Минимизация шума на пути его распространения способом акустической обработки помещений звукопоглощающими материалами

УДК 66

В. В. Кирсанов

МИНИМИЗАЦИЯ ШУМА НА ПУТИ ЕГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ СПОСОБОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОМЕЩЕНИЙ ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИМИ

МАТЕРИАЛАМИ

Ключевые слова: звукопоглощающие материалы, шум, коэффициент поглощения, акустическая обработка, конструкции, диффузный звук, рассеянный и отраженный звук, интенсивность, частота звука.

Представлены основные формулы и таблицы для определения снижения уровня звукового давления, коэффициентов поглощения наиболее применяемых строительных материалов, реверберационного коэффициента звукопоглощения конструкции облицовки.

Key words: acoustic materials, noise, coefficient of absorption, acoustic treatment, design, diffuse sound, diffuse, and reflected sound,

the intensity, the frequency of the sound.

Presents the basic formulas and tables to determine the reduction of the sound pressure level of the absorption coefficients of the most used building materials, the reverberation of the sound absorption coefficient design lining.

Применение звукопоглощающих материалов, являющееся способом акустической обработки помещений и дополняющее борьбу с шумом в источнике шума и на пути его распространения (экраны, кожуха), соответственно используется только для снижения ревербирующего звука (уровня диффузного звука). Звукопоглощающие материалы не снижают интенсивность поля прямого звука (уровень шума в источнике), но снижают интенсивность ревербирующего - отраженного от стен, перекрытий, полов и различных устройств в помещении и, частично, рассеянного звука, что позволяет на практике использовать акустическую обработку, в основном, в двух часто встречающихся ситуациях:

- когда очень высокий уровень шума от отдельных источников шума и необходимо снизить распространение от них акустической энергии на участки с более низкими уровнями шума;

- в случае, если имеется значительное количество источников, рассредоточенных на большой площади и с невысоким уровнем шума каждого источника.

Сумма интенсивностей падающей, отраженной и прошедшей (не поглощенной) через преграду звуковой волны равна единице, а звукопоглощение - доля поглощенной волны в падающей волне. Соответственно, коэффициентом звукопоглощения «называется отношение интенсивности поглощенного звука Jn0гл, Вт/м2, к интенсивности падающего звука Jпaд, Вт/м2 (а = Jnогл/Jnaд).

Снижение (поглощение) шума заключается в переходе энергии звуковых колебаний частиц воздуха в теплоту, в результате потерь энергии на трение в звукопоглощающем материале, в качестве которого применяются пористые материалы: ультратонкое волокно, капроновое волокно, минеральная вата, пористый винилхлорид, пенопласт, древесноволокнистые и минераловатные плиты. То есть, для эффективного звукопоглощения материал должен иметь поры или отверстия, причем поры должны быть открыты со стороны источника звука и соеди-

няться между собой, чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала.

Наиболее распространенные в строительстве материалы (бетон, кирпич, стеклоблоки, и т.п.) поглощают менее 2% падающей на их поверхность звуковой энергии, отражая 98% обратно в помещение (ревербирующие волны). Поэтому, в подобном случае интенсивность звука Jв помещениисуммиру-ется из интенсивности прямого звука Jnp, излучаемого непосредственно источником, и интенсивности

отраженного звука

Jотр J Jпр

+J„

Отраженный

звук обычно увеличивает уровень шума в помещении на 5 - 15 дБ и более.

Для уменьшения интенсивности отраженного звука применяется акустическая обработка помещения, то есть облицовка всех или части внутренних поверхностей помещения звукопоглощающим материалом или специальными звукопоглощающими конструкциями. Звукопоглощающие материалы, чаще всего, наносятся на внутренние поверхности стен и потолка. Иногда их располагают в помещении в виде штучных поглотителей различной формы: сферы, кубы, параллелепипеды, конусы.

