3. Акустический расчет

Необходимость проведения мероприятий по снижению шума определяется: на действующих предприятиях на основании измерений уровней звукового давления на рабочих местах с последующим сравнением этих уровней с допустимыми по нормам L_pдоп на проектируемых предприятиях - на основании проведенного акустического расчета. Целью акустического расчета является:

выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;

выбор расчетных точек и определение допустимых уровней звукового давления L_доп для этих точек;

определение ожидаемых уровней звукового давления L_p в расчетных точках;

расчет необходимого снижения шума в расчетных точках;

выбор мероприятий для обеспечения требуемого снижения шума;

определение строительно-акустических мероприятий по защите от шума (с расче­том).

Акустический расчет выполняется для восьми октавных полос со среднегеомет­рическими частотами от 63 до 8000 Гц с точностью до десятых долей дБ. Оконча­тельный результат округляют до целых значений.

В зависимости от того, где находится источник шума и расчетные точки (в сво­бодном звуковом поле или в помещении), применяют различные расчетные форму­лы.

3.1. Расчет распространения звука в свободном пространстве

Уровень звукового давления, создаваемого точечным источником в расчетной точке, когда источник шума и расчетная точка расположены в свободном звуковом поле (пространстве) определяется по формуле:

L_p = L_w + 10 1дФ -10 1д( ) - 20 lg(r) - r/1000, (3.1)

где L_w - уровень звуковой мощности источника шума, дБ; Ф - фактор направленности; - пространственный угол излучения; r - расстояние от центра источника до рабочей точки, м;

- коэффициент поглощения звука в воздухе при 20°С и относительной влаж­ности 60%. Значения берутся из табл. 3.1.

Табл. 3.1.

Коэффициент поглощения звука в воздухе

f, Гц	125	250	500	1000	2000	4000	8000
, дБ/м	0,3	1,1	2,8	5,2	9,6	25	83

При r 50 м поглощение в воздухе не учитывается.

Пространственный угол для источника, находящегося в свободном про­странстве = 4 , для источников расположенных на поверхности территории или ограждающих конструкций зданий = 2 , в двугранном угле, образованном назван­ными поверхностями = , в трехгранном угле = /2. Фактор направленности Ф для источников с равномерным излучением равен единице. Рассчетные точки в от­крытом пространстве выбирают в зонах постоянного пребывания людей, а также на расстоянии 2 м от плоскости окон ближайших зданий, ориентированных в сторону источников шума.

3.2 Расчет уровней звукового давления в помещении с источником шума

По акустическим свойствам все помещения в зависимости от соотношения их размеров (высоты Н, ширины С, длины D) могут быть разбиты на 3 группы:

соизмеримые, с отношением размеров наибольшего к наименьшему не более 5; плоские, у которых D/H > 5 и С/Н > 4;

длинные, у которых D/H-<5 и С/Н < 4.

Если помещение не прямоугольное, то в расчете используют усредненные размеры D, С, Н.

В дальнейшем все рас­четные формулы приводятся для соиз­меримых помещений. Уровень звукового давления в рабочей точке, создаваемого в соизмеримом помещении, в котором находится один источник шума, определяется по формуле 3.2.

Рис. 3.1. Зависимость коэффициента ф от отношения r/l_max

0.5 1.0 1.5 2.0. 2.5 r/l_max

L_p = L_w + 10 1д(ф Ф/S + 4 / В), дБ, (3.2)

где Ф - аналогично формуле (3.1);

ф - эмпирический коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля и принимаемый в зависимости от отношения расстояния г к максимальному габа­ритному размеру источника l_max по графику рис. 3.1;

S, м² - площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник и прохо­дящей через расчетную точку.

Методика определения S рассмотрена ниже;

- коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении и определяемой по графику, приведенному на рис.3.2 в зависимости от отношения постоянной помещения В к площади ограждающих поверхностей S_огр , которая определяется с учетом площадей пола, потолка и стен помещения.

