916

Шум вызывает у людей раздражение, затрудняет восприятие речи и музыки, а в некоторых случаях является причиной глухоты.

Таким образом, перед проектировщиками стоят две противоположные задачи: первая -

создание условий для наилучшего восприятия речи и музыки и вторая - всемерное подавление шума. Для успешного решения этих задач необходимо иметь представление о физических и физиологических характеристиках звука и шума, закономерностях их распространения на территориях и в помещениях, характеристиках источников шума, архитектурно-планировочных и конструктивных способах усиления и подавления звука и шума, а также об имеющихся по этим вопросах нормативных документах.

Звук как физическое явление представляет собой волнообразное колебательное движение, которое распространяется в материальной упругой (газообразной, жидкой или твердой) среде.

Источником звука является какое-либо вибрирующее тело типа струны, камертона и т.п.

Колебания источника звука вызывают в упругой среде колебания ее частиц, которые распространяются волнообразно с определенной скоростью в виде звуковых волн. При этом сами частицы среды не перемещаются вместе со звуковой волной, а только колеблются,

попеременно смещаясь и возвращаясь в первоначальное равновесное положение, как это показано на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Колебания частиц упругой среды

При распространении звуковой волны различают два совершенно разных явления: движение частиц среды в волне и перемещение самой волны в среде. При этом колебательные

скорости частиц среды в несколько тысяч раз меньше скорости звука.

Область среды, в которой распространяются звуковые волны, называется звуковым

полем.

В процессе распространения звуковых волн в воздухе и в жидкостях смещение частиц среды происходит в направлении распространения волны, такие волны называются продольными.

При распространении колебаний в твердых телах возникают поперечные волны, когда частицы среды смещаются перпендикулярно направлению распространения звуковой волны. В

241

твердых телах возможны колебания продольных и поперечных волн. В тонких конструкциях при толщине менее 1/6 длины волны, возникают изгибные волны.

Звуковые волны подобно всякому волновому движению характеризуются длиной волны,

частотой колебаний и скоростью их распространения.

Расстояние, на которое распространяется звуковая волна за время одного полного колебания или одного периода колебания, называется длиной волны. Длина звуковой волны зависит от частоты и скорости звука и может быть определена по формуле

где с - скорость распространения звука, м/с; f - частота звука, Гц.

Зависимость длин волн от частоты представлена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Зависимость длины звуковых волн и частоты звука при распространении их в воздухе

Под частотой подразумевается число колебаний частиц среды в секунду. Единицей измерения частоты является герц (Гц), которой выражает одно колебание в секунду.

Органы слуха человека способны воспринимать звук в пределах от 16 до 20000 Гц и оценивать не абсолютное значение изменения частоты, а относительное. Так, увеличение частоты вдвое вызывает ощущения повышения тона на величину, называемой октавой.

Октавная полоса частот это зона, в которой верхняя граница частот в два раза больше нижней.

В практике спектр воспринимаемых человеком звуков охватывает 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 800Гц и высокочастотный - выше 800Гц.

Звуковые волны распространяются с определенной скоростью, которая зависит от упругой среды. Быстрее всего звук распространяется в твердых телах, несколько медленнее - в

жидкостях 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 стали - 5100 м/с.

Источники звука характеризуются звуковой мощностью и интенсивностью звука.

242

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

(Вт). Звуковая мощность является звуковым параметром, характеризующим источник звука или шума.

При колебании источника звука в воздушной среде появляется давление, которое называют звуковым давлением. Звуковое давление представляет собой разность между мгновенным полным 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 давления принят ньютон на квадратный метр (Н/ м 2 ).

Между интенсивностью звука и звуковым давлением существует связь, определяемая по формуле

определенной величины, называемой порогом слышимости. Верхний предел, который воспринимается как болевое ощущение, носит название болевого порога. Характеристики звука в пороговых пределах приведены в табл. 4.1.

Пользоваться абсолютными значениями таких сильно отличающихся друг от друга звуковыми величинами крайне неудобно, поэтому в технической акустике принято оценивать интенсивность звука, звукового давления и звуковую мощность не в абсолютных, а в относительных логарифмических единицах - децибелах (дБ), и называть их уровнями

интенсивности звука, звукового давления и звуковой мощности.

Для получения уровня характеристики звука необходимо прологарифмировать отношение абсолютного значения интенсивности звука, звукового давления или звуковой

мощности к их значениям на пороге слышимости, условно принятые за единицу сравнения.

