S. Owczarek

Wykład 7. AKUSTYKA BUDOWLANA

1. Ogólne wiadomości o dźwięku

Dźwięk to zjawisko falowe wywołane drganiem cząsteczek dowolnego ośrodka sprężystego (powietrze, ciało stałe, ciecz). Fale akus­tyczne wytwarzane są zasadniczo przez drgania mechaniczne i przez przepływy turbulentne. Źródłem dźwięku są struny głosowe, praca ma­szyn, instalacji, środki transportu, itp. Zjawisko to może być wywołane przez drgający elementy w ośrodku lub przez drgania innego ośrodka stykającego się z danym. Dźwięk jako podstawowy środek porozumiewania się odgrywa po­zytywną rolę, natomiast jako hałas - negatywną i wymaga konsekwent­nego zwalczania. Dźwięk uciążliwy nazywamy hałasem. Definicja jest nieprecyzyjna. To co dla jednego jest uciążliwe dla innego jest oczekiwane i przyjemne. Hałas jest zjawiskiem szkodliwym wtedy, kiedy wy­stępuje w miejscu pracy oraz przenika do pomieszczeń mieszkalnych i użyteczności publicznej. (powietrze, ciało stałe, ciecz).

Kształtowanie właściwych warunków akustycznych w pomieszcze­niach należy do dyscypliny naukowej zwanej akustyką techniczną, która w przypadku budownictwa odnosi się do trzech działów:

- akustyki budowlanej (wraz z akustyką instalacyjną), tzn. ochrony przeciwdźwiękowej pomieszczeń w budynkach,

- akustyki wnętrz, tzn. projektowania wnętrz o określonych właściwoś­ciach akustycznych,

- akustyki urbanistycznej, tzn. kształtowania klimatu akustycznego wnętrz urbanistycznych.

2. Źródła dźwięku i drgań

Fale dźwiękowe

Fala akustyczna - rozprzestrzeniające się zaburzenie. W ośrodku, w którym rozchodzi się fala akustyczna, można wy­dzielić takie obszary, w których drgania zgodne są w fazie. Drgania te są w określonej chwili jednakowo odległe od źródła i wyznaczają czoło fali. W zależności od geometrii czoła fali rozróżnia się:

Fale kuliste (Rys 1.a) - czoła fali leżą na powierzchni kul współśrodkowych. W środku jest punktowe źródło dźwięku.

Fale cylindryczne(Rys 1. b)- czoła fali leżą na powierzchni cylindrów współśrodkowych. W środku znajduje się liniowe źródło dźwięku.

Fale płaskie (Rys 1. c)- czoła fali leżą na płaszczyźnie prostopadłej do kierunku rozchodzenia się dźwięku. źródłem jest powierzchnia płaska.

Rys 1. Rodzaje fal akustycznych

W praktyce w dostatecznej odległości od źródła falę kulistą i cylindrycz­ną można traktować jako falę płaską.

W zależności od ośrodka rozprzestrzeniania się fal akustycznych rozróżnia, się:

- dźwięki powietrzne (powietrze lub inny gaz),

- dźwięki materiałowe (ośrodek stały lub ciecz),

- dźwięki uderzeniowe (rozprzestrzeniające się w postaci dźwięków ma­teriałowych, a następnie powietrznych).

Fale akustyczne materiałowe mogą być źródłem fal powietrznych i od­wrotnie.

Charakterystyka fali dźwiękowej

Podstawowymi parametrami fali dźwiękowej są:

- częstotliwość f [Hz], Częstotliwość to liczba okresów drgań na 1 sekundę. . Słyszalne częstotliwości to 20-10000 Hz.

- długość fali a [m],

- prędkość dźwięku c [m/s], które związane są zależnością:

(1)

gdzie
jest okresem drgań.

Moc dźwięku (moc akustyczna) - określa się w watach [W]. Ilość energii akustycznej emitowanej przez źródło w jednostce czasu.

Przedział pomiędzy dowolną częstotliwością a częstotliwością dwukrotnie większą nazywa się oktawą, a 1/3 oktawy - tercją. W akustyce przyj­muje się następujące środkowe częstotliwości pasm oktawowych {zakres słyszalny): 31,5 Hz; 63 Hz; 125 Hz; 250 Hz; 500 Hz; 1000 Hz; 2000 Hz; 4000 Hz; 8000 Hz i 16000 Hz. Od częstotliwości zależy wysokość tonu, która wzrasta wraz z częstotliwością.

Przebieg wychyleń w funkcji czasu drgań sinusoidalnych nie tłumionych przedstawia rysunek 2.