Поглощают звук в той или иной степени практически все материалы. Однако звукопоглощающими материалами (конструкциями) считаются лишь те, у которых коэффициент звукопоглощения а на средних частотах (400 -1000 Гц) больше 0,2. У таких строительных материалов с большой плотностью, как кирпич, бетон, металл величина анезначи-тельна (0,01 - 0,05), поэтому в помещении облицовка стен, потолков, конструкций, выполненных из указанных материалов, наиболее эффективна.

Типовые значения коэффициентов поглощения априведены в табл. 1.

СНиП 11-121-27 регламентируют определение величины максимального снижения уровня звукового давления ЛЬ , дБ, в каждой октавной полосе при применении звукопоглощающих конструкций в расчетной точке, расположенной в зоне отраженного звука, по следующей формуле:

Л = 10 ^

В - постоянная помещения, м , определяемая по формуле:

В = В1000 /,

где В 1ооо - постоянная помещения, м2, на среднегеометрической частоте 1000 Гц, определяемая по табл. 3 СНиП 11-121-27 в зависимости от объема и назначения помещения; / - коэффициент, определяемый по табл. 2.

Таблица 1 - Значения коэффициентов а для некоторых строительных материалов

Материал а

Железобетон 0,015

Гипсовые плиты 0,020

Штукатурка 0,025

Метлахская плитка 0,025

Кирпичная кладка 0,032

Штукатурка акустическая толщиной 35 мм 0,310

Стальные перфорированные листы с прослойкой из минваты 0,480

Шерстяной войлок толщиной 25 мм 0,550

Штукатурка на металлической сетке 0,033

Доски толщиной 25 мм 0,310

Таблица 2 - Зависимость коэффициента / от объема помещения

Объем помещения, м3 Частотный множитель /на среднегеометрических частотах октавных полос, Гц

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

< 200 0,8 0,75 0,7 0,8 1 1,4 1,8 2,5

200 -1000 0,65 0,62 0,64 0,75 1 1,5 2,4 4,2

> 1000 0,5 0,5 0,55 0,7 1 1,6 3 6

В1 - постоянная помещения, м , после акустической обработки, определяемая по формуле:

В1 =

где А1 - величина звукопоглощения ограждающих конструкций помещения, м2, на которых нет звукопоглощающей облицовки, определяемая по формуле:

А1 = а

где а- средний коэффициент звукопоглощения помещения, определяемый по формуле:

а= (В/^гр)/(ВЛобл +1), (5) где Soгр - общая площадь ограждающих конструкций помещения, м2; Soбл - площадь звукопоглощающей облицовки, м2;ц/и щ в форм. 1 - коэффициенты, определяемые по графику (рис. 3, СНиП 11-12177) в зависимости от отношения постоянной поме-щенияВ к площади ограждающих поверхностей Soгр соответственно до и после устройства звукопоглощающих конструкций;А4 в формуле 3 - величина звукопоглощающей облицовки звукопоглощающими конструкциями, определяемая по формуле:

А4 = аобЛ^обл + Аштпшт,

где аобл - реверберационный коэффициент звукопоглощения выбранной конструкции облицовки, опре-

деляемый по табл.3.

Таблица 3 - Зависимость аоблот параметров некоторых звукопоглощающих конструкций

Изделия или конструкции

Маты из супертонкого базальтового волокна, оболочка из декоративной стеклоткани типа ТСД (ТУ 6-11-5474)_

Плиты марки ПА/О минерало-ватные акустические с несквозной

перфорацией диаметром 4 мм, размер 500x500

1-минераловатная плита

плита , размер 500x500, толщина 6 мм, перфорация диметром 10 мм

е ещ

I

ща

о

л

по-3м/г § ^

у ,а

вл з а

£ £ се от

В §

о

р С

20

150

80

о

5

о С о

к уи вр з я о л

й

50

200

60

ф ф

«

в в

й Й

§ И § &

ыо

а р

е

б р

е в

ев

см

° £ кГ

63 8000

0,1

0,02

0,1

1,0

0,2

0,3

Аит - величина звукопоглощения штучного звуко-поглотителя, м2, определяемая по таблице СНиП II-12-77;пшт - количество штучных звукопоглотите-лей; а1 - средний коэффициент звукопоглощения помещения со звукопоглощающими конструкциями, определяемый по формуле:

а=

Площадь звукопоглощающей облицовки >^обл, м2, определяется по формуле:

>^обл = А4тр/аобл ,

где ААтр - величина требуемого звукопоглощения, обеспечивающего заданное снижение уровня звукового давления и определяемая по номограмме в СНиП 11-12-77.

