01.02.2017, 00:00 Uhr

Pegelabhängig dämmender Gehörschutz

Früher wurde Gehörschutz entweder nicht gezielt oder nur nach dem Schallpegel am Arbeitsplatz ausgewählt. Heute haben Kommunikation und Signalerkennung bei der Benutzung erheblich an Bedeutung gewonnen. Der Einsatz von elektronischen pegelabhängig dämmenden Gehörschützern soll diese Anforderungen möglichst erfüllen. Es wird erwartet, dass diese Gehörschützer in ruhigen Situationen die Geräusche verstärken und damit deren Hörbarkeit verbessern, aber in lauter Geräuschsituation genügend Schutz bieten. Auch soll die Elektronik den Schall so weit begrenzen, dass ein angenehmer Schallpegel am Ohr entsteht. Um beurteilen zu können, ob dies wirklich so ist, muss man die Verstärkung und den wiedergegebenen Schallpegel in Relation zum gedämmten Umgebungsschall setzen und ermitteln, welche Gesamtschallpegel am Ohr unter dem Gehörschutz erreicht werden.

Quelle: Panther Media/Vitalik Radko

Quelle: Panther Media/Vitalik Radko

Eine Reduzierung des Schallpegels am Ohr durch die Elektronik im Gehörschutz gibt es nicht. Das Verstärkerverhalten bei unterschied­lichen Außenschallpegeln bestimmt die Wirkung des Gehörschutzes und damit seine Einsatzmöglichkeiten. Die Einsatzgrenze, die einem Pegel von 85 dB(A) entspricht, wird durch den sog. Krite­riumspegel beschrieben. Als Maß für die Nutzbarkeit für Kommunikation und Warnsignalerkennung mit pegelabhängig dämmenden Gehörschützern ist die Größe jedoch nicht geeignet.

Wirkungsprinzip pegelabhängig dämmender Gehörschützer

Pegelabhängig dämmende Gehörschützer mit ausgeschalteter Elektronik verhalten sich wie passiver Gehörschutz. Der Schallpegel am Ohr steigt proportional linear zum Außenschallpegel.

An der Außenseite der Kapseln oder Stöpsel befinden sich Mikrofone, die den ankommenden Schall aufnehmen. Der Schall wird über eine Übertragungs­strecke mehr oder weniger verstärkt in der Innenseite des Gehörschützers über Lautsprecher wieder abgestrahlt. Das Verstärkungsverhalten wird vom Hersteller so eingestellt, dass bei niedrigen Außenpegeln die passive Schalldämmung ausgeglichen werden kann. Der erzeugte „Schallpegel unter dem Gehörschutz“ (d. h. der auf das Außenschallfeld bezogene Schallpegel, der mit Grenz- oder Auslösewerten verglichen wird, nachfolgend Innenpegel genannt) kann höher oder gleich dem Außenpegel sein. Damit entsteht für den Gehörschutzbenutzer z. B. bei einem Außenpegel von 60 dB(A) ein Pegel von 60 bis 80 dB(A) am Ohr. Vor Erreichen des Innenpegels von 85 dB(A) lässt die Verstärkung nach, und der Pegel am Ohr bleibt so lang in dieser Höhe, bis die Elektronik keinen Anteil am Innenpegel mehr liefert und der Anstieg des Außenpegels nicht mehr ausgeglichen werden kann. Dann steigt der Innenpegel wieder proportional linear mit dem Außenpegelanstieg. Übersteigt der Schallpegel am Ohr den Wert von 85 dB(A), darf der Gehörschutz nicht mehr eingesetzt werden. Das ist der den pegelabhängig dämmenden Gehörschutz charakterisierende „Kriteriumspegel“.

Den theoretischen Verlauf des Innenschallpegels L‘ bei unterschiedlichen Außenpegeln im passiven Modus sowie aktiv bei einer 1 : 1-Verstärkung und einer Pegelüberhöhung unter dem Gehörschutz von 10 dB zeigt Bild 1.

Bild 1 Wiedergabepegel (L‘) unter dem Gehörschutz (diffusfeldkorrigiert) in Abhängigkeit vom Außen­pegel (L). MZE: maximal zulässiger Expositionswert aus der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung (LärmVibrationsArbSchV). Quelle: DGUV

Bild 1 Wiedergabepegel (L‘) unter dem Gehörschutz (diffusfeldkorrigiert) in Abhängigkeit vom Außen­pegel (L). MZE: maximal zulässiger Expositionswert aus der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung (LärmVibrationsArbSchV).

