Акустический расчет
Общие технические и организационные методы борьбы с шумом и вибрациями на производстве
Борьба с шумом и вибрациями на промышленном предприятии - это комплекс инженерно-технических мероприятий. Выявление источников и причин возникновения шума и вибраций должно быть совмещено с регистрацией и изучением их спектров. Только опираясь на исследования амплитудно-частотных характеристик, можно наметить и провести в жизнь технические мероприятия, направленные на устранение причин возникновения вибраций и шума. Расстановка оборудования в цехах должна производиться не только с учетом технологического процесса, удобства монтажа, ремонта, но и с учетом требований обеспечения здоровых условий труда.
Шумное оборудование следует группировать отдельно и устанавливать или в изолированном помещении, или в отдельной части цеха со звукоизолирующими или экранирующими перегородками.
При разработке технологических процессов, а также при проектировании участков, цехов, оборудования выполняется расчет ожидаемых шумовых полей в местах длительного пребывания людей.
Для этого необходимо выполнить акустический расчет, который включает:
выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;
выбор расчетных точек в помещении, для которых производится расчет допустимых уровней звукового давления для этих точек;
определение ожидаемых уровней звукового давления в расчетных точках до осуществления мероприятий по снижению шума с учетом снижения уровней звуковой мощности по пути распространения шума;
определение требуемого снижения уровня звукового давления в расчетных точках;
выбор мероприятий для обеспечения требуемого снижения уровней звукового давления в расчетных точках;
расчет и проектирование шумоглушащих, звукопоглощающих и звукоизолирующих конструкций (глушителей, экранов, звукопоглощающих облицовок, звукоизолирующих кожухов и т. п.).
В начале расчета необходимо выявить все источники шума в производственных помещениях, обратив особое внимание на особо мощные источники. Шумовые характеристики оборудования и установок указываются заводом - изготовителем в прилагаемой технической документации.
Расчетные точки внутри помещения выбирают по ГОСТ 12.1.050-86. ССБТ «Методы измерения шума на рабочих местах».
В зоне постоянного пребывания людей выбирают не менее двух расчетных точек на высоте 1,5 м от уровня пола или рабочей площадки. При одном источнике шума в помещении первая расчетная точка берется на рабочем месте, при нескольких однотипных источниках - на рабочем месте в средней части помещения. Вторая расчетная точка берется в зоне постоянного пребывания людей, не связанных с работой оборудования. Если имеется несколько различных источников, отличающихся друг от друга по октавным уровням звуковой мощности более чем на 15 дБ хотя бы в одной октавной полосе, то на рабочих местах берутся две расчетные точки: у источников с максимальным и минимальным уровнями шума. Для цехов с групповым размещением однотипного оборудования расчетные точки берутся в центре каждой группы. Допустимые уровни звукового давления принимаются на основании ГОСТ 12.1.003-86, ССБТ «Шум. Общие требования безопасности».
Определение ожидаемых уровней звукового давления в расчетных точках .
При проведении расчетов ожидаемых уровней звукового давления в производственных помещениях наиболее часто расчетная точка находится в том же помещении, где установлен источник шума или в соседнем помещении.
А. Расчетная точка находится в помещении с одним источником шума.
L = L P +101g(Ф/4r 2 +4/B) (2.27)
где L - уровень звукового давления, дБ;
L p - уровень звуковой мощности источника шума, дБ;
Ф - фактор направленности источника для направления в точку наблюдения;
r-расстояние от геометрического центра источника до расчетной точки,м;
В - постоянная помещения (определяется по графику зависимости от объема помещения), м 2 ;
Б. Расчетная точка находится в помещении с несколькими источниками шума.
L=10lg(
іФ/4
г 2
+4/В
і)
(2.28)
где
i
= 10 0,1
Lp і
- сумма уровней звуковой мощности для
i
- того источника шума;
Lpi -уровень звуковой мощности i - того источника, дБ;
m i - число источников, находящихся в зоне прямой видимости из расчетной точки;
п - общее число источников в помещении с учетом среднего коэффициента одновременности работы оборудования.
В . Расчетная точка расположена в изолируемом от источников шума помещении.
Если источники (или один источник) шума расположены в смежном с изолируемым помещении, а шум проникает в изолируемое помещение через ограждающие конструкции, то ожидаемые уровни в расчетной точке определяются по формуле:
L = Lр.сум - 10 lg Ви + 10 lg Sorp - R - 10 lg Вш + 6, дБ (2.29)
Lp
cyм=101g
Lpi
(2.30)
Lp сум - суммарный уровень звуковой мощности, излучаемый всеми источниками, находящимися в рассматриваемом шумном помещении, дБ;
m - общее количество источников шума; (если источник шума один, m = 1, Lp сум = Lp, где Lp - уровень звуковой мощности этого источника);
Ви, Вш - соответственно постоянные изолируемого и шумного помещений, м 2 ;
Sorp - площадь ограждения, м 2 ;
R-звукоизолирующая способность ограждения, через которое шум проникает в изолируемое помещение, дБ.
R = 201gQ + 201gf-54, (2.31)
где Q - вес 1-го м 2 ограждения заданной толщины, кг / м 2 ;
f- частота звука, Гц.
f rp =----------- , (2.32)
где f г p - частота волнового совпадения, от которой звукоизолирующая способность не будет возрастать, Гц;
с 1 - скорость распространения звуковых волн, м/с;
h - толщина преграды, см.
Определение требуемого снижения уровней звукового давления
Требуемое
снижение уровней звукового давления
L
определяется по формуле:
L=
L-L доп
()
где L-измеренный уровень звукового давления на рабочих местах действующего предприятия, определенный в расчетных точках (см. п. 3);
L доп -допустимые по нормам уровни звукового давления, дБ по ГОСТ 12.1.003-86. «Шум. Общие требования безопасности».
