Как найти постоянную помещения

Учет
прямого и отраженного звука

Выше было показано, что в диффузном поле в стационарном режиме плотность
звуковой энергии равна:

Интенсивность
звука равна соответственно:

а
уровень звука:

Однако
в общем случае в звуковом поле можно выделить две составляющие – прямой и
отраженный звук:

Если
источник звука находится в объеме помещения и излучает сферическую звуковую
волну, то

где
W
– мощность источника, а r
– расстояние от источника звука до расчетной точки.

После
отражения часть звуковой энергии поглощается:

Величина  называется постоянной
помещения.

С
учетом введенных обозначений получаем для общей плотности звуковой энергии в
произвольно выбранной расчетной точке:

Степень
диффузности поля в конкретной выбранной точке характеризуют акустическим отношением:

Область
звукового поля, в которой M < 1,
называется зоной прямого звука, область с
M > 1
– зона отраженного звука. Граница
между ними определяется предельным радиусом:

Если
расстояние от источника звука до приемника меньше r_пр
(зона
прямого звука), то воспринимаемый звуковой сигнал определяется в основном
свойствами источника звука, а не свойствами помещения. Если же r >> r_пр,
то воспринимаемый звук в большой степени зависит от акустических характеристик
помещения, в частности, от постоянной В.

Приближенная
оценка постоянной помещения

Для
расчета постоянной помещения нужно определить эквивалентную площадь
звукопоглощения для данного помещения A_общ  и средний коэффициент звукопоглощения
поверхностей помещения α_ср
= A_общ/ S_общ. При этом требуется
знать площадь каждого однородного участка поверхности, ограничивающей помещение,
коэффициенты звукопоглощения этих участков на различных частотах, учесть наличие
различных объектов, поглощающих и рассеивающих звук (колонн, экранов, мебели,
людей и так далее). На этапе проектирования или предварительной оценки это не
всегда представляется возможным. В этом случае для оценки B
используют приближенную формулу:

где
B₁₀₀₀
– постоянная помещения (в м²) на частоте 1000 Гц, μ – частотный
множитель. Величина B₁₀₀₀
определяется в зависимости от типа помещения и его объема V
по
таблице:

Тип помещения	Описание помещения	B1000, м2
1	С небольшим количеством людей	V/20
2	С жесткой мебелью и большим количеством людей или мягкой мебелью и небольшим количеством людей	V/10
3	С большим количеством людей и мягкой мебелью	V/6
4	Помещения со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен	V/1,5

Значения
частотного множителя μ для среднегеометрических частот октавных
полос:

V, м3	μ
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
V<200	0,8	0,75	0,7	0,8	1	1,4	1,8	2,5
V=200÷1000	0,65	0,62	0,64	0,75	1	1,5	2,4	4,2
V>1000	0,5	0,5	0,55	0,7	1	1,6	3	6

Учет
расположения и характеристики направленности источника звука

Полученное
ранее выражение для расчета плотности звуковой энергии прямого звука справедливо
только для точечного источника звука, расположенного в объеме помещения. В общем
случае:

Здесь
Φ – характеристика направленности излучения источника:

где
I
– интенсивность излучения источника в данном направлении,  – интенсивность сферической звуковой
волны. Если

источник
одинаково излучает по всем направлениям, Φ = 1.

Коэффициент
χ учитывает влияние формы и размеров источника звука на звуковое поле в
непосредственной близости от него (в ближнем звуковом поле). На рисунке приведен
график зависимости коэффициента χ от r/l_макс
(r
– расстояние до акустического или геометрического центра тела, излучающего звук,
l_макс
– максимальные габаритные размеры источника звука). Из графика видно, что при
r/l_макс  >
2  χ = 1.

График
для определения коэффициента χ в зависимости от r/l_макс

Величина
Ω равна телесному (пространственному) углу, в который излучается звуковая
энергия. Для источника, расположенного в объеме помещения, Ω = 4π. Если источник
звука находится на поверхности пола, стены или потолка, Ω = 2π. При расположении
источника в двугранном углу Ω = π, в трехгранном углу – Ω =
π/2.

Уточненная
формула для расчета плотности звуковой энергии с учетом прямого и отраженного
звука принимает вид:

Соответствующий
уровень звука равен:

Если
в помещении несколько источников звука, то уровень звука можно рассчитать по
формуле:

где  L_i
 – уровень мощности каждого источника, т – количество источников звука,
ближайших к расчетной точке (для которых r_i
≤ 5r_min),
n
– общее количество источников звука в помещении.

< Предыдущая                     Оглавление                      Следующая >

Полоса частот, верхняя граница которой превышает нижнюю в два раза, т.е.  f₂ = 2 f₁ , называется октавой.

Для более детального исследования шумов иногда используются третьеоктавные полосы частот, для которых

f₂ = 2^1/3 f₁ = 1,26 f₁ .

