PRAKTIKUM_BZhD-k_izdaniyu
.pdfгде rn – кратчайшее расстояние от источника шума до расчетной точки, м;
ro – кратчайшее расстояние между точкой, в которой определяется звуковая характеристика источника шума, и источники шума, м.
Снижение уровня звука из-за его затухания в воздухе:
Lвоз = |
(α воз rn ) |
, |
(3.22) |
|
|||
100 |
|
|
|
где αвоз - коэффициент затухания звука в воздухе; αвоз = 0,5 |
|||
дБА/м. |
|
||
Снижение уровня звука зелеными насаждениям: |
|
||
Lзел = αзел ·В, |
(3.23) |
||
где αзел – постоянная затухания шума (αзел = 0,1 дБА); |
|||
В – ширина полосы зеленых насаждений (В = 10 м). |
|
||
Снижение уровня звука экраном (зданием) Lэ, |
зависит от |
||
разности длин путей звуковой волны (звукового луча), |
δS, м (табл. |
||
3.4). |
|
|
|
Таблица 3.4 Зависимость снижения уровня звука от разности длин путей
звукового луча
δS |
1 |
2 |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
50 |
60 |
Lвоз |
14 |
16,2 |
18,4 |
21,2 |
22,4 |
22,5 |
23,1 |
23,7 |
24,2 |
Расстоянием от источника шума и от расчетной точки до поверхности земли можно пренебречь.
Снижение шума за экраном (зданием) происходит в результате образования звуковой тени в расчетной точке и огибания экрана звуковым лучом.
Снижение шума зданием (преградой) обусловлено отражением звуковой энергии от верхней части здания:
Lзд = K·W, |
(3.24) |
где К – коэффициент, дБА/м (К = 0,8…0,9); W – толщина (ширина) здания, м.
Допустимый уровень звука на площадке для отдыха – не более
45дБА.
3.1.5Расчет звукоизоляции
Снижение уровня шума, распространяющегося по воздуху, наиболее радикально может быть осуществлено устройством на пути его распространения звукоизолирующих преград. Принцип звукоизоляции заключается в том, что большая часть падающей на преграду звуковой энергии отражается и лишь незначительная ее часть проникает через преграду. Звукоизоляцией называется ослабление звуковой энергии при передаче ее через преграду.
Звукоизолирующая способность материала и конструкции оценивается в децибелах и определяется по формуле:
R =10lg |
Pďŕä |
, |
(3.25) |
|
Pďđ |
||||
|
||||
|
|
|
где Рпад - акустическая мощность, падающая на преграду, Вт; Рпр - акустическая мощность, прошедшая через преграду, Вт. Механизм передачи звука через ограждения состоит в том, что
звуковая волна, падающая на ограждение, приводит его в колебательное движение с частотой, равной частоте звуковых колебаний. В результате ограждение становится источником звука и излучает его в окружающую среду. Количество прошедшей звуковой энергии растет с увеличением амплитуды колебаний. Кроме того, характер и значения звукоизоляции ограждения в значительной степени зависят от частоты падающего звука.
Снижение уровня шума за счет звукоизоляции однородной металлической перегородки рассчитывается по формуле:
LЗИ = ЗИ + 10 lgα , |
(3.26) |
где ЗИ – эффективность звукоизоляции (дБ), α – коэффициент звукопоглощения облицовочного материала.
ÇÈ = 10 lg(G f ) − 47,5 , |
(3.27) |
где f – частота,
G – масса 1м2 изолирующей перегородки, кг/м2.
Масса изолирующей перегородки определяется по формуле
G = ρ δ , |
(3.28) |
где ρ – плотность материала перегородки, δ – толщина перегородки.
Звукоизоляция двухслойных ограждений с воздушным промежутком между стенками эффективнее однослойной преграды равной массы. Звукоизоляция двойных ограждений помимо факторов, определяющих ее для однослойных ограждений, также зависит от толщины воздушного промежутка и соотношения поверхностной плотности каждого из ограждений.