Методы и средства коллективной и индивидуальной
защиты от шума
После получения требуемого снижения уровней звукового давления необходимо выбрать метод защиты от шума.
Средства защиты от шума подразделяют на средства коллективной и индивидуальной защиты.
Методы относительно снижения шума следует предусматривать на стадии проектирования промышленных объектов и оборудования. Снижение шума можно достичь только путем обесшумливания всего оборудования с высоким уровнем шума.
Работу относительно обесшумливания действующего производственного оборудования в помещении начинают с составления шумовых карт и спектров шума, оборудования и производственных помещений, на основании которых выносится решение относительно направления работы.
Борьба с шумом в источнике его возникновения – наиболее действенный способ борьбы с шумом. Создаются малошумные механические передачи, разрабатываются способы снижения шума в подшипниковых узлах, вентиляторах.
Архитектурно-планировочный аспект коллективной защиты от шума – предполагается снижение уровня шума путем использования экранов, территориальных разрывов, шумозащитных конструкций, зонирования и районирования источников и объектов защиты, защитных полос озеленения.
Организационно-технические средства защиты от шума связаны с изучением процессов шумообразования промышленных установок и агрегатов, транспортных машин, технологического и инженерного оборудования, а также с разработкой более совершенных малошумных конструкторских решений, норм предельно допустимых уровней шума станков, агрегатов, транспортных средств и т.д.
Акустические средства защиты от шума подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения и глушители шума.
Снижение шума звукоизоляцией. Суть этого метода заключается в том, что шумоизлучающий объект или несколько наиболее шумных объектов располагаются отдельно, изолировано от основного, менее шумного помещения звукоизолированной стеной или перегородкой. Звукоизоляция также достигается путем расположения наиболее шумного объекта в отдельной кабине. Звукоизоляция достигается также путем расположения оператора в специальной кабине, откуда он наблюдает и руководит технологическим процессом. Звукоизолирующий эффект обеспечивается также установлением экранов и колпаков, что защищает рабочее место и человека от непосредственного влияния прямого звука.
Звукопоглощение достигается за счет перехода колебательной энергии в теплоту вследствие потерь на трение в звукопоглотителе. Звукопоглощающие материалы и конструкции предназначены для поглощения звука как в помещениях с источником, так и в соседних помещениях. Звукопоглощение используется при акустической обработке помещений.
Акустическая обработка помещения предусматривает покрытие потолка и верхней части стен звукопоглощающим материалом. Дополнительно к потолку могут подвешиваться звукопоглощающие щиты, конусы, кубы; устанавливаются резонаторные экраны, т.е. искусственные поглотители. Эффект акустической обработки больше в низких помещениях (где высота не превышает 6м). Акустическая обработка позволяет снизить шум на 8 дБА.
Уровень звука после применения звукопоглощающей облицовки рассчитывают по формуле:
L=10
,
(2.32)
где В – постоянная помещения, м 2 ;
В 1 – постоянная помещения после акустической обработки, м 2 .
В 1 =
,
(2.33)
Где А 1 – эквивалентная площадь звукопоглощения поверхностями не занятыми звукопоглощающей облицовкой;
-
добавочное звукопоглощение, вносимое
звукопоглощающей облицовкой;
А 1 =
(S-S обл)
– эквивалентная площадь звукопоглощения
поверхностями не занятыми звукопоглощающей
облицовкой;
-
средний коэффициент звукопоглощения
акустически обработанного помещения.
=
S обл 
обл,
(2.34)
S обл – площадь звукопоглощения облицовки;
обл
– реверберационный коэффициент
звукопоглощающей облицовки.
А 1 =В ш S/ В ш +S, (2.35)
S – общая площадь всех поверхностей помещения
=А 1 
/S
(2.36)
Инженерно-строительный журнал, N 5, 2010 год
Рубрика: Технологии
Д.т.н., профессор И.И.Боголепов
ГОУ
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
и ГОУ Санкт-Петербургский государственный морской технический
университет;
магистр А.А.Гладких,
ГОУ Санкт-Петербургский государственный политехнический
университет
Система вентиляции и
кондиционирования воздуха (СВКВ) - важнейшая система для
современных зданий и сооружений. Однако, кроме необходимого
качественного воздуха, система транспортирует в помещения шум. Он
идет от вентилятора и других источников, распространяется по
воздуховоду и излучается в вентилируемое помещение. Шум несовместим
с нормальным сном, учебным процессом, творческой работой,
высокопроизводительным трудом, полноценным отдыхом, лечением,
получением качественной информации . В строительных нормах и
правилах России сложилась такая ситуация. Метод акустического
расчета СВКВ зданий, использовавшийся в старом СНиПе II-12-77 "Защита от шума " ,
устарел и не вошел поэтому в новый СНиП 23-03-2003 "Защита от шума " .
Итак, старый метод устарел, а нового общепризнанного пока нет . Ниже предлагается простой приближенный способ акустического
расчета СВКВ в современных зданиях, разработанный с использованием
лучшего производственного опыта, в частности, на морских судах .
Предлагаемый акустический
расчет основан на теории длинных линий распространения звука в
акустически узкой трубе и на теории звука помещений с
практически диффузным звуковым полем . Он выполняется с целью
оценки уровней звукового давления (далее - УЗД) и соответствия их
значений действующим нормам допустимого шума . Он
предусматривает определение УЗД от СВКВ вследствие работы
вентилятора (далее - "машина") для следующих типовых групп
помещений:
1) в помещении, где
расположена машина;
2) в помещениях, через
которые воздуховоды проходят транзитом;
3) в помещениях,
обслуживаемых системой.