Октавная или третьеоктавная полоса обычно задается среднегеометрической частотой:

Существует стандартный ряд среднегеометрических частот октавных полос, в которых рассматриваются спектры шумов (f_{сг мин} = 31,5 Гц,  f_{сг макс} = 8000 Гц).

fсг, Гц	f1 , Гц	f2 , Гц
16	11	22
31,5	22	44
63	44	88
125	88	177
250	177	355
500	355	710
1000	710	1420
2000	1420	2840
4000	2840	5680
8000	5680	11360

 По частотной характеристике различают шумы:

• низкочастотные ( f_сг < 250);

• cреднечастотные (250 < f_сг <= 500);

• высокочастотные (500 < f_сг <= 8000).

Производственные шумы имеют различные  спектральные и временные характеристики, которые определяют  степень их воздействия на человека. По этим признакам шумы подразделяют на несколько видов.

Таблица 3.5

Классификация шумов

Способ классификации	Вид шума	Характеристика шума
По характеру спектра шума	широкополосные	Непрерывный спектр шириной более одной октавы
тональные	В спектре которого имеются явно выраженные дискретные тона
По временным характеристикам	постоянные	Уровень звука за 8 часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБ(А)
непостоянные: колеблющиеся во времени прерывистые импульсные	Уровень звука за 8 часовой рабочий день изменяется  более чем на 5 дБ(А) Уровень звука непрерывно изменяется во времени Уровень звука изменяется ступенчато не более чем на 5 дБ(А), длительность интервала 1с и более Состоят из одного или нескольких звуковых сигналов, длительность интервала меньше 1с

Источники производственного шума  и их характеристики

По природе возникновения шумы машин или агрегатов делятся на:

   Механические.

На ряде производств преобладает механический шум, основными источниками которого являются зубчатые передачи, механизмы ударного типа, цепные передачи, подшипники качения  и т.п. Он вызывается силовыми воздействиями неуравновешенных вращающихся масс, ударами в сочленениях деталей, стуками в зазорах, движением материалов в трубопроводах и т.п. Спектр механического шума занимает широкую область частот. Определяющими факторами механического шума являются форма, размеры и тип конструкции, число оборотов, механические свойства материала, состояние поверхностей взаимодействующих тел и их смазывание. Машины ударного действия, к которым относится, например, кузнечно-прессовое оборудование, являются источником импульсного шума, причем его уровень на рабочих местах, как правило, превышает допустимый. На машиностроительных предприятиях наибольший уровень шума создается при работе металло- и деревообрабатывающих станков.

   Аэродинамические и   гидродинамические.

Шумы, обусловленные периодическим выбросом газа в атмосферу, работой винтовых насосов и компрессоров, пневматических двигателей, двигателей внутреннего сгорания;

Шумы, возникающие из-за образования вихрей потока у твердых границ. Эти шумы наиболее характерны для вентиляторов, турбовоздуходувок, насосов, турбокомпрессоров, воздуховодов;

Кавитационный шум, возникающий в жидкостях из-за потери жидкостью прочности на разрыв при уменьшении давления ниже определенного предела и возникновения полостей и пузырьков, заполненных парами жидкости и растворенными в ней газами.

   Электромагнитные.

Шумы электромагнитного происхождения возникают в различных электротехнических изделиях (например при работе электрических машин). Их причиной является взаимодействие ферромагнитных масс под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей. Электрические машины создают шумы с различными уровнями звука от 2030 дБ (микромашины) до 100110 дБ (крупные быстроходные машины).

При работе различных механизмов, агрегатов, оборудования одновременно могут возникать шумы различной природы.

Любой источник шума характеризуется, прежде всего, звуковой мощностью. 

Звуковая мощность источника W, Вт – это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство.

Если окружить источник шума замкнутой поверхностью площадью S, то звуковая мощность источника

где I(S), P(S) – законы распределения интенсивности звука и звукового давления по поверхности S.  

Для характеристики источника шума используется также уровень звуковой мощности   L_W, дБ

L_W  = 10 lg (W/W₀),

где W₀ =I₀ * S₀ =  P₀² * S₀/ c  = 10^-12Вт – пороговая звуковая мощность на частоте 1000  Гц, I₀ =10^-12Вт/м², S₀ = 1 м².

Для определения уровня звуковой мощности источника на некотором одинаковом от него расстоянии  r  в n точках измеряют уровень звукового давления P_I   и вычисляют

                (3.9)

где   S  – площадь сферы радиусом r (если источник расположен на полу помещения, то площадь полусферы), 

Поскольку источники производственного шума, как правило, излучают звуки различной частоты и интенсивности, то полную шумовую характеристику  источника дает шумовой спектр – распределение звуковой мощности (или уровня звуковой мощности) по октавным полосам частот.

Источники шума часто излучают звуковую энергию неравномерно по направлениям. Эта неравномерность излучения характеризуется коэффициентом Ф() – фактором направленности.

