2. Розповсюдження джерел шуму від зовнішніх джерел приміщення

Джерелами шуму в житлових і громадських будівлях є шум вулиці з його безперервним і монотонним характером, як зображенно на малюнку №15.

Малюнок №15. Вплив шомових хвиль на розміщені біля магістралі будівлі

Механізм цієї дії можна розглянути, як форму звукового тиску в площині пластини.

На огороджувальну конструкцію можуть впливати падаючі під всілякими кутами вільні і власні звукові хвилі. Це відноситься і до падіння звукових хвиль джерела звуку з обсягу закритого приміщення. Тому уявлення дифузного падіння звуку є найбільш загальним, хоча і не виключає в окремих випадках урахування переважного впливу власних хвиль.

Для стислості викладу формування сумарного звукового тиску на прямокутну в плані пластину будемо враховувати не від-но взяту падаючу під певним кутом звукову хвилю, а деяку групу хвиль. Вихідна група падаючих на пластину (розміром в плані а х b) звукових хвиль складається з двох хвиль, що біжать уздовж площини пластини (z=0) під кутами до її більшій стороні , і двох хвиль, що біжать в протилежному напрямку:

(1.1.6)

де (тут - швидкість звуку; -довжина хвилі; - кут падіння звукових хвиль); -початкова фаза руху.

Початок прямокутної системи координат розміщенний в лівому нижньому кутку пластини, а осі х, у - направлені уздовж її сторін.

Сумарний тиск у кожній точці поверхні пластини при = = π и = = 0, якщо з розгляду опустити множник ехр( ), буде:

. (1.1.7)

Якщо почакові фазові кути

(1.1.8)

(1.1.9)

Тут , мають безперервні числові значення. Якщо то в розподілі звукового тиску у формі (7.00) на краях пластини, встановленої в прорізі акустично не прозорого екрану, будуть вузли (случайпаденія звукових хвиль на будівлі, екрани, кабіни, кожухи і т.п.), а у формі (8.00) - пучності звукового тиску (джерело звуку усередині обьема приміщення).

Умова (9.00) дозволяє записати важливу для подальших розрахунків залежність між числами :

(1.1.10)

Вираження форми розподілу звукового тиску (7.00) і (8.00) зручно переписати у відомому вигляді:

(1.1.11)

(1.1.12)

де

– амплітуди тиску, відповідно, в падаючих, відбитих і пройшли звукових хвилях.

2. Карта шуму міста

Схема №1. Завантаженість транспортних магістралей міста Києва

Схема №2. Транспортний комплекс міста

Схема №3. Розвиття швидкісного пасажирського транспорту міста Києва

2. Джерела внутрішнього шуму в будівлях

Поширення побутового шуму в будівлі

Звукові хвилі, що поширюються від джерела шуму в повітрі приміщення, багато разів відбиваються від огороджувальних його конструкцій. У кожну точку приміщення приходять як прямий звук (від джерела шуму), так і відбитий від огорож, енергія їх підсумовується. Тому в приміщенні рівень звукового тиску від джерела заданої звукової потужності більше, ніж у відкритому просторі, де відображення відсутні. Відображення приводять також до збільшення тривалості звучання, так як звук від кожного наступного відображення приходить у розглянуту точку з деякою затримкою.

Енергія звуку кожного наступного відображення менше попереднього, так як вона поглинається повітрям і відбивають звук поверхнями, тому рівень звукового тиску короткочасного звукового імпульсу зменшується в часі. Цей процес характеризується часом реверберації Т, с, за яке рівень звукового тиску в приміщенні після припинення дії джерела шуму зменшується на 60 дБ. Чим довше час реверберації, тим значніше внесок, внесений відбитим звуком в рівень звукового тиску в приміщенні. Час реверберації зменшується зі збільшенням звукопоглинання в приміщенні.

Здатність приміщення (його огороджень, розташованої в ньому меблів, і т.д.) поглинати звукову енергію виражається еквівалентної площею звукопоглинання А. Ця величина пов'язана з часом реверберації співвідношенням:

A=0,163V/T, (1.2.1)

де V – об’єм приміщення, .

Щоб отримати задане значення Т в більшому приміщенні потрібно мати і більшу А, тому доцільно оцінювати звукопоглинальні властивості житлових приміщень ставленням еквівалентної площі звукопоглинання A до площі підлоги

.