Rys. 2. Przebieg wychyleń w funkcji czasu drgań sinusoidalnych nie tłumionych

Fale mogą rozchodzić się w powietrzu lub w strukturze budynku. W zależności od kierunku drgań cząsteczek w stosunku do kierunku rozchodzenia się fali wyróżniamy

Fale podłużne - kierunek drgań zgodny z kierunkiem rozchodzenia fali

Fale poprzeczne - kierunek drgań prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali.

W akustyce budowlanej wyróżniamy pojęcie dźwięków uderzeniowych pochodzących od chodzenia lub toczenia ciężkich przedmiotów.

Ze względu na częstotliwość i długość fali dźwięki dzielą się na:

- infradźwięki (niesłyszalne dla ucha ludzkiego) o częstotliwości f<16 Hz i długości fali λ>21 m,

- dźwięki słyszalne o częstotliwości 16<f<2000 Hz i długości fali 0.017<λ<21 m.

- ultradźwięki (niesłyszalne) o częstotliwości f>20000 Hz i długości fali λ>0,017 m.

Prędkość c rozchodzenia się fali dźwiękowej zależna jest od ośrodka i rodzaju ośrodka drgającego (w powietrzu c= 340 m/s).

Parametry dźwięku

W obliczeniach technicznych stosuje się pojęcie poziomu mocy akustycznej, które wyraża się zależnością:

(2)

Gdzie:P_a - moc akustyczna źródła [W],

P_o - moc akustyczna odniesienia (P_o = 10^-12W=PikoWat).

Moc akustyczna szeptu

P_s = 10^-9W=NanoWat

Moc akustyczna samolotu odrzutowego:

P_sod = 10⁷ Wat=10MGWat.

Poziom mocy akustycznej szeptu:

Poziom mocy akustycznej samolotu odrzutowego:

Poziom mocy akustycznej krzyku: P_g=10W

Natężenie dźwięku pola akustycznego wyraża się zależnością

(3)

w praktyce stosuje się pojęcie poziomu natężenia dźwięku wyra­żone zależnością

gdzie I_o - natężenie dźwięku odniesienia ( I_o = 10 ^-12 W/m²) .

Natężenie dźwięku - Ilość energii akustycznej w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni nazywa się natężeniem dźwięku. Natężenie w danej odległości od źródła punktowego

P - moc źródła [W]

S -pole powierzchni kuli o promieniu równym odległości od źródła.

Zad . dane jest punktowe źródło dźwięku u mocy 100W. Obliczyć natężenie dźwięku w odległości 2m od źródła.

Dla obliczeń akustycznych w budynkach ważne są ponadto dwa parametry: ciśnienia i pozio­mu ciśnienia akustycznego.

Ciśnienie akustyczne - jest to dodatkowe ciśnienie powstałe w punkcie przestrzeni na skutek działania fal dźwiękowych

P_C - ciśnienie całkowite

P_bar - ciśnienie barometryczne

P_aku - ciśnienie akustyczne

Poziom ciśnienia akustycznego - określa się w decybelach jako

Poziom ciśnienia akustycznego Lp wyznacza się ze wzoru:

(4)

lub

(4a)

gdzie: p_a - ciśnienie akustyczne [N/m²],

p_o - ciśnienie akustyczne odniesienia (p_o = 2 ·10^-5 N/m²).

Rys. Poziom ciśnienia akustycznego przy różnych częstościach dźwięku dla charakterystycznych źródeł .

Zasady rozprzestrzeniania się dźwięku

Zmniejszenie poziomu ciśnienia akustycznego w funkcji odległości od źródła, zależne jest od rodzaju tego źródła:

dla źródła punktowego:

(5)

dla źródła liniowego:

(5a)

gdzie: Lp₁ - poziom ciśnienia akustycznego w odległości r₁ od źródła dźwięku [dB],

Lp₂ - poziom ciśnienia akustycznego w odległości r₂ od źródła dźwięku [dB].

Podwojenie odległości od źródła punktowego powoduje spadek poziomu ciśnienia akustycznego o 6 dB, a od źródła liniowego o 3 dB. W rzeczy­wistości zmiana poziomu ciśnienia akustycznego zależy również od:

- odbicia od terenu lub obiektów,

- ekranowania (przegrody naturalne, sztuczne),

- pochłaniania przez powietrze, zieleń,

- warunków meteorologicznych.

