CC BY
21Доклады IV Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
УДК 699.86
И.Е. ЦУКЕРНИКОВ, д-р техн. наук, И.Л. ШУБИН, д-р техн. наук, директор, НИИСФРААСН(Москва); Т.О. НЕВЕНЧАННАЯ, д-р техн. наук, Московский государственный университет печати им. Ивана Федорова
Оценка снижения уровня звука шумозащитным экраном
Приведен пример расчета снижения уровня звука тонким экраном для точечного источника шума с плоским (розовый шум), высокочастотным (белый шум) и низкочастотным спектром со спадом 3 дБ на октаву. Показано, что расхождения в оценке эффективности экрана по уровню звука могут составлять от 4 до 8 дБ в зависимости от характера спектра падающего на экран звука. Получены выражения для оценки эффективности экрана для автодорожного и железнодорожного шума.
Ключевые слова: уровень звука А, шумозащитный экран, эффективность снижения шума экраном.
На практике часто используют одночисловую оценку эффективности шумозащитного экрана (ШЭ) А^Дэкр, дБА, характеризующую снижение уровня звука А экраном [1, 2]. А^^ является разностью между уровнем звука А ¿.¡^р) прямого шума, создаваемого источником шума (ИШ) в расчетной точке (РТ) без экрана, и уровнем звука А в РТ шума, дифрагированного через края экрана, и определяется выражением:
(пр) (диф) ¿^О Р
Д/.Лэ|ф=/.рд-/.р/, =101д
(1)
где - уровень звукового давления прямого шума в /-й полосе частот, дБ; Д/-Экр/ - эффективность экрана на среднегеометрической частоте /-й полосы, дБ; - значения частотной коррекции А шумомера на среднегеометрической частоте /-й полосы, дБ; п - число полос рассматриваемого частотного диапазона.
Значения частотной коррекции принимают по ГОСТ Р 53188.1-2008 «Шумомеры. Часть 1. Технические требования» для среднегеометрических частот ('сг) третьок-тавных полос в соответствии с данными табл. 1.
Поскольку эффективность экрана в полосах частот А^-экр/ является частотно зависимой величиной, значение эффективности ШЭ по уровню звука А Д£.дЭКр зависит от характера спектра шума, создаваемого ИШ и падающего на экран. Поэтому данная величина не является собственной характеристикой экрана и должна оцениваться с учетом спектрального состава падающего на экран звука. Аналогичная ситуация имеет место для звукоизоляции огражде-
ния [3]. Вместе с тем одночисловую оценку звукоизоляции ограждения выполняют с помощью индекса изоляции, значение которого определяют и нормируют по данным о спектральной характеристике звукоизоляции в соответствии со сводом правил СП 51.13330-11 «Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003». Обе характеристики могут быть заявлены в технической документации на звукоизолирующее изделие и проверены при сертификационных испытаниях с применением стандартизованных методов [4]. Для оценки эффективности экрана такая альтернатива отсутствует, поэтому особенности определения Д^-Аэкр имеют принципиальное значение.
Для иллюстрации отмеченного обстоятельства о зависимости А-корректированной эффективности ШЭ от характера спектра падающего на экран звука рассчитаем значения Д/-дэкр для шумов трех характерных спектров:
- шум с плоским спектром (розовый шум):
Р2(П = Р02У'> 1-р«СГ) = 1-0+сг
- шум с высокочастотным (ВЧ) спектром (белый шум):
Р2(0 = РО, /-р(/сг) = ^+/-,сг+С2;
- шум с низкочастотным (НЧ) спектром:
В приведенных выражениях р0 и L0 - звуковое давление, Па, и соответствующий ему уровень звукового давления, дБ, на некоторой частоте '0, Гц; ^-^г=10!д(/сг//0), дБ; С1 и С2 - постоянные, дБ, зависящие от ширины полосы частот:
Таблица 1
Частотная характеристика А шумомера
'ст. Гц 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160
А/, дБ -44,7 -39,4 -34,6 -30,2 -26,2 -22,5 -19,1 -16,1 -13,4
'сг, Гц 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250
А/, дБ -10,9 -8,6 -6,6 -4,8 -3,2 -1,9 -0,8 0 +0,6
'сг, Гц 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000
А/, дБ +1 +1,2 + 1,3 +1,2 +1 +0,5 -0,1 -1,1 -2,5
ЖИЛИЩНОЕ
Научно-технический и производственный журнал
Л
Доклады IV Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
I, дБ 60 50 40 30 20 10
0
63
1 —■——^—■—
| 3 дБ на октавную полосу I I I I
125
250
500 1000 2000 4000 8000
I Гц
Рис. 1. Спектральные характеристики падающего звука
для октавной полосы С = -1,6 дБ; С2 = -1,5 дБ; для третьок-тавной полосы С, = -3,4 дБ; С2 = -3,3 дБ.
