1. Расчет ожидаемых уровней звукового давления в расчетной точке и требуемого снижения уровней шума.
Если в помещение находится несколько источников шума с разными уровнями излучаемой звуковой мощности, то уровни звукового давления для среднегеометрических частот 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц и расчетной точке следует определяет по формуле:
L - ожидаемые октавные уровни давления в расчетной точке, дБ; χ - эмпирический поправочный коэффициент, принимаемый в зависимости от отношения расстояния rот расчетной точки до акустического центра к максимальному габаритному размеру источника 1макс, рис.2 (методические указания). Акустическим центром источника шума, расположенного на полу, является проекция его геометрического центра на горизонтальную плоскость. Так как отношение r/lмакс во всех случаях, то примем и
определяется по табл. 1 (методические указания). Lpi - октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ;
Ф - фактор направленности; для источников с равномерным излучением принимается Ф=1; S - площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник и проходящей через расчетную точку. В расчетах принять, где r - расстояние от расчетной точки до источника шума; S = 2πr 2
| 2 | x | 3,14 | x | 7,5 | |||
| 2 | x | 3,14 | x | 11 | |||
| 2 | x | 3,14 | x | 8 | |||
| 2 | x | 3,14 | x | 9,5 | |||
| 2 | x | 3,14 | x | 14 | 2 = 1230,88 м 2 |
ψ- коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, принимаемый по графику рис.3 (методические указания) в зависимости от отношения постоянной помещения В к площади ограждающих поверхностей помещения
В - постоянная помещения в октавных полосах частот, определяемая по формуле, где по табл. 2 (методические указания) ; м - частотный множитель определяемый по табл. 3 (методические указания).
Для 250 Гц: μ=0,55 ; м 3
Для 250 Гц: μ=0,7 ; м 3
Для 250 Гц: ψ=0,93
Для 250 Гц: ψ=0,85
т - количество источников шума, ближайших к расчетной точке, для которых (*). В данном случае выполняется условие для всех 5 источников, поэтому т =5.
n- общее количество источников шума в помещении с учетом коэффициента
одновременности их работы.
Найдем ожидаемые октавные уровни звукового давления для 250 Гц:
L = 10lg (1x8x10/ 353,25 +1x8x10/ 759,88 + 1x3,2x10/ 401,92 + 1x2x10/ 566,77 +1x8x10/ 1230,88 + 4 х 0,93 х(8x10 + 8x10+
3,2x10+2x10 +8x10) / 346,5)= 93,37дБ
Найдем ожидаемые октавные уровни звукового давления для 500 Гц:
L= 10lg (1x1,6x10/ 353,25 + 1x5x10/ 759,88 + 1x6,3x10/ 401,92 +
1x 1x10/ 566,77 + 1x1,6x10 / 1230,88 + 4 х 0,85 х(1,6x10 + 5x10+
6,3x10+ 1x10+1,6x10) / 441)= 95,12 дБ
Требуемое снижение уровней звукового давления в расчетной точке для восьми
октавных полос по формуле:
, где
Требуемое снижение уровней звукового давления, дБ;
Полученные расчетом октавные уровни звукового давления, дБ;
L доп - допустимый октавный уровень звукового давления в изолируемом от шума
помещений, дБ, табл. 4 (методические указания).
Для 250 Гц: ΔL = 93,37 - 77 = 16,37 дБ Для500 Гц: ΔL = 95,12 - 73 = 22,12 Дб
2.Расчет звукоизолирующих ограждений, перегородок.
Звукоизолирующие ограждения, перегородки применяются для отделения «тихих» помещений от смежных «шумных» помещений; выполняются из плотных, прочих материалов. В них возможно устройство дверей, окон. Подбор материала конструкции производится по требуемой звукоизолирующей способности, величина которой определяется по формуле:
-суммарный октавный уровень звуковой мощности
излучаемой всеми источниками определяемый с помощью табл. 1 (методические указания).
Для250Гц: дБ
Для 500 Гц:
B и – постоянная изолируемого помещения
В 1000 =V/10=(8x20x9)/10=144 м 2
Для 250 Гц: μ=0,55 B И =В 1000 ·μ=144·0,55=79,2 м 2
Для 500 Гц: μ=0,7 B И =В 1000 ·μ=144·0,7=100,8 м 2
т - количество элементов в ограждении (перегородка с дверью т=2) S i - площадь элемента ограждения
S стены = ВхН - S двери = 20 · 9 - 2,5 = 177,5 м 2
Для 250 Гц:
R треб.стены = 112,4 - 77 – 10lg79,2 + 10lg177,5 + 10lg2 = 41,9 дБ
R треб.двери = 112,4 - 77 – 10lg79,2 + 10lg2,5 + 10lg2 = 23,4 дБ
Для 500 Гц:
R треб.стены = 115,33 - 73 – 10lg100,8 + 10lg177,5 + 10lg2 = 47,8 дБ
R треб.двери = 112,4 - 73 – 10lg100,8 + 10lg2,5 + 10lg2 = 29,3 дБ
Звукоизолирующее ограждение состоит из двери и стены, подберем материал
конструкций по табл. 6 (методические указания).
Дверь - глухая щитовая дверь толщиной 40мм, облицованная с двух сторон фанерой толщиной 4мм с уплотняющими прокладками.Стена - кирпичная кладка толщиной с двух сторон в 1 кирпич.
3.3вукопоглащающие облицовки
Применяются для снижения интенсивности отраженных звуковых волн.
Звукопоглощающие облицовки (материал, конструкция звукопоглощения и т.д.) следует производить по данным табл. 8 в зависимости от требуемого снижения шума.
Величина возможного максимального снижения уровней звукового давления в расчетной точке при применении выбранных звукопоглощающих конструкций определяется по формуле:
В -постоянная помещения до установки в нем звукопоглощающей облицовки.
