8.6 Контрольні питання і завдання

1. Перелічіть параметри повітряного середовища виробничих приміщень. Які з них відносяться до мікроклімату?

2. Перелічіть характерні наслідки дії хімічних речовин на організм людини.

3. Перелічіть характерні наслідки дії аномального мікроклімату на організм людини.

4. Як нормуються параметри мікроклімату виробничих приміщень?

5. Як нормується вміст шкідливих і небезпечних хімічних речовин в повітрі робочої зони?

6. Дайте визначення ГДК.

7. Які заходи використовуються для захисту людей від аномального повітряного середовища виробничих приміщень?

8. На яких принципах і методах засновано вимірювання параметрів мікроклімату?

9. На яких принципах і методах засновано вимірювання хімічних речовин в повітрі?

10. Приведіть класифікацію і порівняльну характеристику вентиляційних систем.

11. Запишіть вираз для розрахунку концентрації шкідливої речовини в повітрі виробничого приміщення при відомих значеннях інтенсивності його виділення і продуктивності системи загальнообмінної вентиляції.

9 Дослідження рівнів шумів у виробничому приміщенні, звукоізолюючих та звукопоглинаючих засобів захисту

9.1 Мета роботи

Ознайомлення з приладами та засобами вимірювання інтенсивності виробничих шумів, дослідження ефективності звукоізолюючих та звукопоглинаючих засобів захисту.

9.2 Методичні вказівки щодо організації самостійної роботи студентів

У разі підготовки до лабораторної роботи необхідно вивчити:

біологічний вплив шуму на організм людини;

методи вимірювання шуму;

принципи нормування шуму;

метод розрахунку звукоізолюючих засобів захисту;

методи захисту від шуму.

Досліджуючи виробничий шум, необхідно мати на увазі, що, шум – це будь-який небажаний звук або сукупність безладно сполучених звуків різної частоти, амплітуди й тривалості, що роблять несприятливий вплив на організм людини.

Виробничим шумом називається шум на робочих місцях та ділянках або на територіях підприємств, що виникає під час виробничого процесу. Шум впливає на весь організм людини: гнітить ЦНС, викликає зміну швидкості подиху й пульсу, сприяє порушенню обміну речовин, виникненню сердечно-судинних захворювань, гіпертонічної хвороби, зниженню імунологічних реакцій організму, зниженню працездатності. Діючи на центральну нервову систему, шум викликає порушення діяльності багатьох органів та систем організму, погіршується зір, послаблюється увага, що сприяє виникненню травматизму.

Ступінь шумової патології залежить від інтенсивності шуму, тривалості впливу на людину, індивідуальної чутливості організму до шуму.

Акустичні коливання в діапазоні 16 Гц…20 кГц, які сприймає людина називають звуковими.

Процес поширення коливального руху в середовищі від джерела шуму називається звуковою хвилею, а область середовища, у якій вона поширюється – звуковим полем. Повітряний звук поширюється у вигляді подовжніх хвиль, у яких коливання часточок повітря збігаються з напрямком руху звукової хвилі.

Довжина хвилі - це відстань, що проходить звукова хвиля протягом періоду коливання (відстань між двома сусідніми шарами повітря, які мають однаковий звуковий тиск, обмірюваний одночасно).

В ізотропному середовищі довжина хвилі прямопропорційна швидкості поширення звукових хвиль С (для повітря С₀ = 340 м/с при t = 20 ⁰ С) і зворотньопропорційно частоті коливань f, Гц

,(9.1)

де С - швидкість поширення звукової хвилі, м/с;

f - частота коливань, Гц.

Шум характеризується наступними параметрами:

частотою звукових коливань f, Гц;

звуковим тиском Р, Н/м²;

інтенсивністю звуку І, Вт/м²;

рівнями звуку L, дБ.

Звуковий тиск Р - це змінна складова атмосферного тиску, що виникає при проходженні звукової хвилі.

Інтенсивність звуку I - це енергія, яка переноситься звуковою хвилею в одиницю часу крізь одиничну поверхню, перпендикулярну напрямку розповсюдження звукової хвилі.

У діапазоні від порогу чутності (сприйняття) до больового порогу (130 дБ) рівень звукового тиску збільшується у мільйони разів.

За еталонний прийнятий звук із частотою коливань 1000 Гц. На частоті 1000 Гц поріг чутності за інтенсивностю складає J₀ = 10^-12 Вт/м², а відповідний йому звуковий тиск Р₀ = 2·10^-5 Н/м².

