Definicja subiektywna: Hałas–dźwięk niepożądany.

Hałas –definicje Definicja obecnie obowiązująca: Hałas–wszelkie niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe, a często szkodliwe drgania mechaniczne ośrodka sprężystego, działające za pośrednictwem powietrza na organ słuchu i inne zmysły oraz elementy organizmu człowieka. Zatem hałas i wibracje stanowią zanieczyszczenie środowiska, które są dokuczliwe i uciążliwe, a także w wielu przypadkach szkodliwe dla człowieka.

Emitery hałasu i wibracji to:

-trasy komunikacyjne (pojazdy samochodowe: motocykle, traktory, pojazdy szynowe: tramwaje, pociągi, - porty lotnicze, a w szczególności: hamownie, samoloty na trasach wznoszenia, nalotów i oczekiwania ( w tych strefach nie powinny być lokalizowane osiedla, szkoły czy szpitale), - zakłady przemysłowe

Do budynków mieszkalnych i obiektów budownictwa ogólnego przenikają hałasy i wibracje zarówno ze środowiska zewnętrznego, jak również hałasy pochodzące od urządzeń i instalacji stanowiących wyposażenie budynków. W budynkach niskich są to z reguły:

-węzły ciepłownicze,
-kotłownie,
-stacje transformatorowe,
-instalacje wodno-kanalizacyjne,

-instalacje wentylacyjne i klimatyzacyjne

W budynkach wysokich są to:
-węzły ciepłownicze,
-kotłownie,
-stacje transformatorowe,

-instalacje wodno-kanalizacyjne,
-instalacje wentylacyjne i klimatyzacyjne.
-dźwigi,

-zsypy.
Uciążliwymi źródłami hałasu są również usługi wbudowane, do których zaliczyć można sklepy, zakłady usługowe, wytwórcze, restauracje, kawiarnie, kluby i dyskoteki.

Dźwięk –drgania mechaniczne cząstek materialnych w ośrodku elastycznym, wokół pewnego położenia centralnego, w słyszalnym dla ludzi zakresie częstotliwości.
Dźwięk powietrzny -drgania w powietrzu nazywamy.
Dźwiękiem materiałowy -drgania w ciałach stałych Tylko tego rodzaju dźwięki jest w stanie usłyszeć ludzkie ucho f = 20÷2000 Hz

Ton–drgania sinusoidalne;
Dźwięk –wiele jednocześnie słyszanych tonów (liczby tonów poszczególnych tonów są między sobą w proporcji liczb całkowitych.
Szum –drgania poszczególnych tonów są o dowolnej częstotliwości.

Prędkość dźwięku - c - jest to prędkość z jaką dźwięki rozchodzą się w ośrodku i można ją zapisać w następującej postaci:
c =γ*f ; γ – długość fali, cm; f – liczba drgań, (częstotliwość) s-1

Prędkość akustyczna - u - jest to średnia prędkość drgającej cząstki

U=a*ώ; a - amplituda drgań, cm, ώ– prędkość kątowa, rad/s

Ruch drgający przenosi się w postaci fal. Wytworzenie się fali w ośrodku polega na powstaniu zaburzenia gęstości ośrodka w postaci chwilowych zagęszczeń i rozrzedzeń, które powodują chwilowe zmiany ciśnienia w otoczeniu zaburzenia.

Naprzemienne zagęszczenie i rozrzedzenie powoduje powstanie okresowego ciśnienia zmiennego.

Ciśnienie akustyczne - kwadrat średniej wartości ciśnienia w danym okresie. Ciśnienie to zmienia się w różnych punktach pola akustycznego. Dźwięk jest tym głośniejszy im więcej drga cząsteczek powietrza ze strefy centralnej, zatem im większa jest amplituda drgań „a”, a tym samym ilość zagęszczeń lub rozrzedzeń. Jednostką miary ciśnienia akustycznego jest N/m2.