Исходные данные и требования
Расчет, проектирование и
контроль защиты людей от шума предлагается выполнять для наиболее
важных для человеческого восприятия октавных полос частот, а
именно: 125 Гц, 500 Гц и 2000 Гц. Октавная полоса частот 500 Гц
является среднегеометрической величиной в диапазоне нормируемых по
шуму октавных полос частот 31,5 Гц - 8000 Гц . Для постоянного
шума расчет предусматривает определение УЗД в октавных полосах
частот по уровням звуковой мощности (УЗМ) в системе. Величины УЗД и
УЗМ связаны общим соотношением = - 10, где - УЗД относительно
порогового значения 2·10 Н/м; - УЗМ относительно порогового значения
10 Вт; - площадь распространения фронта звуковых
волн, м.
УЗД должны определяться в
расчетных точках нормируемых по шуму помещений по формуле = + , где - УЗМ источника шума. Величина , учитывающая влияние помещения на шум в
нем, рассчитывается по формуле:
где - коэффициент, учитывающий влияние ближнего
поля; - пространственный угол излучения источника
шума, рад.; - коэффициент направленности излучения,
принимается по экспериментальным данным (в первом приближении равен
единице); - расстояние от центра излучателя шума до
расчетной точки в м; = - акустическая постоянная помещения,
м; - средний коэффициент звукопоглощения
внутренних поверхностей помещения; - суммарная площадь этих поверхностей,
м; - коэффициент, учитывающий нарушение
диффузного звукового поля в помещении.
Указанные величины,
расчетные точки и нормы допустимого шума регламентируются для
помещений различных зданий СНиПом
23-03-2003 "Защита от шума " . Если расчетные значения УЗД
превосходят норму допустимого шума хотя бы в одной из указанных
трех полос частот, то необходимо спроектировать мероприятия и
средства снижения шума.
Исходными данными для
акустического расчета и проектирования СВКВ являются:
-
компоновочные схемы, применяемые в конструкции сооружения; размеры
машин, воздуховодов, регулирующей арматуры, колен, тройников и
воздухораспределителей;
-
скорости движения воздуха в магистралях и ответвлениях - по данным
технического задания и аэродинамического расчета;
-
чертежи общего расположения помещений, обслуживаемых СВКВ - по
данным строительного проекта сооружения;
-
шумовые характеристики машин, регулирующей арматуры и
воздухораспределителей СВКВ - по данным технической документации на
эти изделия.
Шумовыми характеристиками
машины являются следующие уровни УЗМ воздушного шума в октавных
полосах частот в дБ: - УЗМ шума, распространяющегося от машины в
воздуховод всасывания; - УЗМ шума, распространяющегося от машины в
воздуховод нагнетания; - УЗМ шума, излучаемого корпусом машины в
окружающее пространство. Все шумовые характеристики машины
определяются в настоящее время на основании акустических измерений
по соответствующим национальным или международным стандартам и
другим нормативным документам .
Шумовые характеристики
глушителей, воздуховодов, регулируемой арматуры и
воздухораспределителей представлены УЗМ воздушного шума в октавных
полосах частот в дБ:
- УЗМ шума, генерируемого элементами
системы при прохождении потока воздуха через них (генерация шума);
- УЗМ шума, рассеиваемого или поглощаемого
в элементах системы при прохождении через них потока звуковой
энергии (снижение шума).
Эффективность генерации и
снижения шума элементами СВКВ определяются на основании
акустических измерений. Подчеркнем, что значения величин и должны быть указаны в соответствующей
технической документации.
Должное внимание
уделяется при этом точности и надежности акустического расчета,
которые закладываются в погрешность результата величинами и .
Расчет для помещений, где установлена машина
Пусть в помещении 1, где
установлена машина, имеется вентилятор, уровень звуковой мощности
которого, излучаемый в трубопровод всасывания, нагнетания и через
корпус машины, есть величины в дБ , и . Пусть у вентилятора на стороне
трубопровода нагнетания установлен глушитель шума с эффективностью
глушения в дБ (). Рабочее место находится на расстоянии
от машины. Разделяющее помещение 1 и
помещение 2 стена находится на расстоянии от машины. Постоянная звукопоглощения
помещения 1: = .
Для помещения 1 расчет
предусматривает решение трех задач.
1-я задача
.
Выполнение нормы допустимого шума .
Если всасывающий и
нагнетательный патрубки выведены из помещения машины, то расчет УЗД
в помещении, где она расположена, производится по следующим
формулам.
Октавные УЗД в расчетной
точке помещения определяются в дБ по формуле:
где - УЗМ шума, излучаемого корпусом машины с
учетом точности и надежности с помощью . Величина , указанная выше, определяется по
формуле:
Если в помещении
размещены n
источников шума, УЗД от каждого из которых в
расчетной точке равны , то суммарный УЗД от всех их определяется
по формуле:
В
результате акустического расчета и проектирования СВКВ для
помещения 1, где установлена машина, должно быть обеспечено
выполнение в расчетных точках норм допустимого шума .
2-я задача.
Расчет
величины УЗМ в воздуховоде нагнетания из помещения 1 в помещение 2
(помещение, через который воздуховод проходит транзитом), а именно
величины в дБ производится по формуле
3-я задача.
Расчет
величины УЗМ, излучаемой стенкой площадью со звукоизоляцией помещения 1 в помещение 2, а именно
величины в дБ, выполняется по формуле
Таким образом,
результатом расчета в помещении 1 является выполнение норм по шуму
в этом помещении и получение исходных данных для расчета в
помещении 2.
Расчет для помещений, через которые воздуховод проходит транзитом
Для помещения 2 (для
помещений, через которые воздуховод проходит транзитом) расчет
предусматривает решение следующих пяти задач.
1-я задача.
Расчет
звуковой мощности, излучаемой стенками воздуховода в помещение 2, а
именно определение величины в дБ по формуле:
В
этой формуле: - см. выше 2-ю задачу для помещения 1;
=1,12 - эквивалентный диаметр сечения воздуховода
с площадью поперечного сечения ;
- длина помещения 2.