Фактор направленности  Ф() показывает отношение интенсивности звука I(), создаваемого источником в направлении с угловой координатой   к интенсивности I_ср, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны равномерно        

                                               Ф() = I() /I_ср = p²()/p²_ср,                         

где  р_ср – звуковое давление (усредненное по всем направлениям на постоянном расстоянии от источника); p ( ) – звуковое давление в угловом направлении , измеренное на том же расстоянии от источника.  

Характеристику направленности излучения можно описать через соответствующие уровни в дБ:

                           G() = 10 lg Ф() = 10 lg (I() /I_ср) = 20 lg (p()/p_ср) = L – L_ср.           (3.10)

Стандартными шумовыми характеристиками, которые указываются в прилагаемой к машине технической документации, являются: 

• уровни звуковой мощности , дБ в октавных полосах частот; 

• корректированный по шкале A уровень звуковой мощности  L_WА , дБА:

             (3.11)

         где   L_{W i}  – уровень звуковой мощности i – ой октавы, дБ;  L_Аi – поправка по шкале А;

• максимальный показатель направленности излучения шума G_max()  в октавных полосах частот в дБ;

•  максимальный показатель направленности излучения шума G_max(), дБА.   

Допустимые уровни звукового давления для рабочих мест служебных помещений и для жилых и общественных зданий и их территорий различны.

Таблица 3.7

Нормативным документом, регламентирующим уровни шума для различных категорий рабочих мест служебных помещений является ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности».

Рабочее место	Уровень звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровень звука, дБА, эквивалентный уровень звука, дБА
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1. Помещения КБ, расчетчиков, программистов вычислительных машин, лабораторий для теоретических работ и обработки экспериментальных данных, приема больных здравпунктов	71	61	54	49	45	42	40	38	50
2. Помещения управлений (рабочие комнаты)	79	70	68	58	52	52	50	49	60
3a. Кабины наблюдений и дистанционного управления без речевой связи по телефону	94	87	82	78	75	73	71	70	80
3б. Кабины наблюдений и дистанционного управления с речевой связью по телефону	83	74	68	63	60	57	55	54	65
4. Помещения и участки точной сборки, маш.бюро	83	74	68	63	60	57	55	54	65
5.Помещения лабораторий  для проведения экспериментальных работ, помещения для размещения  шумных агрегатов вычислительных машин	94	87	82	78	75	73	71	70	80
6. Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях  и  на территории предприятий, рабочие места водителя  и  обслуживающего персонала  грузового автотранспорта, тракторов и др. аналогичных машин	99	92	86	83	80	78	76	74	85

 Примечание.  Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах следует принимать:

• для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шума – по табл. 3.7;

• для тонального и импульсного – на 5 дБ меньше значений, указанных в таблице 3.7.

Дополнительно к требованиям, указанным выше, максимальный уровень звука непостоянного шума на рабочих местах по п. 6 табл. 3.7 не должен превышать 110 дБА при измерениях на временной характеристике «S – медленно», а максимальный уровень звука импульсного шума на рабочих местах по п. 6 табл. 3.7 не должен превышать 125 дБА при измерениях на временной характеристике «I -импульс».     

Таблица 3.8

Допустимые уровни звукового давления (эквивалентные уровни звукового давления) в дБ в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБА для жилых и общественных зданий и их территорий следует принимать в соответствии со   СНиП 11-12-88 “Защита от шума”.

Помещения и территории	Уровни звукового давления L (эквивалентные уровни звукового давления Lэкв) в дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами в Гц	Уровни звука LАи эквивалентные уровни звука LА экв   в дБА
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1. Палаты больниц и санаториев, операционные больниц	51	39	31	24	20	17	14	13	25
2. Жилые комнаты квартир, жилые помещения домов отдыха и пансионатов, спальные помещения в детских дошкольных учреждениях и школах-интернатах.	55	44	35	29	25	22	20	18	30
3. Кабинеты врачей больниц, санаториев, поликлиник, зрительные залы концертных залов, номера гостиниц, жилые комнаты в общежитиях	59	48	40	34	30	27	25	23	35
4. Территории больниц, санаториев, непосредственно прилегающие к зданию	59	48	40	34	30	27	25	23	35
5. Территории, непосредственно прилегающие к жилым домам (в 2м от ограждающих конструкций), площадки отдыха микрорайонов и групп жилых домов, площадки детских дошкольных учреждений, участки школ	67	57	49	44	40	37	35	33	45
6. Классные помещения, учебные кабинеты, аудитории школ и других учебных заведений, конференц-залы, читальные залы, зрительные залы театров, клубов, кинотеатров, залы судебных заседаний и совещаний	63	52	45	39	35	32	30	28	40
7. Рабочие помещения управлений, рабочие помещения конструкторских, проектных организаций и научно-исследовательских институтов	71	61	54	49	45	42	40	38	50
8. Залы кафе, ресторанов, столовых, фойе, театров, кинотеатров	75	66	59	54	50	47	45	43	55
9. Торговые залы магазинов, спортивные залы, пассажирские залы аэропортов и вокзалов, приемные пункты предприятий бытового обслуживания	79	70	63	58	55	52	50	49	60

