ТехЛиб

Библиотека научно-технического портала Технарь

Пространственная акустика и защита от шума. Часть II

Шумовое загрязнение – одна из самых насущных и грозных для здоровья экологических проблем мегаполиса, которую у нас до сих пор либо недооценивают, либо просто «сбрасывают со счетов».

Шум – совокупность многочисленных звуков, быстро меняющихся по частоте и силе. Шум вредно действует на нервную систему и слух человека, поэтому для его заглушения в бытовых и производственных условиях должны приниматься специальные меры». («Энциклопедический словарь» Под редакцией Б.А.Введенского, 1955 г.)

Шум влияет на весь организм человека: угнетает ЦНС, ухудшает зрение, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, язвы желудка, гипертонической болезни, может приводить к профессиональным заболеваниям.

Жизненный потенциал жителя мегаполиса непосредственно связан с уровнем воздействующего на него шума, звуковое давление которого измеряется в децибелах (дБ). В таблице для сравнения приведены уровни шума различных источников.

 

Кривая жизненного потенциала

 

Шумы от различных источников

Источник Интенсивность шума (дБ)
Уровень боли 120
Реактивный самолет 110-120
Мотоцикл, мопед 86-108
Трамвай 75-96
Поезд метро 89-93
Грузовой автомобиль 85-96
Автобус 80-95
Легковой автомобиль 82-88
Пылесос 70-75
Разговор 50-60
Шепот 30
Шелест листвы 10
Порог слышимости 0

Шум с уровнем звукового давления до 30…35 дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40…70 дБ в условиях бытовой или природной среды создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывает ухудшение самочувствия и при длительном действии может стать причиной неврозов. Воздействие шума уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха – профессиональной тугоухости. При уровне шума в 110 дБ и более организм в большом количестве производит гормоны стресса (например, адреналин), что приводит к нарушениям работы сердца и кровообращения. Эти перегрузки – причина каждого 5-10-го инфаркта. При действии шума высоких уровней (140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть. Следует отметить, что шумовое оружие, которое разрабатывалось в ряде стран и должно было иметь уровень звучания в 200 дБ, было запрещено вследствие его критической опасности для всего человечества.

По данным австрийских исследователей, «шумовое загрязнение», характерное для современных мегаполисов, сокращает продолжительность жизни их жителей на 10-12 лет. За минувшее десятилетие уровень шума в целом увеличился на 5-6 дБ и по-прежнему устойчиво растет на 1 дБ в год. На многих автомагистралях его интенсивность достигает 80-90 дБ и даже ночью не падает ниже 70 дБ, в то время как по санитарным нормам не должна превышать 40 дБ, а согласно рекомендациям Европейского союза по проблеме шума благоприятным условием для сна считаются уровни шума не превышающие 30 дБ в течении 8 часов. Тем не менее, исследования показывают, что у 70 миллионов человек – жителей Европы сон нарушен в результате шумового воздействия, превышающего установленные нормы. В большей части жилых домов Москвы допустимые уровни шума (50 дБ) значительно превышены: на улицах районного значения – в среднем до 55 дБ, возле основных дорог – до 65 дБ.

Динамика уровня заболеваемости ишемией в столице четко коррелирует с ростом количества автотранспорта и общим уровнем шумовой нагрузки. Каждый 50-й инфаркт связан с шумовым загрязнением. В условиях мегаполиса человек находится в постоянной зависимости от действия шумовой нагрузки, к которой он привыкает и которая, в большинстве случаев, становится для него малозаметным жизненным фактором, не побуждающим к незамедлительной защитной реакции, как например, в случае резких климатических изменений: если идет дождь, человек одевает плащ, если холодно – включает отопитель, если жарко – кондиционер и т.д.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЕЙ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ В РАСЧЕТНЫХ ТОЧКАХ

(СНиП 23-03-2003 ЗАЩИТА ОТ ШУМА)

Расчетные точки в производственных и вспомогательных помещениях промышленных предприятий выбирают на рабочих местах и (или) в зонах постоянного пребывания людей на высоте 1,5 м от пола. В помещении с одним источником шума или с несколькими однотипными источниками одна расчетная точка берется на рабочем месте в зоне прямого звука источника, другая — в зоне отраженного звука на месте постоянного пребывания людей, не связанных непосредственно с работой данного источника.

В помещении с несколькими источниками шума, уровни звуковой мощности которых различаются на 10 дБ и более, расчетные точки выбирают на рабочих местах у источников с максимальными и минимальными уровнями. В помещении с групповым размещением однотипного оборудования расчетные точки выбирают на рабочем месте в центре групп с максимальными и минимальными уровнями.