Звукоизоляция стенок
цилиндрического воздуховода в дБ рассчитывается по формуле:
где - динамический модуль упругости материала
стенки воздуховода, Н/м;
- внутренний диаметр воздуховода в м;
- толщина стенки воздуховода в м;
Звукоизоляция стенок
воздуховодов прямоугольного сечения рассчитывается по следующей
формуле в ДБ:
где = - масса единицы поверхности стенки
воздуховода (произведение плотности материала в кг/м на толщину стенки в м);
- среднегеометрическая частота октавных
полос в Гц.
2-я задача.
Расчет
УЗД в расчетной точке помещения 2, находящейся на расстоянии
от первого источника шума (воздуховод)
выполняется по формуле, дБ:
3-я задача.
Расчет
УЗД в расчетной точке помещения 2 от второго источника шума (УЗМ,
излучаемой стеной помещения 1 в помещение 2, - величина в дБ) выполняется по формуле, дБ:
4-я задача.
Выполнение нормы допустимого шума .
Расчет ведется по формуле
в дБ:
В
результате акустического расчета и проектирования СВКВ для
помещения 2, через которое воздуховод проходит транзитом, должно
быть обеспечено выполнение в расчетных точках норм допустимого шума
. Это первый результат.
5-я задача.
Расчет
величины УЗМ в воздуховоде нагнетания из помещения 2 в помещение 3
(помещение, обслуживаемое системой), а именно величины в дБ по формуле:
Величина потерь на
излучение звуковой мощности шума стенками воздуховодов на
прямолинейных участках воздуховодов единичной длины в дБ/м представлена в таблице 2. Вторым
результатом расчета в помещении 2 является получение исходных
данных для акустического расчета системы вентиляции в помещении
3.
Расчет для помещений, обслуживаемых системой
В
помещениях 3, обслуживаемых СВКВ (для которых система в конечном
счете и предназначена), расчетные точки и нормы допустимого шума
принимаются в соответствии со СНиП
23-03-2003 "Защита от шума " и техническим заданием.
Для помещения 3 расчет
предусматривает решение двух задач.
1-я задача.
Расчет
звуковой мощности, излучаемой воздуховодом через выпускное
воздухораспределительное отверстие в помещение 3, а именно
определение величины в дБ, предлагается выполнять следующим
образом.
Частная задача
1
для низкоскоростной системы со скоростью воздуха v
<< 10 м/с и = 0 и трех типовых помещений (см. ниже
пример акустического расчета) решается с помощью формулы в дБ:
Здесь
() - потери в глушителе шума в помещении
3;
() - потери в тройнике в помещении 3 (см. ниже
формулу);
- потери в результате отражения от конца
воздуховода (см. таблицу 1 ).
Общая задача 1
состоит в решении для многих из трех типовых помещений с помощью
следующей формулы в дБ:
Здесь - УЗМ шума, распространяющегося от машины в
воздуховод нагнетания в дБ с учетом точности и надежности величиной
(принимается по данным технической
документации на машины);
- УЗМ шума, генерируемого воздушным
потоком во всех элементах системы в дБ (принимается по данным
технической документации на эти элементы);
- УЗМ шума, поглощающегося и
рассеивающегося при прохождении потока звуковой энергии через все
элементы системы в дБ (принимается по данным технической
документации на эти элементы);
- величина, учитывающая отражение звуковой
энергии от концевого выходного отверстия воздуховода в дБ,
принимается по таблице 1 (эта величина равна нулю, если уже включает в себя );
- величина, равная 5 дБ для низкоскоростной
СВКВ (скорость воздуха в магистралях меньше 15 м/с), равная 10 дБ
для среднескоростной СВКВ (скорость воздуха в магистралях меньше 20
м/с) и равная 15 дБ для высокоскоростной СВКВ (скорость в
магистралях меньше 25 м/с).
Таблица 1.
Величина
в дБ. Октавные полосы
Акустичекие расчеты
Среди проблем оздоровления окружающей среды борьба с шумами является одной из актуальнейших. В крупных городах шум является одним из основных физических факторов, формирующих условия среды обитания.
Рост промышленного и жилищного строительства, бурное развитие различных видов транспорта, все большее применение в жилых и общественных зданиях сантехнического и инженерного оборудования, бытовой техники привели к тому, что уровни шума в селитебных зонах города стали сравнимы с уровнями шумов на производстве.
Шумовой режим крупных городов формируется главным образом автомобильным и рельсовым транспортом, составляющим 60-70% всех шумов.
Заметное влияние на уровень шума оказывает увеличение интенсивности воздушных перевозок, появление новых мощных самолетов и вертолетов, а также железнодорожный транспорт, открытые линии метро и метро мелкого заложения.
Вместе с тем, в некоторых крупных городах, где предпринимаются меры по улучшению шумовой обстановки наблюдается снижение уровней шума.
Шумы бывают акустические и неакустичекие, какова их разница?
Акустический шум определяется как совокупность различных по силе и частоте звуков, возникающих в результате колебательного движения частиц в упругих средах (твердых, жидких, газообразных).
Неакустические шумы - Радиоэлектронные шумы - случайные колебания токов и напряжений в радиоэлектронных устройствах, возникают в результате неравномерной эмиссии электронов в электровакуумных приборах (дробовой шум, фликкер-шум), неравномерности процессов генерации и рекомбинации носителей заряда (электронов проводимости и дырок) в полупроводниковых приборах, теплового движения носителей тока в проводниках (тепловой шум), теплового излучения Земли и земной атмосферы, а также планет, Солнца, звёзд, межзвёздной среды и т. д. (шумы космоса).
Акустический расчёт, расчет уровня шума.