243

звукового давления двух или более источников звука или найти средние уровни звукового давления. Такое сложение уровней может быть осуществлено с помощью номограммы,

представленной на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Номограмма для логарифмического суммирования уровней ( L – добавка к более высокому уровню)

Уровни шума различных источников суммируются последовательно. По разности уровней шума L1 и L2 двух источников с помощью номограммы определяется величина L в

децибелах, которая добавляется к большему уровню L1 , в результате чего получается суммарный уровень шума двух источников. Полагая, что полученный уровень шума является уровнем шума некоторого эквивалентного источника, его суммируют с уровнем шума третьего источника. Вычисляют уровень шума эквивалентного источника, эквивалентного первым трем,

и так далее до тех пор, пока не будет установлен общий уровень шума всех источников.

Уровни звука, выраженные в децибелах (дБ), отражают объективную характеристику звука. Однако при одном и том же уровне звукового давления, но разной частоты, звуки вызывают у человека ощущение разной громкости. С учетом этого свойства человеческого слуха введено понятия уровня громкости звука, за единицу измерения которого принят фон,

244

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. 4.4), которые показывают сравнительную громкость звука любой частоты с равногромким звуком частотой 1000 Гц.

Рис. 4.4. Кривые равной громкости для чистых тонов: 1-порог слышимости

На рис. 4.4 видно, что для частоты 1000 Гц уровень громкости и уровень звукового давления совпадают. Чем ниже частота, тем выше различие между величиной уровня громкости и уровня звукового давления. Отсюда следует, что энергия низкой частоты воспринимается лучше, чем высокой и наоборот. Чем выше уровень звукового давления, тем меньше чувствительность слуха зависит от частоты звука.

Следует отметить, что шкала уровней громкости не является 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 звукового давления примерно на 10 дБ.

Для оценки субъективного восприятия громкости звука введена шкала сонов, численные значения которых S определяются по формуле

где L - уровень громкости фона.

Громкостью, равной в 1 сону, обладает звук с уровнем громкости, равным 40 фонам.

Формула (4.7) показывает, что при увеличении уровня громкости на 10 фонов громкость в сонах изменяется в 2 раза.

Между уровнями громкости (в фонах) и значениями громкости (в сонах) существует зависимость, показанная на рис. 4.5, которая принята в качестве международного стандарта.

245

По временным характеристикам шумы подразделяются на постоянные, уровень шума которых изменяется во времени не более чем на 5 дБА и непостоянные, уровень звука которых изменяется во времени более чем на 5 дБА.

К постоянным шумам можно отнести шум постоянно работающих насосных или вентиляционных установок.

Непостоянные шумы в свою очередь подразделяются на колеблющиеся во времени,

уровень звука которых, непрерывно изменяется; прерывистые, уровень звука которых растет до уровня фонового шума за несколько раз за время наблюдения и импульсные, состоящие из одного или нескольких следующих друг за другом ударов длительностью менее 1 сек.

К колеблющемуся во времени шуму относится, например, шум транспортного движения.

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

Шумовыми характеристиками источников внешнего шума являются:

- для транспортных потоков на улицах и дорогах – эквивалентный уровень звука LАэкв,

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;

-для потоков железнодорожных поездов – эквивалентный уровень звука LАэкв, дБА, и

максимальный уровень звука LАмакс, дБА, на расстоянии 25 м от оси ближнего к расчетной точке пути;

-для водного транспорта – эквивалентный уровень звука LАэкв, дБА, и максимальный уровень звука LАмакс, дБА, на расстоянии 25 м от борта судна до расчетной точки;

-для воздушного транспорта - эквивалентный уровень звука LАэкв, дБА, и максимальный

уровень звука LАмакс, дБА, в расчетной точке;

- для промышленных и энергетических предприятий с максимальным линейным размером в плане до 300 м включительно – эквивалентные уровни звуковой мощности

Lw экв и максимальные уровни звуковой мощности Lw макс;

- для промышленных зон, промышленных и энергетических предприятий с аксимальным линейным размером в плане более 300 м - эквивалентный уровень звука

LwАэкв.гр, дБА, и максимальный уровень звука, LwАмакс.гр, дБА, на границе территории предприятия и селитебной территории в направлении расчетной точки;

- для внутриквартальных источников шума – эквивалентный уровень звука LwАэкв, дБА, и

максимальный уровень звука LАмакс, 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 wАэкв и

247

максимальных L wАмакс корректированных уровней звуковой мощности; должны указываться заводом-изготовителем в технической документации. Для одиночного работающего оборудования допускается использовать шумовые характеристики в виде октавных уровней звукового давления L , дБ, или уровней звука на рабочем месте L А , ДБ, на фиксированном расстоянии.

