Для защиты от шума применяются следующие основные методы :
· снижение шума в источнике;
· ослабление его на пути распространения;
· применение административных мер.
Устранения или ослабления шума в источнике достигают применением ряда конструктивных и технологических методов, в том числе:
· заменой механизмов ударного действия безударными;
· заменой возвратно-поступательных движений вращательными;
· заменой подшипников качения подшипниками скольжения;
· заменой металлических деталей деталями из пластмасс или других незвучных материалов;
· соблюдением минимальных допусков в сочленениях;
· балансировкой движущихся деталей и вращающихся масс;
· качественной смазкой;
· заменой зубчатых передач клиноременными и гидравлическими и т.п.
Так, замена прямозубых шестерен шевронными дает снижение шума на 4-5 дБ, зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчато-ременными - на 8-10 дБ, подшипников качения на подшипники скольжения - на 12-14 дБ. Применение текстолитовых или капроновых шестерен в паре со стальными позволяет снизить шум на 9-11 дБ.
Ослабление шума на пути его распространения достигается звукоизоляцией, звукопоглощением и применением архитектурно-планировочных и строительно-акустических методов.
На производстве звукоизоляция реализуется устройством различных преград на пути распространения звуковых волн: кожухов, акустических экранов, кабин, выгородок и звукоизолирующих перегородок между помещениями и др.
Звукоизолирующая способность преграды ЗИ зависит от поверхностной плотности материала G, кг/м 2 , частоты звука f , Гц и определяется по формуле
Звукопоглощение используется для снижения отражения звуковой энергии от поверхностей преграды и увеличения ее звукоизолирующей способности, а также увеличения звукопоглощающего фонда внутри производственных и других помещений с целью улучшения их акустических характеристик (сокращения времени реверберации).
Для звукопоглощения используются пористо-волокнистые материалы, звукопоглощающие свойства которых зависят от структуры материала, толщины слоя, частоты звука и наличия воздушного промежутка между слоем материала и отражающей поверхностью.
В пористых материалах энергия звуковых волн частично переходит в тепловую за счет трения воздуха в порах и рассеивается.
В качестве звукопоглощающих материалов применяют ультратонкое стекловолокно, капроновое волокно, минеральную вату, древесноволокнистые и минераловатные плиты на различных связках с окрашенной и перфорированной поверхностью, пористый поливинилхлорид, различные пористые жесткие плиты на цементе и др.
Улучшения акустических характеристик производственных и иных помещений добиваются увеличением их эквивалентной площади звукопоглощения путем размещения на их внутренних поверхностях звукопоглощающих облицовок, а также использованием штучных звукопоглотителей и кулис, представляющих собой объемные тела, заполненные звукопоглощающим материалом, и подвешиваемые к потолку равномерно по помещению или над источниками шума (рис. 2).
Наибольший эффект при акустической обработке помещений достигается в точках, расположенных в зоне отраженного звука, при этом акустически обработанная поверхность должна составлять не менее 60% от общей площади ограничивающих помещение поверхностей.
В узких и 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 шума, либо предусматривать устройство щитов в виде звукопоглощающих кулис.
Архитектурно-планировочные методы , применяемые для улучшения шумового режима в жилых районах, включают в себя ряд градостроительных приемов:
· вынос из селитебных зон шумных промышленных объектов; использование территориальных разрывов между источниками шума и жилой застройкой;
· районирование и зонирование жилых территорий и объектов с учетом интенсивности источников шума;
· использование рельефа местности, специальных искусственных экранов - выемок, насыпей, экранов-стенок, экранов-зданий жилого и нежилого типа, озеленения и др.
Строительно-акустические методы включают в себя различные конструктивные и строительные средства:
· планировку помещений;
· использование звукопоглощающих и звукоизолирующих конструкций (стен, перекрытий, окон и т.п.);
· снижение шума санитарно-технического оборудования и др.
Административные меры заключаются в регламентировании работ промышленных объектов, отдельных агрегатов, машин и оборудования, особой организации движения транспорта и т.п.
В качестве средств для временной защиты людей от шума и в случаях, когда применение других методов борьбы с шумами недостаточно, применяются индивидуальные средства . Они бывают внутреннего и наружного типов. К внутренним относятся вкладыши, закладываемые в слуховой канал уха, а к наружным - наушники, шлемы, каски.
Вкладыши бывают многократного (определенной формы и размеров) и однократного использования. Вкладыши многократного использования изготавливают из эластичных материалов (литая или пористая резина, пластмассы, эбонит и др.).
Вкладыши многократного использования более эффективны по сравнению с вкладышами однократного использования, однако последние более удобны в эксплуатации - облегчают их подбор, не вызывают болевых ощущений и раздражений кожи наружного слухового прохода.