B 1 - постоянная помещения после установки в нем звукопоглощающей конструкции и определяется по формуле:
A=α(S огр - S обл)) - эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностей не занятых звукопоглощающей облицовкой;
α -средний коэффициент звукопоглощения поверхностей не занятых звукопоглощающей облицовкой и определяется по формуле:
Для 250Гц: α = 346,5 / (346,5 + 2390) = 0,1266
Для 500 Гц: α = 441 / (441 + 2390) = 0,1558
Sобл - площадь звукопоглощающих облицовок
Sобл =0,6 S огр = 0,6 х 2390 = 1434 м 2 Для 250 Гц: А 1 = 0,1266 (2390 - 1434) = 121,03 м 2 Для 500 Гц: А 1 = 0,1558 (2390 - 1434) = 148,945 м 2
ΔА - величина добавочного звукопоглощения, вносимого конструкцией звукопоглощающей облицовки, м 2 определяется по формуле:
Реверберационный коэффициент звукопоглощения выбранной конструкции облицовки в октавной полосе частот, определяемый по табл.8 (методические указания). Выбираем супертонкое волокно,
ΔА = 1 х 1434 =1434 м 2
конструкциями, определяемый по формуле:
Для 250 Гц: = (121,03 + 1434) / 2390 = 0,6506 ;
В 1 = (121,03 + 1434) / (1 - 0,6506) = 4450,57 м 2
ΔL= 10lg (4450,57 х 0,93 / 346,5 х 0,36) = 15,21 дБ ".
Для 500 Гц: = (148,945 + 1434) / 2390 = 0,6623 ;
В 1 =(148,945 + 1434) / (1 - 0,6623) = 4687,43 м 2
ΔL = 10lg (4687,43 х 0,85 / 441 х 0,35) = 14,12 дБ.
Для 250 Гц и 500 ГЦ выбранная звукопоглощающая облицовка не будет обеспечивать необходимое снижение уровня шума в октавных полосах частот так как:
Дано: В рабочем помещении длиной А м, шириной В м, и высотой Н м
размещены источники шума – ИШ1, ИШ2, ИШ3, ИШ4 и ИШ5 с уровнями звуковой мощности. Источник шума ИШ1 заключен в кожух. В конце цеха находится помещение вспомогательных служб, которое отделено от основного цеха перегородкой с дверью площадью. Расчетная точка находится на расстоянии г от источников шума.
4. Уровни звукового давления в расчетной точке - РТ, сравнить с допустимыми по нормам, определить требуемое снижение шума на рабочих местах.
5. Звукоизолирующую способность перегородки и двери в ней, подобрать материал для перегородки и двери.
6. Звукоизолирующую способность кожуха для источника ИШ1. Источник шума установлен на полу, размеры его в плане - (а х b) м, высота - h м.
4. Снижение шума при установке на участке цеха звукопоглощающей облицовки. Акустические расчеты проводятся в двух октавных полосах на среднегеометрических частотах 250 и 500Гц.
Исходные данные:
| Величина | 250Гц | 500Гц | Величина | 250Гц | 500Гц |
| 103 | 100 | ||||
| 97 | 92 | ||||
| 100 | 99 | ||||
| 82 | 82 | ||||
| 95 | 98 |
Цель работы
Ознакомить студентов с прибором для измерения шума, провести измерение шума электровентилятора и определить его звуковую мощность.
1.Определить уровни звуковой мощности (шумовую характеристику) электровентилятора по измерениям его шума.
2.В соответствии с заданием преподавателя выполнить акустический расчет и результата сравнить с требованиями санитарных норм.
Характеристики дума и методика акустического расчета
В настоящее время защита человека от шума стала одной из актуальнейших проблем. Действуя на центральную нервную систему, шум оказывает неблагоприятное влияние на организм человека, вызывает тяжелые заболевания. Утомление рабочих и операторов из-за сильного шума увеличивает число ошибок при работе, способствует возникновению травм. Шумом является всякий нежелательный для человека звук. Звук - как физическое явление - это продольные волны объемных деформаций упругой среды, т.е. сжатия и разряжения среды. Область пространства, в котором наблюдаются эти волны, называется звуковым полем. Как физиологическое явление звук ощущается органом слуха при воздействии звуковых волн в диапазоне 20-20000 Гц. Ниже 20 Гц и выше 20 кГц находятся соответственно области неслышимых человеком инфра- и ультразвуков. Звуковая волна характеризуется частотой и амплитудой колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем больше звуковое давление и тем громче ощущаемый человеком звук.
Единица измерения частоты колебаний - одно колебание в секунду (I Гц). Полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней, называется октавной. Среднегеометрическая частота октавной полосы в Гц выражается соотношением
где f 1 - нижняя граничная частота октавной полосы, Гц;
f 2 - верхняя граничная частота, Гц.
Измерения, акустические расчеты, нормирование производятся в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250,. 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Спектр шума - распределение звукового давления и интенсивности в октавных полосах частот. Спектры получают, используя анализаторы шума (составная часть шумомера) - набор электрических фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот - полосе пропускания (например, октавный).
Звуковое давление p (Па) - разность между мгновенным значением полного давления в воздухе и средним статическим давлением, которое наблюдается в среде при отсутствии звукового поля (атмосферным - в обычных условиях). В фазе сжатия звуковое давление положительно, а в фазе разряжения - отрицательно. Измерительный датчик звукового давления в шумомере - микрофон.
При распространении звуковой волны происходит перенос энергия. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, нормальной к направлению распространения волн, называется интенсивностью звука в данной точке (Вт/м 2):
I = P 2 / c
где Р - среднеквадратичное значение звукового давления, Па;
- плотность среды, кг/м 3 ;
c - скорость звука в среде, м/с;
c - удельное акустическое сопротивление среды, которое для воздуха равно 410 Пас/м (при нормальных атмосферных условиях).
Любой источник шума характеризуется прежде всего звуковой мощностью W (Вт), т.е. общим количеством звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство за единицу времени.
