книги / Физико-техническое проектирование ограждающих конструкций зданий

Зависимость длин звуковых волн от частоты звука пред­ ставлена на рис. 2.2.

Под частотой подразумевается число колебаний частиц сре­ ды в секунду. Единицей измерения частоты является герц (Гц) - это одно колебание в секунду.

изменения частоты, а относительное. Так, увеличение частоты вдвое вызывает ощущения повышения тона на величину, назы­ ваемую октавой. Октавная полоса частот - это зона, в которой верхняя граница частот в 2 раза больше нижней.

В практике спектр воспринимаемых человеком звуков охва­ тывает 8 октав. В связи с тем, что человеческий слух улавливает увеличение частоты не менее чем в 1,26 раза, поэтому каждая октава разделена на три 1/3-октавные полосы, где соотношения частот равно этой величине.

Различают три вида спектров частот: низкочастотный - в границах частот до 300 Гц, среднечастотный - в области частот от 300 до 800 Гц и высокочастотный - выше 800 Гц.

Звуковые волны распространяются с определенной скоро­ стью, которая зависит от упругой среды. Быстрее всего звук рас­ пространяется в твердых телах, несколько медленнее —в жидко­ стях и медленнее всех - в воздухе. Так, скорость звука в воздухе составляет 340 м/с, в воде - 1450 м/с, в бетоне - 4000 м/с и в ста­ л и -5 1 0 0 м/с.

Источники звука характеризуются звуковой мощностью и интенсивностью звука.

Звуковой мощностью Р называют общее количество звуко­ вой энергии, излучаемой источником звука в единицу времени. Единицей измерения звуковой мощности является ватт (Вт).

121

Звуковая мощность является звуковым параметром, характери­ зующим источник звука или шума.

Под интенсивностью звука /, Вт/м2, понимают звуковую мощность распространяющуюся в единицу времени через еди­ ницу площади звукового поля S, м2:

При колебании источника звука в воздушной среде появля­ ется давление, которое называют звуковым давлением. Звуковое давление представляет собой разность между мгновенным пол­ ным давлением в момент прохождения звука в среде и средним значением звукового давления в среде при отсутствии звукового поля от источника звука. За единицу измерения звукового давле­ ния принят ньютон на квадратный метр (Н/м2).

Между интенсивностью звука и звуковым давлением суще­ ствует квадратичная связь, определяемая по формуле

Ухо человека может ощущать звук только в том случае, ко­ гда его сила не меньше определенной величины, называемой по­ рогом слышимости. Верхний предел, который воспринимается как болевое ощущение, носит название болевого порога. Харак­ теристики звука в пороговых пределах приведены в табл. 2.1.

Пользоваться абсолютными значениями таких сильно отли­ чающихся друг от друга звуковых величин крайне неудобно, по­ этому в технической акустике принято оценивать интенсивность звука, звукового давления и звуковую мощность не в абсолют­ ных, а в относительных логарифмических единицах - децибелах (дБ) и называть их уровнями интенсивности звука, звукового давления и звуковой мощности. Для получения уровня характе­ ристики звука необходимо прологарифмировать отношение аб­ солютного значения интенсивности звука, звукового давления или звуковой мощности к их значениям на пороге слышимости, условно принятые за единицу сравнения.

122

Таблица 2.1

Значения характеристик звука на пороге слышимости и на болевом пороге

Таким образом, уровень интенсивности звука L}, звукового давления Lp и звуковой мощности Lp можно определить из следующих выражений:

где I, p, P - соответственно интенсивность звука, звуковое давление и звуковая мощность в рассматриваемый момент времени;

/ 0, р 0, Р0 - соответственно интенсивность звука, звуковое давление и звуковая мощность на пороге слышимости.

При акустических расчетах частот встречается необходи­ мость сложить уровни звукового давления двух или более ис­ точников звука или найти средние уровни звукового давления.

123

Такое сложение уровней может быть осуществлено с помощью номограммы, представленной на рис. 2.3.

Уровни шума различных источников суммируются после­ довательно. По разности уровней шума Ц и Ь2 двух источников

с помощью номограммы определяется величина AL в децибе­ лах, которая добавляется к большему уровню L,, в результате

чего получается суммарный уровень шума двух источников. По­ лагая, что полученный уровень шума является уровнем шума не­ которого эквивалентного источника, его суммируют с уровнем шума третьего источника. Вычисляют уровень шума эквива­ лентного источника, эквивалентного первым трем, и так далее до тех пор, пока не будет установлен общий уровень шума всех ис­ точников.

Рис. 2.3. Номограмма для логарифмического суммирования уровней (AL - добавка к более высокому уровню)

Уровни звука, выраженные в децибелах (дБ), отражают объ­ ективную характеристику звука. Однако при одном и том же уровне звукового давления, но разной частоты, звуки вызывают у человека ощущение разной громкости. С учетом этого свойст­ ва человеческого слуха введено понятия уровня громкости звука, за единицу измерения которого принят фон, представляющий собой уровень громкости стандартного тона с частотой 1000 Гц и уровня звукового давления 1 дБ.