Противошумные наушники, шлемы и каски более эффективны, чем вкладыши. Они плотно прилегают к голове вокруг слуховых каналов (что достигается наличием эластичных уплотнительных валиков по краям чашек наушников), создают минимальное раздражающее действие. Однако применять их рекомендуется при высоких уровнях шума - 120 дБ. Это вызвано тем, что использование их более двух часов вызывает сильное раздражающие действие.
Основными методами борьбы с аэродинамическими шумами является установка глушителей в сечениях истечения газов и звукоизоляция источника, поскольку меры по их снижению в источнике образования малоэффективны.
Для снижения шума аэродинамических установок и устройств (вентиляционных установок, воздуховодов, пневмоинструмента, газотурбин, компрессоров и т.п.) применяются поглощающие (активные), отражающие (реактивные) и комбинированные глушители шума (рис. 3).
В глушителях активного типа снижение шума происходит за счет превращения звуковой энергии в тепловую в звукопоглощающем материале, размещенном во внутренних полостях. Наиболее распространенным элементом активных глушителей являются облицованные каналы круглого и прямоугольного сечения . Такие глушители называют трубчатыми . Чтобы достичь большей эффективности затухания звука в канале располагают звукопоглощающие пластины, цилиндры, соты . Такие глушители называют соответственно пластинчатыми, цилиндрическими и сотовыми . Если канал состоит из отдельных камер, то глушители называют камерными (рис. 3).
В глушителях реактивного типа шум снижается за счет отражения энергии звуковых волн в системе расширительных и резонансных камер, соединенных между собой и с воздуховодом. Внутренние поверхности этих камер могут облицовываться звукопоглощающим материалом, тогда в низкочастотной области они работают как отражатели, а в высокочастотной - как поглотители звука.
В комбинированных глушителях добиваются снижения шума как за счет поглощения, так и за счет отражения.
Борьба с шумами электромагнитного происхождения заключается в более плотной прессовке пакетов магнитопроводов (трансформаторов, дросселей и т.п.) и применении демпфирующих материалов.
Согласно ГОСТ 12.1.003-83 при разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека, до значений, не превышающих допустимые.
Защита от шума должна обеспечиваться разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, в том числе строительно-акустических, применением средств индивидуальной защиты.
В первую очередь следует использовать средства коллективной защиты. По отношению к источнику возбуждения шума коллективные средства защиты подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.
Снижение шума в источнике осуществляется за счет улучшения конструкции машины или изменения технологического процесса. Средства, снижающие шум в источнике его возникновения в зависимости от характера шумообразования подразделяются на средства, снижающие шум механического происхождения, аэродинамического и гидродинамического происхождения, электромагнитного происхождения.
Методы и средства коллективной защиты в зависимости от способа реализации подразделяются на строительно-акустические, архитектурно-планировочные и организационно - технические и включают в себя:
- - изменение направленности излучения шума;
- - рациональную планировку предприятий и производственных помещений;
- - акустическую обработку помещений;
- - применение звукоизоляции.
К архитектурно-планировочным решениям также относится создание санитарно-защитных зон вокруг предприятий. По мере увеличения расстояния от источника уровень шума уменьшается. Поэтому создание санитарно-защитной зоны необходимой ширины является наиболее простым способом обеспечения санитарно-гигиенических норм вокруг предприятий.
Выбор ширины санитарно-защитной зоны зависит от установленного оборудования, например, ширина санитарно-защитной зоны вокруг крупных ТЭС может составлять несколько километров. Для объектов, находящихся в черте города, создание такой санитарно-защитной зоны порой становится неразрешимой задачей. Сократить ширину санитарно-защитной зоны можно уменьшением шума на путях его распространения.
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяются в том случае, если другими способами обеспечить допустимый уровень шума на рабочем месте не удается.
Принцип действия СИЗ - защитить наиболее чувствительный канал воздействия шума на организм человека - ухо. Применение СИЗ позволяет предупредить расстройство не только органов слуха, но и нервной системы от действия чрезмерного раздражителя.
Наиболее эффективны СИЗ, как правило, в области высоких частот.
СИЗ включают в себя противошумные вкладыши (беруши), наушники, шлемы и каски, специальные костюмы.
Борьба с шумом осуществляется различными методами и средствами:
1. снижение мощности звукового излучения машин и агрегатов;
2. локализация действия звука конструктивными и планировочными решениями;
3. организационно-техническими мероприятиями;
4. лечебно-профилактическими мерами;
5. применением средств индивидуальной защиты работающих.
Условно все средства защиты от шума подразделяются на коллективные и индивидуальные.