Między ciśnieniem akustycznym p, a prędkością akustyczną u występuje zależność: p=u*ρc;

u - prędkość akustyczna, cm,; ρ– gęstość ośrodka, kg/m3,; ρc – opór akustyczny, kg/m2s,

Intensywność dźwięku- energia akustyczna płynąca w ciągu 1 sekundy przez powierzchnię 1m2.

I = p*u Dla powietrza o temperaturze 20oC intensywność dźwięku wynosi: $I = \frac{p2*w}{413m2}$

Moc dźwięku P – (niemierzalna bezpośrednio) moc wysłana ze źródła dźwięku,

np. przez kulistą powierzchnię S wokół tego źródła.

Dla powietrza: P= S* I =400S*u2 (mikroW)

Podczas zwykłej rozmowy, w odległości 1 m od ust mówiącego powstaje ciśnienie akustyczne ok. 0,002 Pa. Najmniejszy wychwytywany dźwięk ma ciśnienie 2∙10-5 Pa a granica bólu to ok. 20 Pa.

Gęstość energii akustycznej E –zawarta w jednostce przestrzeni energia dźwięku. Dla fal płaskich E = I/c. W pomieszczeniach zamkniętych wg teorii pogłosu, źródło dźwięku o mocy P wytwarza gęstość energii akustycznej E=4P/Ac(A –absorpcja ścian w m2)

Każdy dźwięk, zgodnie z zasadą Fourier’a można rozłożyć na zwykłe drgania sinusoidalne. Gdy na skali częstotliwości naniesie się intensywność poszczególnych drgań, otrzymuje się widmo dźwięku. Najniższe drganie nazywa sie drganiem podstawowym a wyższe –tonami górnymi. Szumy mają widma ciągłe z mniej lub bardziej wydatnymi szczytami dla pewnych częstotliwości. Gdy poziom ciśnienia akustycznego jest stały dla wszystkich częstotliwości mówi się o szumie białym. Znajomość widm szumów jest bardzo ważna przy zwalczaniu hałasów, gdyż ucho ocenia szumy na podstawie częstotliwości. Istotny z punktu widzenia technicznego zakres częstotliwości jest zawarty między 50-1000 Hz. Dla wentylacji średnie częstotliwości obejmują 8 pasm oktawowych.

Ocena w skali A Próg słyszalności - najsłabszy szmer słyszalny przez zdrowe ucho ludzkie ma

ciśnienie akustyczne ok. 20 mPa. Granica bólu leży w strefie ok. 20 Pa.

Celem ułatwienia do oceny szumów podaje się stosunek ciśnienia akustycznego p

do ciśnienia odniesienia po = 20 mikroPa (próg słyszalności)

Poziom ciśnienia akustycznego:$\text{Lp} = 10\lg\left( \frac{p^{2}}{{p0}^{2}} \right) = 201g\frac{p}{p0}$, dB

Poziom ciśnienia akustycznego – wielkość fizyczna bezwymiarowa. Jednostkę miary nazwano decybelem.

Skala poziomu dźwięku rozciąga się od progu słyszalności do granicy bólu, tj. (120dB)

Skala poziomu dźwięku (decybelowa) jest stosowana również do oceny intensywności dźwięku I i mocy dźwięku P. $\text{Lp} = 10\lg\frac{I}{I0,},\ \text{dB}$ $\text{Lw} = 10\lg\frac{P}{P0,},\ \text{dB}$

Io=10-12 W/m2; Po=10-12 W

Poziom natężenia dźwięku: $P = S*\frac{p2}{\text{ρc}}$; gdzie: P-moc dźwięku; p2- cis. Akustyczne; ρc – opór akustyczny

Poziom natężenia dźwięku jest dla danego źródła jest wielkością charakterystyczną.

Nie zależy, tak jak poziom ciśnienia, od innych czynników (powierzchnia przewodu, pochłanianie itd).

Liczbowo jest równy poziomowi ciśnienia akustycznego, gdy poziom ciśnienia jest odniesiony do powierzchni S = 1m2.

Dodawanie wielu źródeł dźwięku jest sumą:

- intensywności I1, I2, ...