Между уровнем громкости и уровнем звукового давления существует определенная зависимость, изображаемая в виде кривых равной громкости (рис. 2.4), которые показывают срав­ нительную громкость звука любой частоты с равногромким зву­ ком частотой 1000 Гц.

124

Рис. 2.4. Кривые равной громкости для чистых тонов: 1 - порог слышимости

На рис. 2.4 видно, что для частоты 1000 Гц уровень громко­ сти и уровень звукового давления совпадают. Чем ниже частота, тем больше различие между величиной уровня громкости и уровня звукового давления. Отсюда следует, что энергия низ­ кой частоты воспринимается лучше, чем высокой, и наоборот. Чем выше уровень звукового давления, тем меньше чувстви­ тельность слуха зависит от частоты звука.

Следует отметить, что шкала уровней громкости не являет­ ся натуральной шкалой, так как изменение уровня громкости в 2 раза не означает, что субъективное восприятие громкости звука изменяется во столько же раз. В большей части слышимого диапазона в этом случае наблюдается повышение уровня звуко­ вого давления примерно на 10 дБ.

Для оценки субъективного восприятия громкости звука вве­

125

Громкостью, равной в 1 сону, обладает звук с уровнем громкости, равным 40 фонам. Формула (2.7) показывает, что при увеличении уровня громкости на 10 фонов громкость в сонах изменяется в 2 раза.

Между уровнями громкости (в фонах) и значениями гром­ кости (в сонах) существует зависимость, показанная на рис. 2.5,

глухоте. Воздействуя на центральную нервную систему, шумы ослабляют внимание рабочих и способствуют увеличению трав­ матизма.

2.2. И сточники ш ума и их ш умовые характеристики

По отношению к ограждающим конструкциям источники шума подразделяются на внешние и внутренние, находящиеся внутри зданий.

Основными источниками внешнего шума являются транс­ портные потоки на улицах и дорогах, железнодорожный, водный и воздушный транспорт, промышленные и энергетические пред­ приятия и их отдельные установки, а также внутриквартальные источники шума (трансформаторная подстанция, центральные тепловые пункты, спортивные и игровые площадки и др.).

Источниками внутреннего шума в зданиях различного на­ значения являются технологическое и инженерное оборудование (лифты, вентиляторы, насосы, станки и др.), громкий разговор, игры на музыкальных инструментах.

126

Источники шума можно условно разделить на две группы:

1)отдельные;

2)комплексные, состоящие из ряда отдельных источников.

Котдельным, или точечным, источникам шума относятся лифты, вентиляторы, насосы, электротрансформаторы, единич­ ные транспортные средства, установки промышленных или энергетических предприятий и др.

Ккомплексным источникам шума относятся уличные транспортные потоки, железнодорожные составы, промышлен­ ные предприятия с многочисленными источниками шума, спор­ тивные площадки и др.

Согласно международному стандарту ISO 1996/1 (Акустика. Описание и измерение шума окружающей среды. Часть 1. Ос­ новные величины и методики) для оценки шума принят эквива­ лентный уровень звука, выражаемый в дБА.

По временным характеристикам шумы подразделяются на

постоянные, уровень звука которых изменяется во времени не более чем на 5 дБА, и непостоянные, уровень звука которых изменяется во времени более чем на 5 дБА.

Кпостоянным шумам можно отнести шум постоянно рабо­ тающих насосных или вентиляционных установок.

Непостоянные шумы в свою очередь подразделяются на ко­ леблющиеся во времени, уровень звука которых непрерывно из­ меняется; прерывистые, уровень звука которых растет до уровня фонового шума за несколько раз за время наблюдения, и им­ пульсные, состоящие из одного или нескольких следующих друг за другом ударов длительностью менее 1 секунды.

Кколеблющемуся во времени шуму относится, например, шум транспортного движения.

Прерывистые шумы - это шумы от работы лебедки лифто­ вой установки или шумы непостоянно работающих установок промышленных предприятий или мастерских.

Шумовыми характеристиками источников внешнего шума являются:

-для транспортных потоков на улицах и дорогах - эквива­

лентный уровень звука £Аэкв, дБА, на расстоянии 7,5 м от оси

первой линии движения (для трамваев - на расстоянии 7,5 м от оси ближнего пути) до наружного ограждения здания;

127

- для потоков железнодорожных поездов - эквивалентный уровень звука ЬА экв, дБ А, и максимальный уровень звука

Z-aмакс, дБА, на расстоянии 25 м от оси ближнего к расчетной

точке пути; - д л я водного транспорта - эквивалентный уровень звука

La экв, дБА, и максимальный уровень звука ЬАзкв, дБ А, на рас­

стоянии 25 м от борта судна до расчетной точки; - для воздушного транспорта - эквивалентный уровень зву­