Звукоизоляция ограждений (стен, кожухов, экранов) должна обеспечивать снижение шума на рабочих местах до уровней, допустимых по нормам, во всех октавных полосах со среднегеометрическими частотами. Требуемая звукоизоляция Rтр рассчитывается отдельно для каждой конструкции помещения (стены, окна, перекрытия и др.) и для каждой из указанных октавных полос по следующим формулам:
- при проникновении шума из одного помещения в другое:
Rňđ = L − 10 lg  + 10 lg S − Läîď + 10 lg ď |
(3.29) |
- при проникновении шума с прилегающей территории в |
|
помещение: |
|
Rňđ = L − 10 lg  + 10 lg S − Läîď + 10 lg ď+ 6 |
(3.30) |
- при проникновении шума из помещения на прилегающую |
|
территорию: |
|
Rňđ = L + 10 lg S −15lg r − Läîď + 10 lg ď−11 |
(3.31) |
- при использовании звукоизолирующих кожухов: |
|
Rňđ = L − Läîď −10 lgα + 5 , |
(3.32) |
где L - октавный уровень звукового давления в помещении, дБ; В - постоянная защищаемого от шума помещения, м2;
S - площадь ограждающей конструкции, через которую проникает шум в помещение, м2;
Lдоп - допустимый октавный уровень звукового давления в защищаемом помещении, дБ;
п - общее число ограждающих конструкций или их элементов, через которые проникает шум (количество стен, окон, дверей);
r - расстояние от ограждающей конструкции до источника шума;
α- коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей кожуха (α = 0,5...0,7).
Постоянная помещения В в октавных полосах частот
определяется по формуле: |
|
B = B1000 |
(3.33) |
где В1000 - постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяемая по табл. 3.5 в зависимости от объема V
итипа помещения;
µ- частотный множитель, определяемый по табл. 3.6.
Таблица 3.5
Определение постоянной помещения
|
|
Хараткеристика помещения |
|
В1000 |
||
С небольшим числом людей (металлургическое производство, |
V/20 |
|||||
металлообрабатывающие цеха, машинные залы и т. п.) |
|
|
||||
С жесткой мебелью и большим числом людей или с небольшим числом |
|
|||||
людей |
и |
мягкой |
мебелью |
(лаборатории, |
кабинеты, |
V/10 |
деревообрабатывающие цехи и т. п.) |
|
|
|
|||
С большим числом людей и мягкой мебелью (конструкторские бюро, |
V/6 |
|||||
аудитории учебных заведений, операторские и т.п.) |
|
|||||
|
|
|||||
Помещения со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен |
V/1,5 |
|||||
Таблица 3.6
Значения частотного множителя µ
Объем |
Октавные полосы частот со среднегеометрическими частотами, |
||||||||
помещения, |
|
|
|
|
Гц |
|
|
|
|
м3 |
31,5 |
63 |
125 |
250 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
8000 |
Менее 200 |
0,82 |
0,80 |
0,75 |
0,70 |
0,80 |
1,00 |
1,40 |
1,80 |
2,50 |
200...1000 |
0,67 |
0,65 |
0,62 |
0,64 |
0,75 |
1,00 |
1,50 |
2,40 |
4,20 |
Более 1000 |
0,52 |
0,50 |
0,50 |
0,55 |
0,70 |
1,00 |
1,60 |
3,00 |
6,00 |
Звукоизоляция сплошной преграды уменьшается при наличии в ней оконных и дверных проемов и определяется как:
R = 10lg[1+ (S0 / Sń )(100,1(Rń−R0 ) −1], |
(3.34) |
где Rc , Ro - звукоизоляция соответственно глухой части стены и окна или дверью в данной октавной полосе частот, дБ;
So - площадь окна или двери, м2;
Sc - площадь стены, включая окно или дверь, м2.