Если принять, что в свободном звуковом поле (т.е. при отсутствии отраженных звуковых волн) источник шума излучает звуковую энергию равномерно по всем направлениям (что допустимо для многих машин и оборудования), то при достаточно большом расстоянии r от источника шума, расположенном на поверхности пола (т.е. при излучении в полусферу), звуковая мощность
W = I ср S = I ср 2 r 2
где I ср - интенсивность звука, усредненная по измерениям звукового давления по нескольким точкам на измерительной поверхности - полусфере S радиусом r (м);
r - расстояние от проекции центра источника на звукоотражающую поверхность пола до точки измерения.
Значения звукового давления, интенсивности звука и звуковой мощности изменяются в очень широких пределах. Поэтому были введены логарифмические величины - уровни звукового давления, уровни интенсивности и уровни звуковой мощности.
Уровень интенсивности звука (дБ) определяют по формуле
L I = 10 lg(I /I 0),
где I - существующая в данный момент интенсивность звука, Вт/м 2 ;
I 0 - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости (I 0 =10 12 Вт/м 2) на частоте 1000 Гц.
Уровень звукового давления (дБ)
L =10 lg(P 2 /P 0 2)= 20 lg(P /P 0),
где P - среднеквадратичная величина существующего (измеряемого в данный момент звукового давления, Па;
P 0 - пороговое значение звукового давления, равное 210 -5 Па на частоте 1000 Гц и выбранное таким образом, чтобы при нормальное атмосферных условиях ( , с 0) уровни звукового давления были равны уровням интенсивности, так как интенсивности при нормальных атмосферных условиях
I = P 2 / c и I = P 0 2 / 0 c 0 .
Уровень звуковой мощности источника шума (дБ)
L W = 10 lg(I W /I W 0),
где W - звуковая мощность источника шума, Вт,
W 0 - пороговая звуковая мощность, W 0 = 10 -12 Вт.
Для того чтобы сравнивать шум различных источников друг с другом, производить расчеты уровней звукового давления в помещениях и на территориях, необходимо знать объективные характеристики шума.
Такими шумовыми характеристиками, которые указываются в технической документации, являются:
1. Уровни звуковой мощности L W в октавных полосах частот.
Характеристики направленности излучения шума источником.
Искомый октавный уровень звуковой мощности L W определяют по результатам измерения уровней звукового давления L в точках на измерительной поверхности S (м 2), за которую обычно принимается площадь полусферы (на расстоянии 1 м от контура источника шума до точек измерений):
L W = L ср +10lg(S /S 0)
где L ср - средний уровень звукового давления по ряду точек на измерительной поверхности S (м 2); S 0 = 1 м 2 .
При проектировании и эксплуатации предприятий и цехов нужно знать ожидаемые уровни звукового давления, которые будут в расчетных точках на рабочих местах, с тем, чтобы сравнитьих с нормами допустимого шума и, в случае необходимости, принять меры к тому, чтобы этот шум не превышал допустимого. Акустический расчет проводится в каждой из восьми октавных полос о точностью до десятых долей децибела. Результат округляется до целого числа децибел.
Для помещений с источником шума расчет включает:
а) выявление источника звука и его звуковой мощности W (шумовой характеристики: L W в октавных полосах частот);
б) выбор расчетных точек и расстояний r от источника шума до расчетных точек;
в) вычисление или определение по справочным данным постоянной помещения В .
При работе источника шума звуковые волны в помещениях многократно отражаются от стен, потолка и различных предметов. Отражения обычно увеличивают шум в помещениях на 10-15 дБ по сравнению с шумом того же источника на открытом воздухе.
Интенсивность звука I в расчетной точке помещения складывается из интенсивности прямого звука I пр, идущего непосредственно от источника, расположенного на поверхности пола, и интенсивности отраженного звука I отр:
I = I пр + I отр = W /2 r 2 + 4W /В ,
где В - постоянная помещения, В =А /(1 ср);
А - эквивалентная площадь звукопоглощения, А = ср S пов, м 2 ;
здесь ср - средний коэффициент звукопоглощения внутренних поверхностей помещения площадью S пов . Коэффициент звукопоглощения поверхности
= (I пад I отр)/ I пад = I поглощ / I пад,
где I отр, I поглощ, I пад - соответственно интенсивность отраженного, поглощенного и падающего звуков. Значение 1.
Вблизи источника шума его уровень определяется в основном прямым звуком, а при удалении от источника - отраженным звуком.
Для помещения, в котором установлено несколько источников шума (n ) с одинаковой звуковой мощностью W , интенсивность в расчетной точке
,
где r - расстояние от акустического центра каждого отдельного источника шума до расчетной точки (акустический центр источника шума - проекция геометрического центра источника на горизонтальную плоскость (рис.1)).
Рис.1. Схема расположения расчетной точки (РТ) и нескольких
источников шума (ИШ) в одном помещении (1,2- источники шума)
Разделив левую и правую части этого выраженияна I 0 и логарифмируя обе части, получим
,
где L - ожидаемый октавный уровень звукового давления отвсехисточников в расчетной точке, дБ;
L W - октавный уровень звуковой мощности, излучаемый одним источником шума, дБ (определяется по измерениям шума электровентилятора в данной лабораторной работе);
B - постоянная помещения с источником шума (в данной лабораторной работе для конкретного помещения определяется по табл.4), м.
Найденные значения L уровней сравнивают с допустимыми по нормам L доп, (см. табл.1) и определяют требуемое снижение шума L треб (дБ) в каждойиз восьми октавных полос
L треб = L L доп.