З огляду на логарифмічну залежність між інтенсивністю звуку й слуховим сприйняттям, а також з метою спрощення операцій з великими числами користуються логарифмічними рівнями інтенсивності й звукового тиску.

Рівень інтенсивності звуку, дБ,

,(9.2)

де I₀ = 10^-12 Вт/м².

Рівень звукового тиску, дБ

,(9.3)

де Р₀ = 2·10^-5 Н/м².

Рівень суми декількох величин визначається наступним співвідношенням

(9.4)

Наприклад, якщо два джерела шуму однакової потужності, те

.(9.5)Таким чином, підсумовування двох однакових джерел дає збільшення рівня інтенсивності на 3 дБ.

Для частотної характеристики шуму застосовується спектр звукових коливань, що розбивається на октавні смуги, кожна з яких характеризується граничними частотами – нижньою (f_н), верхньою (f_в), а також средньогеометричною (f_ср).

Октава (октавна смуга) – смуга частот, верхня гранична частота f_в якої в 2 рази більше нижньої граничної частоти f_н

.(9.6)

Октавна смуга характеризується средньогеометричною частотою

.(9.7)

Чутливість вуха зменшується зі зниженням частоти звуку. Для того, щоб наблизити результати вимірів до суб'єктивного сприйняття, вводять поняття корегованого рівня звукового тиску (потужності). Корекція полягає в тому, що вводяться залежні від частоти звуку виправлення до рівня відповідної величини. Ці виправлення стандартизовані в міжнародній практиці.

З цією метою у приладі типу «Шумомір» вводяться три частотні характеристики, що перемикаються:

1. «А» - умовно відповідній кривій, рівній гучності на рівні 40 дБ;

2. «В» - умовно відповідній кривій, рівній гучності на рівні 70 дБ;

3. «C» - умовно відповідної кривої, рівної гучності на рівні 90 дБ;

Найбільш уживана корекція А.

Корективний рівень звукового тиску

(9.8)

зветься рівнем звуку й вимірюється в дБ(А).

Стандартні значення корекції наведені в табл. 9.1.

Таблиця 9.1 Стандартні значення корекції

Частота, Гц1631,5631252505001000200040008000, дБ804226,316,18,63,20-1,2-1,0-1,1

У якості полночислової характеристики шуму застосовується оцінка рівня звуку в дБ(А), одержана за допомогою виміру шуму на характеристиці «А» чутливості шумоміра. За допомогою спеціальних фільтрів характеристика «А» чутливості шумомірів підібрана таким чином, що між суб'єктивною реакцією людини й рівнем звукового тиску за цією характеристикою існує закономірність. Іншими словами, характеристика «А» шумомірів добре імітує чутливість людського вуха у всьому акустичному діапазоні частот.

Гігієнічне нормування шуму. Основою всіх правових, організаційних і технічних заходів щодо зниження виробничого шуму є гігієнічне нормування його параметрів з урахуванням впливу на людський організм. Основним документом з нормування шуму на виробництві є ДСН 3.3.6.037 – 99 «Санітарні норми шуму, ультразвуку та інфразвуку». Ці норми встановлюють класифікацію шумів, характеристики й допустимі рівні шуму на робочих місцях, загальні вимоги до виміру нормованих величин і основні заходи щодо профілактики несприятливого впливу шуму на працюючих.

Шуми класифікуються зазначеними нормами за двома ознаками - характеру спектру й часових характеристик.

За характером спектра шуми підрозділяються на широкополосні і тональні.

За часовими характеристиками шуми підрозділяються на постійні і непостійні.

Непостійні шуми у свою чергу підрозділяються на коливні в часі й імпульсні.

Еквівалентний рівень звуку за період від τ₁ до τ₂ визначається за формулою:

,(9.9)

де - миттєві значення рівня звуку.

Значення в дужках у цьому вираженні дає середнє значення рівня за час виміру.

Параметри шуму, що нормуються, є рівні у „дБ” (середньоквадратичних звукових тисків, які вимірюються за лінійною характеристикою шумомера (або шкалою „с”) у октавних смугах частот із середньогеометричними частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц).

В основу гігієнічних норм покладені наступні принципи:

обмеження інтенсивності звукового тиску в межах октав;

облік характеру шуму;

облік особливостей трудової діяльності.

У санітарних нормах закладений принцип встановлення певних параметрів шуму, виходячи з класифікації приміщень за їхнім використанням для трудової діяльності різних видів.

Допустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку й еквівалентні рівні звуку для робочих місць у виробничих приміщеннях і на території підприємств для широкополосного постійного й непостійного (крім імпульсного) шум регламентуються ДСН 3.3.6.037 - 99 і представлені в табл. 9.2.

Таблиця 9.2 - Допустимі рівні шуму на робочих місцях

Вид трудової діяльності,

робоче місцеРівні звукового тиску в дБ в октавних

смугах із середньогеометричними

частотамиРівень шуму й еквівалентний рівень шуму, дБА6312525050010002000400080001. Творча й наукова діяльність, адміністративна діяльність із підвищеною увагою, конструювання, проектування, програмування, викладання й навчання, програмісти обчислювальних машин у лабораторіях для теоретичних робіт і обробки даних.7161544945424038502. Висококваліфікована робота, що вимагає уваги, адміністративна діяльність, вимірювальні й аналітичні роботи в лабораторіях.7970635855525049603. Робота, що виконується із вказівками й акустичними сигналами, які часто надходять; робота, яка потребує постійного слухового контролю, операторська робота з точним графіком і з інструкцією.8374686360575554654. Робота з підвищеними вимогами до процесу спостереження й дистанційного керування виробничими циклами: робочі місця за пультами в кабінах спостереження й дистанційного керування без голосового зв'язку по телефоні; у приміщеннях з гучним устаткуванням, гучними агрегатами обчислювальних машин.9183777370686664755. Виконання всіх видів робіт (крім перерахованих у п. 1-4 і аналогічних їм) на постійних робочих місцях у виробничих приміщеннях і території підприємств.948782787573717080

Для зниження рівня виробничого шуму використовуються різні методи та засоби, викладенні в ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ.

Підхід до методів захисту від виробничого шуму доцільно починати із загального вираження

,(9.13)

де Lp - зменшення в джерелі;

- зміна спрямованості;

- збільшення площі, на яку падає звукова енергія (звукопоглинання);

- перетворення звукової енергії в інші види енергії (звукоізоляція).

Одним з поширених засобів захисту від виробничого шуму є застосування звукоізоляції, шляхом застосування звукоізолюючих захисних загорож.

В основу звукоізоляції покладений принцип відбиття звукових хвиль від перешкоди - більша частина падаючої енергії на огородження відбивається й лише невелика частка, близько 1/1000-ої проникає крізь огородження.

Звукоізолююча властивість загорожі, встановленої на шляху розповсюдження звуку, характеризується коефіцієнтом звукопроникненості , що являє собою відношення пройденої крізь загорожу звукової енергіїдо падаючої на неї звукової енергії

.(9.10)

Звукоізолююча здатність загорож визначається величиною

дБ.(9.11)

Будь-яка жорстка загорожа (стіна, перекриття, екран тощо) є коливальною системою з розподіленими параметрами. Такі системи мають нескінчений ряд власних частот, починаючи від найнижчих (власні коливання всієї загорожі) до високих, із зростаючою щільністю їх значень у частотному діапазоні.

Під впливом збурювальної сили (звуку) загорожа починає коливатися та, таким чином, сама стає джерелом звуку. Амплітуди цих коливань зростають у випадках, коли частоти вимушених коливань близькі або дорівнюють частотам власних коливань загорожі, тобто при резонансі. У цьому разі звукоізолюючі властивості загорожі погіршуються. Тому важливо дати оцінку ефективності звукоізолюючих власти­востей того чи іншого матеріалу та конструкції загорожі.

Для визначення звукоізолюючої здатності загорожі з одного шару використовують формулу

дБ,(9.12)

де – маса 1 м² загорожі, кг;

–частота звуку, Гц.

Звукопоглинанні властивості покриттів характеризуються коефіцієнтом поглинання α

,(9.14)

де J_погл - інтенсивність поглиненої енергії, Вт/м²;

J_пад - інтенсивність падаючої енергії, Вт/м²;

Процес поглинання звукової хвилі відбувається внаслідок переходу механічної енергії, що переноситься частинками повітря, у теплову за рахунок втрат на тертя у порах матеріалу.

Ефективність акустичної обробки приміщення за допомогою покриття його огороджуючих поверхонь (стіни, стеля) звукопоглинаючими конструкціями, може бути визначена з вираження

дБ,(9.15)

де α₁ і α₂- коефіцієнти звукопоглинання огороджуючих конструкцій, відповідно до й після обробки

S₁ і S₂ - площі огороджуючих конструкцій, відповідно до й після акустичної обробки.

У разі самостійної роботи в процесі підготовки до лабораторної роботи рекомендується література [1, 2, 4, 5].