В процессе строительства и эксплуатации различных объектов проблемы борьбы с шумом являются неотъемлемой частью охраны труда и защиты здоровья населения. Выступать источниками могут машины, транспортные средства, механизмы и другое оборудование. Шум, его величина воздействия и вибраций на человека зависит от уровня звукового давления, частотных характеристик.
Под нормированием шумовых характеристик понимают установление ограничений на значения этих характеристик, при которых шум, воздействующий на людей, не должен превышать допустимых уровней, регламентированных действующими санитарными нормами и правилами.
Целями акустического расчета являются:
Выявление источников шума;
Определение их шумовых характеристик;
Определение степени влияния источников шума на нормируемые объекты;
Расчет и построение индивидуальных зон акустического дискомфорта источников шума;
Разработка специальных шумозащитных мероприятий, обеспечивающих требуемый акустический комфорт.
Установка систем вентиляции и кондиционирования уже считается естественной потребностью в любом здании (будь оно жилое или административное), акустический расчет должен выполняться и для помещений подобного типа. Так, в случае не проведения расчета уровня шума, может оказаться, что в помещении очень низкий уровень звукопоглощения, а это очень усложняет процесс общения людей в нем.
Поэтому прежде чем устанавливать в помещении системы вентиляции, провести акустический расчет нужно обязательно. Если окажется, что для помещения характерны плохие акустические свойства, необходимо предложить провести ряд мероприятий, по улучшению акустической обстановки в помещении. Поэтому акустические расчеты выполняются и на установку бытовых кондиционеров.
Акустический расчет чаще всего проводится для объектов, которые имеют сложную акустику или отличаются повышенным требованиям к качеству звука.
Звуковые ощущения возникают в органах слуха при воздействии на них звуковых волн в диапазоне от 16 Гц до 22 тыс. Гц. Звук распространяется в воздухе со скоростью 344 м/с, за 3 сек. 1 км.
Величина порога слышимости зависит от частоты ощущаемых звуков и равна 10-12 Вт/м 2 на частотах близких 1000 Гц. Верхней границей является порог болевого ощущения, который в меньшей степени зависит от частоты и лежит в пределах 130 - 140 дБ (на частоте 1000 Гц по интенсивности 10 Вт/м 2, по звуковому давления).
Соотношение уровня интенсивности и частоты определяет ощущение громкости звука, т.е. звуки, имеющие различную частоту и интенсивность, могут оцениваться человеком как равногромкие.
При восприятии звуковых сигналов на определенном акустическом фоне может наблюдаться эффект маскировки сигнала.
Эффект маскировки может отрицательно сказываться в акустических индикаторах и может быть использован для улучшения акустической обстановки, т.е. в случае маскировки высокочастотного тона низкочастотным, который менее вреден для человека.
Порядок выполнения акустического расчета.
Для выполнения акустического расчета потребуются следующие данные:
Размеры помещения, для которого будет проводиться расчет уровня шума;
Основные характеристики помещения и его свойства;
Спектр шума от источника;
Характеристика преграды;
Данные о расстоянии от центра источника шума до точки акустического расчета.
При расчете, для начала определяются источники шума и их характерные свойства. Далее на исследуемом объекте выбираются точки, в которых будут проводиться расчеты. В выбранных точках объекта проводится расчет предварительного уровня звукового давления. Основываясь на полученных результатах, выполняется расчет по снижению шума до требуемых норм. Получив все необходимые данные, выполняется проект по разработке мероприятий, благодаря которым будет снижен уровень шума.
Правильно выполненный акустический расчет является залогом отличной акустики и комфорта в помещении любого размера и конструкции.
На основе выполненного акустического расчета можно предлагать следующие мероприятия для снижения уровня шума:
* установка звукоизолирующих конструкций;
* использование уплотнений в окнах, дверях, воротах;
* использование конструкций и экранов, которые поглощают звук;
*осуществление планировки и застройки селитебной территории в соответствии со СНиП;
* применение глушителей шума в вентиляционных системах и системах кондиционирования.
Проведение акустического расчета.
Работы по расчету уровней шума, оценки акустического (шумового) воздействия, а также проектирование специализированных шумозащитных мероприятий, должны осуществляться специализированной организацией, имеющей соответствующую область.
шум акустический расчет измерение
В самом простом определении основная задача акустического расчета - это оценка уровня шума, создаваемого источником шума в заданной расчетной точке с установленным качеством акустического воздействия.
Процесс проведения акустического расчета состоит из следующих основных этапов:
1. Сбор необходимых исходных данных:
Характер источников шума, режим их работы;
Акустические характеристики источников шума (в диапазоне среднегеометрических частот 63-8000 Гц);
Геометрические параметры помещения, в котором расположены источники шума;
Анализ ослабленных элементов огорождающих конструкции, через которые шум будет проникать в окружающую среду;
Геометрические и звукоизоляционные параметры ослабленных элементов огорождающих конструкций;
Анализ близлежащих объектов с установленным качеством акустического воздействия, определений допустимых уровней звука для каждого объекта;
Анализ расстояний от внешних источников шума до нормируемых объектов;
Анализ возможных экранирующих элементов на пути распространения звуковой волны (застройка, зеленые насаждения и т.д.);
Анализ ослабленных элементов огорождающих конструкций (оконные проемы, двери и т.д.), через которые шум будет проникать в нормируемые помещения, выявление их звукоизоляционной способности.
2. Акустический расчет производится на основании действующих методических указаний и рекомендаций. В основном это «Методики расчета, нормативы».
В каждой расчетной точке необходимо производить суммирование всех имеющихся источников шума.
Результатом акустического расчета являются некие значения (дБ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63-8000 Гц и эквивалентное значение уровня звука (дБА) в расчетной точке.
3. Анализ результатов расчета.