Коллективные средства защиты:
Средства, снижающие шум в источнике;
Средства, снижающие шум на пути его распространения до защищаемого объекта.
Уменьшение шума в источнике возникновения является наиболее эффективным и экономичным, (позволяет снизить шум на 5-10 дБ):
Устранение зазоров в зубчатых соединениях;
Применение глобоидных и шевронных соединений как менее шумных;
Широкое использование, по возможности, деталей из пластмасс;
Устранение шума в подшипниках;
Замена металлических корпусов на пластмассовые;
Балансировка деталей (устранение дисбаланса);
Устранение перекосов в подшипниках;
Замена зубчатых передач на клиноременные;
Замена подшипников качения на скольжение (15дБ) и т.д.
Для уменьшения шума в арматурных цехах целесообразно: использование твердых пластмасс для покрытия поверхностей, соприкасающихся с арматурной проволокой; установка упругих материалов в местах падения арматуры; применение вибропоглощающих материалов в ограждающих поверхностях машин.
К технологическим мерам снижения уровня шума в источнике относятся: уменьшение амплитуды колебаний, скорости и т.д.
Средства и методы коллективной защиты, снижающие шум на пути его распространения подразделяются на:
Архитектурно - планировочные;
Акустические;
Организационно-технические.
Архитектурно-планировочные мероприятия по снижению шума
1. С точки зрения борьбы с шумом в градостроительстве при проектировании городов необходимо четко осуществлять разделение территории на зоны: селитебную (жилую), промышленную, коммунально-складскую и внешнего транспорта, с соблюдением согласно нормативам санитарно-защитных зон при разработке генплана.
2. Правильная планировка производственных помещений должна производится с учетом изоляции помещения от внешних шумов и шумных производств. Производственные здания с шумными технологическими процессами следует размещать с подветренной стороны по отношению к другим зданиям и жилому поселку, и обязательно торцевыми сторонами к ним. {Взаимная ориентация зданий решается так, чтобы стороны зданий с окнами и дверями были против глухих сторон зданий. Оконные проемы таких цехов заполняются стеклоблоками, а вход делается с тамбурами и уплотнением по периметру.
3. Наиболее шумные и вредные производства рекомендуется комплектовать в отдельные комплексы с обеспечением разрывов между отдельными ближними объектами согласно санитарным нормам. Внутри помещения также объединяются с шумными технологиями, ограничивается число рабочих подверженных воздействию шума. Между зданиями с шумной технологией и другими зданиями предприятия необходимо соблюдать разрывы (не менее 100 м). Разрывы между цехами с шумной технологией и другими зданиями следует озеленить. Листва деревьев и кустарников служит хорошим поглотителем шума. Новые железнодорожные линии и станции следует отделять от жилой застройки защитной зоной шириной не менее 200 м. При устройстве вдоль линии шумозащитных экранов минимальная ширина защитной зоны равна 50 м. Жилая застройка должна располагаться на расстоянии не менее 100 м от края проезжей части скоростных дорог.
4. Шумные цехи следует концентрировать в одном-двух местах и отделять от таких помещений разрывами или помещениями, в которых люди находятся непродолжительное время. В цехах с шумным оборудованием необходимо правильно разместить станки. Следует располагать их таким образом, чтобы повышенные уровни шума наблюдались на минимальной площади. Между участками с разным уровнем шума устраивают перегородки или размещают подсобные помещения, склады сырья, готовых изделий и т.п. Для предприятий, расположенных в черте города, наиболее шумные помещения располагают в глубине территории. Рациональное размещение акустических зон, режима движения транспортных средств и транспортных потоков.
5. Создание шумозащитных зон.
Уровни звукового давления, создаваемые на территории жилой застройки источниками шума предприятий (машинами, оборудованием и т.д.), определяют по формуле:
где R – затухание шума на расстоянии r , дБ;
L m1 – уровень интенсивности шума на расстоянии 1 м от источника, дБ; r – расстояние от источника шума до рассчитанной точки, м.
Определим, например, уровень шума двигателя вентиляционной установки на расстоянии 100 м, если шум на расстоянии 1 м от источника равен 130 дБ.
Получим: дБ
Акустические методы защиты от шума. К ним относятся: звукоизоляция, звукопоглощение, звукоподавление (глушение шума).
Звукоизоляция – это способность конструкций, ограждающих или разделяющих помещения, или их элементов ослаблять проходящий через них звук.
Виды звукоизоляции и эффективность звукоизоляции.
При встрече звуковой энергии с ограждением часть её проходит через ограждение, часть её отражается, часть - превращается в тепловую энергию, часть – излучается колеблющейся преградой, и часть - превращается в корпусной звук, распространяющийся внутри ограждения в помещении.