Таблица 1
|
Рабочие места |
Уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц |
|||||||
|
1.Аудитории в учебных заведениях, читальные залы | ||||||||
|
2.Помещения КБ, расчетчиков, программис-тов ЭВМ, лабораторий для теоретических ра-бот и обработки экспериментальных данных | ||||||||
|
3.Помещения управлений (рабочие комнаты) | ||||||||
|
4.Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ, помещения для шумных агрегатов ЭВМ | ||||||||
|
5.Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях и на территории предприятий | ||||||||
Пример акустического расчета. Определить ожидаемые уровни звукового давления на рабочем месте преподавателя в учебной лаборатории, создаваемые при работе электровентилятора на лабораторном стенде. Шумовая характеристика электровентилятора дана в табл. 2. Расстояние от источника шума до расчетной точки r = 5 м. Постоянная помещения S для учебной лаборатории взята из справочной литературы и приведена в табл. 2. Полученные по формуле (I) уровни звукового давления L сравниваем с допустимыми L доп (см. п. 4 табл. I) и по формуле (2) определяем требуемое снижение шума L треб . Все расчеты сведены в табл. 2
Звуковое давление - меняющееся избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Уровень звукового давления – измеренное значение звукового давления, относительно опорного давления Рspl = 20 мкПа и соответствующему порогу слышимости звуковой волны частотой 1 кГц. Повышенный уровень звукового давления – причина возникновения шумового загрязнения. Для того, чтобы определить уровень звукового давления и определить мероприятия по его снижению производят специальный расчет:
Уровень звукового давления определяют в расчетных точках, выбираемых или на рабочих местах, или в зонах с постоянным пребыванием людей на высоте 1,5 м от пола. Причем в помещении с одним или несколькими одинаковыми источниками две точки, одну – на рабочем месте в зоне прямого звука, вторую – в зоне отраженного звука и в месте постоянного пребывания людей. Если в помещении имеется несколько источников, уровни звуковой мощности которых отличаются на 10 дБ и более, точки выбирают на рабочих местах у источников с максимальными и минимальными уровнями.
Исходные данные для расчета:
Шумовые характеристики оборудования приведены заводом-изготовителем в документации. Это могут быть: октавные Lw , корректированные LwА , эквивалентные LwАэкв или максимальные LwАмакс корректированные уровни звуковой мощности. Допускаются характеристики в виде октавных уровней звукового давления L или уровней звука на рабочем месте Lд (на определенном расстоянии).
L , дБ, в расчетных точках помещений (с отношением наибольшего к наименьшему размеру не более 5) при работе одного источника шума следует определять по формуле (1) L = Lw +10 lg ((χ Ф)/(Ω r²) + 4/kB) , где Lw - октавный уровень звуковой мощности, дБ;
χ - коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля в тех случаях, когда расстояние r меньше удвоенного максимального габарита источника (r<2lмакс ) (табличные данные);
Ф - фактор направленности источника шума (для источников с равномерным излучением Ф = 1);
Ω - пространственный угол излучения источника, радиан (табличные данные);
r - размер от акустического центра источника шума до расчетной точки, м;
k - коэффициент искажения звукового поля в помещении (табличные данные, в зависимости от среднего коэффициента звукопоглощения αср );
B - акустическая константа помещения, м² , определяемая по формуле (2) B = A /(1- αcp ) ,
А - эквивалентная площадь звукопоглощения, м² , определяемая по формуле:
Si -площадь i-й поверхности, м² ;
Аj - эквивалентная площадь звукопоглощения j-го искуственного поглотителя, м² ;
nj - количество j-ых искуственных поглотителей, шт.;
αcp - средний коэффициент звукопоглощения, определяемый по формуле (4) αcp = A /Sогр ,
Sогр - суммарная площадь ограждающих поверхностей помещения, м² .
Граничный радиус r гр , м , в помещении с одним источником шума - расстояние от акустического центра источника, на котором плотность энергии прямого звука равна плотности энергии отраженного звука, определяют по формуле (5) r гр =√(B /4 Ω)
Если источник расположен на полу помещения, граничный радиус определяют по формуле (6) r гр =√В/8π =√В/25,12
Расчетные точки на расстоянии до 0,5 r гр считают находящимися в зоне прямого звука. В этом случае октавные уровни звукового давления следует определять по формуле (7) L = Lw +10 lg Ф + 10 lg χ – 20 lg r – 10 lg Ω.
Расчетные точки на расстоянии более 2 r гр считают находящимися в зоне отраженного звука. В этом случае октавные уровни звукового давления следует определять по формуле (8) L = Lw - 10 lg B – 10 lg k + 6.
Октавные уровни звукового давления L, дБ , в расчетных точках помещения с несколькими источниками шума следует определять по формуле:
где Lwi - октавный уровень звуковой мощности i-го источника, дБ;
χi, Фi, ri -то же, что и в формулах (1) и (6), но для i-го источника;
m - число источников шума, ближайших к расчетной точке (находящихся на расстоянии ri ≤ 5 rмин , где rмин - расстояние от расчетной точки до акустического центра ближайшего источника шума);
n - общее число источников шума в помещении;
k и В - то же, что и в формулах (1) и (8).
Если все n источников имеют одинаковую звуковую мощность Lwi , то
Если источник шума и расчетная точка расположены в одном помещении, расстояние между ними больше удвоенного максимального размера источника шума и между ними нет препятствий, экранирующих или отражающих шум в направлении расчетной точки, то октавные уровни звукового давления L , дБ, в расчетных точках следует определять: при точечном источнике шума (отдельная установка на территории, трансформатор и т.п.) - по формуле (11)
L = Lw – 20 lg r + 10 lg Ф - βa r/1000 - 10 lg Ω;
при протяженном источнике ограниченного размера (стена производственного здания, цепочка шахт вентиляционных систем на крыше производственного здания, трансформаторная подстанция с большим количеством открыто расположенных трансформаторов) - по формуле (12)
L = Lw – 15 lg r + 10 lg Ф - βa r/1000 - 10 lg Ω ;
где Lw, r, Ф, Ω - то же, что и в формулах (1) и (7);
βа - затухание звука в атмосфере, дБ/км (табличные данные).
При расстоянии r ≤ 50 м затухание звука в атмосфере не учитывают.