Rys. 3. Przebieg zaniku dźwięku

W pomieszczeniach zamkniętych, ze względu na fale odbite, rozprzestrze­nianie się dźwięku ma inny charak­ter (rys.3). Przebieg zaniku dźwię­ku w pomieszczeniu charakteryzuje czas pogłosu. Czas pogłosu T [s] pomieszczenia o objętości V [m³ ] w zależności od chłonności A [m²] określa zdolność pomieszczenia do pochłaniania i wyznacza się go z za­leżności Sabine"a (w pomieszcze­niach o ścianach słabo pochłaniają­cych):

(6)

Przy czym

(7)

α_i - współczynnik pochłaniania dźwięku przez i-tą powierzchnię ograniczającą pomieszczenie,

S_i - wielkość i-tej powierzchni o współczynniku pochłaniania α_i [m²]

A_k - jednakowa chłonność k-tego przedmiotu lub ludzi znajdujących się w pomieszczeniu,

n_k - liczba przedmiotów lub ludzi o jednakowej chłonności A_k,

lub z zależności Eyringa (w pomieszczeniach o ścianach silnie pochłaniających)

Gdzie

∝^' - skorygowany średni współczynnik pochłaniania dźwięku pomieszczeń,

S -wielkość powierzchni ograniczającej pomieszczenie [m²],

Wartość współczynnika pochłaniania dźwięku podaje norma PN-87/B-02151.

Rozkład ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu

Poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu ze źródłem dźwięku jest w każdym miejscu wypadkową poziomu ciśnienia fali bezpośredniej i odbitej. Zwiększenie chłonności akustycznej pomieszczenia powoduje zmniejszenie poziomu dźwięku o wartość:

(8)

gdzie: A₁ - chłonność akustyczna pomieszczenia przed wyciszeniem [m² ],

T₁ - czas pogłosu przed wyciszeniem [s],

A₂ - chłonność akustyczna pomieszczenia po wyciszeniu [m² ],

T₂ - czas pogłosu po wyciszeniu [s].

Charakterystyka wymagań normowych dotyczących hałasu

Fale dźwiękowe o określonej częstotliwości i mocy nazywamy hałasem W ochronie budynków przed hałasem bierzemy pod uwage zakres częstotliwości od 16 do 20000 herców (Hz), które sa najtrudniejsze do wyciszenia. Na hałas składają się dwa rodzaje dźwięków: powietrzne i materiałowe.

Powietrzne to te, które są są przenoszone przez fale rozchodzące się w powietrzu; w domu źródłem takich hałasów są urządzenia domowe, telewizory i radia, głośnie rozmowy i krzyki.

Materiałowe są przenoszone przez drgania rozchodzące się w materiałach konstrukcji budynku, źródłem takich fal są np. uderzenia przedmiotów spadających na podłogę, odgłosy przesuwanych mebli itp. Część drgań jest tłumiona przez strop czy ścianę, a część przenosi się powietrzem do sąsiednich pomieszczeń. Hałas określa się w decybelach (dB) Ciche dźwięki mają około 20 dB a bardzo głośnie powyżej 70 dB (rys.).

Rys. Poziomy wybranych źródeł dźwięku.

Rys. 4. Charakterystyka częstotliwościowa hałasu (widmo hałasu)

Częściej stosuje się pojęcie poziomu dźwięku A, będącego wypadkową skorygowanych poziomów ciśnień akustycznych danego sygnału akus­tycznego w poszczególnych pasmach oktawowych częstotliwości. Korek­cja ma na celu przybliżenie wyniku pomiaru do wrażenia słuchowego odbieranego przez ucho (krzywa korekcji A na rys. 4.4).

Rys. 5. Krzywe korekcyjne A, B, C i D

Poziom dźwięku A można ocenić przez bezpośredni pomiar hałasu mier­nikiem z filtrem akustycznym i układem ważenia A lub obliczyć na podstawie przebiegu poziomu ciśnień akustycznych w funkcji często­tliwości:

(9)

L_A, - poziom dźwięku A [dB(A)],

L_i - poziom ciśnienia akustycznego w i-tym paśmie częstotliwości [dB],

K_Ai - poprawka według charakterystyki A dla i-tego pasma często­tliwości [dB], (PN-81/N-01306 zał. 2),

n - liczba pasm oktawowych.

W celu okreś lenia średniego poziomu dźwięku, zmiennego w funkcji czasu, stosuje się poziomy równoważne:

t_i - czas działania hałasu o poziomie
; [min], n i=1

T - sumaryczny czas działania hałasu, dla którego określa się po­ziom równoważny;
[min],

n - liczba odcinków czasowych t; w przedziale czasu T, a przy analizie statystycznej:

gdzie: n_i - liczba odczytów poziomu dźwięku A w i-tym przedziale po­ziomów,

n - liczba przedziałów poziomów dźwięku,

L_Ai - średni poziom dźwięku A w i-tym przedziale poziomów,

N - całkowita liczba odczytów poziomu dźwięku L_Aj w czasie, dla którego wyznacza się równoważny poziom dźwięku L_Aeq; (

Wymagania normowe odnośnie poziomu hałasu

Dla ochrony wnętrz domu przed hałasem ważne sa odpowiednie materiały, kształt i konstrukcja budynku.