У нормованому діапазоні частот величина А практично не залежить від частоти, тому звукопоглинання в мебльованих житлових приміщеннях можна характеризувати усередненими по частоті значеннями А або . В обстежених приміщеннях змінювалось в діапазрні 0,4...1,4 та в середньому було 0,85. В 50% випадків 0,67 < < 1,05 и в 85% випадків 0,61 < < 1,18.

Для приміщення заданих розмірів зміна еквівалентної площі звукопоглинання в n раз призводить до зміни рівня звукового тиску від джерела заданої потужності на ∆L:

∆L = 10lgn. (1.2.2)

Спостережувані відхилення в насиченні житлових приміщень меблями, килимами, іншими предметами призводять до зміни рівня звукового тиску від заданого джерела шуму в межах 2,2 ... - 3,3 дБ у порівнянні з приміщеннями, що мають середнє значення . Однак для 50% приміщень ці зміни не перевищують ±1 дБ, а для 85% приміщень — не перевищують ±1,5 дБ. Таким чином, вплив реальних відмінностей у звукопоглинання на рівень звукового тиску в житлових приміщеннях порівняно невелике.

Кожне приміщення має набір мод - форм власних коливань укладеного в ньому повітря. Власні коливання можливі на таких частотах, на яких в результаті накладення прямих і відбитих хвиль в повітрі приміщення утворюються стоячі хвилі, що мають стаціонарно розташовані вузли та пучности.

Власні частоти основних мод прямокутного приміщення визначають за формулою:

(1.2.3)

де – швидкість звуку в просторі, м/с; - розміри приміщення у напрямках х, у, z, паралельних його сторонам, м; - незалежні одне від іншого числа, які можуть приймати будь-які цілі значення: 0, 1, 2…

Власна частота першої основної моди (при = 1, = = 0, > > ) житлових приміщень будинків масового будівництва знаходиться в межах 30 ... 60 Гц, а в першій 1/3 октавній смузі нормованого діапазону частот розташовується 3 ... 8 основних мод таких приміщень.

Основна частка звукової енергії, що випромінюється джерелом шуму, переноситься за допомогою мод приміщення на його власних частотах, на яких відбувається резонансне рух повітря. На інших частотах повітря приміщення здійснює тільки вимушені коливання і частка переносимої цими коливаннями енергії істотно менше.

Змінне тиск, створюваний звуковими хвилями на поверхні огороджувальних приміщення конструкцій, викликає їх коливання. Інтенсивність коливання однорідної конструкції можна оцінити рівнем віброшвидкості її поверхності. Він пов'язаний з рівнем звукового тиску в приміщенні, в якому знаходиться джерело шуму простою залежністю:

= - R, (1.2.4)

где R — ізоляція повітряного шуму конструкцією.

Коливання поверхні конструкції передаються частинкам повітря сусіднього приміщення, відбувається випромінювання в нього звукової енергії. При цьому рівень звукового тиску в цьому приміщенні визначається виразом:

= + 10lg (ơF/A), (1.2.5)

де F - площа конструкції; А - еквівалентна площа звукопоглинання в приміщенні; ơ - коефіцієнт випромінювання конструкції.

Такий у найбільш узагальненому вигляді механізм прямої передачі звуку між двома сусідніми приміщеннями через розділяє їх конструкцію. Основна відмінність в механізмі передачі через огорожу ударного шуму в тому, що коливання збуджуються в результаті динамічного впливу на конструкцію твердого тіла, а не звукового поля в повітрі.

Якщо конструкція неоднорідна по площі, має ділянки з різною ізоляцією повітряного шуму то пряма передача звуку відбувається через ці ділянки з різною інтенсивністю. Сумарний рівень звукового тиску в ізольованих приміщенні в цьому випадку визначається за формулою:

, (1.2.6)

де - рівень звукового тиску в приміщенні при проходженні звуку лише через i-й ділянка конструкції.

На практиці найчастіше зустрічаються конструкції, що складаються з двох ділянок з різними значеннями R, - стіна з дверима, огорожа, ослаблене нішею, наскрізним отвором, щілиною і т.п. У цьому випадку можна використовувати середню ізоляцію повітряного шуму конструкцією , визначаємо по формулі:

, (1.2.7)

де - ізоляція воздушного шума кожною з двух ділянок конструкції ( ); , — площі цих ділянок.