Исходными данными для акустического расчета являются:

— план и разрез помещения с расположением технологического и инженерного оборудования и расчетных точек;

— сведения о характеристиках ограждающих конструкций помещения (материал, толщина, плотность и др.);

— шумовые характеристики и геометрические размеры источников шума.

Шумовые характеристики технологического и инженерного оборудования в виде октавных уровней звуковой мощности Lw, корректированных уровней звуковой мощности LwA, а также эквивалентных LwAэкв и максимальных LwAмакс корректированных уровней звуковой мощности для источников непостоянного шума должны указываться заводом-изготовителем в технической документации.

Допускается представлять шумовые характеристики в виде октавных уровней звукового давления L или уровней звука на рабочем месте LA (на фиксированном расстоянии) при одиночно работающем оборудовании.

Октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках соразмерных помещений (с отношением наибольшего геометрического размера к наименьшему не более 5) при работе одного источника шума следует определять по формуле

(1)

где Lw — октавный уровень звуковой мощности, дБ;

χ — коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля в тех случаях, когда расстояние r меньше удвоенного максимального габарита источника (r <
2lмакс) (принимают по таблице 2);

Ф — фактор направленности источника шума (для источников с равномерным излучением Ф = 1);

Ω — пространственный угол излучения источника, рад. (принимают по таблице 3);

r — расстояние от акустического центра источника шума до расчетной точки, м (если точное положение акустического центра неизвестно, он принимается совпадающим с геометрическим центром);

k — коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении (принимают по таблице 4 в зависимости от среднего коэффициента звукопоглощения αср);

В — акустическая постоянная помещения, м2, определяемая по формуле

(2)

А — эквивалентная площадь звукопоглощения, м2, определяемая по формуле

(3)

αi — коэффициент звукопоглощения i-й поверхности;

Siплощадь i-й поверхности, м2;

Аj — эквивалентная площадь звукопоглощения j-го штучного поглотителя, м2;

nj — количество j-ых штучных поглотителей, шт.;

αcp — средний коэффициент звукопоглощения, определяемый по формуле

(4)

Sогр
суммарная площадь ограждающих поверхностей помещения, м2.

Таблица 2

r/lмакс χ 10 lg χ, дБ
0,6 3 5
0,8 2,5 4
1,0 2 3
1,2 1,6 2
1,5 1,25 1
2 1 0

Таблица 3

Условия излучения Ω, рад. 10 lg Ω, дБ
В пространство — источник на колонне в помещении, на мачте, трубе 4 π 11
В полупространство — источник на полу, на земле, на стене 2 π 8
В 1/4 пространства — источник в двухгранном углу (на полу близко от одной стены) π 5
В 1/8 пространства — источник в трехгранном углу (на полу близко от двух стен) π/2 2

Таблица 4

αcp k 10 lg k, дБ
0,2 1,25 1
0,4 1,6 2
0,5 2,0 3
0,6 2,5 4

 

Граничный радиус rгр,
м, в помещении с одним источником шума — расстояние от акустического центра источника, на котором плотность энергии прямого звука равна плотности энергии отраженного звука, определяют по формуле

(5)

Если источник расположен на полу помещения, граничный радиус определяют по формуле

(6)

Расчетные точки на расстоянии до 0,5 rгр можно считать находящимися в зоне действия прямого звука. В этом случае октавные уровни звукового давления следует определять по формуле

(7)

Расчетные точки на расстоянии более 2 rгр
можно считать находящимися в зоне действия отраженного звука. В этом случае октавные уровни звукового давления следует определять по формуле

(8)

Октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках соразмерного помещения с несколькими источниками шума следует определять по формуле

(9)

где Lwi
октавный уровень звуковой мощности i-го источника, дБ;

χi, Фi, riто же, что и в формулах (1) и (6), но для i-го источника;

m — число источников шума, ближайших к расчетной точке (находящихся на расстоянии ri
≤ 5 rмин, где rмин — расстояние от расчетной точки до акустического центра ближайшего источника шума);

n
общее число источников шума в помещении;

k и В — то же, что и в формулах (1) и (8).