Izolacyjność akustyczna ścian

Aby mieć cichy dom, trzeba go zbudować z materiałów o odpowiedniej izolacyjności akustycznej. Izolacyjność akustyczna ścian, okien oraz drzwi, przez które przenikają do wnętrza przede wszystkim dźwięki powietrzne, określa się liczbą decybeli, jaką może wytłumic każda z tych przegród. Przyjęto oznaczenia: R_AI- izolacyjność odniesiona do wnętrza domu. R_AII- izolacyjność odniesiona do dźwięków dobiegających z zewnątrz.

Im wyższe wskaźniki tym większe tłumienie.

W budownictwie jednorodzinnym obowiązujące warunki dotyczą ścian między budynkami w zabudowie szeregowej albo bliźniaczej zgodnie z normą PN B-02151-3 1999 powinny mieć wskaźnik R_AI nie większy niż 52-55 dB jeżeli chodzi o izolacyjność ścian wewnętrznych i zewnętrznych (patrz tab. )

Tablica 1. Zalecane izolacyjności akustyczne ścian wewnętrznych i zewnętrznych.

1	Ściany wewnętrzne	Wskaźnik RAI [dB]
2	Między pokojami	30
3	Między pokojem a sanitariatem	35
4	Ściany zewnętrzne	Wskaźnik RAII [dB]
5	W okolicy spokojnej cichej	Min. 30
6	W pobliżu ruchliwych dróg	Min.50

Tablica 2. Wskaźnik L_w podłóg pływających układanych na stropach

1	Klasy stropów zależnie od ich masy	Wskaźnik Lw dB]
2	I - powyżej 350 kg/m^2	ponad 28
3	II - 250 - 350 kg/m^2	23-27
4	III - poniżej 240 kg/m^2	18-22

Ściany zewnętrzne

Podstawowe znaczenie dla izolacyjności akustycznej ścian zewnętrznych ma ich masa powierzchniowa (1m²). Jest ona tym większa, im grubsza jest ścian i im większa jest masa objętościowa użytego na nią materiału. Spośród powszechnie używanych materiałów ściennych najlepszą izolacyjność akustyczną mają wyroby silikatowe (Tabela 2).

Tabela 2. Zdolność tłumienia dźwięków przez różne materiały.

Materiał	Grubość ściany [cm]	Izolacyjność akustyczna [dB]
Cegła kratówka	25,0	47
Beton komórkowy (odmiana 600)	36,5	48
Pustak ceramiczny Max	29,0	47
Pustak ceramiczny porotyzowany	44,0	45
Bloczki silikatowe	24,0	52
Cegła pełna	12,0	44
Beton monolityczny	12,0	50

Dźwiękochłonność ściany można poprawić, budując ścinę trójwarstwową z izlacją z wełny mineralnej. Izolacja ta chroni budynek również przed stratami ciepła. Styropian pogarsza własciwosci akustyczne ścian.

Okna

Standardowe okna, wyposażone w szyby zespolone z tafli szklanych 4 mm, mają wskaźnik izolacyjnosci akustycznej okm 30 dB. Zamontowanie od zewnątrz szkła grubości 6 mm zwiększa izolacyjność okna o ok.6 dB.

Kształtowanie budynku ze względu na hałasy zewnętrzne

Dom od strony hałaśliwej ulicy powinien mieć ograniczoną powierzchnie oszklenia, gdyż okna mają gorsze zdolności tłumienia hałasu niż ściany.

Elementy wypukłe jak :ryzality wysunięte części fasady, gzymsy, rozpraszają falę dźwiękową. Elementy wnęk wzmacniają fale dźwiekowa.

Dom narażony na drgania przenoszące się przez grunt (bliskość torów kolejowych lub szosy z ciężkim ruchem samochodowym) dobrze jest chronić wałem ziemnym.

Ciśnienie akustyczne dźwięku w przestrzeni otwartej.

W miarę wzrostu odległości od źródła dźwięku następuje spadek wartości ciśnienia akustycznego. Charakter tego spadku jest zależny od rodzaju źródła.

