Ознакомление с методами борьбы с шумом. Способы и средства борьбы с шумом

64 65 66 67 68 69 ..

МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ШУМОМ НА ПРОИЗВОДСТВЕ

Методы и средства борьбы с шумом принято подразделять на: методы снижения шума на пути распространения его от источника; методы снижения шума в источнике его образования; средства индивидуальной защиты от шума.

Средства борьбы с шумом в зависимости от числа лиц, для которых они предназначены, подразделяются на средства индивидуальной защиты и на средства коллективной защиты - ГОСТ 12.4.051-87 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов слуха. Общие технические условия и методы испытаний» и ГОСТ 12.1.029-80 «ССБТ. Средства и методы защиты от шума. Классификация».

В зависимости от способа реализации средства коллективной защиты могут быть акустическими, архитектурно-планировочными и организационно-техническими.

В зависимости от принципа действия акустические средства борьбы с шумом подразделяются на средства звукоизоляции, звукопоглощения, виброизоляции, вибродемпфирования.

Снижение шума в источнике . Снижение шума в источнике достигается путем его конструктивных изменений. Это обеспечивается заменой возвратно-поступательного перемещения деталей вращательным; заменой ударных процессов безударными (клепку сваркой, обрубку фрезерованием и т. д.); повышением качества балансировки вращающихся деталей и класса точности изготовления деталей; улучшением смазки и класса чистоты трущихся поверхностей; заменой материалов, а также зубчатых передач клиноременными и гидравлическими; заменой подшипников качения подшипниками скольжения; обеспечением рассогласования собственных частот колебаний механизма с частотой возбуждающей силы; уменьшением частоты вращения валов; изменением конфигураций бы-стровращающихся деталей и т. д.

Методы снижения шума на пути его распространения . Снижение шума на пути его распространения от источника в значительной степени достигается проведением строительно-акустических мероприятий. Основным нормативным документом, устанавливающим требования к строитель но-акустическим методам борьбы с шумом является СНиП П-12-77 «Защита от шума», содержащая требова-ния к проектированию средств шумоглушения строительно-акустическими и архитектурно-планировочными методами.

Методы снижения шума на пути его распространения реализуются применением: кожухов, экранов, выгородок, кабин наблюдения (при дистанционном управлении), звукоизолирующих перегородок между помещениями, звукопоглощающих облицовок, глушителей шума, а также методами, обеспечивающими снижение передачи вибрации от оборудования виброизоляцией и вибропоглощением.

Акустическая обработка помещений. Под акустической обработкой помещения понимается облицовка части внутренних поверхностей ограждений звукопоглощающими материалами, а также размещение в помещении штучных поглотителей, представляющих собой свободно подвешиваемые объемные поглощающие тела различной формы.

Наибольший эффект при акустической обработке можно получить в точках, расположенных в зоне отраженного звука; в зоне прямого звука акустический эффект от применения облицовок значительно ниже.

Звукопоглощающие облицовки размещаются на потолке и в верхних частях стен при высоте помещения не более 6-8 м таким образом, чтобы акустически обработанная поверхность составляла не менее 60 % от общей площади ограничивающих помещение поверхностей.

В узких и очень высоких помещениях целесообразно облицовку размещать на стенах, оставляя нижние части стен (до 2 м высотой) необлицованными, либо проектировать конструкцию звукопоглощающего подвесного потолка.

Если площадь поверхностей, на которых возможно размещение звукопоглощающей облицовки мала, рекомендуется применять дополнительно штучные поглотители, подвешивая их как можно ближе к источнику, либо предусматривать устройство облицовочных щитов в виде кулис.

Необходимость проведения акустической обработки помещения определяется величиной его акустических характеристик - постоянной помещения В и средним коэффициентом звукопоглощения а.

Коэффициент поглощения а определяется отношением энергии, поглощенной материалом, к энергии падающего звука.

Акустический расчет следует производить для каждой из восьми октавных полос со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.

Поскольку эффективность применения акустической обработки помещений невелика (4-7 дБ), то при необходимости ее следует проводить в сочетании с другими мерами по шумоглушению.

Звукоизолирующие ограждения. Методами звукоизоляции возможно изолировать источник шума или помещение от шума, проникающего извне. Звукоизоляция достигается созданием герметичной преграды на пути распространения воздушного шума в виде стен, кабин, кожухов, выгородок, экранов.

Звукоизолирующие кожухи . Эффективный способ уменьшения шума - помещение источника в звукоизолирующий кожух.

Высокая звукоизолирующая эффективность кожуха может быть достигнута только в случае отсутствия щелей и отверстий, при тщательной виброизоляции кожуха от фундамента и трубопроводов, а также при наличии на внутренней поверхности кожуха звукопоглощающего материала.

В качестве материала для изготовления обшивки кожуха могут быть использованы сталь, алюминиевые сплавы, фанера, ДСП, стеклопластик. Звукоизолирующая способность кожуха определяется физическими параметрами материалов и конструктивными размерами его элементов.

В производственных условиях звукоизолирующие способности реальной конструкции кожухов могут быть определены в соответствии с требованиями ГОСТ 23628-79 «Шум. Методы измерения звукоизоляции кожухов».