Анализ полученных результатов осуществляется сравнением значений, полученных в расчетной точке с установленными Санитарными нормами.
При необходимости, следующим этапом проведения акустического расчета может быть проектирование необходимых шумозащитных мероприятий, которые позволят снизить акустическое воздействие в расчетных точках до допустимого уровня.
Проведение инструментальных измерений.
Помимо акустических расчетов, можно провести расчет инструментальных измерений уровней шума любой сложности, в том числе:
Измерение шумового воздействия существующих систем вентиляции и кондиционирования для офисных зданий, частных квартир и т.д.;
Осуществление измерений уровней шума для аттестации рабочих мест;
Проведение работ по инструментальному измерению уровней шума в рамках проекта;
Проведение работ по инструментальному измерению уровней шума в рамках технических отчетов при утверждении границ СЗЗ;
Осуществление любых инструментальных измерений шумового воздействия.
Проведение инструментальных замеров уровней шума производится специализированной мобильной лабораторией с применением современного оборудования.
Сроки выполнения акустического расчета. Сроки выполнения работы зависят от объема расчетов и измерений. Если необходимо произвести акустический расчет для проектов жилых застроек или административных объектов, то они выполняются в среднем 1 - 3 недели. Акустический расчет для крупных или уникальных объектов (театры, органные залы) занимает больше времени, основываясь на предоставленных исходных материалах. Кроме того, на срок работы во многом влияют количество исследуемых источников шума, а также внешние факторы.
- Выбор облицовочных материалов
- Распределение акустических систем
- Вывод результатов расчета
Правильное размещение аппа ратуры при любых акустических характеристиках зала позволяет получить хорошее качество восприятия различных звуков: речи, музыки, шумов. В пространстве расположения зрителей, участвующих в мероприятии, требуется обеспечить нужную громкость, разборчивость и звучание без искажений во всем диапазоне частот аудио сигнала. С этой целью предлагаем услугу проведения профессионального акустического расчета . Он позволяет выбрать облицовочный материал поверхностей, разборчивость речи и состав аудиосистемы.
Нашей компанией проводятся электро-акустические расчеты для различных объектов: стадионов , бассейнов , теннисных кортах , прочих спортивных объектов , концертных залов , ресторанов , открытых площадок , Храмов , залов для проведения концертов и конференций . Рассчитывая акустику, специалисты учитывают особенности архитектуры помещения и специфику проводимого в нем мероприятия. Требуемая оптимальная величина звукового давления различна в случаях трансляции объявлений диктора, фонового музыкального сопровождения, концерта звезды или классической музыки.
При расчете звуковой аппаратуры для конкретного зала, проводится анализ помещения. На его основании выбирают оптимальное распределение звукового поля и места размещения колонок. Используются план, разрезы помещения, описание отделочных материалов потолка, стен.
Чтобы заказать акустический расчет , следует предоставить исходные данные с указанием габаритных размеров площадки, высоту потолка, материалы, характер мероприятия. Предоставляют чертежи либо эскизы. При необходимости исполнителем проекта на месте проводятся замеры.
При расчете мощности акустической системы как один из параметров учитывается уровень шума. Он зависит от числа людей в зале и их действий. Большее звуковое давление требуется на танцплощадке. Имеет значение также удаленность слушателей от источников звукового сигнала. Их размещают таким образом, чтобы обеспечить равномерность звукового поля для всех зрительских мест. Если в помещении имеются балконы и бельэтаж, то для них добовляются линии задержки и расчеты проводятся для каждой зоны совокупно.
Воспользовавшись предложенной компанией услугой проведения расчета и подбора акустической системы, можно организовать качественную трансляцию звука в любом месте: в зале ресторана, клуба или на стадионе. По нашим расчетам, наши специалисты выполняют также установку аппаратуры и ее настройку.
Основой проектирование звуковой системы или системы озвучивания помещений является акустический расчет. С помощью акустического расчета можно понять какие акустические системы лучше всего выбрать для данного зала и как лучше всего их расположить для обеспечение равномерного распределения звука. С помощью расчета звука так же есть возможность согласовать с заказчиком в каких зонах нужно изменить уровень громкости звукового сигнала для обеспечения комфортности зрителей. Еще одна задача которую можно выполнить с помощью акустического расчета это расчет звукопоглощения, подбор облицовочных материалов зала или помещения, где будет установлена звуковая система, для обеспечении качественной разборчивости речи и хорошего восприятие музыки.
Вопрос акустической обработки различных помещений является очень актуальным в настоящее время. С появлением новых моделей звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуры она стала обязательной.
Современная промышленность предлагает огромный выбор отделочных материалов с различными частотными свойствами, что позволяет при правильном их выборе получить необходимые частотные характеристики помещений кинозалов, студий звукозаписи, речевых студий, концертных залов, вокзалов, аэропортов, конференц-залов, ночных клубов и множества других.
Выбор материалов производился по различным критериям, в том числе экономическому. Таким образом, можно выбрать недорогие материалы, но при этом все требования к частотным характеристикам помещения выполняются. Правильность выбора материалов будет подтверждена расчетом частотных характеристик.
|
|
|
Для создания модели под акустический расчет необходимы все размеры зала. В специализированной программе EASE создается 3D-модель зала точная копия, со всеми размерами, в которой подбираются материалы по коэффициенту звукопоглощения для достижения рекомендуемого времени реверберации под определенный тип зала и его назначения.
На рисунке показаны графики для различных залов:
- 1 - залы для ораторий и органной музыки;
- 2 - залы для симфонической музыки;
- 3 - залы для камерной музыки, залы оперных театров;
- 4 - залы многоцелевого назначения, залы музыкально-драматических театров, спортивные залы;
- 5 - лекционные залы, залы заседаний, залы драматических театров, кинозалы, пассажирские залы.