Звукоизолирующие качество ограждения характеризуются коэффициентом звукопроницаемости :
(2.5.11)
где l пр, Р пр – интенсивность и звуковое давление прошедшего звука;
l пад, Р пад – интенсивность и звуковое давление падающего звука.
Звукоизолирующая способность конструкции тем выше, чем выше ее поверхностная плотность. Эффективными звукоизолирующими материалами являются: бетон, дерево, плотные пластмассы и др.
Для создания нормальных условий на рабочих местах, необходимо знать на какую величину нужно понизить звуковое давление.. Для определения величины звукоизоляции необходимо замерить уровень звукового давления или интенсивности от источника, и сравнить его с нормативной величиной (ГОСТ 12.1.003-83; ГОСТ 12.1.001-89; ДСН 3.3.6-037-99). Для тонального и импульсного шума, а также шума, создаваемого установками кондиционирования воздуха, вентиляции и воздушного отопления, величина Lg должна быть уменьшена К = 5 дБ (рис.2.5.3.).
При расчете изоляции помещения от внешнего шума, очень важно знать на какую величину нужно понизить звуковое давление. В качестве критерия предлагается величина звукоизоляции:
, дБ, (2.5.12)
где L 1 – уровень шума внутри помещения, дБ;
L 2 – уровень шума снаружи помещения, дБ.
Однако формула (2.5.11.) не дает четкого представления о том, эффективно ли такое снижение шума или нет, с точки зрения охраны труда.
Выбор необходимой звукоизоляции производится, исходя из громкости шума, допустимой по нормам. Изолирующие стена и кожух должны создавать такую изоляцию звука, чтобы проникающий сквозь них шум не выделялся на общем фоне. Для этого шум от источника должен быть снижен на 3…5 дБ против допустимого по нормам:
, дБ(2.5.13)
где Д – необходимая величина звукоизоляции, дБ
L А – уровень от источника, дБ;
Lg – допустимый уровень шума по нормам, дБ.
Теперь, применив формулу (2.5.13), знаем, на сколько дБ необходимо понизить звуковое давление. Исходя из полученного результата, необходимо выбрать эффективную звукоизоляцию. Изоляционную конструкцию рассчитывают так, чтобы её звукоизолирующая способность конструкции (R) в дБ была бы равна или была бы больше величины необходимой звукоизоляции, т.е. R Д.
При частоте колебаний среды более 100 Гц эффективность звукоизоляции зависит от массы конструкции (закон масс ).
С увеличением массы конструкции М увеличивается изолирующая эффективность борьбы с шумом. Звук проникает посредством колебаний, и чем тяжелее, массивнее преграда, тем труднее привести её в колебание. Оградительные конструкции шумных цехов делаются массивными, утолщенными из плотных материалов или из пустотелых блоков, или многослойными.
Для определения звукоизолирующей способности ограждений рекомендуется формула:
(2.5.14.)
где - коэффициент звукопроводности, представляющий собой отношение звуковой энергии, прошедшей через конструкцию и падающей на конструкцию.
Для изоляции шумных помещений применяются звукоизолирующие стены и перекрытия. Звукоизолирующая способность таких ограждений определяется по следующим формулам:
· для определения между двумя помещениями
(2.5.15)
· для сплошного и однообразного ограждения с массой конструкции до 200 кг/м 2 звукоизолирующая способность равна:
(2.5.16)
· то же с массой свыше 200 кг/м 2
(2.6.17)
· для двойного ограждения с воздушной прослойкой 8…10 см:
(2.5.18)
где М – масса конструкции, кг/м 2 ;
M 1 , M 2 – масса стенок двойного ограждения, кг/м 2 ;
R – звукоизолирующая способность ограждения, дБ;
L 1 , L 2 – среднее значение уровня звукового давления в шумном и тихом помещениях, дБ;
S – площадь ограждения, м 2 ;
А – общее звукопоглощение в тихом помещении, равное сумме произведений всех площадей на их коэффициенты звукопоглощения, м 2 .
Если само ограждение выполнено из звукопоглощающего материала, то величина ослабления шума звукоизолирующей конструкции определяется по следующей зависимости:
, (2.5.19)
где - коэффициент звукопоглощения материала конструкции.
Звукоизолирующая способность ограждения зависит от геометрических размеров, числа слоев звукоизолирующего материала, его веса, упругости и частотного состава шума.
Звукоизоляция однослойных ограждений. Однослойными считаются ограждения (конструкции), если они выполнены из однородного строительного материала или состоят из нескольких слоев различных материалов с собственными акустическими свойствами, жестко соединенных по всей поверхности (кирпич, бетон, штукатурка и т.д.)