Возможное снижение звукоизоляции необходимо учитывать при расчете звукоизолирующих устройств путем увеличения требуемой звукоизоляции на эту величину.
Определяют толщину материала однослойного ограждения h для максимального значения требуемой звукоизоляции по формуле:
Rтр = 20 lgρh + 20 lgf - 47,5, |
(3.35) |
где f - частота звука, соответствующая максимальному значению требуемой звукоизоляции,
ρ – плотность материала звукоизоляции, кг/м3.
3.1.6. Расчет звукопоглощения
Расчет звукопоглощения сводится к подбору материала и
площади звукопоглощения. |
|
|
|
|
Эффективность звукопоглощающей облицовки: |
|
|||
LЗП =10 lg |
B2 |
[дБ] , |
(3.36) |
|
B |
||||
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
где В1, В2 – акустические постоянные помещения соответственно до и после акустической обработки, т.е. применения дополнительных звукопоглощающих поверхностей.
Акустическая постоянная помещения В определяется по формуле
B |
αпомSогр |
|
= (1− αпом ) , |
(3.37) |
|
|
n |
|
|
|
∑αi Si |
|
|
αпом = |
i =1 |
|
|
Sогр |
(3.38) |
|
|
|
||
|
|
|
|
где α – средний коэффициент звукопоглощения в помещении, |
|||
Sогр |
– суммарная площадь поверхностей, ограждающих |
||
помещение, м2, |
|
||
αi – |
коэффициент поглощения i-й ограждающей поверхности |
||
берется по справочным данным. |
|
||
Коэффициенты звукопоглощения для ряда материалов приведены в табл. 3.7.
Хорошими звукопоглощающими материалами считаются такие, у которых коэффициент звукопоглощения на частотах 250…2000 Гц равен 0,2…0,5.
Таблица 3.7
Коэффициент звукопоглощения
|
|
Коэффициент звукопоглощения в октавных |
||||||||
Материал |
|
|
|
|
полосах |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
125 |
250 |
500 |
|
1000 |
|
2000 |
4000 |
8000 |
Стальной лист d = 50мм |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
0,01 |
|
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
Фанера d = 8 мм |
|
0,28 |
0,21 |
0,17 |
|
0,09 |
|
0,10 |
0,11 |
0,11 |
Стены, покрытые |
|
0,01 |
0,01 |
0,02 |
|
0,02 |
|
0,02 |
0,02 |
0,02 |
масляной краской |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минераловатные |
плиты |
0,12 |
0,36 |
0,88 |
|
0,94 |
|
0,84 |
0,80 |
0,73 |
с зазором 50 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минераловатные |
плиты |
0,05 |
0,12 |
0,66 |
|
0,91 |
|
0,96 |
0,89 |
0,76 |
без зазора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плиты «Шуманет» |
|
0,26 |
0,67 |
1,00 |
|
1,00 |
|
0,99 |
0,90 |
– |
Плиты «Силакпор» |
0,15 |
0,29 |
0,35 |
|
0,42 |
|
0,51 |
0,61 |
– |
|
Существуют упрощенные методы подбора звукопоглощающей облицовки для обеспечения снижения уровня шума L, исходя из соотношения
L = 10 lg A2
A1
величины
требуемого
(3.39)
В табл. 3.8 представлена зависимость величины ослабления уровня шума в помещении от величины отношения А2/А1, где А1 и А2
– суммарное звукопоглощение до и после облицовки.
А1 = α1S1, где α1 – средний коэффициент звукопоглощения необлицованных поверхностей, S1 – площадь поверхностей, м2.
A2 = αoSo + α1 (S1 – So), где αo – коэффициент звукопоглощения облицовки.