Źródło punktowe

Źródło liniowe

L₁,L₂ poziomy ciśnienia akustycznego w odległościach r₁ i r₂ od źródła. Wynika z tego ze od źródła punktowego spada szybciej.

Zad. Poziom ciśnienia akustycznego o odległości 1m od żródła punktowego wynosi 80dB. Obliczyć poziom w odległości 2 i 3 metrów.

Rozchodzenie się dźwięku w przestrzeni zamkniętej

W przestrzeni zamkniętej występuje odbicie fal od ścian pomieszczenia. Do słuchacza dochodzi więc nie tylko dźwięk bezpośredni ale także odbity. Jest to zjawisko pogłosu.

Ściany pomieszczenia charakteryzuje dźwiękochłonność. Parametrem określającym tę właściwość jest chłonność akustyczna wyznacza się ją jako zastępcze pole powierzchni całkowicie dźwiękochłonnej czyli o współczynniku pochłaniania równym 1.

α_i - współczynniki pochłaniania i-tej powierzchni

S_i - pole i-tej powierzchni o współczynniku α_i

A_k - jednostkowa chłonność akustyczna k -tego przedmiotu lub osoby znajdujących się w pomieszczeniu

n_k - liczba przedmiotów lub ludzi znajdujących się w pomieszczeniu

W każdym miejscu pomieszczenia poziom dźwięku jest wypadkową fali bezpośredniej i odbitej. Poziom ciśnienia akustycznego fali bezpośredniej jest zmniejsza się jak dla przestrzeni otwartej. Poziom ciśnienia fali odbitej jest stały i wyznacza się go z natężenia pola akustycznego

P - moc źródła dźwięku [W]

A - chłonność akustyczna

Rys. 6. Pole bezpośrednie i rozproszone w pomieszczeniu

Na przykład w studiach radiowych ściany powinny mieć dużą wartość A aby zmniejszyć pogłos.

Zad. Pomieszczenie o wymiarach 5x5 m i wysokości 2,5 m ma ściany ceglane tynkowane. Obliczyć zastępcze pole powierzchni dźwiękochłonnej dla częstotliwości 1000 Hz. Następnie wyłozono to pomieszczenie płytami izolacji akustycznej. Obliczyć pole powierzchni dźwiękochłonnej po tej operacji, przyjąć α_scian=0,1 α_izol=0,8. Pominąc wpływ ludzi i przedmiotów w pomieszczeniu.

Po wyłożeniu płytami

(cała powierzchnia ścian 50m²)

Określenie poziomu dźwięku (hałasu) w pomieszczeniu

Dzwięku zwykle wykazują różnice w zależności od częstotliwości. Każdy hałas ma więc charakterystykę częstotliwościową.

Rys. 7. Przykładowa charakterystyka częstotliwościowa dźwięku.

Określając całkowity poziom hałasu w pomieszczeniu trzeba uwzględnić wszystkie częstotliwości. Przedział częstotliwości dzielimy na oktawy i wyznaczamy sumaryczny poziom dźwięku ze wzoru.

L_i- poziom ciśnienia akustycznego w I-tej oktawie

K_i - wartość krzywej korekcyjnej z norm

Izolacyjność akustyczna przegród budowlanych

Płyty. Izolacyjność przegrody jest to zdolność do ograniczenia przenikania przez nią dźwięku. Wartości te wyraża się w decybelach.

w1 - moc padająca na przegrodę

w2 - moc wypromieniowana z przegrody

To jest wzór ogólny i w praktyce będziemy posługiwać się szczegółowymi wzorami. Dla pojedynczej płyty mamy dla fali padającej prostopadle na przegrodę

m' - masa ściany na m²

ρ_sci - gęstość materiału ściany [kg/m³]

δ_sci - grubość ściany [m]

ω- częstotliwość kątowa

ρ_pow - gęstość powietrza [kg/m³]

C - prędkość dźwięku [m/s]

Zad. Przegroda budowlana (ściana) z płyty gipsowo-kartonowej o grubości δ_sci=0,01 m ma gęstość ρ_sci=1200 kg/m³ Obliczyć opór akustyczny przegrody dla częstotliwości 500 i 1000 Hz.

Gęstość powietrza ρ_pow=1,2 [kg/m³] prędkość dźwięku c= 340 m/s

500 Hz

1000 Hz

Izolacyjność zależy nie tylko od materiału ściany ale i od charakterystyki hałasu. Dlatego w akustyce budowlanej przyjęto pewne standardy hałasu. Są to:

- szum różowy charakteryzujący się jednakowym poziomem ciśnienia w kolejnych 1/3 oktawowych pasmach częstotliwości. Charakterystyczny dla hałasów bytowych.