Звукоизоляция ограждающих конструкций зависит от возникновения в них резонансных явлений. Область резонансных колебаний ограждений зависит от массы и жесткости ограждения, свойств материала. В основном, частота большинства строительных однослойных конструкций ниже 50 Гц. Поэтому, на низких частотах 20…63 Гц – I диапазон, звукоизоляция ограждений незначительна из-за больших колебаний ограждения вблизи первых частот собственных колебаний (провал звукоизоляции).
На частотах, в 2 – 3 раза превышающих собственную частоту колебаний ограждений (частотный диапазон II), звукоизоляция зависит от массы единицы площади ограждения и частоты падающих волн, а жесткость ограждения практически не оказывает влияния на звукоизоляцию:
, (2.5.20)
где R – звукоизоляция, дБ;
М – масса 1 м 2 ограждения, кг;
- частота звука, Гц.
Удвоение массы ограждения или частоты звука ведет к повышению звукоизоляции на 6 дБ.
При совпадении частоты вынужденных колебаний (падающей звуковой волны) с частотой колебаний ограждения (эффект волнового совпадения) проявляется пространственный резонанс ограждения, при этом резко снижается звукоизоляция. Это происходит так: начиная с некоторой частоты звука 0,5 кр, амплитуда колебаний ограждения резко возрастает (III диапазон).
Наибольшую частоту звука (Гц), при которой проявляется волновое совпадение, называют критической:
, (2.5.21)
где b – толщина ограждения, см;
- плотность материала, кг/м 3 ;
- динамический модуль упругости материала ограждения, мПа.
Многослойные звукоизолирующие ограждения. Для повышения звукоизоляции и снижения массы ограждения применяют многослойные ограждения. Для этого пространство между слоями заполняют пористо-волокнистыми материалами и оставляют воздушную прослойку шириной 40 – 60 мм. На звукоизолирующую способность оказывает влияние масса слоя ограждения М 1 и М 2 и жесткость связей К, толщина слоя пористого материала или воздушной прослойки (рис. 2.5.4)
Чем ниже упругость промежуточного материала, тем меньше передача колебаний второму ограждающему слою, и тем выше звукоизоляция (практически, двойное ограждение позволяет снизить уровень шума на 60 дБ).
Звукопоглощение. В шумных помещениях уровень звука значительно увеличивается за счет его отражения от строительных конструкций и оборудования. Уменьшить долю отражаемого звука можно, применив специальную акустическую обработку помещения, заключающуюся в облицовке внутренних поверхностей звукопоглощающими материалами.
При падении звуковой энергии Е пад на поверхность одна часть звуковой энергии поглощается (Е пог), другая - отражается (Е отр).
Отношение поглощенной энергии к падающей – коэффициент звукопоглощения этой поверхности:
, (2.5.22)
Поглощение звука материалом обусловлено внутренним трением в материале и переходом энергии звука в тепло. Зависит от толщины поглощающего слоя, вида материала и характеристик звука. Звукопоглощающими считают материалы, у которых .
Звукопоглощающие конструкции условно делят на три группы: пористые звукопоглощающие, резонансные, штучные (объемные) звукопоглотители. В строительстве наиболее часто применяют пористые звукопоглощающие материалы. Конструкции из них выполняют в виде слоя необходимой толщины. Резонансные конструкции представляют собой перфорированные экраны. Обычные строительные материалы: бетон, кирпич, камень, стекло, являются плохими звукопоглотителями. Наиболее эффективно поглощают звук пористые, волокнистые материалы с малой плотностью. Звукопоглощение на предприятиях достигается облицовкой стен и потолков волокнистыми или пористыми материалами (р=80…100 кг/м 3), стекловолокнами (р=17…25 кг/м 3), ячеисто бетонными плитами типа «Силакпор» (р=350 кг/м 3), бетонно-керамзитными блоками, плитами из перфорированного павинола марки «Авиапол» и др. Для закрепления эти материалы покрывают алюминиевыми перфорированными панелями, мелкоячеистой проволочной сеткой, стеклотканями и т.п. Звукопоглощающая облицовка уменьшает шум в помещениях на 6 –10 дБ.
Звукопоглощение материалов зависит от толщины. Так, толщина хлопка, ваты составляет 400 – 800 мм, рыхлого войлока – 180 мм, плотного войлока – 120 мм, минеральной ваты – 90 мм, пористого гипса – 6 мм.
Звукопоглощающие материалы эффективно поглощают звук средних и высоких частот. Для поглощения низкочастотного шума между звукопоглощающей облицовкой и стеной создают воздушную прослойку.