ка 1Аэкв, дБА, и максимальный уровень звука £Амакс, дБА,

врасчетной точке;

-для промышленных и энергетических предприятий с мак­ симальным линейным размером в плане до 300 м включитель­

ских предприятий с максимальным линейным размером в плане

ритории предприятия и селитебной территории в направлении расчетной точки;

- д л я внутриквартальных источников шума - эквивалент­ ный уровень звука Lw Аэкв, дБА, и максимальный уровень звука

I'a макс>дБА, на фиксированном расстоянии от источника. Шумовые характеристики технологического и инженерного

оборудования, создающего постоянный шум, в виде октавных уровней мощности Lw или корректированных уровней звуковой мощности L wа, а для оборудования, создающего непостоянный шум, в виде L w а экв и максимальных L wA макс корректированных уровней звуковой мощности должны указываться заводомизготовителем в технической документации. Для одиночного ра­ ботающего оборудования допускается использовать шумовые характеристики в виде октавных уровней звукового давления L, дБ, или уровней звука на рабочем месте L А, дБ, на фиксирован­ ном расстоянии.

128

Для оценки шумовой характеристики отдельных или ком­ плексных источников шума важным является выбор отрезка времени, в течение которого определяются эквивалентные уров­ ни звука источников шума.

При циклическом режиме работы отдельного или ком­ плексного источника шума определение шумовой характеристи­ ки осуществляется за полный цикл работы, в течение которого происходит изменение уровней создаваемого ими шума.

Если работа отдельного или комплексного источника шума не имеет циклического характера, то шумовые характеристики необходимо определять в дневное (с 7.00 до 23.00) или в ночное (с 23.00 до 7.00) время суток. При этом для источников, создаю­ щих непостоянный шум, следует определять дополнительную шумовую характеристику - максимальный уровень звука, созда­ ваемый источниками шума на определенном расстоянии от них.

2.3. Нормирование шума и звукоизоляции ограждений

Проникающие в помещения жилых, общественных и про­ мышленных зданий шумы от различных источников не должны превышать нормативных величин, установленных в СНиП, стан­ дартах или санитарных нормах в зависимости от функциональ­ ного назначения помещений.

Нормируемыми параметрами постоянногб шума являются уровни звукового давления L, дБ.

Нормируемыми параметрами непостоянного (прерывистого, колеблющегося во времени и импульсного) шума являются эк­ вивалентные уровни звукового давления L3m, дБА, и макси­ мальные уровни звука £махс, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31,5-8000 Гц. Допускается использовать эквивалентные уровни звука ЬАзкя, дБА, и макси­ мальные уровни звука £Амахс, дБА.

Допустимые уровни звукового давления и эквивалентные уровни звукового давления (также допустимые эквивалентные и максимальные уровни звука) на рабочих местах в производст­ венных и вспомогательных зданиях, на площадках промышлен­ ных предприятий, а также в помещениях жилых и общественных

129

зданий и на территориях жилой застройки необходимо прини­ мать по табл. 1 СНиП 23-03-03.

Расчетные значения шума считаются в пределах нормы, ес­ ли они по эквивалентному и максимальному уровню не превы­ шают нормативных значений.

В жилых и общественных зданиях, где шумовой режим ус­ танавливается в зависимости от функционального назначения помещения, звукоизоляционные качества в основном зависят от ограждающих конструкций, на которые воздействуют воздуш­ ные и ударные шумы.

Изоляцией от воздушного шума называется ослабление зву­ ковой энергии при передаче ее через ограждение. Ее определяют в виде разностей октавных или 1/3-октавных уровней звукового давления до и после прохождения звуковой энергии через огра­ ждение с учетом звукопоглощения в изолируемом помещении.

Изоляцией от ударного шума называется способность меж­ дуэтажных перекрытий снижать шум в помещении под перекры­ тием, при воздействии на них ударов при хождении, передвиже­ нии мебели и т.п. Изоляцию от ударного шума выражают в виде октавных уровней звукового давления в помещении под между­ этажным перекрытием.

Нормируемыми параметрами звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, а также вспомога­ тельных зданий и помещений промышленных предприятий яв­ ляются индекс изоляции воздушного шума ограждающей конст­ рукции дБ, и индекс приведенного уровня ударного шума

под перекрытием Lnw, дБ, численные значения которых приве­ дены в табл. 6 СНиП 23-03-03.

Для жилых и общественных зданий нормируемые парамет­ ры звукоизоляции внутренних ограждающих конструкций при­ нимаются в зависимости от категории обеспечения комфортны­ ми условиями зданий (А, Б или В), установленными в проекте.

Нормируемым параметром звукоизоляции наружных огра­ ждающих конструкций (в том числе окон, витрин, витражей и других видов остекления) является звукоизоляция ЛА1ран, дБА,

представляющая собой изоляцию внешнего шума, произведен­ ного потоком городского транспорта.

130