Між двома сусідніми приміщеннями шум поширюється не тільки прямим шляхом через розділяє їх конструкцію, але і побічно - в обхід цієї конструкції. Така передача можлива в результаті поширення повітряного шуму через двері, вікна, по системі вентиляції і т.д., а також поширення структурного шуму по конструкціях будівлі, трубопроводах і т.д.

Непряма передача у формі розповсюдження повітряного шуму найбільш важлива для приміщень однієї квартири. Якщо ці приміщення розділені глухими перегородками, то вони мають двері, що виходять у внутрішньоквартирний коридор, хол, передпокій. При використовуваної в масовому будівництві системі вентиляції житлових приміщень з надходженням повітря через вікна і його видаленням через вентиляційні канали, розташовані в кухнях і санвузлах, внутрішньоквартирні двері повинні мати щілини для пропуску повітря, що видаляється. Це виключає можливість значного поліпшення їх звукоізоляційних властивостей.

Малюнок №16. Передача повітряного шуму між кімнатами в квартирі (а), частотні характеристики ізоляції повітряного шуму (б) міжкімнатної перегородкою без отвору.

1 - при замкнутих дверях в коридор; 2 - при закрытых дверях та додатковому ущільненні дверних прорізів спеціальними щитами.

Вплив проходження шуму непрямим шляхом через двері та коридор на звукоізоляцію приміщень, розділених міжкімнатної перегородкою, показано на малюнку №16. Вимірювання виконані двічі - при закритих дверях в кімнати і при додатковому ущільненні дверних прорізів спеціальними щитами, різко збільшують ізоляцію повітряного шуму дверима. Останній вимір дозволив визначити фактичний індекс ізоляції повітряного шуму перегородкою , він становив у різних будинках 38...44 дБ. Підвищена передача повітряного шуму непрямим шляхом призвела до зниження фактичних індексів ізоляції повітряного шуму між сусідніми приміщеннями до 35 ... 41 дБ. Зниження звукоізоляції, викликане непрямою передачею шуму, склало в середньому 3 дБ. Розраховані індекси ізоляції повітряного шуму, що відносяться до шляху його передачі через двері та коридор, склали 30 ... 36 дБ.

Рівень звукового тиску в ізольованих приміщенні може бути визначений енергетичним підсумовуванням за формулою (1.2.6) рівнів звукового тиску, які виникають у цьому приміщенні при передачі звуку тільки прямим шляхом через розділяє конструкцію ( ) або тільки одним із можливих непрямих шляхів ( ).

На відміну від повітряного шуму, який одночасно збуджує коливання всіх огорож приміщення, де знаходиться його джерело, ударний вплив збуджує спочатку одне огорожу (перекриття). Тому можна враховувати передачу енергії коливань, викликаних ударними впливами, на флангові конструкції ізолюються приміщення тільки від перекриття.

При поширенні шуму в більш віддалені від його джерела по вертикалі, горизонталі або діагоналі приміщення пряма передача виключається, а непряма стає більш складною. Ця складність викликана взаємним обміном енергією між хитаються конструкціями і повітрям приміщень, розташованих на шляху шуму. Як правило передача шуму з віддалених приміщень виявляється пренебрежимо малої в порівнянні з його передачею з безпосередньо прилеглих приміщень, на що вказує, зокрема, відсутність скарг на такі шуми при опитуваннях проживають в житлових будинках.

Передача повітряного шуму через щілини і тріщини

Можливість проходження звуку через щілини і тріщини у внутрішніх огорожах сучасних житлових будинків визначається наявністю стиків між збірними елементами, суцільність яких може бути порушена в результаті експлуатаційних впливів. Це відноситься як до повнозбірних будівель (великопанельним, великоблочні), так і до будівель інших типів (цегляним, монолітним), в яких застосовують окремі збірні елементи (плити або панелі перекриттів, збірні елементи перегородок і т.д.). Висока ймовірність утворення наскрізних тріщин в монолітних бетонних огорожах в результаті деформацій усадки, особливо в місцях технологічних швів. Підвищений трещинообразование спостерігається в тонкостінних елементах об'ємних блок-кімнат у випадках недостатньої відпрацювання технології їх виробництва. Іншою важливою причиною, що приводить до наскрізним щілинах в огорожах, є необхідність розміщення в конструкціях і пропуску через них елементів інженерного обладнання (опалення, вентиляції, електро-, водо-, газопостачання, каналізації та ін.).