Часто применяют штучные поглотители, выполненные в виде объемных тел из звукопоглощающего материала. Их подвешивают к потолку вблизи источников шума. Для звукопоглощения применяют различные виды конструкций. Такие конструкции состоят из одного или нескольких слоев материалов, жестко связанных друг с другом. Звукопоглощающая способность такой конструкции зависит от коэффициента шумопоглощения каждого слоя.
В том случае, когда звукоизолирующее ограждение имеет в своей конструкции звукопоглощающий материал, эффективность ограждения зависит от коэффициента звукопоглощения и звукоизоляции стенок кожуха или конструкции. Для оценки эффективности такой конструкции необходимо знать массу стенок кожуха или конструкции М в кг/м 2 , частоту колебаний в Гц и коэффициент , который представляет отношение поглощенной звуковой энергии к падающей. Коэффициент звукопоглощения для большинства пористых материалов на средних и высоких частотах равен 0,4 – 0,6. Пористые звукопоглощающие материалы изготовляют в виде плит и крепят непосредственно к стене или к конструкции. Зернистые, пористые материалы изготовляют из минеральной крошки, гравия, пемзы, каолина, шлака и т.д., применяя в качестве вяжущего вещества цемент или жидкое стекло. Эти материалы применяют для уменьшения шума в производственных помещениях, в коридорах общественных и других зданий, фойе, лестничных клетках. Звукопоглощающие, волокнистые, пористые материалы изготовляют из древесного волокна, асбеста, минеральной ваты, стеклянного или капронового волокна. Эти материалы используются в основном для улучшения акустических качеств в кинотеатрах, студиях, аудиториях, детских садах, яслях, ресторанах и т.д.
Снижение уровня звукового давления в акустически обработанном помещении можно определить по зависимости:
, (2.5.23)
где B 2 и B 1 - постоянные помещения до и после его акустической обработки, определяют по СНИП II-12-77,
, (2.5.24)
где В 1000 – постоянная помещения на среднегеометрической частоте 1000Гц, м 2 ,определяется в зависимости от объема помещения;
– частотный множитель, определяемый по справочным таблицам (изменяется от 0,5 до 6 в зависимости от объема помещения и частоты звука). Максимальное звукопоглощение можно получить при облицовке не менее 60% площади помещения.
Частичную изоляцию рабочих мест можно осуществить с помощью экранов. Метод экранирования применяют, когда другие методы малоэффективны или неприемлемы с технико-экономической точки зрения. Экран представляет собой препятствие на пути распространения воздушного шума, за которым возникает звуковая тень (рис. 2.5.3.). Материалом для изготовления экранов являются стальные или алюминиевые пластины толщиной 1…3 мм, покрытые со стороны источника шума звукопоглощающим материалом. Акустическая эффективность экрана зависит от его формы, размеров, расположения относительно источника шума и рабочего места. Эффективность k э экрана
где, - частота; h – высота экрана; r – расстояние от экрана до рабочего места; l – ширина экрана; d – расстояние от экрана до источника шума.
Эффективность звукопоглощения экрана зависит от отношения расстояния между источником и расчетной точкой (l ) к длине (А), ширине (В) и высоте (H) помещения. Эффективная работа экрана будет обеспечена при l /A, l /B, l /H меньше 0,5. При величине отношения равной 1 применение экрана мало эффективно. Эффективность можно повысить за счет увеличения размеров экрана и приближения его как можно ближе к источнику шума. Английская фирма «Акустикэбс» разработала шумопоглощающий экран для промышленных зданий. Его можно использовать как временную перегородку для изоляции помещений.
Для борьбы с шумом используют также подвесные или штучные звукопоглотители, кубической или конической формы , выполненные из перфорированной фанеры, пластмассы, металла, заполненных пористым звукопоглощающим материалом. Эффективность звукопоглощения оценивается площадью звукопоглощения . Одним из направлений звукоизоляции является применение звукоизолирующих кабин, позволяющих дистанционно управлять производством. В качестве звукоизолирующих кабин рекомендуется использовать типовые стационарные железобетонные кабины для санузла жилых зданий. Их устанавливают непосредственно на пол на резиновых амортизаторах. Внутри проводят облицовку звукопоглощающими плитами и производят двойное остекление. При проектировании производственных помещений необходимо помнить, что с увеличением объема помещения уменьшается уровень шума. Однако на звукопоглощение большое значение оказывает высота (H) помещения, чем его объем. При отношении расстояния между источником шума и расчетной точкой (l ) к высоте помещения (H), равной l /H = 0,5, звукопоглощение составляет 2…4 дБ; при l /H = 2…10 дБ; при l /H = 6…12 дБ.
