4.5. Способы защиты от шума

Для снижения шума в производственных помещениях применяют следующие меры защиты:

1. Уменьшение уровня шума в источнике его возникновения (создание малошумного оборудования).

2. Уменьшение шума на пути его распространения:

а) применение укрытий для шумящего оборудования;

б) устройство преград на пути его распространения в виде кабин, экранов, зеленых насаждений;

в) использование глушителей шума;

г) объемно-планировочные решения (размещение шумящего оборудования в отдельном помещении, вдали от тихих участков);

д) акустическая обработка помещений;

е) применение средств индивидуальной защиты (СИЗ) от шума.

Для реализации мероприятий по снижению шума используют материалы, обладающие звукоотражающими, звукопоглощающими и звукоизолирующими свойствами.

Звукоотражение – способность материалов отражать падающую на них звуковую энергию. Этим свойством обладают гладкие массивные поверхности (мраморная стена называется акустическим зеркалом).

Звукопоглощение основано на снижении уровня отраженного от поверхностей помещения (стен, пола, потолка) прямого звука. Поглощение звука происходит путем перехода энергии звуковых колебаний главным образом в тепловую энергию за счет потерь на трение в пористом материале облицовки или поглотителя. Звукопоглощающие материалы подразделяют на 4 класса:

1. Волокнисто-пористые – войлок, вата, акустическая штукатурка, стекловолокно, пенополиуретан и др.

2. Мембранные – полимерные пленки (ПВХ, ПП и др.), тонкие листы фанеры или металла на обрешетке и т.п.

3. Резонансные – специальные конструкции, основанные на акустических свойствах резонаторов.

4. Комбинированные из первых 3-х.

Звукопоглощающие материалы характеризуются коэффициентом звукопоглощения , равным отношению звуковой энергии, поглощенной материалом, к энергии, падающей на него. Свойством звукопоглощения обладают практически все строительные материалы, однако звукопоглощающими принято считать лишь те, у которых на средних частотах   0,2.

Эффект снижения шума (дБ) за счет применения пористой звукопоглощающей облицовки можно оценить по формуле:

L (дБ) = 10 lg (В₂/В₁), (4.11)

где В₁ и В₂ – постоянные помещения до и после проведения акустической обработки;

В = А/(1- _ср), (4.12)

где А = _i S_i – эквивалентная площадь звукопоглощения;

_i и S_i – коэффициент звукопоглощения облицовки и соответствующая ему поверхность;

_ср – средневзвешенный коэффициент поглощения:

_n

_ср = _iS_i/S_пов, (4.13)

ⁱ⁼¹

где S_пов – общая площадь поверхностей помещения, м².

При расчете В₁ поглощающими поверхностями являются потолок, стены и пол с соответствующими им коэффициентами звукопоглощения, а при расчете В₂ – те же поверхности, но с учетом звукопоглощающих облицовок.

В замкнутом пространстве уровень шума определяется как прямой волной, идущей от источника шума, так и совокупностью волн, отраженных от всех поверхностей помещения. Подобное звуковое поле называют диффузным, и шум в этом случае может определяться по формуле:

L = L_w + 10lg [Ф/S(r) + 4/B], ( 4.14)

где L_w – уровень звуковой мощности источника шума, дБ;

S(r) – площадь поверхности, через которую на расстоянии r от источника шума проходит звуковая энергия, м².

Если r меньше наибольшего размера источника шума, то S(r) – площадь геометрически подобной поверхности, проходящей через расчетную точку; если r больше наибольшего размера источника шума, то

S(r) =  r², (4.15)

где  - телесный угол, в который излучает источник шума, стерад:

 = 4 - если источник уединенный (напр.,подвешен в центре помещения);

 = 2 - если источник находится на поверхности (напр., на полу);

 =  - если источник находится у стены;

 = /2 – если источник находится в углу комнаты.

Ф – фактор направленности, для равномерно излучающего источника шума принимается равным 1.

В – постоянная помещения.

Если до акустической обработки постоянная помещения была В₁, а после нее В₂, то в расчетной точке шум уменьшится на:

L (дБ) = 10lg{[Ф/S(r) + 4/B₁] / [Ф/S(r) + 4/B₂]}. (4.16)

Если разделить числитель и знаменатель выражения, находящегося под логарифмом, на Ф/S(r), то получим акустическое отношение М = [4/B]/[Ф/S(r)],

тогда L можно записать:

L (дБ) = 10lg (1+М₁)/(1+М₂). (4.17)

Так как звукопоглощение весьма дорогой метод защиты от шума, то использовать его для снижения шума следует только в том случае, если М 1. Если М  1, то за счет звукопоглощения удается снизить уровень звука не более, чем на 3 дБ. Коэффициенты звукопоглощения некоторых материалов приведены в табл.4.7.