- widomo charakteryzujące się przewagą niskich częstotliwości („wzorcowe widmo szumu drogowego”)

Występują dwa wskaźniki

- wskaźnik wzorcowy izolacyjności akustycznej właściwej i związanie z nim widmowe wskaźniki adaptacyjne C i C_tr

R_w(C i C_tr). C - wyznaczony w oparciu o widmo szumu różowego

C_tr - wyznaczony w oparciu o widmo hałasu drogowego

Ten wskaźnik jest wykorzystywany w pomiarach akustycznych i nie wyraża bezpośrednio zmniejszenia poziomu dźwięku przez przegrodę.

- wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej

dla szumu różowego

dla hałasu komunikacyjnego

Zmniejszenie poziomu dźwięku za przegrodą przyjmuje się

S - powierzchnia ściany [m²]

A_śr - średnia chłonność akustyczna pomieszczenia odbiorczego

W praktyce wartości R_A1 i R_A2 są zwykle dane wzorami w zależności od grubości ściany i masy powierzchniowej. Jest to tak zwane prawo masy, wartości podano w tabeli 1

Tabela 1 Prawo masy dla różnych materiałów

Materiał	Masa powierzchniowa M', kg/m^2	Matematyczna postać zależności
Beton zwykły, żelbet	100
Beton komórkowy	80 - 250
Gips	70-150
Cegła pełna	>125

Zad. Obliczyć poziom ciśnienia akustycznego za przegrodą o δ=0,3 z żelbetu o gęstości δ=2400
. Przegroda ta odgradza hałas ruchu ulicznego o charakterystyce standardowej o do pomieszczenia o wymiarach 5x5 m i wysokości 2,5 m. Współczynnik dźwiękochłonności pomieszczenia A=5m². Poziom ciśnienia akustycznego na zewnątrz wynosi 80dB.

Rys 8. Ruch uliczny i budynek.

Z tabeli 1

Zmniejszenie poziomu dźwięku za przegrodą

Klasyfikacja hałasu

Hałas, którego poziom dźwięku A w określonym miejscu zmienia się nie więcej niż o 5 dB, jest hałasem ustalonym, w przeciwnym przypadku występuje hałas o poziomie nie ustalonym. Natomiast hałas składający się z jednego lub kilku impulsów dźwiękowych o czasie trwania każdego z nich mniejszym niż 0,2 s nazywa się hałasem impulsowym. Wskazanie przyrządu pomiarowego w punkcie pomiarowym, nie wywołane mierzo­nym hałasem, nosi nazwę poziomu tła. Na stanowisku pracy, ze względu na ochronę słuchu (zgodnie z PN-84/N-01307), dopuszczalny równoważ­ny poziom dźwięku L_Aeq = 85 dB(A) dla czasu ekspozycji w czasie jednej zmiany trwającej 8 godzin. Dla ekspozycji krótszej niż 8 godzin dopusz­czalne wartości równoważnego poziomu dźwięku L_Aeq oblicza się z zależ­ności:

(10)

gdzie t - czas ekspozycji na hałas dla t<480 min.

Dopuszczalne poziomy dźwięku w budynkach mieszkalnych i użyteczno­ści publicznej podaje norma PN-87/B-02151 /02.

Pod względem szkodliwości hałas można podzielić na:

- hałas nieszkodliwy, ale denerwujący - 35 dB (A),

- hałas ujemny (męczy układ nerwowy) - 35-70 dB (A),

- hałas zmniejszający wydajność pracy i mogący wpływać szkodliwie na zdrowie - 70-85 dB (A),

- hałas powodujący uszkodzenie słuchu oraz zaburzenia układu krąźe­nia i nakładu nerwowego - 85-130 d8 (A),

- hałas pobudzający do drgań organy wewnętrzne, powodując nawet ich zniszczenie - 140 dB (A).

Hałas infradźwiękowy

Wiele maszyn i urządzeń wytwarza hałas o widmie, w którym mak­symalna energia jest zawarta w zakresie częstotliwości infradźwiękowych i małych częstotliwości akustycznych. Fale takie rozchodzą się na duże odległości od źródła i w niektórych przypadkach mogą ulegać wzmoc­nieniu przez zjawisko rezonansu pomieszczeń, elementów konstrukcji lub całych obiektów. Poziomy hałasu infradźwiękowego są wystarczająco wysokie i mogą, pomijając sprawę zmęczenia. i niszczenia konstrukcji budynków, stanowić przyczynę wielu chorób i dokuczliwości dla człowieka.