Рис.2.5.1. Средства звукоизоляции:
1 - звукоизолирующее ограждение; 2 - звукоизолирующие кабины и пульты управления; 3 - звукоизолирующие кожухи; 4 – акустические экраны; ИШ - источник шума
Для снижения шума, создаваемого системами впуска и выпуска отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, вентиляционными установками, компрессорами и т.п., применяют глушители шума. Они бывают абсорбционные, реактивные и комбинированные (рис. 2.5.2).
Абсорбционные глушители снижают шум на 5 – 15 дБ за счет поглощения звуковой энергии звукопоглощающими материалами, которыми облицована их внутренняя поверхность. Они могут быть трубчатыми, пластинчатыми, сотовыми, экранными. Последние устанавливают на выходе газа в атмосферу или на входе в канал. Реактивные глушители снижают шум в резонансных камерах на 28 – 30 дБ (рис. 2.5.3.)
Организационно-технические меры снижения шума. Уменьшение шума с помощью организационно-технических мер осуществляется за счет изменения технологических процессов, устройством дистанционного управления и автоматического контроля, своевременным проведением планово-предупредительного ремонтов оборудования, внедрением рациональных режимов труда и отдыха.
Средства индивидуальной защиты от шума. В тех случаях, когда техническими средствами не удается снизить шум и вибрацию до допустимых пределов, применяют индивидуальные средства защиты. Для снижения шума ДСН 3.3.6-037-99 рекомендует применять индивидуальные средства защиты по ГОСТ 12.1.003-88; для ультразвука (ГОСТ 12.1.001-89). Средства индивидуальной защиты от шума должны обладать следующими основными свойствами:
снижать уровень шума до допустимых пределов на всех частотах спектра;
не оказывать чрезмерного давления на ушную раковину;
не снижать восприятие речи;
не заглушать звуковые сигналы опасности;
отвечать гигиеническим требованиям.
К индивидуальным средствам защиты органов слуха относятся внутренние и наружные противошумы (антифоны), противошумные каски.
Простейшими из внутренних противошумных средств считаются вата, марля, губка и т.д., вставленные в слуховой канал. Вата снижает шум на 3 – 14 дБ в полосе частот от 100 до 6000 Гц; вата с воском - до 30 дБ. Применяются предохранительные втулки (ушные вкладыши «Беруши»), плотно закрывающие слуховой канал и снижающие шум на 20 дБ (рис. 2.5.4.).
К наружным противошумным средствам относятся антифоны, закрывающие ушную раковину. Некоторые конструкции противошумов обеспечивают снижение шума до 30 дБ при частотах порядка 50 Гц и до 40 дБ при частотах 2000 Гц. Антифоны утомляют человека. В настоящее время разработаны антифоны, имеющие избирательную способность, т.е. защищающие органы слуха от проникновения звука нежелательной частоты и пропускающие звуки определенной частоты. В последнее время находят применение наушники противошумные ПШ-00, каска противошумная ВЦНИИОТ-2. Они являются весьма эффективными средствами при высокочастотных шумах, однако следует учитывать, что они не очень удобны в эксплуатации и могут применяться только временно. При уровне шума больше 120 дБ наушники и вкладыши не дают необходимого ослабления шума.
3. Негативное воздействие шума на человека и защита от него
Е. Способы защиты от шума
Согласно ГОСТ 12.1.003-83 при разработке технологических процессов, проектировании, изготовлении и эксплуатации машин, производственных зданий и сооружений, а также при организации рабочих мест следует принимать все необходимые меры по снижению шума, воздействующего на человека, до значений, не превышающих допустимые.
Защита от шума должна обеспечиваться разработкой шумобезопасной техники, применением средств и методов коллективной защиты, в том числе строительно-акустических, применением средств индивидуальной защиты.
В первую очередь следует использовать средства коллективной защиты. По отношению к источнику возбуждения шума коллективные средства защиты подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.
Снижение шума в источнике осуществляется за счет улучшения конструкции машины или изменения технологического процесса. Средства, снижающие шум в источнике его возникновения в зависимости от характера шумообразования подразделяются на средства, снижающие шум механического происхождения , аэродинамического и гидродинамического происхождения, электромагнитного происхождения.
Методы и средства коллективной защиты в зависимости от способа реализации подразделяются на строительно-акустические, архитектурно-планировочные и организационно - технические и включают в себя:
К архитектурно-планировочным решениям также относится создание санитарно-защитных зон вокруг предприятий. По мере увеличения расстояния от источника уровень шума уменьшается. Поэтому создание санитарно-защитной зоны необходимой ширины является наиболее простым способом обеспечения санитарно-гигиенических норм вокруг предприятий.