Если все n источников имеют одинаковую звуковую мощность Lwi, то

(10)

Если источник шума и расчетная точка расположены на территории, расстояние между ними больше удвоенного максимального размера источника шума и между ними нет препятствий, экранирующих шум или отражающих шум в направлении расчетной точки, то октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках следует определять:

при точечном источнике шума (отдельная установка на территории, трансформатор и т.п.) — по формуле

(11)

при протяженном источнике ограниченного размера (стена производственного здания, цепочка шахт вентиляционных систем на крыше производственного здания, трансформаторная подстанция с большим количеством открыто расположенных трансформаторов) — по формуле

(12)

где Lw, r, Ф, Ω — то же, что и в формулах (1) и (7);

βа — затухание звука в атмосфере, дБ/км, принимаемое по таблице 5.

При расстоянии r ≤ 50 м затухание звука в атмосфере не учитывают.

Октавные уровни звукового давления L, дБ, в расчетных точках в изолируемом помещении, проникающие через ограждающую конструкцию из соседнего помещения с источником (источниками) шума или с территории, следует определять по формуле

(13)

где Lш — октавный уровень звукового давления в помещении с источником шума на расстоянии 2 м от разделяющего помещения ограждения, дБ, определяют по формулам (1), (8) или (9); при шуме, проникающем в изолируемое помещение с территории, октавный уровень звукового давления Lш снаружи на расстоянии 2 м от ограждающей конструкции определяют по формулам (11) или (12);

R — изоляция воздушного шума ограждающей конструкцией, через которую проникает шум, дБ;

S — площадь ограждающей конструкции, м2;

Виакустическая постоянная изолируемого помещения, м2;

k — то же, что и в формуле (1).

Если ограждающая конструкция состоит из нескольких частей с различной звукоизоляцией (например, стена с окном и дверью), R определяют по формуле

(14)

где Si — площадь i-й части, м2;

Ri изоляция воздушного шума i-й частью, дБ.

Если ограждающая конструкция состоит из двух частей с различной звукоизоляцией (R1 > R2), R определяют по формуле

(15)

При R1 >> R2 при определенном соотношении площадей
допускается вместо звукоизоляции ограждающей конструкции R при расчетах по формуле (13) вводить звукоизоляцию слабой части составного ограждения R2 и ее площадь S2.

Эквивалентный и максимальный уровни звука LА, дБА, создаваемого внешним транспортом и проникающего в помещения через наружную стену с окном (окнами), следует определять по формуле

(16)

где LA2м — эквивалентный (максимальный) уровень звука снаружи на расстоянии 2 м от ограждения, дБА;

RAтран.о — изоляция внешнего транспортного шума окном, дБА;

Sо — площадь окна (окон), м2;

Ви — акустическая постоянная помещения, м2 (в октавной полосе 500 Гц);

k — то же, что и в формуле (1).

Таблица 5

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
βа, дБ/км 0 0.7 1,5 3 6 12 24 48

Для помещений жилых и административных зданий, гостиниц, общежитий и др. площадью до 25 м2
LA, дБА, определяют по формуле

(17)

Октавные уровни звукового давления в защищаемом от шума помещении в тех случаях, когда источники шума находятся в другом здании, следует определять в несколько этапов:

1) определяют октавные уровни звуковой мощности шума , дБ, прошедшего через наружное ограждение (или несколько ограждений) на территорию, по формуле

(18)

где Lwi октавный уровень звуковой мощности i-го источника, дБ;

Вш — акустическая постоянная помещения с источником (источниками) шума, м2;

S — площадь ограждения, м2;

R — изоляция воздушного шума ограждением, дБ;

2) определяют октавные уровни звукового давления для вспомогательной расчетной точки на расстоянии 2 м от наружного ограждения защищаемого от шума помещения по формулам (10) или (11) от каждого из источников шума (ИШ 1 и ИШ 2, рисунок 1). При расчете следует учитывать, что для расчетных точек в пределах 10° от плоскости стены здания (на рисунке 1 — комплексный источник шума ИШ 1) вводится поправка на направленность излучения 10 lg Ф = -5 дБ;

3) определяют суммарные октавные уровни звукового давления Lсум,
дБ, во вспомогательной расчетной точке (на расстоянии 2 м от наружного ограждения защищаемого от шума помещения) от всех источников шума по формуле

(19)

где Liуровень звукового давления от i-го источника, дБ;

4) определяют октавные уровни звукового давления L, дБ, в защищаемом от шума помещении по формуле (13), заменив в ней Lш на Lсум.

При непостоянном шуме октавные уровни звукового давления Lj, дБ, в расчетной точке следует определять по формулам (1), (7), (8), (9), (11), (12) или (13) для каждого отрезка времени τj, мин, в течение которого уровень остается постоянным, заменяя в указанных формулах L на Lj.