Звукозащитные кабины . Звукозащитные кабины, представляющие собой локальные средства шумозащиты, устанавливаются на автоматизированных линиях у постов управления там, где возможно на длительный срок изолировать человека от источника шума. Изготовляют кабины из стали, из ДСП и т. д.

Окна и двери кабины должны иметь специальное конструктивное оформление. Окна с двойными стеклами по всему периметру заделываются резиновой прокладкой, двери выполняются двойными с резиновыми прокладками по периметру для исключения образования щелей.

Требуемую звукоизолирующую способность кабины определяют по формуле

В производственных условиях звукоизолирующая способность реальной конструкции кабины может быть определена в соответствии с требованиями ГОСТ 23426-79 «Шум. Методы измерения звукоизоляции кабин наблюдения и дистанционного управления в производственных зданиях».

Акустические экраны . Если нет возможности полностью изолировать либо источник шума, либо самого человека с помощью кожухов и кабин, то частично уменьшить влияние шума на человека можно путем создания на пути распространения шума акустических экранов.

Экраны применяются либо для ограждения источников шума от соседних рабочих мест, либо для отгораживания частей помещения с малошумным технологическим оборудованием от сильных источников шума.

Плоские экраны эффективны в зоне действия прямого звука, начиная с частоты 500 Гц; вогнутые экраны различной формы (П-образные, С-образные и т. д.) эффективны также в зоне отраженного звука, начиная с частоты 250 Гц.

Применение экранов целесообразно в сочетании с акустической обработкой, т. е. там, где постоянная помещения велика.

Экраны могут быть изготовлены из стальных алюминиевых листов толщиной 1,5-2 мм, из легких сплавов толщиной 2-3 мм, фанеры - 5-15 мм, органического стекла - 5-10 мм и из других материалов. Для звукопоглощающей облицовки экранов применяют те же материалы, что и для акустической обработки помещений.

Размеры и местоположение экрана определяются в зависимости от превышения спектра шума в расчетных точках над нормативными значениями.

Расчет экранирующих устройств предлагается в справочнике проектировщика 171.

Глушители шума . Такие глушители - эффективные средства борьбы с шумом, возникающим при заборе воздуха и выбросе отработанных газов в вентиляторах, воздуховодах, пневмоинструменте, газотурбинных, дизельных, компрессорных установках.

По принципу действия глушители шума делятся на глушители активного (диссинативного) типа и реактивного (отражающего) типа. В глушителях активного типа снижение шума происходит за счет превращения звуковой энергии в тепловую в звукопоглощающем материале, размещенном во внутренних полостях. В глушителях реактивного типа шум снижается за счет отражения энергии звуковых волн в системе расширительных и резонансных камер, соединенных между собой и с объемом воздуховода с помощью труб, щелей и отверстий. Шум снижается за счет отражения энергии звуковых волн.

Камеры могут быть внутри облицованы звукопоглощающим материалом; тогда в низкочастотной области они работают как отражатели, а в высокочастотной - как поглотители звука.

Глушители, в которых существенно и поглощение, и отражение, называют комбинированными.

Борьба с шумом

1.Звук

Раньше всего было замечено, что звуки порождаются телами, вибрирующими в воздухе. Аристотель полагал, что звучащие тела создают попеременное сжатие и разряжение воздуха.

Если тело, звучащее в воздухе поместить в безвоздушное пространство, оно перестанет звучать.

Рассмотрим, что происходит, когда находящееся в воздухе тело совершает колебания. Когда тело отклоняется из положения равновесия, оно с одной стороны сжимает прилежащий к нему слой воздуха, а с другой стороны разряжает. При сжатии воздуха, как обнаружил Бойль, его упругость увеличивается, а следовательно увеличивается и давление.

Таким образом, при движении колеблющегося тела давление воздуха становится чуть больше атмосферного с той стороны, в которую тело движется. И на столько же меньше с противоположной стороны.

Достигнув наибольшего отклонения, тело возвращается к положению равновесия и, пройдя его создает теперь сжатие в том месте где было разряжение, и разряжение там где было сжатие. Таким образом, сжатия воздуха сменяется разряжениями через промежуток времени, равный периоду колебаний. Чередующиеся сжатия и разряжения благодаря упругости воздуха передаются от слоя к слою, распространяясь во все стороны. И так происходит до тех пор, пока не прекратится колебание тел.

Распространение сжатий и разряжений от слоя называют упругой волной в воздухе. Когда распространяется упругая волна, то в каждой точке объема, которой она достигает, происходит периодическое изменение величины атмосферного давления. Давление, избыточное над атмосферным, называют акустическим. Частота колебаний величины атмосферного давления зависит от частоты колебаний тела, которое порождает упругую волну.

Восприятие изменений акустического давления нашим ухом происходит только тогда, когда частота этих изменений достигает 16-20 Гц и не превышает 16000-20000 Гц.

Упругие волны, частота которых находится в этих пределах, называют звуковыми волнами или просто звуком.

Расстояние между двумя ближайшими слоями воздуха, где одновременно наступает сжатие или разряжение, называют длиной звуковой волны.

Звук может распространяться не только в воздухе, но и в других средах. Длина звуковой волны зависит от скорости распространения звука в этой среде. А скорость звука определяется физическими свойствами среды: плотностью и упругостью.