Порушення суцільності в стиках збірних елементів викликається їх взаємним переміщенням, яке обумовлено такими експлуатаційними процесами як змінне навантаження перекриття, нерівномірне осідання окремих елементів будинку, температурно-вологісні деформації зовнішніх огороджень і т.д. Протидіяти негативному впливу цих процесів на звукоізоляційні властивості конструкцій можна різними способами: запобіганням від наскрізної тріщини, Щілини шляхом замонолічування стику зі спеціальним армуванням або застосування в стику герметизуючих матеріалів; обмеженням ширини розкриття тріщини величиною, при якій зниження звукоізоляції знаходиться в межах запасу, наявного у конструкції; підвищенням звукоізоляційних властивостей стику з тріщиною наданням йому особливої ​​конфігурації і включенням в нього звукопоглинального матеріалу. Вибір одного з цих способів вимагає порівняльної техніко-економічної оцінки, для чого необхідно виявити звукоізоляційні властивості конструкції з тріщиною або щілиною певних параметрів.

Проходження звуку через невеликі отвори в вузькі щілини являє собою складний процес, що залежить від багатьох факторів. Основні фізичні явища, що визначають інтенсивність цього процесу, - дифракція звукових хвиль, їх відображення на виході з отвору, резонанс об'єму повітря, укладеного в отворі, поглинання звуку обмежують його поверхнями, тертя і теплообмін між ними і повітрям в отворі.

Шуми від інженерного обладнання

Інженерне обладнання житлових будинків - ліфти, холодне і гаряче водопостачання, каналізація, опалення, сміттєпроводи - є джерелами шуму, які розподілені по всій будівлі і діють як у зв'язку з життєдіяльністю мешканців будинку, так і незалежно від неї. Режим роботи в часі, механізми шумоутворення в різних видах інженерного обладнання вельми різноманітні. Це відбивається на тимчасових і частотних характеристиках вироблених ними шумів. Вони можуть бути постійними, як, наприклад, шуми від роботи насосів систем водопостачання та опалення, і змінними або переривчастими, як шуми, викликані користуванням ліфтом, водопроводом і т. д.

Розглянемо основні джерела шуму, пов'язані з функціонуванням інженерного обладнання житлового будинку. Джерелами шуму ліфтового обладнання є електродвигун, лебідка з редуктором, трансформатори, реле-перемикачі, розміщені в машинному приміщенні. Шум виникає також при русі кабіни ліфта і противаги по напрямних, відкриванні та закриванні дверей, роботі поверхових перемикачів, блокувальних пристроїв. У роботі ліфта розрізняють перехідні (в моменти пуску і зупинки) і сталий (при русі кабіни) режими. Відповідно в тимчасовій характеристиці генерованого ліфтом шуму спостерігаються короткочасні піки рівня звукового тиску, відповідні перехідними режимами роботи. Узагальненою характеристикою шумності ліфта може служити рівень звуку, що створюється в його машинному приміщенні (таблиця № 8).

Таблиця №8

В таблиці №8 наведені середні по кожному будинку рівні звуку, які отримані як середньоарифметичне значень, виміряних в різних секціях будинку (в кожному будинку вимірювання проводили в 2 ... 5 секціях). Еквівалентні рівні звуку виміряні при тривалості роботи ліфта, рівної близько 25% загальної тривалості виміру. Очевидно, що на отримані значення плинув рівень шумового фону в машинних приміщеннях ліфтів (при непрацюючій лебідці). Він становив 40 ... 50 дБА і в основному був викликаний шумом від розташованих в машинних приміщеннях трансформаторів.

Рівні звуку, створювані в машинних приміщеннях ліфтами вітчизняного виробництва, змінюються в порівняно невеликих межах (5 ... 6 дБА) в різних будинках і різних містах (85 ... 91 дБА в перехідному режимі, 73, 6 ... 79 дБА в сталому режимі). Вони значно вище, ніж рівні шуму, що створюються при роботі ліфтів фірми "Коне" (Фінляндія) як в перехідному, так і в сталому режимах. В даний час промисловістю освоюється виробництво ліфтових машин (лебідок) з меншою звуковий потужністю.

Джерелами шуму сантехнічного обладнання є трубопроводи холодного, гарячого водопостачання та каналізації; роздавальні пристрої: крани, душові сітки; сантехнічні прилади: ванни, умивальники, мийки, унітази зі змивного бачка. Шуми, що генеруються в цих приладах і пов'язаних з ними елементах водопровідної та каналізаційної мережі, можна розділити на два види. По-перше, шуми, що виникають при русі рідини по трубах і інших елементів мережі (фасонним деталям, змішувачів, вентилів), при її закінченні з кранів, душових сіток і видаленні через зливні отвори, сифони і т. п. По-друге, шуми , що виникають при падінні рідини на дно і стінки приладів, або на шар міститься в них.