РТ — расчетная точка; РТ1 — вспомогательная расчетная точка; ИШ 1 и ИШ 2 — здания — источники шума

Рисунок 1

Схема расчета

Эквивалентные октавные уровни звукового давления Lэкв, дБ, за общее время воздействия Т, мин, следует определять по формуле

(20)

где τj — время воздействия уровня Lj, мин;

Lj октавный уровень за время τj, дБ.

За общее время воздействия шума T принимают: в производственных и служебных помещениях — продолжительность рабочей смены; в жилых и других помещениях, а также на территориях, где нормы установлены отдельно для дня и ночи, — продолжительность дня 7.00 — 23.00 и ночи 23.00 — 7.00 ч.

Допускается в последнем случае принимать за время воздействия T днем — четырехчасовой период с наибольшими уровнями, ночью — одночасовой период с наибольшими уровнями.

Эквивалентные уровни звука непостоянного шума LАэкв, дБА, следует определять по формуле (20), заменяя Lэкв на LАэкв и Lj на LAj.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОГО СНИЖЕНИЯ УРОВНЕЙ ШУМА

Требуемое снижение уровней шума Δ Lтр, дБ, в октавных полосах частот или в уровнях звука, дБА, следует определять для каждой расчетной точки, выбранной в соответствии с 7.1. При расчетах шума от транспортного потока улиц и дорог, железнодорожных и трамвайных линий, водного и воздушного транспорта, а также от промышленных зон и отдельных предприятий требуемое снижение уровней шума определяют в уровнях звука на всех стадиях проектирования.

При расчетах шума на стадии ТЭО на рабочих местах в производственных и вспомогательных зданиях и на площадках промышленных предприятий, в расчетных точках помещений жилых и общественных зданий требуемое снижение уровней шума допускается определять в уровнях звука.

Требуемое снижение уровней шума в расчетных точках на стадии рабочего проекта или проекта предприятия, объектов жилищного и гражданского строительства определяют в октавных полосах нормируемого диапазона частот.

Требуемое снижение октавных уровней звукового давления Δ Lтрi, дБ (или уровней звука Δ LAтр.i, дБА) в расчетной точке на территории от каждого источника шума (транспортный поток улиц и дорог, железнодорожный транспорт, внутриквартальный источник шума, промышленное предприятие и т.п.) определяют по формуле

(21)

где Li октавный уровень звукового давления или уровень звука от i-го источника, рассчитанный в расчетной точке, дБ (дБА);

Lдоп — допустимый октавный уровень звукового давления, дБ, или уровень звука, дБА (определяют по таблице 1);

n — общее число источников шума, учитываемых при расчете суммарного уровня в расчетной точке.

Требуемое снижение октавных уровней звукового давления Δ Lтр, дБ, или уровня звука Δ LAтр, дБА, в расчетной точке в помещении следует определять:

а) при одном источнике шума — по формуле

Δ Lтр = LLдоп, (22)

где L — октавный уровень звукового давления, дБ, или уровень звука от этого источника шума, дБА, рассчитанный в расчетной точке;

Lдоп — то же, что и в формуле (21);

б) при нескольких однотипных одновременно работающих источниках шума (например, ткацкий цех) — по формуле

Δ Lтр.сум = LсумLдоп, (23)

где Lсум — октавный уровень звукового давления, дБ, или уровень звука в расчетной точке, дБА, рассчитанные по формулам (9) и (10);

Lдonто же, что и в формуле (21);

в) при нескольких одновременно работающих и расположенных группами источниках шума, сильно различающихся по уровням звуковой мощности (более 10 дБ):

— в расчетной точке в центре наиболее шумной группы — по формуле (23), где Lсум — октавные уровни звукового давления или уровни звука, рассчитанные по формуле (9); Lдоп — то же, что и в формуле (21);

— в расчетной точке в центре групп более тихих источников шума — по формуле (23);

г) в помещениях без источников шума по формуле

(24)

где Li — октавный уровень звукового давления, дБ, или уровень звука, дБА, рассчитанные отдельно от каждого внешнего источника шума по 7.8;

n — общее число внешних источников шума;

Lдоп — то же, что и в формуле (21).

На территориях, а также в помещениях, где установлены источники с сильно различающимися уровнями звуковой мощности, заглушение шума следует начинать с наиболее шумных источников.

Читать по теме:

 

Литература:

СП 23-103-2003 Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий

СНиП 23-03-2003 ЗАЩИТА ОТ ШУМА

Интервью заместителя Председателя ассоциации «РОСМИНИЗОЛЯЦИЯ», к.э.н. Корнева Г. В.