  Таблица 3.9 

Поправки к табл. 3.8

Влияющий фактор	Условия	Поправка в дБ или дБА
Характер шума	Широкополосный шум	0
Тональный или импульсный (при измерениях стандартным шумомером) шум	-5
Местоположение объекта	Курортный район	-5
Новый проектируемый городской жилой район	0
Жилая застройка, расположенная в существующей (сложившейся) застройке	+5
Время суток	День – с 7 до 23 ч	+10
Ночь – с 23 до 7 ч	0

 Акустический расчет

Необходимость проведения мероприятий по снижению шума определяется:

• на действующих предприятиях на основании измерений уровней звукового давления на рабочих местах с последующим сравнением этих уровней с допустимыми по нормам L_рдоп ,

• на проектируемых предприятиях – на основании проведенного акустического расчета.

Акустический расчет включает:

        выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;

        выбор расчетных точек и определение допустимых уровней звукового давления L_доп  для этих точек;

        расчет ожидаемых уровней звукового давления L_р  в расчетных точках;

        расчет необходимого снижения шума в расчетных точках;

        разработка строительно-акустических мероприятий для обеспечения требуемого снижения шума или по защите от шума (с расчетом).

Акустический расчет выполняется во всех расчетных точках для восьми октавных полос со среднегеометрическими частотами от 63 до 8000 Гц с точностью до десятых долей дБ. Окончательный результат округляют до целых значений.

Исходными данными для акустического расчета являются:

        геометрические размеры помещения;

        спектр шума источника (или источников) излучения;

        характеристика помещения;

        характеристика преграды;

        расстояние от центра источника (источников) до рабочей точки.

Выбор расчетных точек. Расчетные точки при акустических расчетах следует выбирать внутри помещений зданий и сооружений, а также на территории  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_p в дБ.     

Расчет ожидаемых уровней звукового давления L_р  в расчетных точках. В зависимости от того, где находится источник шума и расчетные точки (в свободном звуковом поле или в помещении), применяют различные методики расчета:

• Расчет ожидаемых октавных уровней  звукового давления  в помещении:

  • с одним источником шума;

Ожидаемые октавные уровни  звукового давления L_p в дБ в расчетных точках на рабочих местах помещения, в котором находится один источник шума, определяются:

              а) в зоне прямого и отраженного звука по формуле:

                   (3.12)

              б) в зоне прямого звука по формуле:

                                  (3.13)

              в) в зоне отраженного звука по формуле:

                          (3.14)

где L_W – октавный уровень звуковой мощности  источника шума в дБ

L_W  = 10 lg (W/W₀),

где W₀ =I₀ * S₀ =  P₀² * S₀/ c  = 10^-12Вт – пороговая звуковая мощность на частоте 1000  Гц,

I₀ =10^-12Вт/м², S₀ = 1 м².

Ф –  фактор направленности показывает отношение интенсивности звука I(), создаваемого источником в направлении с угловой координатой   к интенсивности I_ср, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук во все стороны равномерно        

Ф() = I() /I_ср = p²()/p²_ср,

где  р_ср – звуковое давление (усредненное по всем направлениям на постоянном расстоянии от источника); p ( ) – звуковое давление в угловом направлении , измеренное на том же расстоянии от источника.;

 – эмпирический  коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля и принимаемый в зависимости от отношения расстояния между акустическим центром источника и расчетной точкой r (м) к максимальному габаритному размеру источника  l_max (м) по графику рис. 3.8; 

Рис. 3.8. Зависимость эмпирического коэффициента    от отношения  r/l_max

Примечание: Акустический центр источника шума, расположенного на полу или стене, следует принимать совпадающим с проекцией геометрического центра источника шума на горизонтальную или вертикальную плоскость.

S, м² – площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы,   окружающей источник и проходящей через расчетную точку: 

для источников шума, у которых r > 2l_max, следует принимать при расположении источников шума:

• в пространстве  S=4 r

• на поверхности пола, стены, перекрытия  S=2r²;

• в двухгранном углу, образованном ограждающими поверхностями S=r²;

• в трехгранном углу, образованном ограждающими поверхностями S= r /2;

В, м² – постоянная помещения, которая находится из выражения 

                                      (3.15)

где   частотный множитель, определяемый по табл. 3.10;  

Таблица 3.10

Объем помещения, м3	Среднегеометрическая частота, Гц
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
V << 200	0,8	0,75	0,7	0,8	1,0	1,4	1,8	2,5
V =200  1000	0,65	0,62	0,64	0,75	1,0	1,5	2,4	4.2
V >> 1000	0,5	0,5	0,55	0,7	1,0	1,6	3,0	6,0