В воздухе при температуре 0 0 С и Р норм. Звук распространяется со скоростью 332 м/с, в морской воде 332 м/с, а в твердых телах 5000 м/с.

2.Физические показатели оценки шума.

Звук-волновое колебание упругой среды, создающее в ней дополнительное переменное давление. Для характеристики звука используют физические и физиологические показатели.

2.1Физические показатели

а)частота колебаний-одна из основных характеристик звука. Это число полных колебаний в секунду.

1Гц-одно колебание в секунду;

Т-время одного полного колебания.

б)длина волны звука в м., на которое звук распространяется за один период колебания:

(м)

где с-скорость распространения звука в среде м/с (скорость зависит от температуры среды):

По форме кривой, отражающей графически, распространение звука, различают чистые звуки, у которых кривая близка к синусоиде; звуки музыкальные, у которых наблюдается повтор некоторого числа кривых с определенной периодичностью; и наконец, звуки у которых кривая имеет неопределенную форму (очень сложную) это шумы.

Слышимый диапазон находится в пределах 16-16000 Гц тогда соответствующие длины волн будут:

т.е. эти длины волн соизмеримы с размерами предметов, окружающих человека и являющихся препятствием для распространения звука. Отсюда закон дифракции звука. Т.е. если звуковая волна встречает на своем пути стенку с отверстием, то она становится источником звука, и звук становится слышимым даже через стенку из звукопоглощающего материала, но имеющего отверстие.

3.Особенности физиологического воздействия звука

Шум может вызвать у человека раздражение, привести к потере слуха, мешать общению людей. Кроме того он может препятствовать выполнению человеком его обязанностей и вызвать изменения в функциях организма. Наши знания о вредных воздействиях шума на человека, на производительность и качество его труда на функции его органов ещё недостаточно.

3.1Уровень громкости и громкость

Громкость звука можно выразить либо как «громкость» в сонах (son), либо как «уровень громкости» в фонах (phone) . Громкость измеряется по шкале, разработанной с целью дать значения, пропорциональные громкости звука, и единицей измерения является «сон».

Один сон-это громкость, ощущаемая типичным слушателем при подаче чистого тона частотой 1000 Гц, имеющего уровень звукового давления 40 Дб. Звук, имеющий громкость 2 сона, типичным слушателем воспринимается как вдвое более громкий, чем звук в 1 сон.

Уровень громкости звука определяют как численное значение уровня звукового давления чистого тона частотой 1000 Гц, равного данному звуку. Другими словами, уровень громкости чистого тона громкости чистого тона частотой 1000 Гц в фонах численно его уровню звукового давления.

Уровень громкости других чистых тонов, имеющих данный уровень звукового давления, можно легко найти с помощью кривых равной громкости.

Эти кривые равной громкости были построены по результатам большого числа исследований людей с нормальным слухом. Эти кривые показывают, что чувствительность уха зависит от частоты звука и уровня звукового давления.

Интенсивность звука воспринимаемого человеком находится в пределах от 10 -12 до 10 Вт/м 2 .

Нижний предел соответствует порогу слышимости, верхний болевому порогу. Отношение верхнего к нижнему пределу равно 10 13 , т.е. десяти ***рис*** триллионам. При столь громадном диапазоне слышимости графическое изображение хотя бы части этого диапазона невозможно. Вот почему в акустических расчетах применяют логарифмические зависимости. Оценка нижнего порога слышимости: с помощью источника энергии 4 Дж можно произвести звук с интенсивностью нижнего порога при частоте 1000 Гц в течение 10.000 лет.

Единица измерения Дб является не абсолютной величиной измерения, а производной от логарифмической функции отношения двух величин одна из которых берется в качестве базовой.

4.Источник возникновения шума в системах вентиляции

Пульсации скорости и колебания давления в потоке воздуха, протекающего через вентилятор является причиной возникновения аэродинамического шума.

Кроме того, при работе вентилятора возникает механический шум.

Общий уровень звуковой мощности аэродинамического шума вентилятора определяют отдельно для стороны всасывания и нагнетания:

Общий уровень звуковой мощности шума вентилятора в Дб;

Критерий шумности, зависящий от типа и конструкции вентилятора в Дб;

Р -

 - поправка на режим работы.

5.Нормирование шумов

Шумы нормируют исходя из допустимого воздействия их на организм человека.

Допустимые уровни звукового давления на постоянных рабочих местах в производственных помещениях, в жилых и общественных зданиях, а также на территории жилой застройки нормируются СНиП II-12-77 «Защита от шума» и ГОСТ шумы нормируются в 8 октавных полосах со среднегеометрическими частотами:63,125,250,500,1000,2000,4000,8000.

Для ориентировочной оценки шума допускается пользоваться общим уровнем шума измеренным по шкале «А» шумомера. Общий уровень шума именуется «уровнем звука»,d, Дб.

При нормировании допустимого уровня звукового давления учитывается физиологическое воздействие на человека звуков различной частоты (см. рис. «кривые равной громкости»).

Поэтому допустимые уровни звуковых давлений в различных октавных полосах различны. Например, для помещений конструкторских бюро допустимый уровень звукового давления в октавной полосе среднегеометрических частот:

***доделать***

6.Акустический расчет

Акустический расчет проводят для каждой из 8 октавных полос слухового диапазона со среднегеометрическими частотами 63…8000 Гц.