- kwadratów ciśnienia akustycznego p2 , p2 , ...

- natężenia dźwięków P1, P2, ....

Całkowity poziom dźwięku:Lges = 10log(10^{0, 1 * L1} + 10^0, 1L2 + … + 10^0, 1Ln)

Gdzie: L1, L2, Ln – pojedyncze źródła dźwięku

W szczególnym przypadku, gdy wszystkie dźwięki mają jednakowy poziom: Lges = 10logn * 10^{0, 1 * L}

Większość hałasów jest złożona z szumów o różnych częstotliwościach. Dlatego w obliczeniach i badaniach akustycznych nie wystarcza rozpatrywanie tylko jednego poziomu całkowitego. W wentylacji rozpatruje się zakres częstotliwości między 44 Hz ÷11360 Hz Podzielony na oktawy (stosunek częstotliwości 2:1)

Ucho ludzkie nie jest jednakowo wrażliwe. Głośność odczuwalna subiektywnie nie ma żadnego związku ze zmierzalnym ciśnieniem akustycznym lub natężeniem dźwięku. Aby otrzymać miarę głośności zdefiniowano dla dźwięku 1000 Hz

jednostkę głośności L fon: $L = 10\log\frac{I}{I0,},\ \text{fon}$; lub $L = 10\log\frac{P}{P0,},\ \text{fon}$

Głośność dźwięku o częstotliwości 1000 Hz jest równa liczbowo poziomowi dźwięku

w dB.

Celem podania głośności dźwięku o innej częstotliwości, porównywane były subiektywne dźwięki 1000 Hz o różnych głośnościachz dźwiekamio innej częstotliwości. Na tej podstawie ustalono ciśnienie akustyczne, do jakiego należy wyregulować dźwięk normalny czyli 1000 Hz.

Przebadano wiele osób i według ich opinii dźwięk ten był tak samo głośny jak mierzony.

Na tej podstawie ustalono krzywe jednakowej głośności.

Zostały one zestawione po raz pierwszy w 1933 roku przez Fletchera i Munsona, a następnie poprawione przez Robinsona i Dadsona. Krzywe opisują zależną od częstotliwości wrażliwość ucha na dźwięki pojedyncze. Do oceny dźwięków nadają się tylko warunkowo. poniżej 35 dB–jest nieszkodliwy dla zdrowia i niemal stale nam towarzyszy 55 –65 dB–powoduje irytację powyżej 65 dB–powoduje zachowania agresywne powyżej 65 dB–powoduje zachowania agresywne 70 do 85 dB–stanowi próg szkodliwości dla zdrowia –może przy dłuższym działaniu powodować uszkodzenia słuchu

85 do 130 dB–może powodować trwałe uszkodzenia słuchu oraz różne dolegliwości i schorzenia

powyżej 130 dB–to już pewne, trwałe uszkodzenia słuchu oraz na skutek występujących wibracji –również uszkodzenia wewnętrznych organów człowieka

Hałas powstający przy pracy wentylatora przenoszony jest do połączonych przewodów powietrza zarówno po stroni tłocznej jak i ssawnej i przedostaje się tą drogą do pomieszczeń wentylowanych. Część hałasu emitowana jest bezpośrednio do otaczającego pomieszczenia, część zaś w postaci dźwięków materiałowych przenoszona jest do posadzki. Zasadniczo obowiązuje reguła, aby hałas utrzymywać na możliwie jak najniższym poziomie w miejscu jego powstania .

Należy dobierać cichobieżne wentylatory i silniki. Tam, gdzie nie jest to możliwe, należy stosować odpowiednie środki do izolacji i tłumienia dźwięków, aby zapobiec ich rozprzestrzenianiu się.