Октавные уровни звукового давления L , дБ, в расчетных точках в изолируемом помещении, проникающие через ограждающую конструкцию из соседнего помещения с источником (источниками) шума или с территории, следует определять по формуле (13)
L = Lш – R + 10 lg S – 10 lg Bи – 10 lg k,
где Lш - октавный уровень звукового давления в помещении с источником шума на расстоянии 2 м от разделяющего помещения ограждения, дБ, определяют по формулам (1), (8) или (9); при шуме, проникающем в изолируемое помещение с территории, октавный уровень звукового давления Lш снаружи на расстоянии 2 м от ограждающей конструкции определяют по формулам (11) или (12);
R - изоляция воздушного шума ограждающей конструкцией, через которую проникает шум, дБ;
S - площадь ограждающей конструкции, м² ;
Ви - акустическая постоянная изолируемого помещения, м² ;
k - то же, что и в формуле (1).
Если ограждающая конструкция состоит из нескольких частей с различной звукоизоляцией (например, стена с окном и дверью), R определяют по формуле:
где Si - площадь i-й части, м² ;
Ri - изоляция воздушного шума i-й частью, дБ.
Если ограждающая конструкция состоит из двух частей с различной звукоизоляцией (R1>R2 ), R определяют по формуле:
При R1>>R2 и определенном соотношении S1/S2 допускается вместо звукоизоляции ограждающей конструкции R при расчетах по формуле (13) вводить звукоизоляцию слабой части составного ограждения R2 и ее площадь S2 .
Эквивалентный и максимальный уровни звука LA , дБ, создаваемого внешним транспортом и проникающего в помещения через наружную стену с окном (окнами), следует определять по формуле (16) L = LA2м – RАтран.о + 10 lg So – 10 lg Bи – 10 lg k,
Где LA2м - эквивалентный (максимальный) уровень звука снаружи на расстоянии 2 м от ограждения, дБ;
RАтран.о - изоляция внешнего транспортного шума окном, дБ;
So - площадь окна (окон), м² ;
Bи - акустическая постоянная помещения, м² (в октавной полосе 500 Гц);
k - то же, что и в формуле (1).
Для жилых и административных помещений, гостиниц, общежитий площадью до 25 м² LA , дБ, определяют по формуле (17) LA = LA2м – RАтран.о – 5.
Октавные уровни звукового давления в защищаемом от шума помещении в тех случаях, когда источники шума находятся в другом здании, следует определять в несколько этапов:
1) определяют октавные уровни звуковой мощности шума Lwпр , дБ , прошедшего через наружное ограждение (или несколько ограждений) на территорию, по формуле.
Являются наиважнейшей составляющей систем противопожарной защиты. В процессе проектирования систем оповещения выполняется электроакустический расчет. Основанием для электроакустического расчета является свод правил, разработанный в соответствии со статьей 84 федерального закона ФЗ-123 СП 3.13130.2009 от 22 июля 2008 г. Данная статья опирается на следующие основные пункты свода правил.
Смысл электроакустического расчета сводится к определению уровня звукового давления в расчетных точках – в местах постоянного или временного (вероятного) пребывания людей и сравнению данного уровня с рекомендованными (нормативными) значениями.
В озвучиваемом помещении присутствует различного рода шум. В зависимости от назначения и особенностей помещения, а также времени суток, уровень шума варьируется. Наиболее важным параметром при расчете, является величина среднестатистического шума. Шум можно измерить, но правильней и удобней взять его из готовых шум-таблиц:
Таблица 1Для того чтобы услышать звуковую или речевую информацию, она должна быть громче шума на 3дБ, т.е. в 2 раза. Величину 2 называют запасом звукового давления. В реальных условиях шум меняется, поэтому для отчетливого восприятия полезной информации на фоне шума, запас давления д.б не менее чем в 4 раза – 6 дБ, по нормативам – 15дБ.
Удовлетворение условий изложенных в пунктах 4.6, 4.7 свода правил, достигается организационными мероприятиями – правильной расстановкой громкоговорителей, предварительным расчетом:
Критерием правильности электроакустического расчета, является выполнение следующих условий:
Если все 3 условия выполнены – электроакустический расчет выполнен, если нет, то возможны следующие варианты:
Входные параметры для расчетов берутся из технического задания (ТЗ) (предоставляемого заказчиком) и технических характеристик на проектируемое оборудование. Список и количество параметров может варьироваться в зависимости от ситуации. Примерные входные данные приведены ниже.
Параметры громкоговорителей:
Параметры помещения:
Дополнительные данные:
Площадь озвучиваемого помещения:
Sп = a * b
Зная номинальную мощность громкоговорителя (Рвт) и его чувствительность SPL (SPL от англ. Sound Pressure Level – уровень звукового давления громкоговорителя измеренного на мощности 1Вт, на расстоянии 1м), можно рассчитать звуковое давление громкоговорителя, развиваемое на расстоянии 1м от излучателя.
| Рдб = SPL + 10lg(Pвт) | (1) |
Второе слагаемое в (1) называется правилом "удвоения мощности" или правилом "трех децибел". Физическая интерпретация данного правила – при каждом удвоении мощности источника, уровень его звукового давления увеличивается на 3дБ. Данную зависимость можно представить таблично и графически (см. рис.1).
Рис.1. Зависимость звукового давления от мощности
Для расчета звукового давления в критической (расчетной) точке, необходимо:
В качестве расчетной точки выберем место возможного (вероятного) нахождения людей, наиболее критичное с точки зрения положения или удаления. Расстояние от громкоговорителя до расчетной точки (r) можно рассчитать или измерить прибором (дальномером).
Рассчитаем зависимость звукового давления от расстояния:
| Р20 = 20lg(r-1) | (2) |
ВНИМАНИЕ: формула (2) справедлива при r > 1 .
Зависимость (2) называется правилом "обратных квадратов” или правилом “шести децибел”. Физическая интерпретация данного правила – при каждом удвоении удаления от источника, уровень звука уменьшается на 6дБ. Данную зависимость можно представить таблично и графически, рис.2:
Рис.2. Зависимость звукового давления от расстояния
Уровень звукового давления в расчетной точке:
При ЗД=15дБ:
| Р > N + 15 | (5) |
Если звуковое давление в расчетной точке выше уровня среднестатистического шума в помещении на 15дБ – расчет выполнен правильно.