Графическое представление октавных спектров рассматриваемых видов шумов дано на рис. 1. При этом принято '0 = 1000 Гц; = 41,6 дБ.
Подставляя записанные выражения для падающего звука вместо йр?* в выражение (1) и вынося постоянные множители из-под знаков сумм, получим для эффективности ШЭ по уровню звука А выражение:
1 для ВЧ спектра; О для плоского спектра; (2) -1 для НЧ спектра.
АЦ
■Дэкр
=1010
1Ю0,1(л,-л1акр,'+е1'')
,е=
Тонкий ШЭ, точечный ИШ. В случае точечного ИШ используя для Д/-экр; выражение, полученное З. Маекава [5]:
Д/.экр=101о(20Л/); можем переписать выражение (1) в виде:
ДЦэкр=1О1о(2ОЛ/о)+1О10
(3)
(4)
где М0 - значение числа Френеля на частоте '0: М0 = 2б/Х0; б - разность длин пути, м, между ИШ и РТ для дифрагированного через верхний край экрана звука и прямого звука, распространяющегося в отсутствие экрана; Х0 - длина звуковой волны, м, соответствующая частоте '0.
Вычисляя второе слагаемое для значений частотной коррекции Д. из табл. 1 и опорной частоты '0=1000 Гц и подставляя вместо числа Френеля его значение для Х0=0,34 м, получаем при суммировании для девяти октавных (27 третьоктавных полос) нормируемого диапазона частот с 'сг от 63 Гц до 8000 Гц (25 - 10000 Гц):
Д/-лэкр=Ю1о5 +
25.5 для ВЧ спектра;
21,9 для плоского спектра;
17.6 для НЧ спектра.
(5)
Из выражения (5) следует, что расхождения в оценке эффективности ШЭ по уровню звука А могут составлять
Д и, дБА 25
20
15 -
10 -
5
0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,3 1 2 5 10 20 50
8, м
Рис. 2. Снижение уровня звука при тонком экране: 1 — автомобильный поток; 2 —железнодорожные поезда; ■ —результаты расчета по (8) для автомобильного потока; ф — результаты расчета по (8) для железнодорожных поездов
4-8 дБА в зависимости от характера спектра падающего на экран звука. При более выраженном ВЧ или НЧ характере спектра (большем наклоне кривых на рис. 1) расхождения будут еще больше.
Вместе с тем, как отмечено в стандарте ГОСТ 31296.1 (ИСО 1996-1:2003) «Шум. Описание, измерение и оценка шума на местности. Часть 1. Основные величины и процедуры оценки», знания уровня звука А недостаточно для оценки сильного низкочастотного и тонального шума. Кроме того, корректированное по А значение шумовой характеристики ИШ определяют с заданной погрешностью, как правило, при предположении достаточно плоского спектра шума. При этих условиях оценку эффективности ШЭ можно проводить с использованием выражения:
Д^экр=1О10 5+21,9.
(6)
В других случаях необходимо в РТ определять (расчетом или посредством измерений) значения уровней звука А прямого и дифрагированного через край экрана полей ИШ и Д/-лэкр рассчитывать с помощью исходного выражения (1).
