

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Um Lärm meßbar zu machen, kommen zwei Möglichkeiten in Betracht: die physikalische Angabe und die psychologische. Die physikalischen Angaben in Bel beziehungsweise Dezibel beschreiben zunächst einmal nur Druckveränderungen, denn Schallwellen sind Longitudinalwellen, bei denen die Information parallel zur Ausbreitungsrichtung als Kompression des Mediums Luft übertragen wird. Da das menschliche Ohr aber auf verschiedene Tonhöhen und Pegelbereiche unterschiedlich empfindlich reagiert (Frequenzgang des Ohrs), hat man zusätzlich eine Bewertung der Dezibelangaben eingeführt.

Die weltweit meistverwendete A-Bewertung bezieht sich auf leise Geräusche (zum Beispiel PCs), die B-Bewertung auf laute (Motorengeräusch im Innenraum eines Pkws), die C-Bewertung auf sehr laute (Flaschenabfüllanlage). A-bewertete Dezibelangaben geben allerdings nur für Sinustöne geringer Lautstärke die exakten Verhältnisse wieder, berücksichtigen also nicht die eher einem Rauschen ähnelnde Frequenzverteilung etwa eines PC-Lüfters. Zudem wird heute die A-Bewertung aus praktischen Erwägungen wie der Vergleichbarkeit auch für wesentlich lautere Töne verwendet, als es ihrer ursprünglichen Spezifikation entspricht.

Der Ursprung der A-Bewertung liegt in den 20er Jahren dieses Jahrhunderts, in der Forschung von Barkhausen, der Testpersonen die Lautstärke von Sinustönen verschiedener Frequenz beurteilen ließ und daraus die Lautstärke-Einheit Phon entwickelte. Ein (Sinus-)Ton von 20 Phon (Maßstab der A-Bewertung) wird also von den meisten Personen als gleich laut empfunden, egal welche Tonhöhe er hat. Anders gesagt: ein 40-Phon-Ton entspricht bei 50 Hz etwa einem Schalldruckpegel von 65 Dezibel, gegenüber 40 Dezibel bei 1000 Hz.

Als Faustregel gilt: das Hinzufügen einer zweiten gleich lauten Quelle in gleichem Ohrabstand (ein knatterndes Mofa, zwei knatternde Mofas ...) führt zu einer (gut wahrnehmbaren) Steigerung des Schalldruckpegels um 3 dB(A) = 10 * lg(2), und oberhalb von 30 dB (entspricht etwa dem eigenen Atemgeräusch) wird eine Steigerung von 10 dB (bei 1000 Hz) als doppelt so laut empfunden. Ein geschultes Ohr kann im direkten Vergleich Pegelunterschiede von bestenfalls 1 dB ausmachen.

Um den Schallempfindungen besser auf die Schliche zu kommen, stellten Psychoakustiker neue Versuche mit Testpersonen an, in denen die Lautheitsempfindung auch für breitbandigeren Schall berücksichtigt wird. Wer sich mit Audiokompression beschäftigt hat, weiß, daß das menschliche Gehör leise hohe Töne nicht wahrnehmen kann, wenn sie zeitgleich oder kurz nach einem lauten tiefen Ton liegen. Diese und weitere psychoakustische Erkenntnisse gingen in die Lautheitsskala nach Zwicker und Stevens ein. Die Angaben erfolgen in Sone. c't gibt bereits seit geraumer Zeit die Sone-Werte zusätzlich zu den dB(A)-Werten an, denn aus dem ohnehin gemessenen Frequenzspektrum zum Beispiel einer Festplatte läßt sich der Sone-Wert mit vertretbarem Aufwand errechnen [[#lit1 1]]. Großer Vorteil der Sone-Skala: sie gibt das menschliche Lautstärkeempfinden linear wieder - 7 Sone sind auch tatsächlich doppelt so laut wie 3,5 Sone.

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Die Lärmbeurteilung beginnt an der Quelle, also mit dem Geräusch, das im Leerlauf beziehungsweise im Betrieb von einem Gerät abgestrahlt wird. Diese 'Emission', der Schallleistungspegel LWA, ist eine von Umgebung und Entfernung unabhängige Geräteeigenschaft, angegeben in Bel (beziehungsweise im handlicheren Dezibel):

LWA = 10 * lg (P/P0) dB

mit P als abgestrahlte Gesamt-Schalleistung und P0 als Bezugsschalleistung 10-12 W.

Typische Werte, an denen sich Einkäufer und Hersteller orientieren, sind 55 dB im Betrieb, 48 dB im Ruhezustand. Sowohl die TCO 95, als auch der 'blaue Umweltengel' verlangen für eine Zertifizierung die Unterschreitung dieser Werte. Der Emissions-Schalldruckpegel LpA wird am Arbeitsplatz gemessen, das heißt an der Stelle, an der sich der Benutzer typischerweise aufhält. Ist dieser Ort durch die Beschaffenheit der Maschine nicht festgelegt (zum Beispiel bei Druckern), wird im Abstand von einem Meter in einer Höhe von 1,5 Metern gemessen:

LpA = 20 * lg (p/p0) dB

mit p als Schalldruck am Meßort und p0 als Bezugsschalldruck 20 µPa.