Ze względu na ochronę zdrowia dopuszczalne wartości poziomu ciśnienia akustycznego odnoszą się do pasm oktawowych o środkowych częstotliwościach 4 Hz, 8 Hz i 16 Hz. Zgodnie z PN-86/N-01338 wartości te nie mogą przekraczać 110 dB, a w paśmie oktawowym o częstotliwości środkowej 31,5 Hz - 105 dB . Wartości normatywne dotyczą oddziały­wania hałasu infradźwiękowego w czasie jednej zmiany roboczej trwają­cej 8 godzin. W pomieszczeniach do wykonywania prac precyzyjnych dopuszczalny poziom ciśnienia akustycznego wynosi 90 dB, a w pomieszczeniach administracyjnych - 85 dB. Pomiary poziomu ciśnień akustycznych wykonuje się w ten sam sposób jak hałasu słyszalnego z tą różnicą, że należy zastosować filtry oktawowe o częstotliwościach środkowych 4 Hz; 8 Hz; 16 Hz i 31,5 Hz według wymagań normy PN-83 /N-06461.

Pomiar hałasu

Do pomiaru dźwięków ciągłych i impulsowych służy miernik pozio­mu dźwięku typu I-10 spełniający wymagania normy PN-79/T-06460 „Mierniki poziomu dźwięku. Ogólne wymagania i badania ".

Miernikiem można mierzyć:

- poziom ciśnienia akustycznego,

- poziom dźwięku na jednej z trzech wybranych charakterystykach korekcyjnych A, B i C.

W połączeniu z zestawem filtrów typu F-10 miernik służy do analizy częstotliwościowej sygnałów akustycznych w pasmach oktawowych. Miernik może być stosowany do:

- pomiarów hałasów w celu akustycznej ochrony środowiska człowieka i kontroli akustycznych warunków BHP,

- pomiarów hałasów przemysłowych i komunikacyjnych,

- badania hałaśliwości maszyn i urządzeń,

- badania właściwości akustycznych pomieszczeń i przegród budow­lanych.

Rys. 9. Wygląd zewnętrzny precyzyjnego miernika dźwięku I-10: 1-wkładka mikrofonowa; 2-przedwzmacniacz; 3-przełącznik za­kresów pomiarowych; 4-pokrętło wzorcowania; 5-wskaźnik przes­terowania; 6-miernik wskaźnikowy; 7-zespół klawiszowy funkcji BAT, WŁ, KAS; 8-przełącznik charakterystyk dynamicznych „S" „F" „I" „I PAMIĘĆ”; 9-przełącznik charakterystyk częstotliwoś­ciowych; 10-gniazda sygnałowe filtrów zewnętrznych; 11-gniazdo wyjścia napięciowego AC; 12-gniazdo do mechanicznego połącze­nia filtrów zewnętrznych; 13-gniazdo do ładowania akumulatorów

Na rysunku 9 przedstawiono wygląd zewnętrzny miernika I-10. Przed przystąpieniem do pomiarów należy:

- sprawdzić czy miernik jest wyłączony (klawisz WŁ w położeniu gór­nym - wyciśnięty),

- sprawdzić połączenie mikrofonu z przedwzmacniaczem i przedwzmac­niacza z miernikiem,

- przełącznik zakresów pomiarowych (3) ustawić w położeniu V.

W celu skontrolowania napięcia zasilającego należy:

- włączyć miernik wciskając klawisz WŁ,

- wcisnąć klawisz BAT (wskazówka powinna znajdować się na czer­wonym polu skali oznaczonej BAT).

Jeżeli napięcie jest zbyt niskie, należy naładować akumulatory zasilaczem ZMDT-11 (wyłączyć miernik i podłączyć zasilacz). Miernik wzorcuje się za pomocą wzorca ciśnienia akustycznego (pistafon) przy włączonej cha­rakterystyce A i częstotliwości sygnału wzorcowego równej 1000 Hz.

Wzorcowanie należy przeprowadzić w następujący sposób:

- wzorzec ciśnienia akustycznego nałożyć na mikrofon,

- przełącznikiem zakresów pomiarowych wybrać zakres odpowiadający poziomowi ciśnienia akustycznego wzorca,

- włączyć miernik i odczekać 60 s,

- włączyć wzorzec - wynik pomiaru w dB powinien być równy warto­ści poziomu ciśnienia akustycznego wzorca,

- odchyłki od tej wartości należy korygować pokrętłem wzorcowania (4),

- przed zdjęciem wzorca, należy wyłączyć miernik.