Foto: DGUV

 

EG-Baumusterprüfung und relevante Produktkriterien

Bei der Zulassung pegelabhängig dämmender Gehörschützer im Rahmen der Baumusterprüfung werden „nur“ die Anforderungen der DIN EN 352 Teil 1 bzw. 2 oder 3 und 4 bzw. 7 geprüft [1]. Dies sind:

  1. Typenangabe, Angabe der Norm und Prüfstelle.
  2. Angabe der passiven Schalldämmung entsprechend EN 352-1 für Kapselgehörschutz, -2 für Gehörschutzstöpsel oder -3 für Helm-Kapsel-Kombinationen.
  3. Einhaltung der Mindestschalldämmung nach EN 352-1, -2 oder -3.
  4. Angabe des Kriteriumspegels (LEX,8hmax) in dB, bestimmt nach EN 352-4 für Kapselgehörschutz oder -7 für Gehörschutzstöpsel.
  5. Angabe: „Warnhinweis – die Schallabgabe durch den Schaltkreis für die Schallwiedergabe kann den äußeren Schall­pegel überschreiten.“

Zur Beschreibung der Funktionalität pegelabhängig dämmender Gehörschützer einschließlich ihres elektronischen Verhaltens reichen diese Angaben nicht aus.

Relevante Produktkriterien sind ins­besondere:

  •  das Verhältnis Außenpegel zu Innen­pegel (Plateauverhalten),
  •  der Wirksamkeitsbereich der Elektronik,
  •  der Innenpegelanstieg (Steilheit) im Regelbereich,
  •   das Grundrauschen,
  •  Signal-/Rauschabstand für Sprache/Signale im Störgeräusch,
  •   Wiedergabe von Sprache im Störlärm,
  •   Verhalten bei Lärmspitzen (Peaks).

Erst unter Berücksichtigung dieser Kriterien kann über den richtigen Einsatz entschieden werden.

Verstärkerverhalten pegel­abhängig dämmender Gehörschützer

Die Ergebnisse von im Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetz­lichen Unfallversicherung (IFA) durchgeführten Messungen des Verstärkerverhaltens unterschiedlicher Gehörschützer zeigen überraschenderweise ganz unterschiedliche Verläufe, die vom theoretischen Verhalten stark abweichen können. Bild 2 zeigt für vier verschiedene Verstärkertypen die Innenpegelverläufe unter dem Gehörschutz (L‘) (freifeldkorrigiert) in Abhängigkeit vom Außenpegel (L).

 

Bild 2 Unterschiedliches Verstärkerverhalten (Plateauverlauf) pegelabhängig dämmender Gehörschützer für H-, M- und L-Geräusche (nach EN 352-4). Messung am ATF mit Ohr­simulator nach EN 60318-4. („Innenpegel zu Außenpegel“). Quelle: DGUV

Nur Typ 1 zeigte den klassischen Verlauf (vgl. Bild 1). Der Schallpegel kann aber auch schon in sehr leiser Umgebung auf einen festen Wert angehoben werden, den der Gehörschützer bis zur Erschöpfung der elektronischen Verstärkung erhält (Typ 2). Danach wirkt er als passiver Gehörschutz. Typ 3 verhält sich bei Außenpegeln bis 70 dB(A) klassisch, zeigt aber dann bei ansteigendem Außenpegel einen leicht rückläufigen Pegel am Ohr. Schließlich zeigen Gehörschützer vom Typ 4 kein wirkliches Plateau. Ihr Innenpegel steigt immer an, jedoch nicht 1 : 1 zum Außenpegel und mit unterschied­lichem Gradienten für die drei Prüf­geräusche mit unterschied­lichem Frequenzinhalt (hoch-, mittel- und tieffrequent).

Signalerkennung im Arbeitslärm

Die Frage der Signalerkennung bei Benutzung pegelabhängig dämmender Gehörschützer ist in der Diskussion. Bei Messungen wurden Verbesserungen und Verschlechterungen festgestellt.

Es gibt allerdings eine Reihe unterschiedlicher Einflussfaktoren auf das Hören von Warnsignalen. Dies sind:

  •   Ortung der Signalquelle,
  •  Einfluss des Signalspektrums,
  •  Einfluss des Störgeräuschspektrums und -pegels,
  •   Frequenzabhängigkeit,
  •   Stetigkeit des Geräuschs.

Diese Einflussfaktoren wurden bisher nicht gezielt untersucht. Eine Verbesserung des Hörens von Warnsignalen bei Benutzung von Gehörschutz mit pegel­abhängiger Dämmung im Arbeitslärm kann jedoch als extrem unwahrscheinlich angesehen werden. Grund dafür ist die Kompression im Plateaubereich, die den Signal-Rausch-Abstand verringert. In Lärmpausen ist jedoch von einer besseren Hörbarkeit im Vergleich zum passiven Gehörschutz auszugehen.

Die relative Lautheitszunahme bei Ertönen eines Warnsignals war bei Benutzung von Gehörschutz in jedem Fall schlechter als ohne Gehörschutz.

Sprachliche Verständigung im Arbeitslärm

Die Beurteilung der Kommunikationsfähigkeit bei Benutzung pegelabhängig dämmender Gehörschützer im Arbeitslärm ist noch komplexer [2].

Der Grund ist darin zu suchen, dass unter der Fülle der Einflussfaktoren die Wirkung des Gehörschutzes nur einen kleinen Anteil hat, der von vielen Faktoren überlagert und beeinflusst wird.