Для центральных систем вентиляции и кондиционирования воздуха с разветвленными сетями воздуховодов допускается осуществлять акустический расчет только для частот 125 и 250 Гц. Все расчеты выполняются с точностью до 0,5 Гц и округлением конечного результата до целого числа децибел.

6.1Общий уровень звуковой мощности шума

Общий уровень звуковой мощности шума вентилятора
:

Таблица№***

L -критерий шумности вентилятора в Дб.

Р - полное давление создаваемое вентилятором в Па;

Q - производительность вентилятора в м 3 /с;

 - поправка на режим работы.

При работе вентилятора в режимах КПД большего или равного 0,9КПД max  Дб

При отклонении режима работы вентилятора не более 20% от КПД max принимают 2 Дба при отклонении более чем на 20%-4 Дб.

Полученная по формуле (1) звуковая мощность излучается открытым входным, либо выходным отверстием вентилятора в одну сторону при наличии плавного подвода воздуха отверстию вентилятора.

При плавном подводе или при установке дроссель-клапана во входном патрубке к величинам критериев шумности следует добавить для осевых 8 Дб, для центробежных – 4 Дб.

Октавные уровни звуковой мощности шума вентилятора на входе и выходе определяют по формуле:

-поправка на распределение звуковой мощности вентилятора по октавным полосам, Дб (зависит от типа вентилятора).

-поправка, учитывающая влияние присоединения вентилятора к воздуховодам. При отсутствии воздуховодов следует принимать

7.Расчет снижения уровня звуковой мощности

В магистральных воздуховодах общественных зданий 5-6м/с;

В ответвлениях 2-4 м/с.

Для промышленных зданий эти скорости можно удвоить.

Для систем вентиляции с разветвленной сетью воздуховодов акустический расчет делают только для ветви к ближайшему помещению.

Октавные уровни звукового давления, создаваемые в расчетной точке определяют по формуле:

n-общее число В.Р.

-суммарное снижение октавного уровня звуковой мощности в Дб в элементах сети по пути распространения шума до выхода в помещение;

-фактор направленности при излучении шума;

-площадь 6м 2 воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник и проходящей через расчетную точку.

-в прстранстве;

-на гладкой стене;

-в углу из 2-х поверхностей;

В углу из 3-х поверхностей.

В - постоянная помещения, равная

-частотный множитель;

-коэффициент, учитывающий влияние ближнего акустического поля и принимаемый в зависимости от отношения расстояния r в м между акустическим центром источника и расчетной точкой к максимальным габаритным размерам
в м источника шума по графику рис***.

(
)-коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, принимаемый по опытным данным или по граф. Рис. 3;

r -число ближайших к расчетной точке следует включать В.Р., расположенные на расстоянии , где r 0 –минимальное из указанных расстояний.

Если точки выбраны в отраженном звуковом поле, октавные уровни звукового давления следует определять по формуле:

Суммарное снижение уровней звуковой мощности
в Дб по пути распространения шума следует определять последовательность для каждого элемента сети воздуховодов и затем суммировать по формуле:

-снижение октавных уровней звуковой мощности в отдельных элементах воздуховодов. Снижение октавных уровней звуковой мощности
в Дб на 1м длины в прямых участках металлических воздуховодов по табл.20.

Также учитываются снижения фактических уровней звуковой мощности в плавных поворотах при изменении поперечного сечения в разветвлениях.

8.Мероприятия по снижению шума в установках вентиляции и кондиционирования воздуха.

Динамические нагрузки вентиляционных установок передаются строительным конструкциям здания и возбуждают колебания их в виде структурного шума. В вентиляторах с подшипниками качения при окружных скоростях колес более 15м/с обычно преобладает аэродинамический шум. Этот шум зависит от типа вентилятора, его КПД и т.д. Шум возникает также при движении воздуха в каналах, диафрагмах., дроссель-клапанах, поворотах и др. элементах.

Для предотвращения шума дроссель-клапан следует располагать на расстоянии нескольких калибров воздуховода от приточных насадок и решеток.

Шум, распространяющийся по воздуховодам, снижают до допустимого уровня с помощью специальными глушителями шума. Наибольшее распространение получили трубчатые и пластинчатые глушители.

Трубчатые глушители применяются при площади поперечного сечения воздуховода до
мм. При больших размерах следует применять пластинчатые глушители, поскольку малая акустическая эффективность трубчатых глушителей требует большей их длины.

Глушители трубчатые прямоугольного сечения – ШТП, круглого – ШТК.

Пластинчатые шумоглушители собирают из отдельных звукопоглощающих пластин в стальном кожухе.

Материал, применяемый в глушителях не должен выделять пыль. Применяют маты из сверхтонкого стекловолокна (СТВ) марки Ш, плотностью 15-20 кг/м 3 , холсты из ультратонкого базальтового волокна (БСТВ) марок Б или С, плотностью 15-20 кг/м 3 .***Рис****

Акустической характеристикой глушителя шума является его эффективность, т.е. разность уровней звукового давления в помещении до установки глушителя шума и после.