В₁₀₀₀  – постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, которая рассчитывается в зависимости от объема V (м³) и типа помещения как:

V/20 – для помещений без мебели с небольшим количеством людей (металлообрабатывающие цехи, машинные залы, испытательные стенды и т.д.);

V/10 – для помещений с жесткой мебелью или с небольшим количеством людей и мягкой мебелью (лаборатории, кабинеты и т.д.);

V/6 – для помещений с большим количеством людей и мягкой мебелью (рабочие помещения административных зданий, жилые комнаты и т.п.);

V/1,5 – для помещений с звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен;

- коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, принимаемый   в зависимости от отношения постоянной помещения В к площади ограждающих поверхностей S_огр, которая определяется с учетом суммы площадей пола, потолка и стен помещения по графику рис. 3.9 .

 Рис. 3.9. Коэффициент нарушения диффузности звукового поля 

• с несколькими источниками шума;

Октавные уровни звукового давления L_p в дБ в расчетных точках помещений, в которых находится несколько источников шума, рассчитываются:

    а)  в зоне прямого и отраженного звука по формуле

                       (3.16)

где L_Wi , Ф_i , ,S_i , В,  – то же, что и в (3.12, 3.13, 3.14) для i-го источника шума;  m – количество источников шума, ближайших к расчетной точке (т.е. источников шума, для которых  r_i  5 r_мин , где r_мин – расстояние в м от расчетной точки до акустического центра ближайшего к ней источника шума); n – общее количество источников шума в помещении с учетом среднего коэффициента одновременности работы оборудования.

Если все источники шума имеют одинаковую звуковую мощность и L_Wi=L_W , то без учета фактора направленности и искажения диффузности акустического поля в помещении упрощенно можно считать

б) в зоне отраженного звука по формуле:

                        (3.17)

• изолированном от источников шума;

Источники могут размещаться в смежном помещении, а шум проникать в изолируемое помещение через ограждающие конструкции. В этом случае ожидаемый уровень в расчетной точке определяется по формуле

L_p = L_W  10 lgB_ш+ 10 lgS_огр.к 10 lg B_и R_к+ 10 lg m + 6,  дБ,                (3)

где  B_ш и B_и  соответственно постоянные шумного и изолируемого помещений, R_к  звукоизоляция ( ) однотипных ограждающих конструкций, через которые шум проникает в изолируемое помещение, дБ; m  число однотипных ограждающих конструкций; S_огр.к  общая площадь однотипных ограждающих изолируемое помещение конструкций,  м² (например, общая площадь глухой части стены, суммарная площадь окон и т.д.).

Суммарный уровень звуковой мощности, излучаемой несколькими источниками, находящимися в шумном помещении, равен:  

                          (3.18)

где i = 1, 2, …, n  количество источников. При наличии одного источника в шумном  помещении   L_W = L_W . 

• Расчет ожидаемых октавных уровней  звукового давления  при распространении звука в свободном пространстве. 

Октавные уровни звукового давления L_p в дБ в расчетных точках, если источник шума и расчетные точки расположены на территории жилой застройки или на площадке предприятия, следует определять по формуле:

L_p = L + 10 lgФ – 10 lg() – 20 lg(r) – r/1000,     (3.19)

где L_W – октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ; Ф – фактор направленности;  r – расстояние от источника шума до расчетной точки, м;  – коэффициент поглощения звука в воздухе при 20^оС и относительной влажности 60% в дБ/м (значения берутся из табл. 3.11; при r < 50 м поглощение в воздухе не учитывается) ;  – пространственный угол излучения звука (Пространственный угол  для источника, находящегося в свободном пространстве равен 4; для источников расположенных на поверхности территории или ограждающих конструкций зданий   = 2; в двугранном угле, образованном названными поверхностями –  = ; в трехгранном угле –   = /2.)

Таблица 3.11

Коэффициент поглощения звука в воздухе 

f, Гц	125	250	500	1000	2000	4000	8000
, дБ/м	0,3	1,1	2,8	5,2	9,6	25	83

Расчет требуемого снижения уровней звукового давления. Уровни звукового давления в расчетных точках не должны превосходить уровней, допустимых по нормам во всех октавных полосах со средними геометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. 

Требуемое снижение уровней звукового давления определяется по формуле

L_pi,рт = L_рi  L_рi,доп , дБ,

где L_pi,рт   уровень звукового давления  в i-ой октавной полосе, определяемый в расчетных точках проектируемого предприятия; L_рi,доп    уровень звукового давления в той же полосе частот согласно допустимым нормам, определяемый в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83.

Практическое занятие

Задача 1

Работают два одинаковых источника шума. Если их оба выключить, то уровень шума в определенной точке  помещении составит 60 дБА. Если их оба включить, то уровень шума в помещении составит 65 дБА. 

Чему будет равен уровень шума в помещении, если включить только один источник шума?

