Расчет энергетических нагрузок от техногенных источников шума

Выше, в гл. 3, описана действующая на сегодняшний день в России методология гигиенического нормирования акустического фактора в помещениях зданий и на территории населенных пунктов. Неблагоприятная по акустическому фактору (шуму, ультра-, инфразвуку) обстановка создается в подавляющем большинстве случаев техногенными источниками — транспортом, производственными объектами, строительной техникой и т. п. В относительно редких случаях источниками значительных шумов или инфразвука являются природные явления. Например, водопад и грозовые разряды сопровождаются сильным шумом, ветровые потоки могут порождать мощные инфразвуковые волны и т. д.

Параметры акустической обстановки в конкретной области пространства (называемой в акустике расчетной точкой) могут быть определены либо «в натуре» — методом прямых акустических измерений, либо — расчетом. В данном подпараграфе мы познакомимся с нормативными методами выполнения акустических расчетов, изложенными в СЫиП 23−03—2003 «Защита от шума». Очевидно, что на этапе проектирования объекта могут быть использованы только расчетные методы.

Энергетическая нагрузка, создаваемая источником шума на человека, может быть оценена параметром «доза шума».

Ситуация № 1. Рассмотрим ситуацию, когда источник шума расположен внутри производственного здания, необходимо выполнить прогноз акустического поля, создаваемого им на прилегающей жилой территории. Для выполнения расчета следует задать:

• а) уровни звукового давления в точке, расположенной около внутренней поверхности (со стороны цеха) ограждающей конструкции (стены) производственного здания (табл. 6.8);
• б) характеристики ограждающей конструкции (стены с оконными проемами).

Уровни звукового давления в цехе

Предположим, что ограждающая конструкция здания представляет собой капитальную стену площадью 5_общ с N_0K оконными проемами, так что суммарная площадь остекления составляет S_0K, м². Оконные проемы имеют размеры 1,2×1,5 м каждое и двойное остекление силикатным стеклом толщиной 3 мм.

Сначала рассчитаем уровни звукового давления на внешней стороне этой ограждающей конструкции (с учетом ослабления звука соответствующими препятствиями). В случае, когда источник шума (ИШ) находится внутри помещения, уровень звукового давления L_np/, прошедшего через ограждающую конструкцию, в j-й октавной полосе на ее внешней поверхности может быть рассчитан согласно СНиП 23−03—2003:

где Lj — уровень звукового давления в помещении, дБ; ДL_p) — ослабление звука стеной. Если преграда — комбинированная (например, стена с оконными проемами), ее ослабление в j-й октавной полосе может быть оценено по соотношению.

где S_{ — площадь стены за вычетом площади окон, м²; S₂ — суммарная площадь окон, S_OK, м²; — коэффициент ослабления звука стеной в j-й октавной полосе (табл. 6.9); /?_/2 — то же для окна (табл. 6.10); 5_Д — поправка, равная 6 дБ не зависит от частоты.

Таблица 6.9

Коэффициент ослабления звука стеной Rj_X

¹ /с.г ^— среднегеометрическая частота.

Коэффициент ослабления звука окном Rj₂

К сожалению, рассчитать ослабление звуковой волны в октавных полосах I, II и IX не представляется возможным, так как в справочной литературе отсутствуют данные о коэффициентах ослабления звука па этих частотах.

Таким образом, по формулам (6.29) и (6.30) с использованием табл. 6.9 и 6.10 можно рассчитать уровень звукового давления на внешней стороне ограждающей конструкции в октавных полосах III—VIII.

Далее, учитывая, что в рассматриваемом случае ИШ протяженный (внешняя сторона ограждающей конструкции здания), для расчетных точек (РТ), расположенных на территории прилегающей жилой застройки, уровень звукового давления в j-й октавной полосе определяется по формуле.

где Z. • — уровень звукового давления на внешней стороне ограждающей конструкции, дБ; г — расстояние от стены до расчетной точки, м; Ф — параметр, равный единице, для источников с зотропным излучением звука; Р_а — коэффициент затухания звука в воздухе (табл. 6.11) (для расстояний, меньших 50 м, затухание не учитывается, (З_а = 0); Q — телесный угол, равный для стены 2л ср.

Таблица 6.11

Коэффициент затухания звука в воздухе

Полученные величины уровней звукового давления с учетом времени суток следует сравнить с нормативными (табл. 3.11) и сделать вывод о допустимости акустической обстановки, создаваемой производственным объектом в жилой зоне.