Выбор ширины санитарно-защитной зоны зависит от установленного оборудования, например, ширина санитарно-защитной зоны вокруг крупных ТЭС может составлять несколько километров. Для объектов, находящихся в черте города, создание такой санитарно-защитной зоны порой становится неразрешимой задачей. Сократить ширину санитарно-защитной зоны можно уменьшением шума на путях его распространения.
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) применяются в том случае, если другими способами обеспечить допустимый уровень шума на рабочем месте не удается.
Принцип действия СИЗ – защитить наиболее чувствительный канал воздействия шума на организм человека – ухо. Применение СИЗ позволяет предупредить расстройство не только органов слуха, но и нервной систем ы от действия чрезмерного раздражителя.
Средства и методы защиты от шума подразделяются на средства коллективной и индивидуальной защиты (ГОСТ 12.1.029-80).
Средства коллективной защиты по отношению к источнику возбуждения шума подразделяются:
- на средства, снижающие шум в источнике его возникновения;
- средства, снижающие шум на пути его распространения от источника до защищаемого объекта.
Вопросы снижения шума в источнике его возникновения решаются на стадиях конструирования и изготовления машин, механизмов, агрегатов и других изделий. В технических заданиях на конструирование указываются ограничения по этому параметру, они контролируются на всех стадиях работы, вплоть до запуска в серийное производство. Сюда включаются все виды наземного, воздушного и водного транспорта, строительные машины, промышленное оборудование, бытовая техника и т. д. Один из способов решения этой задачи - совершенствование технологических процессов, замена их на более совершенные и бесшумные.
Средства и методы коллективной защиты от шума на пути его распространения в зависимости от способа реализации подразделяются:
- на акустические средства;
- архитектурно-планировочные решения;
- организационно-технические мероприятия.
К акустическим средствам защиты относятся средства звукоизоляции, звукопоглощения, виброизоляции и демпфирования, глушители шума.
Любая преграда на пути распространения звука (шума) обладает способностью поглощения, отражения и преломления звуковой волны. Это свойство используется при выборе материалов стен, перегородок, полов и перекрытий зданий и сооружений на стадиях их проектирования. Например, более плотный и однородный материал обладает большей поглотительной способностью, менее плотный - отражательной. В строительстве широко применяются для звукоизоляции одинарные, двойные и многослойные перегородки, состоящие из нескольких слоев материалов с различными акустическими характеристиками. Это - гипсокартон, минеральное волокно, вспененный полистирол, органическое стекло, листовая сталь, облицовочная плитка и т. д. Каждый из них характеризуется своим коэффициентом звукопоглощения.
Из этих материалов изготавливают звукоизолирующие кожухи центробежных вентиляторов и других источников шума, звукоизолирующие кабины рабочих мест, звуковые экраны и т. п.
Коэффициент звукопоглощения материала - это отношение поглощаемой им звуковой энергии к падающей. Акустические характеристики вместе с материалом выдает изготовитель.
Сущность архитектурно-планировочных решений по защите от шума в жилом секторе и окружающей среде состоит в разработке на стадиях районной планировки и генерального плана застройки территории научно обоснованных решений по размещению объектов, способов и средств их защиты от шума. Основные направления: а) увеличение расстояния до источников шума, создание защитных экранов - поглотителей шума, включая лесонасаждение вдоль транспортных магистралей; б) применение малошумного дренажного асфальта, облицовки фасадов зданий звукопоглощающими материалами со стороны автомагистралей и железнодорожных путей.
Больницы, санатории, дома отдыха, детские дошкольные и учебные заведения, гостиницы, пансионаты размещают в соответствии с генпланом в зонах, удаленных от транспортных магистралей и промышленных объектов с соблюдением санитарно-гигиенических требований. Лесопарковые насаждения создают благоприятные условия для защиты от шума.
Организационно-технические методы защиты от шума включают:
- использование малошумных технологических процессов;
- оснащение шумных машин средствами дистанционного управления и автоматического контроля;
- внедрение малошумных машин и технологий;
- применение рациональных режимов труда и отдыха работников на шумных предприятиях.
К средствам индивидуальной защиты от шума относятся противошумные:
- наушники, закрывающие ушную раковину снаружи;
- вкладыши, перекрывающие наружный слуховой проход;
- шлемы и каски;
- костюмы (при звуковом давлении >125-130 дБ).
Шум выше болевого порога находит обходные пути воздействия на организм через кости опорно-двигательного аппарата и черепа. Таким образом, звуковое давление воспринимается не только органами слуха, но и всем организмом как звукопроводящим материалом или веществом.
Исследования показали, что СИЗ лишь защищают от раздражающего действия шума и обеспечивают предупреждение различных функциональных нарушений и расстройств. Они не решают проблему защиты от шума в целом. Ее необходимо решать комплексно мерами, приведенными выше.
Loading...