Вопрос 49:Классификация средств и методов защиты от шума

Классификация методов и средств защиты от шума. По отношению к защищенному объекту существуют методы и средства коллективной и средства индивидуальной защиты.

Средства защиты по отношению к источнику шума подразделяются на средства, снижающие шум на пути его распространения, и средства, снижающие шум в источнике возникновения. Средства, снижающие шум в источнике его возникновения в зависимости от характера шумообразования, подразделяются на средства, снижающие шум механического, аэро-, гидродинамического и электрического происхождения.

Снижение шума на пути его распространения возможно следующими способами:

• удаление приемника от источника на большие расстояния;

• изменение направленности источника шума;

• уменьшение ревербирующего звукового поля при помощи звукопоглощащего материала.

Средства и методы коллективной защиты от шума в зависимости от способа реализации подразделяются на акустические, архитектурно-планировочные, организационно-технические.

Акустические средства защиты. Защита от шума акустическими средствами предполагает: звукоизоляцию (устройство звукоизолирующих кабин, кожухов, ограждений, установку акустических экранов); звукопоглощение (применение звукопоглощающих облицовок, штучных поглотителей); глушители шума (абсорбционные, реактивные, комбинированные).

Звукоизоляция. Звуковая волна, обладая определенной энергией, наталкивается на преграду (ограждение). При столкновении часть звуковой энергии поглощается в материале преграды, часть отражается, часть проходит через преграду. Уравнение баланса звуковой энергии можно записать в виде

 (6.14)

где I_ПАД – интенсивность падающего звука, Вт/м²;

I_ПОГЛ – интенсивность поглощенного звука, Вт/м²;

I_ОХР – интенсивность отраженного звука, Вт/м²;

I_ПРОШ – интенсивность прошедшего звука, Вт/м².

Прошедшая энергия вызывает образование нового звукового поля с другой стороны преграды путем преобразования звуковой энергии в механическую энергию колебаний преграды.

Амплитуда колебаний преграды обратно пропорциональна ее массе. Следовательно, амплитуда колебаний звуковых волн в приемном помещении обратно пропорциональна массе преграды.

Поглощаемая энергия преобразуется в другой вид энергии (обычно в тепловую). Средства звукоизоляции приведены на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Типичные методы борьбы с шумом: 1 – наушники; 2 – звукоизолирующее ограждение;

3 – экран; 4 – увеличение расстояния; 5 – звукопоглощающий потолок; 6 – звукоизолирующая перегородка; 7 – виброизолирующая опора

Звукоизоляция ограждения при падении на него звуковой волны определяется из выражения

 (6.15)

Звукоизолирующие качества плоских ограждений без отверстий определяются массой единицы площади ограждения. В качестве расчетной модели принимается плита, состоящая из системы не связанных одна с другой бесконечных масс. Тогда звукоизоляция подчинена закону масс

 (6.16)

где m – масса одного квадратного метра ограждения, кг (плотность, кг/м²);

f – частота колебаний, Гц.

Выбранное ограждение отвечает требованиям норм, если во всех октавных полосах частот значение звукоизоляции R_A не менее требуемых значений R_TPi Звукоизоляцию определяют следующие показатели: масса, однородность, жесткость, воздушная прослойка, побочная передача шума, частота.

Звукоизоляция ограждением при дополнительной косвенной передаче шума (через отверстия, трещины, трубопроводы и т. д.) называется фактической звукоизоляцией ограждением R_ф, дБ. Она определяется как

 (6.17)

где S_ОГР – площадь ограждения, м²;

S_O – площадь отверстий в ограждении, м²;

Акустические экраны применяются, когда в расчетной точке УЗД прямого звука значительно выше, чем УЗД отраженного звука и когда УЗД в расчетной точке превышает УЗД_доп не менее чем на 10 дБ и не более чем на 20 дБ (рис. 6.2).

Акустический эффект экрана основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Экраны следует применять для источников, имеющих преимущественно средне- и высокочастотный спектр шума, так как степень проникновения звуковых волн в область акустической тени за экраном зависит от соотношения размеров экрана и длины волны падающего звука. Чем больше отношение длины волны к размеру экрана, тем меньше область звуковой тени за ним.

Рис. 6.2. Акустическое экранирование:

1 – источник шума; 2 – высокочастотная область; 3 – среднечастотная область; 4 – низкочастотная область; 5 – акустическая тень

Экраны эффективно использовать в акустически обработанном помещении или в открытом пространстве.

Экраны изготавливают из стальных или дюралюминиевых листов толщиной 1,5-2,0 мм или щитов, облицованных звукопоглощающим материалом толщиной не менее 50-60 мм. Линейные размеры экрана должны быть не менее чем в три раза больше линейных размеров источника шума.