Ситуация № 2. В расчетную точку, расположенную на территории жилой застройки, одновременно проникает шум от нескольких источников шума (ИШ), находящихся на открытой местности на различных расстояниях от нее. Для простоты будем считать, что источники шума являются изотропными (звук излучается одинаково во все стороны) и точечными (ИШ считается точечным, если его геометрические размеры существенно меньше расстояния до него).

Последовательность расчетов следующая:

а) сначала по формуле 6.32 рассчитываются уровни звукового давления Ly, дБ, создаваемые в данной расчетной точке г-м ИШ в j-Pi октавной полосе:

где L_trij — уровень звуковой мощности г'-го источника шума в j-й октавной полосе, дБ; г, — расстояние от г'-го ИШ до расчетной точки, м; Ф — параметр, равный 1 для источников с изотропным излучением звука; р_а — коэффициент затухания звука в воздухе (табл. 6.11) (для расстояний, меньших 50 м, затухание не учитывается, Р_а = 0); О — телесный угол, равный 4л ср., поскольку шум излучается во все стороны;

б) затем для каждой j-й октавной полосы рассчитывается суммарный уровень звукового давления, дБ:

где Ljj — уровень звукового давления ву'-й октавной полосе, создаваемый в расчетной точке г-м ИШ, г = 1, 2,…, п.

Полученные расчетные уровни звукового давления следует сравнить с нормативными (с учетом времени суток) и сделать вывод.

Ситуация № 3. Для защиты от транспортного шума (железнодорожных поездов) проектом предлагаются вариантные решения:

• а) полоса древесных насаждений;
• б) экран из железобетонных плит высотой 4 м.

Следует оценить, способны ли они обеспечить требуемое снижение шума. Внимание — в отличие от предыдущих случаев, для данной ситуации акустический расчет выполняется для уровня звука в дБА (а не в октавных полосах, в дБ).

Вариант 1. Уровень звука L_pr, дБА, в расчетной точке на территории жилой застройки может быть оценен по формуле.

где Ь._л — шумовая характеристика ИШ — железнодорожного состава (табл. 6.12 и 6.13), дБА; AL,. — снижение уровня звука с расстоянием, дБА:

где г — расстояние от ИШ до расчетной точки (РТ), м, г=г_жр + г_рл (рис. 6.7); 0 = 4п ср.; Ф = 1; АЬ_жл — снижение уровня звука полосой зеленых насаждений, дБА (табл. 6.14).

Характеристика шума Ь._Л, дБА, железнодорожных составов в зависимости от интенсивности движения

При расчетах следует учесть поправку к L_a в зависимости от скорости движения поезда.

Таблица 6.13

Величина поправки, дБА, в зависимости от скорости движения поезда

Данные об ослаблении шума полосой зеленых насаждений приведены в табл. 6.14.

Таблица 6.14

Величина снижения шума полосой зеленых насаждений, АЬ_жл, дБА

Вариант 2. Уровень звука 1_рт, дБ А, в расчетной точке на территории жилой застройки может быть оценен по формуле.

где AI_:)Kp — снижение уровня звука экраном, дБА.

При расчете ослабления шума экраном следует учесть явление дифракции (огибание волной препятствия, если размер препятствия h сопоставим с длиной волны X). С учетом скорости звука в воздухе при нормальных условиях, равной 333 м/с для звуковых волн с частотой 125 Гц получаем оценку X = 333/125 = 2,7 м. Следовательно, для данных (и более низкочастотных) волн дифракция будет иметь место (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Огибание препятствия (экрана) звуковой волной.

где Определение величины М,_экр выполняется в несколько этапов: 1) сначала определяется величина разности б, м:

В расчетах следует принять h_pr = 2 м, h_mu = 0.

2) затем по номограмме рис. 6.8 определяется величина Д/-_Ж|), дБА.

Рис. 6.8. Зависимость ослабления звука экраном от величины 5.

AZ., дБА, оценивается по формуле (6.35).

Практические задания Исходные данные, необходимые для выполнения расчетов, содержатся по вариантам в табл. 6.16—6.19.

Отчет о выполнении работы должен содержать:

• а) исходные данные своего варианта;
• б) ход вычислений;
• в) результаты расчетов в форме итоговой табл. 6.15;
• г) вывод о приемлемости акустической обстановки (ситуации 1 и 2), о достаточности предлагаемых проектных решений (ситуация 3).

Таблица в. 15

Итоговая таблица для ситуаций 1 и 2.

Таблица 6.16

Варианты индивидуальных заданий

Варианты индивидуальных заданий типа, А (ситуация 1).

Таблица 6.18

Варианты индивидуальных заданий типа Б (ситуация 2).

Таблица 6.19

Варианты индивидуальных заданий типа В (ситуация 3).