Тогда площадь облицовки можно определить как:
|
|
α S (1− 100,1 L |
|
||||
|
SO = |
1 |
1 |
|
|
(3.40) |
|
|
|
|
α1 − αO |
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.8 |
Ослабление уровня шума звукопоглощением |
|
||||||
|
А2/А1 |
|
|
∆L, дБ |
|
|
|
|
2 |
|
|
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
4,8 |
|
|
|
|
4 |
|
|
6,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
7,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
7,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
8,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
9,0 |
|
|
|
|
9 |
|
|
9,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
10,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
13,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
16,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В настоящее время для акустической обработки помещений используется целый ряд представленных на рынке звукопоглощающих строительных материалов:
Поропласт полиуретановый эластичный марки ППУ-ЭТ (ТУ 6- 05-1734-75) представляет собой газонаполненную массу пористой структуры. Объёмная масса равна 40 кг/м3. Выпускается в виде пластин длиной 2000 мм, шириной 400, 850 и 1000 мм и толщиной от 5 до 300 мм. Температурный диапазон применения в обитаемых помещениях – от 15 до 60 оС. Материал влагостойкий и биостойкий, трудносгораемый (с использованием в качестве огнегасителя поливинилхлорида и трёхокиси сурьмы). В процессе горения возможно выделение токсичных веществ, поэтому применение этого материала должно быть согласовано с органами пожарной охраны и Госсанинспекцией.
Плиты базальтовые звукопоглощающие «Шуманет-БМ».
Товар отечественного производства. Рекомендован для применения НИИСФ. Коэффициент звукопоглощения достигает α = 0,9 при толщине 50 мм. Имеют высокие показатели пожаробезопасности и гидрофобности. Плотность около 50 кг/м3, размеры 1000х600х50 мм, поставляются в упаковках по 4 штуки. Ниже приведены значения реверберационных коэффициентов звукопоглощения α для плит «Шуманет-БМ» (при толщине 50 мм).
Кремнеземное волокно «СуперСил» – рулонный материал толщиной 4 – 20 мм, стойкий к агрессивным средам, не гниёт, не содержит канцерогенных веществ. Имеет феноменальную огнестойкость 1200 0С. Коэффициент звукопоглощения при толщине 40 мм (два слоя материала) на частотах диапазона 1000 – 4000 Гц α = 0,85.
Следует отметить, что стоимость этих материалов достаточно высока. Ниже приведены данные для более дешёвых и не менее эффективных звукопоглощающих материалов отечественного производства.
Звукопоглощающие плиты «Силакпор» (ОСТ 21-22-76)
изготавливаются из ячеистых бетонов автоклавного твердения, имеют пористую структуру и лицевой слой различной фактуры с неглубокой перфорацией, окрашенный в различные цвета. Толщины плит 40 и 45 мм. Размеры 400Х400 и 450Х450. Средняя объёмная масса 345 кг/м3. Плиты негорючие, влагостойкие, биостойкие, не выделяют токсичных веществ
Минераловатные акустические плиты из фильернодутьевой минеральной ваты на синтетическом вяжущем (ГОСТ 9573-66).
Размеры плит 500х500х20 мм. Возможна установка с воздушным зазором между звукопоглощающим материалом и ограждающей конструкцией и без него.
При проникновении шума в помещение через ограждающую конструкцию:
Lw = Lогр + 10lg Sогр − ЗИ − δ [дБ], |
(3.41) |
где Lогр – октавные уровни звукового давления у ограждения на расстоянии 2 м от центра; Дб, Sогр – площадь ограждения, м2;
ЗИ – звукоизоляция ограждения, Дб; δ – поправка на характер падения звука (δ = 0 при падении из
атмосферы, 6 дБ – при падении из помещения).
3.2. Задачи для самостоятельного решения
Задача 3.2.1 В течение рабочего дня (8ч) в помещении управления на
работающих действует постоянный шум. Согласно результатам измерений в течении t1 ч. действует шум с уровнем звука, равным L1 дБА, t2 ч. – L2 дБА, t3 ч. – L3 дБА. В остальное время – L4 = 40дБА. Оценить условия труда на рабочем месте по шуму. Данные для расчета представлены в табл. 3.9.
