Практическое занятие 7 Принципы создания благоприятной акустической среды и акустические расчеты

1. Теоретическая часть

К инженерно-техническим средствам защиты от шума на рабочих местах предприятий относятся:

- применение ограждающих конструкций зданий с требуемым уровнем звукоизоляции;

- применение звукопоглощающих конструкций (звукопоглощающих облицовок, кулис, штучных поглотителей);

- применение звукоизолирующих кабин наблюдения и дистанционного управления;

- применением звукоизолирующих кожухов на шумных агрегатах;

- применение акустических экранов;

- применение глушителей шума в системах вентиляции, кондиционирования воздуха;

- виброизоляция рабочего места.

Основанием для принятия решения о применении средств нормализации звуковой среды является акустический расчет. Целью расчета является определение уровня звукового давления (УЗД) на рабочих местах для восьми октавных полос среднегеометрических частот и сопоставление их с допустимыми нормами.

Исходными данными для акустического расчета являются:

- план и разрез помещения с расположением технологического и инженерного оборудования, расчетных точек;

- сведения о характеристиках ограждающих конструкций помещения (плотность, материал, толщина);

- шумовые характеристики и геометрические размеры источников шума.

Акустический расчет проводят по уровням звукового давления в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000. Расчет проводят с точностью до 0,1 дБ, а окончательный результат округляют до целых значений.

Последовательность акустического расчета.

1. Выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;

2. Выбор точек в помещении и на территории, для которых необходимо проводить расчет.

Расчетные точки в производственных и вспомогательных помещениях выбирают на рабочих местах и (или) в зонах постоянного пребывания людей на высоте 1,5 м от пола. В помещении с одним или несколькими однотипными источниками одна расчетная точка берется на рабочем месте в зоне прямого звука источника, а другая в зоне отраженного звука. В помещении с несколькими источниками шума, уровни звуковой мощности которых различаются на 10 дБ и более, расчетные точки выбирают на рабочих местах у источников с максимальными и минимальными уровнями;

3. Определение путей распространения шума от источников до расчетных точек и потерь звуковой энергии по каждому из путей (снижение за счет экранирования, расстояния, звукопоглощения и звукоизоляции);

4. Определение ожидаемых уровней шума в расчетных точках;

5. Определение требуемого снижения уровня шума.

Расчетную точку, расположенную на расстоянии 0,5 r_гр – расстояния от акустического центра источника, на котором плотность энергии прямого звука равна плотности энергии отраженного звука, можно считать, находящимися в зоне действия прямого звука. В этом случае октавные уровни звукового давления определяют по формуле:

,

(7.1)

где Lw – октавный уровень звуковой мощности источника шума, Дб;

χ – коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля, если расстояние от расчетной точки до центра источника шума r меньше удвоенного максимального размера источника (таблица 7.1);

Φ – фактор направленности источника шума (для источников с равномерным излучение, он равен 1);

Ω – пространственный угол излучения источника, рад (таблица 7.2);

r – расстояние от акустического центра источника шума до расчетной точки, м.

Таблица 7.1 – Величина коэффициента χ

	χ	10·lg·χ, дБ
0,6	3,0	5
0,8	2,5	4
1,0	2,0	3
1,2	1,6	2
1,5	1,25	1
2,0	1,0	0

Таблица 7.2 – Пространственный угол излучения источника

Порядковый номер признака	Условия излучения	Ω, рад	10·lg· Ω, дБ
1	В пространство – источник на колонне в помещении, на мачте, трубе	4π	11
2	В полупространство – источник на полу, на земле, на стене	4π	8
3	В ¼ пространства – источник в двухгранном углу (на полу близко от одной стены)	4π	5
4	В ⅛ пространства – источник в трехгранном углу (на полу близко от двух стен)		2

Если расчетные точки располагаются на расстоянии более 2 r_гр, то их можно считать расположенными в зоне действия отраженного звука. В этом случае октавные уровни звукового давления следует определять по формуле:

,

(7.2)

где R – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении (принимают по таблице 7.3 в зависимости от среднего коэффициента звукопоглощения α_ср);

B – постоянная помещения, м², определяемая по формуле:

,

(7.3)

где μ – частный множитель (таблица 7.4);

V – объем помещения, м³.

Таблица 7.3 – Коэффициент нарушения диффузности звукового поля

αср	R	10·lg·, R дБ
0,2	1,25	1
0,4	1,6	2
0,5	2,0	3
0,6	2,5	4

Таблица 7.4 – Величина частотного множителя

Объем помещения, м3	Частотный множитель μ на среднегеометрических частотах октавных полос в Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
< 200	0,8	0,75	0,7	0,8	1	1,4	1,8	2,5
= 200÷1000	0,65	0,62	0,64	0,75	1	1,5	2,4	4,2
>1000	0,5	0,5	0,55	0,7	1	1,6	3	6

Одним из наиболее эффективных и простых способов нормализации уровней звукового воздействия на работников является использование звукопоглощающих конструкций, экранов и выгородок. Звукопоглощающие конструкции должны применяться в качестве обязательных мероприятий по снижению шума. Звукопоглощающие конструкции (подвесные потолки, облицовка стен, кулисные и штучные поглотители) размещают:

- на потолке;

- на верхних частях стен;

- отдельными участками – полосами;

- в углах помещения при частоте ниже 250 Гц.

Требуемую площадь звукопоглощающих облицовок определяют расчетным путем. Необходимо помнить, что в зоне прямого звука эти конструкции практически не дают снижения уровней шума, в промежуточной зоне их эффективность не превышает 3 – 5 дБ, а в зоне отраженного звука 8 – 10 дБ.

Поэтому в зоне действия прямого звука и в промежуточной зоне устанавливают акустические экраны. Изготавливают экраны из сплошных листов или щитов, облицованных звукопоглощающим материалом поверхности, обращенной к источнику шума. Толщина звукопоглощающего слоя должна составлять не менее 50 – 60 мм. При этом линейные размеры экрана должны быть не менее чем в три раза больше линейных размеров источников шума.

В плане экраны могут быть плоскими и П-образной формы. Если экран окружает источник шума, он превращается в выгородку (рисунок 7.1).

Эффективность акустического экрана рассчитывается по формуле:

,

(7.4)

где n – число ребер экрана;

N – число Френеля, определяемое по формуле:

,

(7.5)

где δ – разность длин путей прохождения звукового луча, м, равная:

а)

б)

в)

Рисунок 7.1 – Формы акустических экранов

а – плоский; б – П-образный; в – выгородка; ИШ – источник шума; 1 – экран; 2 – расчетная точка

(7.9)

где a – кратчайшее расстояние между геометрическим центром источника шума и верхней кромкой экрана, м;

a” – длина проекции расстояния a, м;

b – кратчайшее расстояние между расчетной точкой и верхней кромкой экрана, м;

b” – длина проекции расстояния b, м;

с – кратчайшее расстояние между геометрическим центром источника шума и расчетной точкой, м;

Н_экр – отметка уровня верхней кромки экрана, м;

Н_ИШ – уровень акустического центра источника шума, м;

Н_РТ – уровень акустического расчетной точки, м;

Z – длина звуковой волны определяется по формуле:

,

(7.10)

где f – частота звука, Гц;

λ – скорость распространения звука, 331 м/с.