Если в результате расчета площадь звукопоглощающей облицовки Soбл окажется больше площади, возможной для облицовки в данном помещении, то Soбл принимается максимально возможной, а дополнительное звукопоглощение следует обеспе-

0

0

0

чить применением штучных звукопоглотителей, количество пшт которых для каждой октавной полосы следует определять по формуле

пшт =

Количество штучных звукопоглотителей пшт в случае их применения вместо звукопоглощающей облицовки потолка и стен следует определять по формуле

пшт ЛАmp/Ашm,

Штучные поглотители также применяются вместо звукопоглощающего подвесного потолка, когда его устройство невозможно или малоэффективно (большая высота производственного помещения, наличие мостовых кранов, наличие световых и аэрационных фонарей).

Штучные звукопоглотители необходимо размещать в объеме помещения на расстояниях друг от друга и от ограждающих конструкций помещения, указанных в таблице СНиП 11-12-77.

В обязательном порядке звукопоглощающие конструкции должны применяться: в шумных цехах производственных предприятий; в машинных залах вычислительных центров; в коридорах и холлах школ, больниц, гостиниц, пансионатов и т.д.; в операционных залах и залах ожидания железнодорожных, аэро- и автовокзалов; в спортивных залах и плавательных бассейнах; в звукоизолирующих кабинах, боксах и укрытиях.

Звукопоглощающие конструкции необходимо размещать на потолке и на верхних частях стен. Целесообразно размещать звукопоглощающие конструкции отдельными участками или полосами. На частотах ниже 250 Гц эффективность звукопоглощающей облицовки увеличивается при ее размещении в углах помещения.

Измерение коэффициента звукопоглощения звукопоглощающих строительных материалов в диффузном звуковом проводят по ГОСТ 26417-85 в реверберационной камере камере объемом не менее (200 ± 20) м3. Измеряют время реверберации в пустой камере и в камере с испытуемым образцом. По измеренным значениям вычисляют коэффициент звукопоглощения (реверберационный). Диапазон частот измерений 125 - 8000 Гц и, при необходимости, до 20000 Гц.

При измерении применяют передающую измерительную систему, состоящую из генератора шума, полосовых фильтров, усилителя мощности, громкоговорителей, а также приемную систему, состоящую из микрофона, усилителя и регистрирующего прибора.

Литература

1. Гигиенические нормативы. Физические факторы окружающей и производственной среды/ И.М.Ахметзянов, С.В.Гребеньков, О.П.Ломов, Л.П.Терентьев, И.В. Петров; Под ред. О.П.Ломова.-СПб.: НПО «Профессионал», 2011.-796с.

2. Кирсанов В.В. Основы промышленной и экологической безопасности опасных производственных объектов: Монография. Казань: Изд-во Казан. гос.техн. унта, 2011. 480 с.

3. Кирсанов В.В. К вопросу о систематизации и конкретизации профилактической работы по повышению уровня промышленной безопасности предприятий нефтехимического комплекса// Вестник Казанского технологического университета: Т.16, №24, 2013.-С.138-142.

4. Петров В.И., Фатихов И.Ф. Анализ эффективности работы циклонных пылеуловителей// Вестник Казанского технологического университета: Т. 16, №23.-С.173-175

© В. В. Кирсанов - д-р техн. наук, проф. каф. общей химии и экологии КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева, VVKirsanov@gmaiI.com.

© V. V. Kirsanov - Dr. technology. Sciences, Professor of Department. General chemistry and ecology of KNRTU-KAI, VVKirsanov@gmaiI.com.