Необходимая длина глушителя шума определяется по таблицам. Длину пластикового глушителя шума не следует принимать более 3м. Если длина глушителя получается 4м и более целесообразно разделить его на две части, соединяя их воздуховодом длиной 0,8-1м с гибкими вставками по 250-300мм. шума на здоровье человека. Методы борьбы с шумом Реферат >> Медицина, здоровье

АКУСТИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. НЕГАТИВНОЕ ВЛИЯНИЕ ШУМА НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА. МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ШУМОМ . На население городов непрерывно... воздействуют многочисленные источники шума . Это...

Методы борьбы со стрессом в управленческом труде

Курсовая работа >> Психология

Работе 3. МЕТОДЫ БОРЬБЫ СО СТРЕССОМ 3.1 Методы защиты от стресса 3.2 Методы борьбы в... в помещении, загрязнение воздуха, шум , скопление народа и эргономические проблемы... росту необходимых контактов и усиливающемуся шуму . Реструктуризация компаний и сокращения...

Профессиональных заболеваний от воздействия шума , инфра- и ультразвука.

Реферат >>

Вызываемые воздействием на человека шума …………………………………………………………………………… 5 Профессиональные заболевания... вызываемые воздействием на человека шума Шум – это сочетание звуков... состояния человека в момент действия шума и т.д. Шум , производимый самим человеком, ...

Производственная вибрация и производственный шум

Реферат >> Безопасность жизнедеятельности

Случае мы не знаем спектра шума . Методы борьбы с шумом . Для борьбы с шумом в помещениях проводятся мероприятия как... шкале в децибелах. Основными мероприятиями по борьбе с шумом являются рационализация технологических процессов с использованием...

Методы финансового анализа как инструменты принятия управленческого решения

Дипломная работа >> Финансы

Защита от вибраций Общие методы борьбы с вибрацией (ГОСТ 12 ... защиты. Борьба с шумом в источнике его возникновения - наиболее действенный способ борьбы с шумом . Создаются... и устройств, В практике борьбы с шумом используют глушители различных конструкций, ...

Одним из наиболее вредных производственных факторов, влияющих на человека, является шум, который можно квалифицировать следующим образом:

По источникам:

механический;

аэродинамический;

гидравлический;

электромагнитный.

По частоте:

низкочастотный до 300 Гц;

среднечастотный 3008000 Гц;

высокочастотный свыше 8000 Гц.

По характеру спектра:

широкополосный с непрерывным спектром свыше одной октавы;

тональный.

По переменным характеристикам:

постоянный - в течение рабочего дня (звуковое давление Lp меняется менее, чем на 5 дБ);

переменный - в течение рабочего дня (звуковое давление Lp меняется более, чем на 5 дБ);

колеблющийся;

прерывистый;

импульсный.

Шум, когда он невелик (при уровне 50 - 60 дБ) создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Под воздействием шума, превышающего 85 - 90 дБ, в первую очередь, снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Длительное воздействие шума с уровнем 100 - 120 дБ на низких частотах и 80 - 90 дБ на средних и высоких частотах может вызвать необратимые потери слуха, характеризуемые постоянным изменением порога слышимости. Люди, работающие в условии повышенного шума, жалуются на быструю утомляемость, головную боль, бессонницу. Воздействие шума на вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших количествах звука 40 - 0 дБ, что приводит к нарушению периферического кровообращения, за счет сужения капилляров кожного покрова и слизистой оболочки.

Для нормирования шума используют метод нормирования по предельному спектру шума. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в восьми октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц.

С ростом частоты допускаемые уровни уменьшаются. Таким образом, шум на рабочих местах не должен превышать допустимых уровней, значения которых приведены в таблицах 6.3 и 6.4.

Количественная оценка опасных факторов при измерениях шума в испытательном боксе

Таблица 6.3

Таблица 6.4

Исходя из этих норм, выбираются необходимые средства защиты органов слуха. Уровни шума могут быть снижены средствами индивидуальной защиты, нормируются по ГОСТ 12.4.051-78.

Эффективность средств защиты органов слуха

Таблица 6.5

Для уменьшения шума необходимо применять следующие методы:

уменьшение шума источника;

изменение направления излучения;

рациональное планирование предприятия и цехов;

акустическая обработка помещений;

уменьшение шума на пути его распространения.

Интенсивность шума зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. Поэтому если нет возможности уменьшить прямой звук, то для снижения шума нужно уменьшить энергию отраженных волн. Это достигается путем размещения на внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок и экранов. Этот способ называется акустической обработкой помещений.

Механические колебания частиц упругой среды в диапазоне частот 16 – 20000 Гц воспринимаются ухом человека и называются звуковыми волнами. Колебания среды с частотами ниже 16 Гц называют инфразвуком, а колебания с частотами выше 20000 Гц – ультразвуком. Длина звуковой волны l связана с частотой f и скоростью звука с зависимостью l = c / f .

Нестационарное состояние среды при распространении звуковой волны характеризуется звуковым давлением, под которым понимают среднеквадратическое значение превышения давления в среде при распространении звуковой волны над давлением в невозмущённой среде, измеряемое в паскалях (Па).

Перенос энергии плоской звуковой волной через единицу поверхности, перпендикулярную к направлению распространения звуковой волны характеризуют интенсивностью звука (плотностью потока звуковой мощности),

Вт/м2: I = P2/(ρ∙c),

где P – звуковое давление, Па; r – удельная плотность среды, г/м3;

c – скорость распространения звуковой волны в данной среде, м/с.