Задача 3.2.2 Рабочий четыре раза по 15 мин. в течение смены подвергается
воздействию шума с уровнем 100 дБА. Определить относительную дозу шума, полученную рабочим, если допустимый уровень шума для его рода работ равен 80дБА.
Задача 3.2.3 Рассчитать уровень интенсивности шума на территории, где
находятся три ненаправленных источника шума с уровнями звуковой мощности Lw1 дБ и Lw2 дБ. Расчет выполнить для точки, отстоящей от 1-го источника на расстоянии r1, м, от 2-го – на расстоянии r2, м. Звуковое поле считать свободным, т.е. не имеющим границ, от которых могло бы происходить отражение звуковых волн. Влажность воздуха равна 80%. Значения Lw1, Lw2, r1, r2 приведены в табл. 3.10.
Таблица 3.9
Исходные данные к задаче 3.2.1
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
t1 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
2,5 |
3,5 |
1,0 |
0,5 |
4,0 |
t2 |
2,5 |
3,5 |
1,0 |
0,5 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
1,2 |
t3 |
2 |
1,2 |
3,0 |
2 |
2 |
2,5 |
3,5 |
1,5 |
L1 |
67 |
85 |
90 |
45 |
50 |
65 |
72 |
88 |
L2 |
85 |
90 |
55 |
50 |
35 |
67 |
85 |
90 |
L3 |
92 |
85 |
90 |
85 |
90 |
67 |
85 |
90 |
L4 |
50 |
65 |
72 |
40 |
35 |
40 |
90 |
55 |
№ |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
t1 |
3,2 |
2,5 |
1,5 |
1,0 |
2,0 |
1,2 |
3,0 |
2,5 |
t2 |
1,0 |
2,5 |
4,0 |
3,2 |
2,5 |
1,5 |
1,0 |
2,0 |
t3 |
1,0 |
2,0 |
2,0 |
1,2 |
3,0 |
1,5 |
2 |
3 |
L1 |
92 |
85 |
90 |
55 |
35 |
40 |
50 |
35 |
L2 |
45 |
65 |
72 |
45 |
50 |
65 |
85 |
90 |
L3 |
45 |
50 |
35 |
67 |
50 |
35 |
35 |
45 |
L4 |
67 |
85 |
90 |
45 |
88 |
50 |
85 |
40 |
Таблица 3.10
Исходные данные к задаче 3.2.3
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Lw1 |
80 |
75 |
45 |
90 |
60 |
50 |
45 |
75 |
Lw2 |
40 |
40 |
70 |
30 |
70 |
50 |
65 |
90 |
r1 |
3 |
4,0 |
4,0 |
1,0 |
2,0 |
3,5 |
4,0 |
5,0 |
r2 |
2,5 |
3 |
1,5 |
2,0 |
4,0 |
3,0 |
3,0 |
1,0 |
№ |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
Lw1 |
85 |
95 |
55 |
45 |
65 |
70 |
85 |
90 |
Lw2 |
60 |
65 |
40 |
50 |
75 |
90 |
62 |
70 |
r1 |
3,0 |
8,0 |
3,2 |
2,0 |
2,0 |
4,0 |
3,0 |
3,0 |
r2 |
2,0 |
3,5 |
3 |
4,0 |
4,0 |
3,2 |
2,0 |
5,0 |
Задача 3.2.4 Рассчитать толщину звукоизолирующей перегородки из
однородного материала плотностью ρ = 5·103 кг/м3 для снижения уровня звукового давления на частоте f = 2000 Гц на 15 дБ.
Задача 3.2.5 В помещении размерами 7×6×2,5 со средним коэффициентом
звукопоглощения α=0,1 требуется снизить уровень отраженного звука на 5 дБ (на частоте 1000 Гц) с помощью акустической обработки помещения.
(Указание: применив материал с α = 0,7, найти добавочную площадь звукопоглощения).
3.2.6. Задание по теме «Расчет уровня шума в жилой застройке»