Przy wzorcowaniu miernika za pomocą wewnętrznego źródła. sygnału, wzorcowanie należy przeprowadzić przy włączonej charakterystyce LIN w następujący sposób:

- przełącznik zakresów pomiarowych ustawić w pozycji V,

- włączyć miernik i odczekać 60 s - wskazówka powinna wychylić się na. znak V,

- odchyłkę należy korygować pokrętłem (4).

Miernik przystosowany jest do pomiarów przy jego poziomym ustawie­niu „z ręki" lub na typowym statywie fotograficznym.

W celu przekształcenia miernika w analizator oktawowy, należy:

- połączyć mechanicznie zestaw filtrów F-10 z miernikiem I-10 i zabez­pieczyć połączenie przez obrót mechanizmu o 90°,

- wykonać połączenie elektryczne zestawu filtrów z miernikiem łącząc gniazda: wyjście WY miernika z wejściem WE filtrów oraz wyjście WY filtrów z wejściem WE miernika,

- przełącznik charakterystyk częstotliwościowych (9) miernika ustawić w pozycji FZ,

- wyboru odpowiedniego pasma oktawowego dokonać przełącznikami klawiszowymi filtra.

Pomiar hałasu w miejscach przebywania ludzi

Pomiar hałasu w miejscach przebywania ludzi stosuje się w na­stępujących przypadkach:

- na stanowiskach pracy w przemyśle, wewnątrz środków transpor­towych,

- w pomieszczeniach budynków,

- na zewnątrz budynków, w miejscach wypoczynku.

Wyniki pomiaru można wykorzystać do:

- ogólnej informacji o warunkach akustycznych,

- porównania zmierzonych parametrów hałasu z wartościami dopusz­czalnymi określonymi w normach sanitarnych, Polskich Normach i innej dokumentacji normatywno-technicznej,

- oceny efektywności planowanych i zrealizowanych przedsięwzięć zmniejszających hałas w pomieszczeniach i środowisku.

Do oceny hałasu w miejscach przebywania ludzi należy wyznaczyć na­stępujące parametry akustyczne:

- poziom dźwięku A,

- poziom ciśnienia akustycznego w oktawowych pasmach częstotliwości o częstotliwościach środkowych 31,5 - 16000 Hz,

- rozkład poziomu dźwięku w czasie i przestrzeni,

- równoważne poziomy dźwięku A dla hałasów nie ustalonych w prze­działach czasowych określonych w Polskich Normach dla poszczegól­nych maszyn i środowiska.

Pomiary hałasu w miejscu przebywania ludzi należy przeprowadzać w charakterystycznych warunkach pracy źródła hałasu. Jeżeli celem po­miarów jest określenie największego źródła hałasu lub grupy źródeł, to należy szczegółowo opisać ich rodzaje, ustawienie i warunki pracy. Do badań należy wybierać najczęściej występujące warunki pracy lub proce­sy technologiczne oraz warunki pracy odpowiadające maksymalnemu poziomowi dźwięku A. Wykonanie pomiarów (ustalenie punktów pomia­rowych, uwzględnienie dźwięków zakłócających, przyjęcie poprawek ko­rekcyjnych) i wyznaczanie parametrów akustycznych hałasu należy prze­prowadzić zgodnie z obowiązującymi normami dotyczącymi określonych źródeł hałasu i środowiska.

W protokole badań należy podać następujące dane:

- nazwa pomiaru, jego miejsce i data wykonania, nazwiska wykonują­cych pomiary i zleceniodawca,

- wymagania dotyczące warunków i miejsca wykonania pomrów, oznaczenia Polskiej Normy i metody pomiaru,

- dane o źródłach hałasu (nazwa maszyny, typ, producent, sposób zainstalowania maszyny i jej montaż, warunki pracy, osprzęt oraz schemat maszyny),

- dane o przestrzeni pomiarowej (rodzaj i wymiary pomieszczenia, obe­cność adaptacji akustycznej, drogi rozprzestrzeniania się hałasu w po­mieszczeniu, charakter pola akustycznego),

- dane o przyrządach pomiarowych (nazwa przyrządu, typ, numer fabryczny, producent, dane o legalizacji),

- dane o sposobie wykonywania pomiarów (położenie i liczba punktów pomiarowych, ich wysokość nad powierzchnią odbijającą dźwięk, odległość od źródeł hałasu, szkic rozmieszczenia punktów pomiarowych),

- obliczenie i przedstawienie wyników badań (poziom dźwięku A, widmo hałasu, charakter zmian hałasu, zakres pomiarów, równoważny poziom dźwięku A, czas działania hałasu),

- dane uzupełniające niezbędne do charakterystyki pomiarów i oceny wyników.

18

---