Эффективная дальность звучания (L) – расстояние от источника звука (громкоговорителя) до геометрического места расположения расчетных точек, находящихся в пределах ШДН, звуковое давление в которых остается в пределах (N+15дБ). На техническом сленге - “расстояние, которое громкоговоритель пробивает”.
В англоязычной литературе эффективная дальность звучания (effective acoustical distance (EAD)) – расстояние, при котором сохраняется четкость и разборчивость речи (1).
Рассчитаем разность между звуковым давлением громкоговорителя, уровнем шума и запасом давления.
Основанием для оценки величины озвучиваемой площади, является следующая установка:
Расчет будем вести из следующих допущений: Диаграмму направленности (излучения) громкоговорителя, можно представить в виде конуса (звукового поля сконцентрированного в конусе) с телесным углом в вершине конуса, равным ширине диаграммы направленности.
Площадь, озвучиваемая громкоговорителем – проекция звукового поля, ограниченного углом раскрыва на плоскость, проведенную параллельно полу на высоте 1,5м. По аналогии с эффективной дальностью: Эффективная площадь, озвучиваемая громкоговорителем – площадь звуковое давление в пределах которой не превышает значение N+15дБ (ф-ла 5).
ПРИМЕЧАНИЕ: Громкоговоритель излучает во всех направлениях, но мы будем опираться на входные данные – уровни звукового давления в пределах диаграммы направленности. Правильность данного подхода подтверждается статистической теорией.
Разобьем громкоговорители на 3 класса (типа):
Рассчитав эффективную площадь, озвучиваемую одним громкоговорителем, зная общие размеры озвучиваемой территории, рассчитаем общее количество громкоговорителей:
| К = int(Sп / Sгр) | (16) |
Общий полученный результат в виде блок-схемы:
Рис.6. Блок-схема электроакустического калькулятора
В данном калькуляторе (написанном в программе Microsoft Excel) реализована элементарная краткая методика – алгоритм электроакустического расчета, изложенный выше. .
Рис.7. Электроакустический калькулятор в программе Microsoft Excel
На основе разработанного алгоритма расчета работает и .
| Громкоговоритель ROXTON | SPL, дБ | Р вт, Вт | ШДН, гр. | Р дб, дБ |
|---|---|---|---|---|
| Потолочные громкоговорители | ||||
| 88 | 3 | 90 | 93 | |
| 90 | 6 | 90 | 100 | |
| 88 | 6 | 90 | 96 | |
| 90 | 6 | 90 | 96 | |
| 92 | 20 | 90 | 101 | |
| 92 | 10 | 90 | 98 | |
| 90 | 30 | 90 | 104 | |
| 92 | 10 | 90 | 102 | |
| 92 | 10 | 90 | 104 | |
| Настенные громкоговорители | ||||
| 86 | 2 | 90 | 91 | |
| 90 | 6 | 90 | 96 | |
| 90 | 6 | 90 | 100 | |
| 92 | 10 | 90 | 106 | |
|
4.1. Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать общий уровень звука (уровень звука постоянного шума вместе со всеми сигналами, производимыми оповещателями) не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя, но не более 120 дБА в любой точке защищаемого помещения. 4.2. Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении. Измерение уровня звука должно проводиться на расстоянии 1,5 м от уровня пола. 4.3. В спальных помещениях звуковые сигналы СОУЭ должны иметь уровень звука не менее чем на 15 дБА выше уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении, но не менее 70 дБА. Измерения должны проводиться на уровне головы спящего человека. 4.4. Настенные звуковые и речевые оповещатели должны располагаться таким образом, чтобы их верхняя часть была на расстоянии не менее 2,3 м от уровня пола, но расстояние от потолка до верхней части оповещателя должно быть не менее 150 мм. 4.5. В защищаемых помещениях, где люди находятся в шумозащитном снаряжении, а также в защищаемых помещениях с уровнем звука шума более 95 дБА, звуковые оповещатели должны комбинироваться со световыми оповещателями. Допускается использование световых мигающих оповещателей. 4.6. Речевые оповещатели должны воспроизводить нормально слышимые частоты в диапазоне от 200 до 5000 Гц. Уровень звука информации от речевых оповещателей должен соответствовать нормам настоящего свода правил применительно к звуковым пожарным оповещателям. 4.7. Установка громкоговорителей и других речевых оповещателей в защищаемых помещениях должна исключать концентрацию и неравномерное распределение отраженного звука. 4.8. Количество звуковых и речевых пожарных оповещателей, их расстановка и мощность должны обеспечивать уровень звука во всех местах постоянного или временного пребывания людей в соответствии с нормами настоящего свода правил. | ||||
Снизить шум в источнике его возникновения таким образом, чтобы на рабочем месте он не превышал допустимого, при современном уровне развития техники удается далеко не всегда. Поэтому приходится принимать меры для уменьшения шума на путях его распространения между источником и рабочим местом.
Зная шумовую характеристику машины или транспортного средства и произведя акустический расчет, можно найти величину октавного уровня звукового давления или эквивалентного уровня звука на рабочем месте. Если этот уровень превышает допустимый, необходимо определить требуемое снижение шума посредством мероприятий по шумоглушению. Последовательность расчета приведена ниже.
1) Расчетные точки при акустических расчетах следует выбирать внутри помещений зданий и сооружений, а также на территориях, на рабочих местах или в зоне постоянного пребывания людей на высоте 1,2-1,5 м от уровня пола, рабочей площадки или планировочной отметки территории.
При этом внутри помещения, в котором один источник шума или несколько источников шума с одинаковыми октавными уровнями звукового давления, следует выбирать не менее двух расчетных точек: одну на рабочем месте, расположенном в зоне отраженного звука, а другую – на рабочем месте в зоне прямого звука, создаваемого источниками шума.
Если в помещении несколько источников шума, отличающихся друг от друга по октавным уровням звукового давления на рабочих местах более чем на 10 дБ, то в зоне прямого звука следует выбирать две расчетные точки: на рабочих местах у источников с наибольшими и наименьшими уровнями звукового давления L в дБ.