Решение:

Введем следующие обозначения:

 L_п = 60 дБА – уровень шума в помещении  при выключенных источниках шума;

 L_х   – уровень шума одного из одинаковых источников;

 L_  = 65 дБА- уровень шума в помещении, если включены оба источника;

 L_  – уровень шума в помещении, если включен один  источник.   

Тогда согласно формуле (3.7)           

   

С учетом того, что                      

получаем                                

Отсюда определяем уровень шума одного источника

Таким образом, если рассматривать само помещение как третий источник шума, то получаем три источника с одинаковым уровнем шума.

Тогда при включении одного источника в помещении суммарный уровень шума по (3.8) будет

Ответ задачи: 63 дБА.

Задача 2

В цехе находятся 3 источника шума, создающие на рабочем месте интенсивность соответственно  60, 60 и 85 дБА. 

Чему равен уровень шума в цехе, если все три источника работают одновременно? (Внешними шумами пренебречь.)

Решение:

Согласно формуле (3.7)   суммарный уровень шума определяется как

Ответ задачи: 85 дБА.

Задача 3

Определить ожидаемый уровень звукового давления в октавной полосе частот со среднегеометрической частотой 500 Гц, создаваемый при работе станка, на рабочем месте в производственном помещении. 

Уровень звуковой мощности станка  в октавной полосе частот со среднегеометрической частотой 500 Гц составляет 105 дБ.

Расстояние от источника шума до расчетной точки r = 5 м.

Размеры помещения: a = 20 м, b = 5 м, c = 5 м.

Полученное значение уровня звукового давления сравнить с допустимым значением для постоянных рабочих мест и рабочих зон в производственных помещениях по ГОСТ 12.1.003-83 и определить требуемое снижение шума.

Решение:

Исходя из объема помещения, найдем В₁₀₀₀ – постоянную помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц, которая рассчитывается в зависимости от объема и типа помещения.

В₁₀₀₀ = V/20 = a*b*c / 20 = 500/20 = 25 м².

Для определения  постоянной помещения В на частоте 500 Гц по табл. 3.10 находим

частотный множитель  = 0,75 и рассчитываем                            

                 В₅₀₀ = В₁₀₀₀ *0,75 = 18,75 м² .                              

Применяя формулу 3.12 без учета фактора направленности шума и нарушений акустической диффузности звукового поля в помещении (Ф=1, =1, =1),  получим

Согласно ГОСТ 12.1.003-83 в нашем случае допустимый уровень звукового давления на частоте 500 Гц составляет 83 Гц, следовательно требуемое снижение шума L=15,4 дБ.

Ответ задачи: L₅₀₀ =98,4 дБ, необходимое снижение шума L=15,4 дБ.

Задача 4

Рассчитать ожидаемый суммарный уровень звукового давления, создаваемого точечным источником в расчетной точке на расстоянии  r = 5м от центра источника. 

Источник расположен в свободном пространстве (находится на некоторой высоте над поверхностью земли). 

Значения уровня звуковой мощности источника в октавных полосах частот приведены  в табл. 3.12.

Таблица 3.12

f, Гц	125	250	500	1000	2000	4000	8000
L, дБ	87	90	92	91	87	82	80

 Решение:

Поскольку источник расположен в свободном пространстве, пространственный угол распространения его звука  = 4

Коэффициент поглощения звука в воздухе   выбирается в зависимости от частоты по табл. 3.11.  Но поскольку в данном случае r < 50 м,  поглощение в воздухе не учитывается. 

Так как источник точечный, то фактор направленности звука   не учитывается (Ф = 1).

Тогда уровень звукового давления, создаваемый источником в расчетной точке, на частоте 125 Гц можно определить по формуле (3.19) следующим образом:

L_p = L + 10 lgФ – 10 lg() – 20 lg(r) – r/1000 = 87 + 10*0 – 10lg (4) – 20 lg (5) = 

= 87 – 10*1,1 – 20*0,7 = 62 дБ.

Аналогично вычисляются уровни звукового давления  на остальных частотах. В итоге получаем спектр шума в расчетной точке, представленный в табл. 3.13.

Таблица 3.13

f, Гц	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Lp, дБ	62	65	67	66	62	57	55

Используя формулу для n–го количества чистых тонов с разными частотами, найдем суммарный уровень звукового давления:

Ответ задачи:  Уровень звукового давления в расчетной точке составляет 72,1 дБ. 

Решите аналогичные задачи самостоятельно

Задача 7

Уровень шума на рабочем месте в производственном  помещении составляет 60 дБ. Включили еще два источника шума, создающие  на рабочем месте уровень шума по 60 дБ каждый. 

Определите, каким стал  уровень шума в помещении?

Ответ задачи: 65 дБ.

Если Ваш ответ не совпал с приведенным, повторите раздел Уровни акустических величин

Задача 8

Включено два одинаковых источника шума. При этом уровень шума в помещении составляет 0 дБ. Чему будет равен уровень шума, если выключить один из источников, и какова будет интенсивность шума? (Внешними шумами пренебречь.)