Hałas emitowany przez wentylatory. Poziom mocy akustycznej hałasu emitowanego przez wentylator

zależy od wielu czynników, a przede wszystkim od liczby i kształtu łopatek , strumienia powietrza , różnicy ciśnień, warunków dopływu i odpływu strumienia powietrza. Głównymi źródłami hałasu są szerokopasmowy szum pochodzący od turbulentnego ruchu powietrza na łopatkach wirnika oraz jednotonowy dźwięk wywołany ruchem obrotowym wirnika wentylatora. Częstotliwość drgań tego dźwięku określa iloczyn liczby obrotów n (obr/min) i liczby łopatek z. $f = \frac{z*n}{60},\ \text{Hz}$

Wentylatory stosowane w systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych charakteryzuje częstotliwość od 200 do 800 Hz –w zależności od wielkości i budowy. Główne szumy występują zatem w zakresie niskich częstotliwości. Do porównania hałasu różnych wentylatorów używa się pojęcia

Poziom mocy akustycznej hałasu przy króćcach ssawnym i tłocznym wszystkich wentylatorów , pracujących w pobliżu optymalnego punktu charakterystyki i o niezakłóconym dopływie i odpływie, można w przybliżeniu obliczyć z zależności: wg Madisona Grahama: Lw = 25 ∓ 4 + 10lgV + 20lg(delta)pt,  dB

wg Allena: Lw = 77 + 10lgN + 10lg(delta)pt,  dB V – wydajność wentylatora, m3/h; N – moc wentylatora, Kw; (delta)pt - spręż całkowity wentylatora, Pa

Poziom mocy akustycznej wentylatora promieniowego o mocy 10kW jest o 10 dBwyższy od poziomu mocy akustycznej wentylatora o mocy 1 kW. Jeżeli wentylator nie pracuje w optymalnym punkcie charakterystyki poziom mocy akustycznej emitowanego hałasu może być większy jeszcze o 5 dB. Zakłócenia przepływu powietrza na dopływie lub odpływie mogą spowodować zwiększenie poziomu mocy akustycznej o 10 ... 15 dBw każdej oktawie.

Minimum poziomu mocy akustycznej wentylatorów leży w pobliżu punktu najwyższej sprawności, za wyjątkiem wentylatorów z wirnikiem bębnowym, przy których hałas na lewo od punktu maksymalnej sprawności nadal maleje.

Poziom mocy akustycznej dla innych obrotów dla wszystkich rodzajów wentylatorów:

$\text{Lw}2 = \text{Lw}1 + 50\lg\frac{n2}{n1},\ \text{dB}$; Jeżeli: n2 = 2n1 Wówczas: LW2 = LW1+50lg2=LW1+15

Poziom mocy akustycznej w zależności od średnicy wirnika:

$\text{Lw}2 = \text{Lw}1 + 20\lg\frac{D2}{D1},\ \text{dB}$; Jeżeli: D2 = 1,5D1 Wówczas: LW2 = LW1+20lg1,5=LW1+3,5
Ujednolicone widma oktawowe różnych typów wentylatorów.

Górna część: w zależności od liczy StrouhalaSt= fD/u

Dolna część: przeliczanie liczby St na częstotliwości oktawowe f(Hz) dla różnych liczb obrotów wirnika n(obr/min)

Źródłem hałasów powstających w przewodach i nawiewnikach są wahania prędkości powietrza oraz powstawanie zawirowań na ostrych załamaniach i krawędziach przewodów, w miejscach zmiany kierunku przepływu, trójnikach, elementach nawiewnych itp., oraz przez wzbudzenie drgań własnych ścian przewodów.

Tego rodzaju hałasy redukuje się poprzez korzystne pod względem technicznym ukształtowanie przepływów w systemie rozdziału powietrza.

Tłumienie naturalne występuje zarówno w kanałach jak i w kształtkach wentylacyjnych.

Moc akustyczna emitowana przez wentylator zmniejsza się w przewodzie wentylacyjnym doprowadzającym powietrze do pomieszczenia.

Po przeprowadzeniu obliczeń akustycznych dla instalacji, często zdarza się, że zastosowanie tłumików nie jest konieczne.