LpA und LWA sind anhand der sogenannten A-Bewertungskurve gewichtet, das heißt, daß hier bereits die unterschiedliche Empfindlichkeit des menschlichen Ohres auf verschieden hohe Frequenzen mit eingerechnet ist (siehe Kasten '[#kasten1 dB, Phon und Sone]'). Die Grenzwerte nach TCO 95 respektive blauem Umweltengel sind (ohne Berücksichtigung der Tastatur, für Drucker und Systemeinheit werden die Werte getrennt angegeben) 38 dB(A) im Betrieb, 32 dB(A) im Leerlauf.

Während Gesetze und Normen keine Emissionsgrenzwerte kennen, sind Immission respektive Exposition, also die maximal zulässige Lärmeinwirkung auf den Benutzer, festgelegt. Diese ergeben sich aus einer über acht Stunden gemittelten Messung (Beurteilungspegel Lr) und sind abhängig von der Art der Tätigkeit. Grundsätzlich gelten für Arbeitsplätze im Büro zwei Immissionsgrenzwerte: 70 dB(A) Beurteilungspegel für 'einfache und überwiegend Routinetätigkeiten' wie Buchen, Disponieren, Phonodiktat, Datenübertragung und Verkaufen sowie 55 dB(A) für 'überwiegend kreative oder geistig anspruchsvolle Tätigkeiten' wie technisch-wissenschaftliches Arbeiten, Entwerfen, Übersetzen, Korrigieren schwieriger Texte oder Softwareentwicklung.

Weil jeder Experte weiß, daß diese Werte zu hoch sind (bei 75 dB(A) liegt bereits die Schwelle, bei der es zu Gehörschäden kommen kann, ab 85 dB(A) kann man sogar vorhersagen, welcher Prozentsatz der Exponierten auf Dauer einen Hörschaden davontragen wird), gibt die Norm DIN EN ISO 11690-1 zusätzlich Empfehlungen, an deren Unterschreitung sich Geräteeinkäufer orientieren können. Diese sind: für 'einfache Arbeit' 45-55 dB(A), für 'kreative Arbeit' 35-45 dB(A). Die Arbeitsstätte sollte nach der VDI-Richtlinie 2569 gestaltet sein, wobei das Hintergrundgeräusch in Büroräumen maximal 30 bis 40 dB(A) betragen, die Nachhallzeit eine halbe Sekunde unterschreiten sollte.

Lärmwirkungen in Abhängigkeit vom Schallpegel
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Lärmwirkungen in Abhängigkeit vom Schallpegel. Je dicker der Balken, desto mehr Probanden sind von den angegebenen Symptomen betroffen: Ab 50 dB(A) bekommt jeder Schlafstörungen.

Unter 'Hintergrundgeräusch' versteht man in diesem Zusammenhang den im unbesetzten Büro gemessenen Pegel, in den sowohl eindringender Umgebungslärm als auch die Geräusche von Klimaanlage, Heizung, Abwasserrohren sowie anderer Benutzern des Hauses eingehen.

Die Vergleichbarkeit der Geräuschangaben wird sichergestellt durch Messung nach der internationalen Norm ISO 7779 und die Deklaration nach ISO 9296. In der Meßvorschrift werden zusätzlich zum Pflichtprogramm auch noch die Messung zweier 'Lästigkeitsfaktoren' beschrieben, und zwar 'Impulshaltigkeit' und 'Tonhaltigkeit'. Ein Geräusch gilt dann als impulshaltig, wenn es im zeitlichen Verlauf Schalldruckspitzen enthält, die mindestens drei dB(A) über dem Durchschnittspegel liegen (aufgrund von Meßungenauigkeiten werden dB-Werte immer auf volle Beträge gerundet). Die zugrundeliegende Beobachtung ist, daß beispielsweise ein rhythmisches Klappern störender empfunden wird als ein gleich lautes andauerndes Geräusch. Tonhaltigkeit ist gegeben, wenn einzelne Frequenzen mehr als sechs dB(A) über dem Durchschnittspegel liegen, was zum Beispiel für Festplattenmodelle gilt, die im Betrieb charakteristische Pfeiftöne von sich geben. Ein besonderes Problem ergibt sich bei der Messung von Tastaturen, die erst durch Bedienung Geräusche machen.

Nebenbei gesagt ist eine weitgehend geräuschlose Tastatur zwar möglich, wird aber von den Kunden nicht akzeptiert, weil sie eine akustische Rückmeldung ihrer Eingabe wünschen.

Für große Markenhersteller ist die Kundenzufriedenheit, gemessen in Anzahl der Beschwerden über ein bestimmtes Produkt, die wichtigste Meßlatte für dessen Klangqualität. Bei Siemens ist man daher bereits 1994 dazu übergegangen, den Tastatur-Klang ausschließlich soziologisch zu testen, das heißt, von repräsentativ ausgewählten Testgruppen beurteilen zu lassen und die als leiser empfundenen Tastaturmodelle an die Kunden zu liefern.

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