Звукоизоляция – это способность конструкции не пропускать звуковую энергию за ее пределы. Звукоизоляция может осуществляться за счет использования как звукоотражающих, так и звукопоглощающих материалов. Для звукоотражающих материалов (кожухи, экраны, кабины и т.п., выполняемые из бетона, кирпича, стали, сплавов, пластмасс и т.д.) звукоизолирующая способность ограждений оценивается по уровню ослабления звуковой энергии, определяемой по уравнению:

L (дБ) = 10lg (1/_), (4.18)

где _ = ₀Sin2d - коэффициент звукопроницаемости или звукопередачи при падении звуковой волны под углом , с учетом волн, отраженных от конструкций помещения, когда звуковое поле близко к диффузному;

₀ = (Р_пр/Р_пад)² – коэффициент звукопроницаемости или звукопередачи при падении звуковой волны под прямым углом;

Р_пр и Р_пад – звуковые давления соответственно прошедшей и падающей волн, Па.

Падающая звуковая волна приводит ограждение в колебательное движение, поэтому эффективность звукоизоляции в значительной мере зависит от массы единицы площади конструкции. На низких частотах (несколько десятков герц) звукоизолирующая способность ограждений определяется внутренними резонансными явлениями. На частотах выше первых двух-трех частот собственных колебаний ограждения (обычно выше 63 Гц) звукоизоляция подчиняется закону массы и для однослойной перегородки может быть определена по формуле:

L (дБ) = 20lg (m_of) – 47,5 ; (4.19)

где m_o - масса 1 м² перегородки, кг/м²,

f – частота звука, Гц.

С дальнейшим увеличением частоты при достижении некоторого критического значения (f_кр.) становится возможным явление волнового совпадения (внешнего пространственного резонанса):

f_кр. = С²/1,8 С₀h, (4.20)

где С – скорость звука в воздухе, м/с;

С₀ – скорость звука в материале ограждения, м/с;

h – толщина ограждения, м.

Закон массы действует обычно при частоте f  0,5f_кр.

При распространении шума внутри рабочего помещения и при условии, что расстояние от источника шума (ИШ) до расчетной точки больше максимального размера ИШ (т.е. ИШ рассматривается, как точечный) уровень шума на рабочем месте - L, дБ (дБА) определяется по формуле:

L = L_w + 10lgФ – 10lg - 20lgr, (4.21)

где L_w – уровень звуковой мощности источника шума, дБ (дБА);

Ф – фактор направленности (см. ф-лу 4.14);

 - телесный угол, в который излучает источник шума, стерад [см.ф-лу (4.15)];

r- расстояние от источника шума до расчетной точки, м.

Распространение шума на территории города – сложный процесс, характеризующийся такими явлениями как расхождение звуковой энергии, интерференция, дифракция, поглощение звука элементами внешней среды и др. [21].

Для оценки допустимости акустического воздействия в расчетных точках, расположенных на территории жилой застройки, прилегающей к территории промышленных, коммунальных, энергетических предприятий, автомобильных и железных дорог, или на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ) промышленных предприятий, уровень звука можно рассчитать по формуле:

L_А = L_wA - 10lg - 20lgr - _Ar - L_СА, (4.22)

где L_A – уровень звукового давления в расчетной точке, дБА;

L_wA – уровень звука, создаваемого источником шума, дБА;

r – расстояние от источника шума до расчетной точки, м;

 - пространственный угол излучения звука [см.ф-лу (4.15)];

_Ar – поправка на поглощение звука в воздухе, дБА (прил.,табл.4.8);

L_СА – дополнительное снижение уровня звука элементами окружающей среды, дБА.

L_СА = L_Аэкр+ _Азелl, (4.23)

L_Аэкр – снижение уровня звука экраном, расположенным между источником шума и расчетной точкой, дБА;

_Азел – коэффициент ослабления звука полосами лесонасаждений, принимают равным 0,8 дБА/м; при ширине полосы более 100 м снижение уровня звука принимают равным 8 дБА;

l – ширина лесополосы, м.

Санитарно-гигиенические нормативы для помещений жилых и общественных зданий и территории жилой застройки приведены в [20] (см. прил., табл.4.5).