2) Октавные уровни звукового давления L в дБ в расчетных точках на рабочих местах помещений (рис. 7.3), в которых один источник шума, следует определять:
Рис.7.3. Схема расположения расчетных точек (РТ ) и источника шума (ИШ )
РТ1
- расчетная точка в зоне прямого и отраженного звука; РТ2
- расчетная точка
в зоне прямого звука; РТ3
- расчетная точка в зоне отраженного звука
, дБ; (7.8)
б) в зоне прямого звука по формуле
, дБ; (7.9)
в) в зоне отраженного звука по формуле
где L p – октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ; c –коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля и принимаемый в зависимости от отношения расстояния r между акустическим центром источника и расчетной точкой к максимальным габаритным размерам l макс, принимают по табл. 7.2;
Таблица 7.2
Значения коэффициента c
| r/ l макс | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,5 | |
| c | 2,5 | 1,6 | 1,25 |
F – фактор направленности источника шума, безразмерный, определяется по опытным данным (для источников шума с равномерным излучением звука F = 1); S – площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник и проходящей через расчетную точку, м 2 , для источников шума, у которых 2l макс < r , следует принимать при расположении источника шума:
В пространстве (на колонне в помещении) S = 4 p r 2 ;
В полупространстве – на полу, на поверхности стены, перекрытия
S
= 2 p r 2
;
В 1/4 пространства – в двухгранном углу, образованном ограждающими конструкциями (на полу близко от одной стены или на стене, близко от пола), S = p r 2 ;
В 1/8 пространства – в трехгранном углу, образованном ограждающими конструкциями (на полу близко от двух стен), S = p r 2 /2;
В – постоянная помещения, м 2 , определяемая по п. 3); y – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, принимаемым по опытным данным, а при их отсутствии – по графику на рис. 7.4.
Акустический центр источника шума, расположенного на полу или стене, следует принимать совпадающим с проекцией геометрического центра источника шума на горизонтальную или вертикальную плоскость.
Рис. 7.4. График для определения коэффициента y в зависимости
от отношения постоянной помещения В к площади ограждающих
поверхностей S огр
3) Постоянную помещения В, м 2 , в октавных полосах частот следует определять по формуле
В = В 1000 m (7.11)
где В 1000 – в м 2 на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяемая по табл. 7.3 в зависимости объема V , м 3 и типа помещения; m– частотный множитель, определяемый по табл. 7.4.
Таблица 7.3
Постоянная помещения В 1000
| Тип помещения | Описание помещения | Постоянная помещения В 1000 , м 2 |
| С небольшим количеством людей (металлообрабатывающие цехи, вентиляционные камеры, генераторные, машинные залы, испытательные стенды | V /20 | |
| С жесткой мебелью и большим количеством людей, или с небольшим количеством людей и мягкой мебелью (лаборатории, ткацкие и деревообрабатывающие цехи, кабинеты и т.п.). | V /10 | |
| С большим количеством людей мягкой мебелью (рабочие помещения зданий управлений, залы конструкторских бюро, аудитории учебных заведений, залы ресторанов, торговые залы магазинов, залы ожидания аэропортов и вокзалов, номера гостиниц, классные помещения в школах, читальные залы библиотек, жилые помещения и т. п.). | V /6 | |
| Помещения со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен | V /1,5 |
Примечание к табл.7.3. Постоянную помещения В 1000 для помещений четвертого типа можно применить при определении В по формуле (7.11) только при расчете требуемой частотной характеристики изоляции воздушного шума ограждающей конструкцией и акустическом расчете вентиляционных систем. Во всех других случаях постоянную помещения В в октавных полосах следует определить с учетом наличия в помещении звукопоглощающих конструкций и экранов по СНиП II-12-77 «Защита от шума».
Таблица 7.4
Частотный множитель m
| Объем помещения, V , м 3 | Cреднегеометрическая частота октавной полосы, Гц | |||||||
| V < 200 | 0,8 | 0,75 | 0,7 | 0,8 | 1,4 | 1,8 | 2,5 | |
| V = 200-1000 | 0,65 | 0,62 | 0,64 | 0,75 | 1,5 | 2,4 | 4,2 | |
| V > 1000 | 0,5 | 0,5 | 0,55 | 0,7 | 1,6 |
4) Октавные уровни звукового давления L в дБ в расчетных точках помещений, в которых несколько источников шума, следует определять:
а) в зоне прямого и отраженного звука по формуле
, дБ, (7.12)
где L р i – октавный уровень звуковой мощности, создаваемой i -тым источником шума, дБ; , , S i – то же, что и в формулах (7.8)и (7.9), но для i -го источника шума; т – количество источников шума, ближайших к расчетной точке (т. е. источников шума, для которых r i £ 5r мин, где r мин – расстояние от расчетной точки до акустического центра ближайшего к ней источника шума, м); n – общее количество источников шума в помещении; В и y – то же, что и в формулах (7.8) и (7.10);
б) в зоне отраженного звука по формуле
, дБ. (7.13)
Первый член в формуле (7.13) следует определять, суммируя уровни звуковой мощности источников шума L р i по табл.7.5, а если все источники шума имеют одинаковую звуковую мощность L р 0 , то
.
Таблица 7.5
Добавка на разность двух складываемых уровней шума
5) Октавные уровни звукового давления L в дБ в расчетных точках, если источник шума и расчетные точки расположены на территории жилой застройки или на площадке предприятия, следует определить по формуле
где L р – октавный уровень звуковой мощности в дБ источника шума; Ф – то же, что в формулах (7.8) и (7.9); r – расстояние в м от источника шума до расчетной точки; b а – затухание звука в атмосфере в дБ/км, принимаемое по табл. 7.6; W – пространственный угол излучения звука, принимаемый для источников шума, расположенных:
В пространстве (на мачте, на трубе)–W = 4p;
на поверхности территории, на земле или на ограждающих конструкциях зданий и сооружений – W = 2p;
В двухгранном углу, образованном ограждающими конструкциями зданий и сооружений или ограждающими конструкциями зданий и поверхностью земли, – W = p.