Скорость переноса энергии равна скорости распространения звуковой волны.

Органы слуха человека способны воспринимать звуковые колебания в очень широких диапазонах изменения интенсивностей и звуковых давлений. Например, при частоте звука в 1 кГц порогу чувствительности “среднего” человеческого уха (порог слышимости) соответствуют значения P0 = 2·10–5 Па; I0 = 10–12 Вт/м2, а порогу болевого ощущения (превышение которого уже может привести к физическому повреждению органов слуха) соответствуют значения Pб = 20 Па и Iб = 1 Вт/м2. Кроме того, в соответствии с законом Вебера-Фехнера раздражающее человеческое ухо действие звука пропорционально логарифму звукового давления. Поэтому на практике обычно вместо абсолютных значений интенсивности и звукового давления используют их логарифмические уровни, выраженные в децибелах (дБ):

LI = 10lg(I/I0), LP = 20lg(P/P0) ; (1)

где I0 = 10–12 Вт/м2 и P0 = 2·10–5 Па – стандартные пороговые значения интенсивности и звукового давления. Для нормальных атмосферных условий можно считать, что LI = LP = L.

Если звук в данной точке складывается из n составляющих от нескольких источников с уровнями звуковых давлений Li, то результирующий уровень звукового давления определяется по формуле:

где Li – уровень звукового давления i-й составляющей в расчетной точке (дБ).

В случае n одинаковых составляющих звука Li = L суммарный уровень составляет:

Lå = L + 10lg(n). (3)

Из формул (2) и (3) следует, что если уровень одного из источников звука превышает уровень другого более чем на 10 дБ, то звуком более слабого источника практически можно пренебречь, так как его вклад в общий уровень будет менее 0,5 дБ. Таким образом, при борьбе с шумом в первую очередь необходимо заглушать наиболее интенсивные источники шума. Кроме того, при наличии большого числа одинаковых источников шума устранение одного или двух из них очень слабо влияет на общее снижение уровня шума.

Характеристикой источника шума являются звуковая мощность и её уровень. Звуковая мощность W, Вт, – это общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в единицу времени. Если энергия излучается по всем направлениям равномерно и затухание звука в воздухе мало, то при интенсивности I на расстоянии r от источника шума его звуковая мощность может быть определена по формуле

W = 4p r2I. По аналогии с логарифмическими уровнями интенсивности и звукового давления введены логарифмические уровни звуковой мощности (дБ) LW = 10lg(W/W0), где W0 = 10-12 – пороговое значение звуковой мощности, Вт.

Спектр шума показывает распределение энергии шума в диапазоне звуковых частот и характеризуется уровнями звукового давления или интенсивности (для источников звука – уровнем звуковой мощности) в анализируемых частотных полосах, в качестве которых, как правило, используются октавные и третьоктавные частотные полосы, характеризуемые нижней fн и верхней fв граничными частотами и среднегеометрической частотой fсг = (fн ∙fв)1/2.

Октавная полоса звуковых частот характеризуется отношением её граничных частот, удовлетворяющим условию fв/fн = 2, а для третьоктавной – условию fв /fн = 21/3 ≈ 1,26.

Каждая октавная полоса частот включает три третьоктавные полосы, причем среднегеометрическая частота центральной из них совпадает со среднегеометрической частотой октавной полосы. Среднегеометрические частоты fсг октавных полос определяются стандартным двоичным рядом, включающим 9 значений: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

2. Особенности субъективного восприятия звука

Восприятие звука человеческим ухом очень сильно и нелинейно зависит от его частоты. Особенности субъективного восприятия звука наиболее удобно иллюстрируются графически с помощью кривых равной громкости. Каждая из семейства кривых на рис. 1 характеризует уровни звукового давления на различных частотах, соответствующие одинаковой громкости восприятия звука и уровню громкости LN (фон).

Уровень громкости LN численно равен уровню звукового давления на частоте 1 кГц. На других частотах для обеспечения такой же громкости звука требуется устанавливать другие уровни звукового давления. Из рис. 1 следует, что вид кривой равной громкости и соответствующая ей характеристика слуховой чувствительности зависят от значения LN.

При расчетах и измерениях частотную характеристику органа слуха принято моделировать частотной характеристикой корректирующего фильтра А. Характеристика А является стандартной и задается системой поправок Аi = φ(fсгi), где fсгi – среднегеометрическая частота i-й октавной полосы.

Для соответствия объективных результатов измерений уровня звукового давления субъективному восприятию громкости звука вводят понятие уровня звука. Уровень звука LA (дБА) – результирующий уровень звукового давления шума, прошедшего математическую или физическую обработку в корректирующем фильтре с характеристикой А. Значение уровня звука приближенно соответствует субъективному восприятию громкости шума независимо от его спектра. Уровень звука вычисляется с учетом поправок Аi по формуле (2), в которую вместо Li следует подставить (Li + Аi). Отрицательные значения Аi характеризуют ухудшение слуховой чувствительности по сравнению со слуховой чувствительностью на частоте 1000 Гц.

Характеристики шума и его нормирование

По характеру спектра шумы подразделяют на широкополосные (с непрерывным спектром шириной более одной октавы) и тональные, в спектре которых имеются выраженные дискретные тона, измеренные в третьоктавных полосах частот с превышением уровня звукового давления над соседними полосами не менее чем на 10 дБ.