PN-87 B-02151/02 Akustyka budowlana Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach

Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach

Równoważny poziom dźwięku hałasu A przenikającego do pomieszczenia łącznie od wszystkich źródeł hałasu usytuowanych poza tym pomieszczeniem (w budynkach mieszkalnych –od źródeł hałasu usytuowanych poza mieszkaniem w skład którego wchodzi to pomieszczenie) nie może przekraczać wartości zamieszczonych w tabeli 1.

Poziom dźwięku A hałasu przenikającego do pomieszczenia oddzielnie od poszczególnych instalacji stanowiących techniczne wyposażenie budynku, nie regulowanych i nie wyłączanych z danego pomieszczenia (w przypadku budynku mieszkalnego –z danego mieszkania) oraz od poszczególnych urządzeń i instalacji działających w pomieszczeniach nie związanych funkcjonalnie z danym budynkiem lub zlokalizowanych na zewnątrz budynku w terenie lub w innych obiektach nie może przekraczać wartości podanych w tabeli:

-przy hałasie ustalonym: średni poziom dźwięku A, (LAM) , nie może przekraczać wartości podanych w kol. 5 i 6.

-przy hałasie nieustalonym: równoważny poziom dźwięku A, (Leq) , nie może przekraczać wartości podanych w tabeli w kol. 5 i 6 oraz maksymalnych poziom dźwięku A (LAmax) , nie może przekraczać wartości podanych w kol. 7 i 8.

Jeżeli pomieszczenia, dla których podano w tabeli 1 dopuszczalne poziomy dźwięku A tylko dla okresu dziennego są użytkowane również w nocy , zgodnie ze swym przeznaczeniem , wówczas wymagania dla tych pomieszczeń należy traktować jako niezależne od pory doby przyjmując wartości jak dla dnia. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku A podane w tab.1 obowiązują przy następujących warunkach:

-dopuszczalny poziom dźwięku A określony jest dla wnętrza pomieszczenia przy zamkniętych oknach i drzwiach lecz przy zapewnieniu wymiany powietrza w pomieszczeniu zgodnie z wymaganiami określonymi przez odrębne przepisy;

-dopuszczalny poziom dźwięku A dotyczy pomieszczeń umeblowanych i wyposażonych zgodnie z ich przeznaczeniem;

-dopuszczalny poziom dźwięku A dotyczy przedziału czasowego równego czasowi oceny T;

W pomieszczeniach budynków mieszkalnych zamieszkania zbiorowego oraz szpitalach i sanatoriach jako czas oceny T należy przyjmować nieprzerwanie 8 najniekorzystniejszych godzin w ciągu dnia między godz. 6ooa 22 ooi nieprzerwanie 0,5 h w ciągu nocy miedzy godz.. 22ooa 6oo.

W pomieszczeniach użyteczności publicznej jako czas oceny należy przyjmować czas, w którym pomieszczenie użytkowane jest przez dana grupę ludzi zgodnie z jego przeznaczeniem. Jeżeli pomieszczenie wykorzystywane jest w czasie dłuższym niż 8h, jako czas oceny T należy przyjmować 8 najniekorzystniejszych godzin niezależnie od pory doby.

PN-87 B-02156 Akustyka budowlana Metody pomiaru poziomu dźwięku A w budynkach

Pomiary w pomieszczeniach przeznaczonych do przebywania ludzi:

1.Drzwi i okna w czasie pomiaru powinny być zamknięte. W przypadku, jeśli wymagana jest wymiana powietrza poprzez otwory, pomiary należy przeprowadzić przy ich otwarciu.

2.podczas pomiaru w pomieszczeniu mogą przebywać tylko 2 osoby obsługujące miernik poziomu dźwięku.

3.w badanym pomieszczeniu należy wyłączyć źródła jakichkolwiek hałasów.

4.pomiary należy prowadzić w pomieszczeniach umeblowanym zgodnie z ich przeznaczeniem. W szczególnych przypadkach można prowadzić pomiary w pomieszczeniach nieumeblowanych.

1. płyty dźwiękochłonne dwustronnie pokryte tkaniną z włókna szklanego,

2. Panele wewnętrzne (kulisy)

3. Obudowa

Warstwę tłumiącą stanowi wełna mineralna