Von Einfluss sind insbesondere:

  •  die Aufgabenstellung (z. B. Erkennen als Sprache überhaupt),
  •  der Sprecher (Geschlecht, Sprechgeschwindigkeit),
  •  die Lärmquelle (z. B. Frequenzspektrum),
  •  der Raum (z. B. Nachhallzeit),
  •  der Gehörschutzbenutzer selbst (z. B. Hörminderung).

Einsatz- und Anwendungs­situationen von pegelabhängig dämmenden Gehörschützern

Zur Klärung der Eignung von pegelabhängig dämmenden Gehörschützern für einzelne Arbeitssituationen ist es notwendig, nach dem Zweck des Einsatzes zu fragen. Folgende Einsatzgründe sind denkbar:

  •  Verhinderung der Einwirkung von plötzlichen Impulsspitzen bzw. Knallen,
  •  Einsatz zur Kommunikation während lärmarmer Arbeitsphasen,
  •  Kommunikation während der Lärm­exposition,
  •  Verhinderung von Überprotektion in lärmarmen Arbeitsphasen (Isolationsgefühl),
  •  Verbesserung der Hörfähigkeit bei Personen mit Hörminderung (Schallverstärkung).

Der Einsatz kann also zur Verhinderung von Hörschäden, zur Verbesserung der Kommunikation oder aus ergono­mischen Gründen erfolgen.

Im praktischen Einsatz findet man diese Art Gehörschützer heute insbesondere:

  •  an ortsveränderlichen Arbeitsplätzen mit wechselnden Lärmsituationen, z. B. bei Gabelstaplerfahrern,
  •  bei Impulslärm in der Industrie, z. B. bei Richtarbeiten im Stahl- und Behälterbau oder bei Nietarbeiten im Flugzeugbau,
  •  bei Knallimpulsen durch Schießlärm, insbesondere bei Jägern und Sportschützen, aber auch bei der Polizei, beim SEK und im militärischen Bereich.

Die Unfallversicherungsträger klären zurzeit, ob und bis zu welcher Hörschwellenverschiebung ein Einsatz für Personen mit Hörminderung sinnvoll ist. Im besten Fall könnte der Gehörschützer wie ein ganz einfaches Hörgerät von Personen mit Hörminderung an Lärmarbeitsplätzen verwendet werden.

Ergebnis und Ausblick

Pegelabhängig dämmende Gehörschützer unterscheiden sich in ihren akustischen Eigenschaften sehr stark voneinander. Die klassische Vorstellung vom pegelverschobenen Anstieg des Schallpegels am Ohr bis zum Erreichen des maximal zulässigen Expositionswerts von 85 dB(A) als Momentanpegel ist nur im Ausnahmefall zutreffend. Es gibt Gehörschützer, deren erzeugter Pegel am Ohr sich zwischen Außenpegeln von 75 und 90 dB(A) nicht ändert. Für solche Gehörschützer ist ein geringerer Sprachkomfort zu erwarten als für Gehörschützer ohne Plateau. Ohne wesentliches Störgeräusch (Arbeiten in Lärmpausen) lässt der Gehörschutz mit ausgeprägtem Plateauverhalten einen hohen Sprechkomfort erwarten.

Zur Verbesserung der Signalerkennung im Störgeräusch sind pegelabhängige Gehörschützer wahrscheinlich nicht geeignet. Hier sollte man weiterhin passiv dämmende Gehörschützer mit flacher Dämmcharakteristik empfehlen. Zur Verbesserung der sprachlichen Kommunikation durch Benutzung pegel­abhängig dämmender Gehörschützer im Sinne eines einfachen Hörgeräts kann momentan kein abschließendes Urteil abgegeben werden.

Für Arbeitssituationen, in denen sich laute und leise Phasen abwechseln oder an Arbeitsplätzen mit zeitweiligen Aufenthalten in Lärmbereichen und lärmarmen Arbeitsbereichen, sind pegelabhängig dämmende Gehörschützer den passiven Gehörschützern deutlich überlegen. An der Klärung der Wirksamkeit bezüglich Signalerkennung und sprach­licher Kommunikation wird gearbeitet.

 

 

 

Literatur

[1]  DIN EN 352: Gehörschützer– Allgemeine Anforderungen. Teil 1: Kapselgehörschützer, Teil 2: Gehörschutzstöpsel, Teil 4: Sicherheitstechnische Anforderungen und Prüfungen; Pegelabhängige Kapselgehörschützer. Teil 7: Sicherheitstechnische Anforderungen und Prüfungen – Pegelabhängig dämmende Gehörschutzstöpsel. Berlin: Beuth Verlag 2003.

[2] Giguère, C. et al.: Advanced hearing protection and communication: progress and challenges. Conference Paper, 10th Inter­national Congress on Noise as a Public Health Problem (ICBEN). London 2011.

Dipl.-Phys. Peter Sickert, Lärm- und Gehörschutz-Consult, Nürnberg. Vormals Leiter des Sachgebiets Gehörschutz, Fachbereich „Persönliche Schutzausrüstungen“ der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung e. V. (DGUV).

Peter Sickert, Nürnberg

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