По временным характеристикам шумы делят на постоянные, уровень звука которых в течение 8-часового рабочего дня изменяется не более чем на 5 дБА при измерениях на временной характеристике “медленно” шумомера, и непостоянные, не удовлетворяющие данному условию.

Шум сегодня представляет собой вредность универсальную в том смысле, что может проникать во все сферы быта и области нашей производственной, учебной и общественной деятельности. Уровни природных и технических шумов колеблются в довольно широких пределах от 10-30дб (шелест листьев, шепот человека) до 120-130дб (грозовые разряды небесной сферы, старт реактивного самолета на расстоянии 50-100метров). Наличие такого широкого диапазона изменений уровней звукового давления свидетельствуют о том, что адаптация к нему, согласно современным представлением, может происходить как с благоприятным, так и неблагоприятным исходом.

При воздействии факторов окружающей среды на человека главным уровнем постоянства его внутренней среды является гомеостаз, который означает поддержание относительного динамического постоянства всего организма. Тайна мудрости нашего тела достигается именно гомеостазом, т.е. совершенной адаптационной деятельностью.

Шум может оказывать как специфическое действие на орган слуха, так и неспецифическое (опосредованное через центральную нервную систему) на весь организм. В первом случае может, наблюдается временное снижение порогов слуха, потом происходит постоянное снижение, затем следует тугоухость и полная глухота. Во втором случае при воздействии слабых шумов формируется реакция тренировки с ее фазами ориентировки, перестройки и тренированности; при воздействии шумов средней силы развивается реакция активации с ее фазами первичной и стойкой активации; при воздействии сильных шумов формируется стресс-реакция с ее фазами тревоги, устойчивости и истощения. Если первые две реакции (тренировки и активации) свидетельствуют о нормальной адаптации человеческого организма к шуму, то третья реакция, являясь стрессовой, характеризует патологическую адаптацию к звуковому раздражителю последствиями для здоровья людей.

Из краткого рассмотрения последствий неблагоприятного воздействия шума на организм человека явствует, что с этим вредным фактором необходимо бороться и бороться серьезно, используя для этого все возможные способы снижения его уровней до допустимых величин.

Немецкий микробиолог Роберт Кох, открывший возбудителя туберкулеза (палочку, названную его именем) по поводу снижения уровней шума писал следующее: «Когда-нибудь человечество будет вынуждено расправляться с шумом столь же решительно, как оно расправляется с холерой и чумой».

К настоящему времени, как в РФ, так и за рубежом разработано множество подходов к снижению зашумленности внутри и снаружи жилищ, учебных и лечебных помещений, общественных зданий, а так же к уменьшению уровней звукового дискомфорта на улицах и открытых пространствах, прилегающих к жилым постройкам. Все эти мероприятия делятся на группы мер, с помощью которых можно снизить уровни шумов, как в источниках их образования, так и на пути их распространения. Борьба с шумом в источнике производится инженерно-техническими и организационно-административными методами, а на пути распространения шума в городской среде от источника до защищаемого объекта - градостроительными и строительно-акустическими методами. В самом объекте шумозащиты снижение уровней звука обеспечивается конструктивно-строительными методами, повышающими звукоизолирующие качества ограждающих конструкций здании и сооружений и планировочными методами.

Рассмотрим некоторые из них более подробно.

Организационно-административные мероприятия

Значительное снижение уровней транспортного шума может быть достигнуто за счет снижения интенсивности и шумности транспортных потоков. Например, при организации грузовых перевозок определяют категорию грузов (промышленные, строительные, потребительские, топливные, по очистке города) и используют для их проезда специальные дороги, минуя общегородские центры. Менеджмент транспортного потока предусматривает также обеспечение комфорта населения в дневное и ночное время, прогнозирование уровней транспортного шума в строящихся микрорайонах, уменьшение шума на более опасных участках и прочее другое.

Система организационно-административных мероприятий предусматриваем:

улучшение содержания дорог и применение менее шумных типов улично-дорожных покрытий;
обеспечение на магистралях рациональной скорости движения;
исключение движения автомобильного, особенно грузового транспорта в центральных районах города и на улицах жилой застройки. При этом предусматривается устройство пешеходных зон, вывоз транзитного транспорта на объездные дороги, установление одностороннего движения, ограничения ночного движения и т.д.
улучшение условий движения на перегонах и пересечениях.
максимальное развитие общественного транспорта в городе и повышение его конкурентоспособности с индивидуальными транспортными средствами по скорости и комфорту, а также развитии велосипедного транспорта с устройством для них велосипедных дорожек

Следует подчеркнуть, что снижение шума наземного транспорта путем использования шумопоглощающих дорожных покрытий является одним из весьма перспективных методов. При этом на характеристики шума существенным образом влияет состав и состояние дорожного покрытия. Так, бетонное покрытие на 2-3дб (А) шумнее, чем асфальтовые, в дождь шум потока может возрасти на 5-6 дб (А), а в снегопад снизиться на 3-5дб (А).