Как только рекомендуемое расчетное время реверберации достигло нужного результата, в модели зала устанавливаются симуляторы акустических систем (громкоговорителей). Файлы-симуляторы громкоговорителей находятся в базе программы акустического расчета EASE и периодически пополняется. В 3D-модели зала (помещения) можно распределить симуляторы акустических систем как угодно, для этого специалисты пользуются определенным правилам которые необходимо соблюдать для озвучивания залов и других помещений. Как и в реальности акустические системы можно устанавливать на основание (например: на пол или на сцену), на высоте (подвесные громкоговорители) и встраивать в потолок или в стену.
При расчете программа будет выдавать несколько параметров, по которым можно сформировать благоприятную акустическую картинку.
Звуковое давление - расчет
Данный параметр описывает распределение звукового давления по площади зрительской зоны без учета отражений. Величина неравномерности: разница между максимальным и минимальным значением давления характеризует корректность применения акустических систем и мест их размещения.
Коэффициент потери согласных
Коэффициент потери согласных или ARTICULATION LOSS - графическое отображение потери артикуляции согласных в процентах. Это обратный критерий, 0% - идеальное значение параметра, описывающее отсутствие потери согласных; 100% - наихудшее значение параметра, описывающее полную потерю согласных.
- от 0% до 7% - наилучший результат;
- от 7% до 11% - хороший результат;
- от 11% до 15% - удовлетворительный результат;
- выше 15% - плохой результат.
В акустике термин "разборчивость" обозначает возможность слышать и правильно различать все фонемы, т.е. составные элементы языка. Разборчивость речи - самый важный параметр при оценке качества воспроизведения звука, и зависит, прежде всего, от правильного понимания согласных букв. Реверберация и высокий уровень фонового шума искажают разборчивость речи. Процент "потерянных" согласных букв дает оценку разборчивости сообщения и обозначается ALCons.
При акустическом сигнале, таком как речь, чрезвычайно изменчивом во времени и при всевозможном шуме окружающей среды, достаточно высокое соотношение сигнал/шум (хотя бы 10 дБ) способствует наилучшему восприятию сообщения. Разборчивость уменьшается при увеличении расстояния между источником и слушателем до предельного расстояния. Для больших расстояний разборчивость остается постоянной, каким бы ни было расстояние до слушателя, но зависит от времени реверберации.
Любое положение слушателя характеризуется определенным значением Alcons. Уменьшение этого значения довольно сложно, т. к. предполагает изменение геометрии помещения и/или имеющихся в нем материалов.
Разборчивость речи
Разборчивость речи оценивается с помощью коэффициента STI . Данный параметр является главным коэффициентом для оценки качества звучания музыкальной системы. Для различных видов помещений или задач существуют свои диапазоны, в предел которых необходимо, чтобы значение коэффициента STI уложилось.
Коэффициент STI зависит от всех параметров: размеры помещения, дальность излучателя звука, уровень шума, зрителей, облицовка помещения, время реверберации, уровень звукового давления.
- от 0,6 до 1 - наилучший результат;
- от 0,45 до 0,6 - хороший результат;
- от 0,3 до 0,45 - Удовлетворительный результат;
- от 0 до 0,3 - плохой результат.
Коэффициент музыкальной ясности.
Коэффициент музыкальной ясности С80.
- 0дБ -для органной, романтическая музыки;
- +2дБ -для классической муз., хора, церковного пения;
- +4дБ -для поп. Музыки;
- +6дБ -для рок-н-ролла.
Наша компания производит профессиональный акустический расчет любой сложности, специалисты прошедшие обучение специализированной программы EASE имеют сертификат, который выдается в центре обучения "AFMG" в г. Берлине, что подтверждает ниже предоставленный сертификат:
Акустический расчет помещения необходим для точной установки акустических систем в зале. Так же акустический расчет производится для оптимизации акустических свойств помещения.
Проектируемое здание нужно оборудовать устройствами оповещения людей о пожаре по 2 типу.
Для оповещения людей о пожаре будут использоваться оповещатели типа «Маяк-12-3М» (ООО «Электротехника и Автоматика», Россия, г. Омск) и световые оповещатели «ТС-2 СВТ1048.11.110» (табло «Выход») подключенные к прибору С2000-4 (ЗАО НВП «Болид»).
Для сети оповещения при пожаре применяется огнестойкий кабель КПСЭнг(А)-FRLS-1х2х0,5.
Для эл. питания оборудования по напряжению U=12 В применяется источник резервированного эл. питания «РИП-12» исп.01 с аккумуляторной батареей емк. 7 А ч. Аккумуляторные батареи источника эл. питания обеспечивают работу оборудования в течение не менее 24 часов в дежурном режиме и 1 час в режиме «Пожар» при отключении основного источника эл.питания.
Основные требования к СОУЭ изложены в НПБ 104-03 «Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях»:
3. Принятые расчетные допущения
Исходя из геометрических размеров помещений, все помещения делятся только на три типа:
- «Коридор» -длина превышает ширину в 2 и более раз;
- «Зал» — площадь более 40 кв.м. (в данном расчете не применяется).
В помещении типа «Комната» размещаем один оповещатель.
4. Таблица значений ослабления звукового сигнала
В воздушной среде звуковые волны затухают вследствие вязкости воздуха и молекулярного затухания. Звуковое давление ослабевает пропорционально логарифму расстояния (R) от оповещателя: F (R) = 20 lg (1/R). На рис.1 показан график ослабления звукового давления в зависимости от расстояния до источника звука F (R) =20 lg (1/R).
Рис. 1 — График ослабления звукового давления в зависимости от расстояния до источника звука F (R) =20 lg (1/R)
Для упрощения расчетов ниже приведена таблица реальных значений уровней звукового давления от оповещателя «Маяк-12-3М» на различных расстояниях.