Для оценки шумовой характеристики отдельных или комплексных источников шума важным является выбор отрезка времени, в течение которого определяются эквивалентные уровни звука источников шума.

При циклическом режиме работы отдельного или комплексного источника шума определение шумовой характеристики 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, создающих непостоянный шум, следует определять дополнительную шумовую характеристику – максимальный уровень звука, создаваемый источниками шума на определенном расстоянии от них.

4.3. Нормирование шума и звукоизоляция ограждений

Проникающие в помещения жилых, общественных и промышленных зданий шумы от различных источников не должны превышать нормативных величин, установленных в СНиП,

стандартах или санитарных нормах в зависимости от функционального назначения помещений.

Нормируемыми параметрами постоянного шума являются уровни звукового давления L,

дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.

Нормируемыми параметрами непостоянного (прерывистого, колеблющегося во времени и импульсного) шума являются эквивалентные уровни звукового давления Lэкв, дБ, и

максимальные уровни звука Lмакс, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами от 31,5 до 8000 Гц. Допускается использовать эквивалентные уровни звука LА экв,

дБА, и максимальные уровни звука LА макс, дБА.

Для оценки непостоянных шумов используют общий уровень звукового давления,

измеряемый шумомером на частотной коррекции А, характеризующей приближенно частотную характеристику восприятия шума человеческим ухом. Относительная частотная характеристика коррекции А (шкала А) показывает, на сколько децибел на каждой частоте чувствительность уха человека отличается от его чувствительности на частоте 1000 Гц.

При проведении измерений на частотной коррекции А (шкала А) уровни звукового давления на низких частотах уменьшаются по аналогии с уменьшением относительной

248

чувствительности органа слуха, у которого на низких частотах слуховая чувствительность ниже, чем на средних и высоких частотах. Так, при звуке с частотой 63 Гц измеренный уровень по шкале «Лин» с прямолинейной частотной характеристикой будет отличаться от уровня,

измеренного по шкале А на 26, 2 дБ.

Относительная частотная характеристика коррекции А шумомера приведена в табл. 4.2.

Таблица 4.2 Относительная частотная характеристика коррекции А

Допустимые уровни звукового давления и эквивалентные уровни звукового давления

(также допустимые эквивалентные и максимальные уровни звука) на рабочих местах в производственных и вспомогательных зданиях, на площадках промышленных предприятий, а

также в помещениях жилых и общественных зданий и на территориях жилой застройки необходимо принимать по табл. 1 СНиП 23-03-03.

Расчетные значения шума считаются в пределах нормы, если они по эквивалентному и максимальному уровню не превышают нормативных значений.

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

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

Изоляцией от ударного шума называется способность междуэтажных перекрытий снижать шум в помещении под перекрытием, при воздействии на них ударов при хождении,

передвижении мебели и т.п. Изоляцию от ударного шума выражают в виде октавных уровней звукового давления в помещении под междуэтажным перекрытием.

Нормируемыми параметрами звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий, а так же вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий являются индекс изоляции воздушного шума ограждающей конструкцииRw, дБ, и

индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием Lnw , дБ, численные значения которых приведены в табл. 6 СНиП 23-03-03.

249

Для жилых и общественных зданий нормируемые параметры звукоизоляции внутренних ограждающих конструкций принимаются в зависимости от категории обеспечения комфортными условиями зданий (А, Б или В), установленными в проекте:

категория А - обеспечение высококомфортных условий;

категория Б - обеспечение комфортных условий;

категория В - обеспечение предельно допустимых условий.

Нормируемыми параметрами звукоизоляции наружных ограждающих конструкций (в

том числе окон, витрин, витражей и других видов остекления) является звукоизоляция RАтран,

дБА, представляющая собой изоляцию внешнего шума, произведенного потоком городского транспорта.

Нормативные значения RАтран, дБА, для жилых комнат, номеров гостиниц, общежитий,

кабинетов и рабочих комнат административных зданий, палат больниц, кабинетов врачей площадью до 25 м2 приведены в табл. 4.3. в зависимости от расчетного уровня транспортного шума у фасада здания.

Для промежуточных значений расчетных уровней требуемую величину RАтран

определяют интерполяцией.

4.4. Распространение шума в зданиях

Шумы, распространяющиеся в зданиях, подразделяются на воздушные и ударные

(корпусные).

250