Эффективность экрана ΔL определяется по формуле

 (6.20)

где Р_эк – звуковое давление в точке при наличии экрана, Па; Р_БЭ–звуковое давление в точке без применения экрана, Па. Звукопоглощение. Под звукопоглощением понимают свойство акустически обработанных поверхностей уменьшать интенсивность отраженных ими волн за счет преобразования звуковой энергии в тепловую в результате вязкого трения в капиллярах пор и необратимых потерь при деформации упругого скелета конструкции. Облицовка помещения звукопоглотителями, приведенными на рис. 6.3, обеспечит поглощение приблизительно 70% энергии низкочастотного и 95%-высоко-частотного шума.

Звукопоглощающие облицовки по виду используемого звукопоглощающего материала имеют следующие конструкции: облицовки из жестких однородных пористых материалов; облицовки с перфорированным покрытием в защитных оболочках из ткани и пленки. В качестве пористых материалов применяют плиты минераловатные, холсты из супертонкого стекловолокна, маты из супертонкого базальтового волокна, вспененные полимерные материалы и комбинированные. Эти материалы одновременно могут использоваться и для теплоизоляции.

Звукопоглощающие облицовки применяют тогда, когда требуемое снижение УЗД (ΔL_TР) в расчетной точке превышает 1-3 дБ не менее чем в трех октавных полосах или превышает 5 дБ хотя бы в одной из октавных полос.

Из практики известно, что для достижения эффекта в снижении шума площадь акустической отделки поверхности помещения должна составлять не менее 60%. Облицовки размещают на стенах в верхней четверти площади. Облицовки следует располагать ближе к источникам шума, а также в местах концентрации звуковой энергии при ее отражении. Размещение облицовочных плит в шахматном порядке дает увеличение их акустической эффективности на 25-30% в широком диапазоне частот по сравнению с расположением сплошным массивом..

Глушители шума. Для снижения воздушного шума, создаваемого системами вентиляции и кондиционирования воздуха, применяют глушители шума.

В зависимости от принципа действия глушители делят на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

Снижение шума в абсорбционные глушителях происходит за счет поглощения звуковой энергии применяемыми в них звукопоглощающими материалами. Они эффективно работают в широком диапазоне частот, когда коэффициент звукопоглощения применяемого материала близок к единице.

К абсорбционным глушителям относят трубчатые (круглого и прямоугольного сечений), пластинчатые, треугольно-призматические, цилиндрические.

Трубчатые глушители применяют в каналах с поперечным сечением до 500-600 мм. Длина глушителя составляет не более 1-2 м. Трубчатые глушители изготавливаются из перфорированного листового материала, облицованного слоем звукопоглощающего материала типа супертонкого стеклянного волокна. Диаметр перфорации d = 4...8 мм, а шаг t = 2d.

Для сокращения габаритов глушителей и увеличения затухания шума на единицу длины широкого канала применяют пластинчатые глушители, представляющие собой набор параллельно установленных звукопоглощающих пластин. Пластины обычно выполняют в виде щитов с наружными перфорированными стенками, внутри которых находится слой мягкого звукопоглощающего материала с защитной оболочкой из стеклоткани, а также в виде пластин-перегородок, выполненных из твердых звукопоглощающих материалов. Уровень снижения шума пластинчатыми глушителями зависит от толщины пластин и расстояния между ними.

Реактивные глушители. К ним относят камерные, резонансные и экранные глушители. Камерные глушители состоят из одной или нескольких камер, представляющих собой полости в виде расширения участка воздуховода. В камерном глушителе звуковые волны отражаются от противоположной стенки и, возвращаясь к началу в противофазе по отношению к прямой волне, уменьшают ее интенсивность. Если внутреннюю часть расширения воздуховода облицевать звукопоглощающим материалом, то получится комбинированный глушитель. Резонансный глушитель представляет собой полость объемом V, соединенную с воздуховодом отверстием, называемым горлом резонансной камеры. Полость и отверстие образуют систему, обеспечивающую практически полное отражение звуковой энергии обратно к источнику на частотах, близких к его собственной частоте. Экранные глушители устанавливают на выходе из канала в атмосферу или на входе в канал. Они эффективны на высоких частотах и снижают шум на 10-25 дБ.

Комбинированные глушители – экранные, камерные со звукопоглощающим покрытием.

Для снижения шума в системах вентиляции и кондиционирования, образующегося в результате вибрации стенок воздуховодов, последние покрывают вибропоглощающими покрытиями (мастиками). Толщина слоя вибропоглощающего материала должна в шесть раз превышать толщину стенки воздуховода. При этом эффективность его применения составляет 5-7 дБ, амплитуда резонансных колебаний уменьшается примерно на 15 дБ.

Архитектурно-планировочные методы коллективной защиты от шума предполагают: рациональное размещение в зданиях технологического оборудования, машин и механизмов, рабочих мест; планирование зон движения транспорта; создание шумозащищенных зон в местах нахождения человека.