Таблица — Звуковое давление, создаваемое одиночным оповещателем, при его включении на 12В на различном расстоянии от оповещателя.
5. Выбор количества оповещателей в конкретном типе помещений
На поэтажных планах обозначены геометрические размеры и площадь каждого помещения.
В соответствии с принятым ранее допущением, делим их на два типа:
- «Комната» — площадь до 40 кв.м;
- «Коридор» — длина превышает ширину в 2 и более раз.
- противопожарные -30 дБ(А);
- стандартные -20 дБ(А)
- Н под. – высота подвеса оповещателя от пола;
- 1,5м — уровень 1,5 метра от пола, на этом уровне находится плоскость озвучивания;
- h1 — превышение над уровнем 1,5 м до точки подвеса;
- Ш — ширина помещения;
- Д — длина помещения;
- R — расстояние от оповещателя до «расчётной точки»;
- L — проекция R (расстояние от оповещателя до уровня 1,5 м на противоположной стене);
- S — площадь озвучивания.
- Д – длина комнаты, в соответствии с планом равна 6,055 м;
- Ш – ширина комнаты, в соответствии с планом равна 2,435 м;
- Если оповещатель будет размещаться выше 2,3 м, то вместо 0,8 м, нужно взять размер h1 превышающий высоту подвеса над уровнем 1,5 м.
- Pдб – звуковое давление громкоговорителя, согласно тех. информации на оповещатель «Маяк-12-3М» равнo 105 дБ;
- F (R) – зависимость звукового давления от расстояния, равна -15,8 дБ в соответствии с рис.1 когда R=6,22 м.
- Д – длина коридора, в соответствии с планом равна 26,78 м;
- Ш – ширина коридора, в соответствии с планом равна 2,435 м.
- Pдб – звуковое давление громкоговорителя, согласно тех. информации на оповещатель «Маяк-12-3М» равно 105 дБ;
- F (R) – зависимость звукового давления от расстояния, равна -14,8 дБ в соответствии с рис.1 когда R=5,5 м.
- N – допустимый уровень звука постоянного шума, для общежитий равна 75 дБ;
- ЗД – запас звукового давления, равный 15 дБ.
В помещении типа «Комната» допускается размещение одного оповещателя.
В помещении типа «Коридор» – будут размещаться несколько оповещателей, равномерно расположенные по помещению.
Как результат – определение количества оповещателей в конкретном помещении.
Выбор «расчётной точки» — точки на плоскости озвучивания в данном помещении, максимально удалённой от оповещателя, в которой необходимо обеспечить уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума.
Как результат – определение длины прямой, соединяющей точку крепления оповещателя с «расчётной точкой».
Расчетная точка — точка на плоскости озвучивания в данном помещении, максимально удалённой от оповещателя, в которой необходимо обеспечить уровень звука не менее чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума, согласно НПБ 104-03 п.3.15.
На основании СНИП 23-03-2003 пункта 6 «Нормы допустимого шума» и приведённой там же «Таблицы 1» выводим значения допустимого уровня шума для общежития рабочих специалистов равно 60 дБ.
При расчетах следует учитывать ослабление сигнала при прохождении через двери:
Условные обозначения
Примем следующие условные обозначения:
5.1 Расчет для помещения типа «Комната»
Определим «расчётную точку» — точку, максимально удалённую от оповещателя.
Для подвеса выбираются «меньшие» стены, противостоящие по длине помещения, в соответствии с НПБ 104-03 в п. 3.17.
Рис. 2 — Вертикальная проекция крепления настенного оповещателя по НПБ
Оповещатель располагаем по середине «Комнаты» — по центру короткой стороны, как изображено на рис.3
Рис. 3 — Расположение оповещателя по середине «Комнаты»
Для того, чтобы вычислить размер R, необходимо применить теорему Пифагора:
5.1.1 Определяем уровень звукового давления в расчетной точке:
Р = Рдб + F (R)=105+(-15,8)=89,2 (дБ)
5.1.2 Определяем величину звукового давления, в соответствии с НПБ 104-03 п.3.15:
5.1.3 Проверка правильности расчета:
Р =89,2 > Р р.т.=75 (условие выполняется)
СОУЭ
в защищаемом помещении.
5.2 Расчет для помещения типа «Коридор»
Оповещатели размещаются на одной стене коридора с интервалом в 4-ре ширины. Первый размещаются на расстоянии ширины от входа. Общее количество оповещателей исчисляется по формуле:
N = 1 + (Д – 2*Ш) / 3*Ш= 1+(26,78-2*2,435)/3*2,435=4 (шт.)
Количество округляется до целого значения в большую сторону. Размещение оповещателей представлено на рис. 4.
Рис.4 — Размещение оповещателей в помещении типа «Коридор» при ширине менее 3-х метров и расстояние «до расчётной точки»
5.2.1 Определяем расчётные точки:
«Расчётная точка», находится на противоположной стене на удалении в две ширины от оси оповещателя».
5.2.2 Определяем уровень звукового давления в расчетной точке:
Р = Рдб + F (R)=105+(-14,8)=90,2 (дБ)
5.2.3 Определяем величину звукового давления, в соответствии с НПБ 104-03 п.3.15:
Р р.т. = N + ЗД =60+15=75 (дБ)
5.2.4 Проверка правильности расчета:
Р=90,2 > Р р.т=75 (условие выполняется)
Таким образом, в результате расчетов, выбранный тип оповещателя «Маяк-12-3М» обеспечивает и превышает значение звукового давления, тем самым обеспечивая четкую слышимость звуковых сигналов СОУЭ в защищаемом помещении.
В соответствии с расчетом, выполним расстановку звуковых оповещателей см. рис.5.
Рис.5 — План размещения оповещателей на отм. 0.000