Тонкий экран, линейный ИШ. Линейный ИШ используется для аппроксимации шума автомобильного и железнодорожного транспорта. В этом случае для одночисловой оценки эффективности ШЭ также предполагается плоский характер падающего на экран шума (см., например, европейские стандарты серии ЕН 1793, устанавливающие методы испытаний для определения акустических характеристик устройств для снижения шума дорожного транспорта). Кроме того, в соответствии с ЕН 1793-3 «Устройства снижения шума дорожного транспорта - Метод испытания для определения акустических характеристик - Часть 3: Нормированный спектр транспортного шума» для автотранспортного шума при определении корректированных по частотной характеристике А шумомера уровней звукового давле-
Коррекция Ll для автотранспортного шума по ЕН 1793-3
Таблица 2
'ст. Гц 100 125 160 200 250 315 400 500 630
А, дБ -20 -20 -18 -16 -15 -14 -13 -12 -11
'сг, Гц 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000
А, дБ -9 -8 -9 -10 -11 -13 -15 -16 -18
62012
41
Доклады IV Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
ния в третьоктавных полосах частот используют значения коррекции L, соответствующие нормированному спектру, приведенные в табл. 2.
В результате входящие в выражение (1) значения корректированных уровней звукового давления ¡^р^+Л! могут быть определены из соотношения Подставляя это
соотношение в (1), вынося из-под знаков суммы и сокращая
п л /<ПР) -
множитель ю , и используя линейную аппроксимацию известной графической зависимости А/-ЭКр/, представленной, например, на рис. 11.5 в монографии [5], получаем для оценки эффективности АЭ по уровню звука А выражение:
ALA3Kp=klgN0+t+10lQ
,0,1(1./)
S^100,1[Lrif(]
(7)
где к=9, t=9 для Ы0>1 и к=3,6, ^=8,8 для М0<1.
Для шума железнодорожного транспорта аналогичное выражение получается из выражения (2) с е=0 и использовании в качестве Lj значений частотной коррекции А шумо-мера в соответствии с табл. 1.
Вычисляя значения числа Френеля Ы0 для длины волны Х0=0,84 м ('0=405 Гц) в случае автодорожного шума и Х0=0,42 м ('0=810 Гц) в случае железнодорожного шума, получаем окончательно:
для М> 1 Д£.АЭкр=91д5+|ДЛЯ автодорожного шума;
^ [16,4 для железнодорожного шума;
для Л/<1 Д^экр=3,61д8+(^^ для автодорожного шума;
м [16,4 для железнодорожного шума.
(8)
В диапазоне значений б от 0,01 до 10 выражения (8) удовлетворительно описывают графические зависимости, рекомендованные для применения при оценке уровня транспортного шума в Руководстве1, приведенные на рис. 2.
Список литературы
1. Методические рекомендации по оценке необходимого снижения звука у населенных пунктов и определению требуемой акустической эффективности экранов с учетом звукопоглощения. Минтранспорта РФ. Росавтодор. М., 2003. 96 с.
2. Шелковников Д.Ю., Шубин ИЛ. Оценка эффективности акустических экранов в условиях городской застройки // Материалы V Международной научно-практической конференции «Устойчивое развитие городов и новации жилищно-коммунального комплекса». 2007. Т. 2. С. 156-161.
3. Tsukernikov I.E., Nevenchannaya T.O., Nekrasov I.A. A-weighted sound pressure level calculation for penetrating noise. Proceed. of 37th Intern. Congr. Inter-Noise 2008, Shanghai, China. 2008. Paper in 08 860.
4. Цукерников И.Е., Шубин И.Л. Заявление и проверка значений изоляции воздушного шума звукоизоляционных изделий // Жилищное строительство. 2011. № 10. С. 37-39.
Осипов Г.Л., Юдин Е.Я., Хюбнер Г. и др. Снижение шума в зданиях и жилых районах. М.: Стройиздат, 1987. 558 с.
1 Руководство по расчету и проектированию средств защиты застройки от транспортного шума. М.: Стройиздат, 1982. 38 с.
II СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА
ЕВРОСТРОЙЭКСПО - 2012
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ВЫСТАВОЧНЫЙ ЦЕНТР
Украина, Киев. Бро варе кой пр-т. 15
(ц)"Левдбврв>«кая~
* Промышленное и жилищное строительство
* Архитектура и ремонт
* Строительные технологи и» материалы и конструкции
* Техника,оборудование, инструмент для строительных и ремонтных работ
* Климатическое оборудование, источники отопления и горячего водоснабжении, сантехника
6-9
ноября 2012 г.
Интеллектуальные технологии автоматизации жилья
Элементы и предметы интерьера и декора