Шуми першого виду пов'язані з нерівномірним, турбулентним рухом рідини, а також з засмоктуванням повітря та гідродинамічної кавітацією (утворення в рідині газових бульбашок і порожнин та їх захлопування). Виникнення та інтенсивність цих явищ залежать від тиску, швидкості руху рідини, конструктивних параметрів труб та інших елементів мережі та санітарних приладів. Шуми цього виду зростають зі збільшенням тиску і швидкості течії води, при наявності в трубопроводах та приладах елементів, що викликають різке зміна напрямку течії або перерізу потоку. Причина шумів другого виду - вібрація стінок санітарних приладів, що викликається ударами падаючої води, а також шумоутворення в шарі заповнює їх рідини. Інтенсивність цих шумів залежить як від сили ударів (напору струменя), так і від конструктивних параметрів приладів (матеріалу, товщини стінок і т. д.).

Крім шумів, що виникають при користуванні сантехнічним обладнанням, трубопроводами можуть передаватися шуми від джерел, розташованих поза домом, - насосів холодного, гарячого водопостачання та опалення, найчастіше знаходяться в центральних теплових пунктах (ЦТП). Звукова потужність насосів вітчизняного виробництва досить велика - вони створюють у приміщенні ЦТП рівні звуку, що перевищують 90 дБА. Звукова енергія передається від насосів по стінках трубопроводів у вигляді структурного шуму і по воді у вигляді пульсації тиску. Звукова потужність насосів і рівні переданого шуму особливо зростають, коли гідравлічна характеристика циркуляційної системи водопостачання або опалення не узгоджена із зоною оптимального режиму робочої характеристики насоса, що зв'язує витрата води і тиск в ній.

Структурний шум

Передача звуку по конструкціях (передача структурного шуму) обумовлює можливість непрямого (в обхід огорожі, яка розділяє приміщення) проходження шуму по ним, а також відтоку звукової енергії з огорожі в суміжні конструкції. Процес непрямої передачі звуку по конструкціях включає три стадії: збудження коливань огорож в приміщенні з джерелом шуму в результаті впливу на них повітряного звукового поля; поширення коливань від огорож в приміщенні з джерелом шуму через вузли будівлі до огорож в ізолюючої приміщенні, тобто передачу структурного шуму; випромінювання звукової енергії в ізольованих приміщенні його хитаються огорожами. Перша і остання стадії цього процесу не мають істотних відмінностей від аналогічних стадій при прямій передачі звуку. Специфічною ж стадією тут є передача структурного шуму у вузлах будівель. Вона характеризується коефіцієнтом передачі вібрації (г) між сполученими у вузлі елементами або ізоляцією структурного шуму (Дс) їх з'єднанням. Між названими характеристиками існує залежність:

Rс=10lg(l/ ). (1.2.8)

Частина енергії вигинистих хвиль в огорожі, падаючих під довільними кутами на лінії з'єднання з іншими конструкціями, відбивається, а частина передається в поєднані елементи. У загальному випадку в цих елементах збуджуються ізгібние, поздовжні і поперечні (сдвіговиє) волці, а також швидко затухаючі з відстанню ізгібние хвилі (ближнє поле). Відбувається обмін енергією як між з'єднаними елементами, так і між видами і формами коливань. Теоретичні вирішення завдань передачі структурного шуму в з'єднаннях конструкцій привели до складних аналітичним виразами. Практично застосовні формули отримані для окремих випадків при значному спрощенні реальних умов.

Є визначення коефіцієнта передачі вібрації та ізоляції структурного шуму з'єднанням конструкцій. За визначенням коефіцієнта передачі вібрації від елемента i элементу j вважають відношення квадратів віброшвидкості, усереднених по площі цих елементів < > и < >. При цьому ізоляція структурного шуму має :

(1.2.9)

де , — рівні віброшвидкості елементів i, j усереднені по їх площі. Рівень віброшвидкості це 201g відношення віброшвидкості v до стандартного значенню віброшвидкості = 5* м/с.

Значення виміряти як різниця рівнів віброшвидкості з'єднаних елементів i та j. Але, якщо елементи i та j не є однакові, то значення залежіть від направленості передачі коливань.