Рис. 3.2. Коэффициент нарушения диффузности звукового поля

Постоянная помещения В, м² определяется по формуле:

В = В₁₀₀₀ ,

где - частотный множитель, определяемый по табл. 3.2.

Табл. 3.2

Частотный множитель

Частотный множитель

объем помещения,м3	среднегеометрическая частота, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
v 200	0,80	0.75	0,70	0,80	1,00	1,40	1,80	2,50
200<v<500	0,65	0,62	0,64	0,75	1,00	1,50	2,40	4,20
v 500	0,50	0,05	0,55	0,70	1,00	1,00	3,00	6,00

В₁₀₀₀ - постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, которая выбирается в зависимости от объема и типа помещения;

V/20 - помещения без мебели с небольшим количеством людей (металлообрабатывающие цехи, машинные залы, испытательные стенды и т.д);

V/10 - помещения с жесткой мебелью или с небольшим количеством людей и мяг­кой мебелью (лаборатории, кабинеты и.т.д);

V/6 - помещения с большим количеством людей и мягкой мебелью (рабочие по­мещения административных зданий, жилые комнаты и.т.п).

V/1,5 - помещения с звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен.

Расстояние r определяется между акустическим центром источника шума и рас­четной точкой. Акустический центр источника шума, расположенного на полу, есть проекция его геометрического центра на горизонтальную плоскость. Тогда

r=(k²+h_p²)^1/2?

k - проекция расстояния между акустическим центром источника шума и рабочей точкой на горизонтальную плоскость, м;

h_p - расстояние до расчетной точки от уровня пола, м.

Площадь поверхности S, окружающей источник и проходящей через рабочую точку выбирается из выражения S= r² , при г > 2 l_max, где выбирается согласно методи­ке, изложенной ранее,

S = 2ah + 2bh + ab, при 2 l_max >r. В этом случае поверхность излучения будет иметь форму параллелепипеда, для которого:

а = а_n + 2d ;

b = b_n + 2d ;

h = h_n + 2d ,

где a_n, b_n, h_n - ширина, длина и высота источника шума со стороны рабочего места,м; d - проекция расстояния от расчетной точки до края источника на горизонталь­ную плоскость.

Если в рассматриваемом помещении установлено несколько разных источников, то ожидаемые уровни звукового давления от всех источников в выбранных расчет­ных точках рассчитываются по формуле:

Lp= 10 lg[ ф_i G_i/ S_i + (4 / В) ], (3.3)

'

Lwi, ф_i,G_i , S_i, , В - то же, что и в (3.1) и (3.2) для i-го источника шума;

n- общее число источников в помещении с учетом среднего коэффициента одно­временности работы оборудования;

m - число источников шума, ближайших к расчетной точке, т.е. тех, для которых r_i < 5 r_min. где r_min - расстояние до расчетной точки до акустического центра ближайшего к ней источника, м.

Если в рассматриваемом помещении установлено несколько одинаковых источ­ников шума, то ожидаемый уровень звукового давления от всех источников в рас­четной точке определяется:

L_p = L_w + 10 lg( /S_i + 4 /В), дБ,

где L_w - уровень звуковой мощности, излучаемый одним источником шума, (G_i при­нят равным 1).

Внутри помещения выбирают не менее двух расчетных точек в зоне постоянного пребывания людей на высоте 1,5 м от уровня пола или от основания рабочей пло­щадки. При одном источнике шума в помещении рабочая точка берется на рабочем месте. При нескольких однотипных источниках первая рабочая точка выбирается в средней части помещения, а вторая - берется в зоне постоянного пребывания лю­дей, не связанных с работой оборудования. Уровни шума во второй расчетной точке определяются в большей степени по отраженной звуковой волне.

Если имеется несколько различных источников, отличающихся друг от друга по уровням звуковой мощности более чем на 15 дБ хотя бы в одной октавной полосе, то на рабочих местах берутся две расчетных точки, одна - у источника с максималь­ным уровнем шума, вторая у источника с минимальным уровнем шума.