Градостроительные и строительно-акустические мероприятия

Основная доля затрат по шумоподавлению в развитых странах связана с установкой шумозащитных сооружений, наиболее распространенных из которых в городах и на дорогах являются акустические экраны, а основным звукоизолирующим ограждением - двойные или тройные акустические защитные окна. Например, в Германии за последние десятилетие расходы на установку акустических экранов и защитных окон составляет более 90% всех расходов на защиту от шума.

Звукоизоляция - это самая дешевая из всех видов шумозащита и при этом достигается акустическая эффективность (15-20дб (А)), особенно в высоко - и среднечастотном диапазоне. Однако для снижения низкочастотного шума использование только звукозащитных сооружений зачастую недостаточно.

В настоящее время применяют десятки самых разных конструкций акустических экранов, которые могут быть разделены на 5 основных классов:

широкие акустические экраны;
акустические экраны - стенки;
комбинированные акустические экраны;
гибридные акустические экраны;
экранные комплексы.

В качестве широких акустических экранов, обеспечивающих снижение шума в жилой застройке, как за счет высоты, так и существенного дополнительного затухания на широком свободном ребре этих экранов, могут рассматриваться жилые высотные дома, выемки, насыпи, а так же нежилые здания различного назначения. Весьма эффективным мероприятием является использование тоннелей, построенных открытым способом или щитовой проходкой. Помимо снижения уличного шума использование подземного пространства для прокладки магистралей улучшает условия передвижения населения, способствует формированию здоровой, удобной и эстетически привлекательной среды.

Наибольшее распространение получили акустические стенки - экраны, которые имеют самое разнообразное конструктивное исполнение и изготовляется из различных материалов. Так, простые стенки можно делать из бетона, дерева и других материалов. Основной недостаток таких конструкций - наличие звукоотражающего эффекта, который усиливается, если подобные сооружения устанавливаются параллельно друг другу. Эффективность экранов такого типа не превышает 5-12дб (А).

Указанных недостатков лишены акустические экраны со звукопоглощающим материалом. Они бывают сборно-разборными, как правило, из металла. Основным элементом таких экранов является акустическая панель, заполненная звукопоглощающим материалом. Эта панель имеет щелевую перфорацию со стороны источника звука. Наличие сорбционного материала увеличивает эффективность таких панелей не менее чем на 3-5бдб (А). Необходимая эффективность экранов данного типа обеспечивается за счет варьирования их высоты, длины, расстояния между источниками шума и экраном.

Перспективным является использование комбинированных акустических экранов, в которых сочетается преимущества акустических экранов - стенок и насыпи или выемок. Их эффективность чрезвычайно высока без дополнительных затрат, связанных с увеличением глубины выемки или высоты насыпи.

Там, где необходимо достичь снижения шума по всему частотному диапазону (в больницах, школах), целесообразно использовать гибридные акустические экраны, сочетающее заглушающее свойства акустических экранов со звукопоглощающим материалом и активных глушителей шума, излучающих звук в противофазе заглушаемому шуму.

Мероприятия по шумоглушению с использованием технических средств.

Традиционно наиболее эффективны для снижения внешнего шума автомобилей следующие методы:

установка глушителей шума на впуске и выпуске двигателя;
улучшения качества трансмиссии;
вибродемпфирование коробки передач;
улучшение качества дорожного покрытия;
предотвращения износа шин;
звукоизоляция и звукопоглощение внешних источников шума автомобиля.

Важное значение в шумозащите принадлежит зеленым насаждениям. Еще в Советском Союзе были проведены исследования шумопогллщающих свойств различных пород деревьев. Некоторые из них, преимущественно лиственные, такие как клен, тополь и липа, являются с этой точки зрения более выгодными, чем кирпичная или бетонная стена.

Создание в городах пояса из этих деревьев выгодна потому, что они не только задерживают пыль и вредные химические вещества, но и являются эффективным препятствием против распространения шума, который в результате этого снижается на 7-9дб (А) в летние месяцы и на 3-4дб (А) зимой.

Меры по уменьшению шума самолетов

Наиболее эффективные меры борьбы с авиационным шумом - это меры при проектировании и строительстве авиадвигателей. Современное состояние техники позволяет переоборудовать старые типы самолетов, добиваясь понижения шума их двигателей. Но переоборудование парка самолетов - мероприятие слишком дорогое. В ближайшем будущем также нельзя надеяться на создание новых конструкций, которые оказались бы много тише, чем допускают принятые сейчас международные нормы.

Можно применять особые приемы при взлете и посадке, позволяющие уменьшить шум: рациональное расположение взлетно-посадочных полос, уменьшение числа ночных полетов, а так же общие сокращение числа рейсов вследствие перехода на большегрузные современные модели лайнеров. Рациональным является создание у каждого аэродрома двух защитных зон. В первой защитной зоне уровень шума, усредненный за дневное время по эквивалентному уровню не должен превышать Lэкв = 65дб А, а за ночное - не более L экв =55дб А.

Снижение уровня шума на территории жилой застройки до рекомендуемого допустимого и уменьшение зоны санитарного разрыва может быть достигнуто планировочными, технологическими, техническими и организационными технологиями.

Библиографическая ссылка

Некипелова О.О., Некипелов М.И., Маслова Е.С., Урдаева Т.Н. ШУМ, КАК АКУСТИЧЕСКИЙ СТРЕССОР, И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМ // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 5. – С. 55-57;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5032 (дата обращения: 06.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»