Ответ задачи: -3 дБ; 0,5 10^-12 Вт/м².

Если Ваш ответ не совпал с приведенным, повторите раздел Уровни акустических величин

Задача 9

В цехе находятся 5 источников шума, создающие на рабочем месте уровень шума соответственно 60, 60, 63, 66 и 69 дБ. 

Чему равен уровень шума в цехе, если все источники работают одновременно? (Внешними шумами пренебречь.)

Ответ задачи: 72 дБ.

Если Ваш ответ не совпал с приведенным, повторите раздел Уровни акустических величин

Задача 11

Определить ожидаемый уровень звукового давления в октавной полосе частот со среднегеометрической частотой 250 Гц, создаваемый при работе станка, на рабочем месте в производственном помещении. 

Уровень звуковой мощности станка  в октавной полосе частот со среднегеометрической частотой 250 Гц составляет 102 дБ.

Расстояние от источника шума до расчетной точки r = 5 м.

Размеры помещения: a = 20 м, b = 5 м, c = 5 м. 

Фактор направленности шума и искажение диффузности акустического поля не учитывать.

Полученное значение уровня звукового давления сравнить с допустимым значением для постоянных рабочих мест и рабочих зон в производственных помещениях поГОСТ 12.1.003-83 и определить требуемое снижение шума.

Ответ задачи:  L₂₅₀ = 96,1 дБ; L= 10,1 дБ. 

Если Ваш ответ не совпал с приведенным, повторите раздел Акустический  расчет.

Задача 12

Определить ожидаемый уровень звукового давления в октавной полосе частот со среднегеометрической частотой 125 Гц, который создаст точечный источник в расчетной точке на расстоянии  r = 10 м от его центра. 

Источник расположен  на некоторой высоте над поверхностью земли. 

Уровень звуковой мощности источника  в октавной полосе частот со среднегеометрической частотой 125 Гц составляет 87 дБ.

Ответ задачи:  56 дБ.

Если Ваш ответ не совпал с приведенным, повторите раздел Акустический  расчет.

1. Расчетное задание

В соответствии с выбранным (или заданным преподавателем) по табл. 3.14 вариантом выполнить акустический расчет в  расчетной точке, расположенной  на рабочем месте в производственном помещении с несколькими источниками шума. 

Характеристика помещения, количество источников и расстояния от акустического центра источников до расчетной точки приведены в табл. 3.14. 

Спектр шума, создаваемого источниками, задан в табл. 3.15. 

При расчете источники шума считать точечными, фактор направленности излучения шума и искажение диффузности звукового поля не учитывать (Ф=1, =1).

Результаты акустического расчета  свести в таблицу, форма которой представлена в табл. 3.16.

Таблица 3.14 Варианты расчетного задания

№ варианта задания	Производственное помещение	Размеры помещения	Количество источников шума	Источники шума	Расстояние от центра i-го источника до расчетной точки
Длинаa, м	Ширина b, м	Высотаc, м	r1,м	r2,м	r3,м	r4,м
1	Цех механической обработки деталей	20	5	5	3	1- токарный станок 1К36; 2- токарный станок 1А62; 3- штамповочный автомат АТ60	1	5	4	–
2	Штамповочный цех	25	6	5	3	1- штамповочный автомат АТ60; 2- штамповочный автомат АТ60; 3- пресс К222	2	5	7	–
3	Мастерская	15	5	3	3	1- токарный станок 1К36; 2- токарный станок 1А62; 3- пресс К222	4	3	5	–
4	Конструкторское бюро	10	5	3	4	1- ПЭВМ Compaq; 2- ПЭВМ Samsung; 3- принтер  DeskJet 820 Cxi; 4 – плоттер  HP DesignJet 10 PS  A3+	0,7	2	3	3
5	Комната программистов	5	3	3	4	1- ПЭВМ Compaq; 2- ПЭВМ Samsung;3- принтер DeskJet 820 Cxi; 4-принтер  DeskJet 820 Cxi	3	0,8	1	3
6	Экспериментальная лаборатория	4	5	4	3	1- ПЭВМ Compaq; 2- ПЭВМ Samsung;3- принтер DeskJet 820 Cxi;	3	5	3	–
7	Комната менеджеров	5	5	3	4	1- ПЭВМ Compaq; 2- ПЭВМ Samsung; 3- принтер DeskJet 820 Cxi; 4- ксерокс   Xerox 5310	4	1	3	3
8	Бухгалтерия	5	6	4	4	1- ПЭВМ Compaq; 2- ПЭВМ Samsung;3- принтер DeskJet 820 Cxi; 4- ксерокс Xerox 5310	3	5	4	2
9	Научно-исследовательская лаборатория	4	3	3	3	1- ПЭВМ Compaq; 2- ПЭВМ Samsung;3- принтер   DeskJet 820 Cxi	3	1	3	–
10	Читальный зал библиотеки	6	8	3	4	1- ПЭВМ Compaq; 2- ПЭВМ Samsung;3- ПЭВМ Compaq; 4- ПЭВМ Samsung	5	3	6	3