Таблица 7.6
Затухание звука в атмосфере
Октавные уровни звукового давления L , дБ, допускается определять по формуле (7.14), если расчетные точки расположены на расстояниях r , больших удвоенного максимального размера источника шума. При расстояниях r £ 50 м затухание звука в атмосфере в расчетах не учитывается.
6) Октавный уровень звуковой мощности шума , дБ, прошедшего через преграду (ограждающую конструкцию помещения) (рис 7.5, а, б), следует определять по формуле
где L –октавный уровень звукового давления, дБ, у преграды, определяемый согласно указаниям примеч. 2 и 3 к настоящему пункту; S п – площадь преграды в м 2 ; DL p –снижение уровня звуковой мощности шума в дБ при прохождении звука через преграду, определяемое согласно указаниям примеч. 1 к настоящему пункту; d Д – поправка в дБ, учитывающая характер звукового поля при падении звуковых волн на преграду, определяемая согласно указаниям примеч. 2 и 3 к настоящему пункту.
 |  |
Рис. 7.5. Схема размещения источников шума и расчетных точек
I
II
- атмосфера; III
Примечания к п. 6:
1. Если преградой является ограждающая конструкция, то DL p = R, где R – изоляция воздушного шума ограждающей конструкцией в октавной полосе частот. Расчет изоляции от воздушного шума ограждающей конструкцией подробно изложен в разделе 6 СНиП II-12-77 «Защита от шума».
2. При падении звуковых волн из помещения на преграду (рис.7.5а ) поправка d Д = 6 дБ, а L должен быть определен по формулам (7.10) или (7.13).
3. При падении звуковых волн из помещения на преграду из атмосферы (рис. 7.5б) поправка d Д = 0, а L следует определять по формулам (7.14) и (7.16).
7) Октавные уровни звуковой мощности DL p , пр –шума, дБ, прошедшего через преграду в защищаемое от шума помещение, если источники шума находятся в помещении, расположенном в другом здании (рис. 7.6), следует определять последовательно.
Рис. 7.6. Схема расположения источника шума и расчетной точки,
расположенной в защищаемом от шума помещении в другом здании
ИШ - источник шума; РТ - расчетная точка; А - промежуточная точка;
I
- помещение с источниками шума; II
- атмосфера; III
- защищаемое от шума помещение
Сначала следует определить октавные уровни звуковой мощности шума DL p , i , дБ, прошедшего через различные преграды из помещения с источником (или несколькими источниками) шума в атмосферу, по формуле (7.15). Затем следует определить октавные уровни звукового давления шума L i , дБ, в промежуточной расчетной точке А у наружной ограждающей конструкции помещения, защищаемого от шума, по формуле (7.14), заменив в ней L на L i , а L p на L p , i . После этого следует определить суммарные октавные уровни звукового давления L сум, дБ, в точке А по формуле (7.16), а затем определить октавные уровни звуковой мощности шума, прошедшего в защищаемое от шума помещение, DL p , пр, дБ, по формуле (7.15), заменив в ней L на L сум и приняв d Д = 0.
8) Октавные уровни звукового давления в расчетной точке L пр, дБ, прошедшего через преграду, следует определять по формулам (7.10), (7.13) или (7.14), заменив в них L на L пр и L p на DL p , пр.
9) Октавные уровни звукового давления от нескольких источников шума L сум, дБ, следует определять как сумму уровней звукового давления L i , дБ, в выбранной расчетной точке от каждого источника шума (или каждой преграды, через которую проникает шум в помещение или в атмосферу) по формуле
, дБ. (7.16)
Для упрощения расчетов суммирование уровней звукового давления следует производить по табл. 7.5 аналогично суммированию уровней звуковой мощности источников шума.
10) Октавный уровень звукового давления L j , дБ, в расчетной точке для прерывистого шума от одного источника следует определять по формулам (7.8)-(7.10) или (7.14) для каждого отрезка времени τ j , мин, в течение которого значение октавного уровня звукового давления L j , дБ остается постоянным, заменив в указанных формулах L на L j .
L экв, дБ, за общее время воздействия шума Т , мин, по формуле
, дБ, (7.17)
где τ j – время, мин, в течение которого значение уровня звукового давления L j , дБ, остается постоянным; L j – постоянное значение октавного уровня звукового давления, дБ, прерывистого шума за время τ j , мин; Т – общее время воздействия шума, мин.
Примечание. За общее время воздействия шума Т , мин, следует принимать:
В производственных помещениях – продолжительность рабочей смены;
На территориях, для которых установлены уровни шума, – продолжительность дня (с 7 до 23 ч) или ночи (с 23 до 7 ч).
11) Октавный уровень звукового давления L j и, дБ, в расчетной точке для импульсного шума от одного источника следует определять по формулам (7.8)-(7.10) или (7.14) для каждого отдельного импульса продолжительностью, мин, с октавным значением звукового давления L j и, дБ, заменив в указанных формулах L на L j и .
Затем следует определить эквивалентный октавный уровень звукового давления L экв, дБ, за выбранный отрезок времени Т , мин, по формуле (7.17), заменив в ней τ j и на τ j и, а L на L j и .
12) Эквивалентные октавные уровни звукового давления L экв сум, дБ, в расчетной точке для прерывистого и импульсного шумов от нескольких источников шума следует определять в соответствии с п. 9), заменив L сум на L экв сум а L i на L экв i .
13) Определив октавные уровни звукового давления L в расчетной точке (на рабочем месте) расчетом или путем измерений, находят требуемую эффективность мероприятий по снижению шума для каждой октавной полосы
ΔL тре6 = L общ – L доп, дБ, (7.18)
где L общ – октавные уровни звукового давления от нескольких источников шума в расчетной точке (на рабочем месте), дБ; L доп – допустимый октавный уровень звука в расчетной точке (на рабочем месте), дБ, по ГОСТ 12.1.003-83 см. прил. 5.
Транспортный шум рассчитывают для эквивалентных уровней звука в децибелах А.