Таблица 3.15

Октавные уровни звуковой мощности L_w источников шума

Октавные полосы со  среднегеометрическими частотами f, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Lw штамповочного автомата АТ60, дБ	98	102	102	105	101	99	92	92
Lw пресса К222, дБ	106	103	102	101	102	102	98	89
Lw токарного станка 1К36, дБ	96	94	95	98	93	90	90	86
Lw токарного станка 1А62, дБ	84	87	90	92	91	87	82	80
Lw ПЭВМ Compaq, дБ	40	59	42	42	43	41	39	36
Lw ПЭВМ Samsung, дБ	56	51	39	39	42	40	33	34
Lw принтера  DeskJet 820 Cxi, дБ	50	59	44	45	46	40	36	35
Lw плоттера HP DesignJet 10 PS  A3+ , дБ	60	57	50	42	47	43	41	39
Lw ксерокса  Xerox 5310, дБ	60	55	45	47	48	39	40	41

Таблица 3.16

Результаты акустического расчета (вариант №…)

Исходные данные и результаты расчета	Октавные полосы со среднегеометрическими частотами f, Гц
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Lw , дБ, источника шума 1, r1=… м	…	…	…	…	…	…	…	…
Lw источника шума 2, r2=… м	…	…	…	…	…	…	…	…
Lw , дБ, источника шума 3, r3=… м	…	…	…	…	…	…	…	…
Lw , дБ, источника шума 4, r4=… м	…	…	…	…	…	…	…	…
Постоянная помещения В, м2	…	…	…	…	…	…	…	…
Ожидаемый уровень звукового давления в расчетной точке    Lp, дБ	…	…	…	…	…	…	…	…
Допустимый уровень звукового давления на рабочем месте   Lp доп, дБ	…	…	…	…	…	…	…	…
Требуемое снижение шума L, дБ	…	…	…	…	…	…	…	…
Предлагаемые акустические мероприятия (если нужно)	…

25

НИУ «МЭИ»

Кафедра «Инженерной экологии и охраны труда»

Безопасность жизнедеятельности

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

«АКУСТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ»

Группа: ИЭ-24-19

Бригада: 3

ФИО студентов:

Коваленко Анастасия

Кочнева Арина

Охлопков Данила

Сайгина Алина

ФИО преподавателя: Копылова Любовь Николаевна

Дата выполнения: 10.04.2021

Москва, 2021

Исходные данные для выполнения акустического расчёта. Вариант №3.

Таблица 1

Производственное помещение	Размеры помещения	Количество источников	Источники шума	Расстояние от центра i-го источника до расчётной точки
Длина a, м	Ширина b, м	Высота h, м	r1, м	r2, м	r3, м	r4, м
Комната программистов	7	10	3	4	1 – ПЭВМ Compaq; 2 – ПЭВМ Samsung; 3 – принтер DeskJet 820 Cxi; 4 – ксерокс Xerox 5310	2	2	0,8	3

Октавные уровни звуковой мощности Lw источников шума                                 Таблица 2

Октавные полосы со среднегеометрическими частотами f, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
ПЭВМ и оргтехника
Lw ПЭВМ Compaq, дБ	40	59	42	42	43	41	39	36
Lw ПЭВМ Samsung, дБ	56	51	39	39	42	40	33	34
Lw принтера DeskJet 820  Cxi, дБ	50	59	44	45	46	40	36	35
Lw ксерокса Xerox 5310,дБ	60	55	45	47	48	39	40	41

Рис. 1. Схема расположения источников шума в помещении (ax, bx , h x –длина, ширина и высота источников шума x)

[pic 1]

Цель работы:

Выполнить акустический расчёт для комнаты программистов. Определить мероприятия по снижению шума, если они необходимы.

Акустический расчёт включает:

1) выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;

2) выбор расчётных точек и определение допустимых уровней звукового давления   Lдоп для этих точек;

3) расчёт ожидаемых уровней звукового давления Lр в расчётных точках;

4) расчёт необходимого снижения шума в расчётных точках;

5) разработка строительно-акустических мероприятий для обеспечения требуемого снижения шума или по защите от шума (с расчётом).

Акустический расчёт выполняется в соответствии с методикой, предложенной СП 51.13330.2011 «Защита от шума» (введена в действие 20.05.2011 г.).

        Выполнение:

1. Определяем объём помещения

[pic 2]

2. Исходя из объема помещения, найдем – постоянную помещения на среднегеометрической частоте 1000 Гц: [pic 3]

[pic 4]

3. Для определения постоянной помещения В, на заданном диапазоне частот находим частотный множитель µ по таблице 3 и рассчитываем постоянную помещения для каждой октавной полосы частот.

Частотный множитель µ                                                                 Таблица 3