Акустический расчет на период строительства

Интенсивные экономические преобразования, происходящие в нашей стране, усовершенствованная и упрочненная нормативная база способствуют возрождению промышленности, росту числа производственных предприятий. Во исполнение федерального закона от 22.07.2008 – ФЗ № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», имеющиеся на промышленных предприятиях производственные помещения с работающими в них людьми должны быть защищены системами противопожарной безопасности. Наиважнейшей частью, обеспечивающей комплексную безопасность зданий и сооружений, являются организационные мероприятия, элементом которых является электроакустический расчет. Цель данной статьи – познакомить читателя с методикой электроакустического расчета (ЭАР), дать его как нормативное, так и фактическое обоснование – очертить специфику расчета в условиях высоких шумов, характерных для промышленных предприятий, продемонстрировать примеры расчета.

При возникновении пожара (или иных чрезвычайных ситуаций), возникающих внутри производственных помещений (или на территории защищаемого предприятия), задействуется (автоматически включается) система оповещения, осуществляющая трансляцию специально разработанных текстов, необходимых для эффективной эвакуации людей в безопасное место.

Акустический расчет звука (часть 1)

На промышленных предприятиях используются следующие типы систем оповещения:

• системы оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ), проектируемые на основании [1];
• объектовые (ОСО) и локальные (ЛСО) системы оповещения при чрезвычайных ситуациях, а также системы громкоговорящей связи, проектируемые на основании [2].

Нормативным основанием для проектирования централизованных, локальных и объектовых систем оповещения является федеральный закон № 68-ФЗ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» от 21.12.1994. На особо крупных объектах, таких как атомные или гидроэлектростанции, используются командно-поисковые системы (комплексы). Достоверность передачи аварийного сообщения определяется характеристиками, функциональностью и надежностью технических средств систем оповещения, а вот достоверность восприятия может быть подтверждена только расчетами.

Электроакустический расчет позволяет с достаточно высокой точностью определить уровень звукового давления в так называемой расчетной точке (РТ) – точке (месте) возможного нахождения людей. Такие точки выбираются в местах наиболее критичных с точки зрения как удаления, так и присутствующего в них шума. Зная расстояние между расчетной точкой и звуковым источником, легко определить степень уменьшения звукового давления на расстоянии, однако этого совсем не достаточно. Согласно требованиям нормативной документации [1] необходимо обеспечить условия, при которых полученный уровень попадет в определенные границы.

В специфике промышленных предприятий наиболее важной задачей является определение точного значения уровня шума на рабочих местах. Следует заметить, что измерительные приборы в такого рода задачах могут использоваться лишь как вспомогательные средства в силу постоянно меняющихся условий. Таким образом, условия четкого восприятия могут быть достигнуты решением двух задач – эффективной расстановкой громкоговорителей и защитными акустическими мероприятиями.

Любая из этих систем в качестве конечного исполнительного элемента использует громкоговоритель – устройство, осуществляющее преобразование электрического сигнала на входе в акустический (слышимый) сигнал на выходе. В зависимости от требований к характеру передаваемой (транслируемой) информации, к громкоговорителю предъявляются различные требования.

Так, по требованиям, изложенным в [1], если численность людей, работающих на производственном объекте: в цеху, на складском помещении, в лаборатории и т. д., превышает 100 человек, то для защиты такого объекта применяется СОУЭ 3 типа – речевая система оповещения, осуществляющая трансляцию специально разработанных текстов. В этом случае громкоговоритель должен эффективно работать в диапазоне от 200 Гц до 5 кГц. Под понятием эффективности следует понимать как величину звукового давления (громкости), так и КПД громкоговорителя. Для повышения степени информативности СОУЭ включают и световой способ оповещения.

Основы электроакустического расчета

Понятие «акустический расчет» (АР) само по себе является достаточно емким. В контексте обеспечения безопасности людей, находящихся внутри производственных помещений, выполняется так называемый электроакустический расчет (ЭАР), в процессе которого:

• анализируется защищаемое помещение;
• выбираются расчетные точки (РТ);
• рассчитывается звуковое давление в РТ;
• определяются уровни шума (УШ) в РТ, характерные для данного помещения;
• выявляются дополнительные источники шума;
• проверяются граничные условия расчета;
• выбираются параметры громкоговорителей и определяются схемы их расстановки;
• в случае невыполнения граничных условий разрабатываются организационные мероприятия, повышающие достоверность передачи информации.

Требования, предъявляемые к ЭАР, можно найти в [1], а методику – в Приложении А, к [2], однако, следует заметить, что имеющаяся в данном приложении методика для какого-либо серьезного расчета совершенно непригодна. Название расчета – электроакустический – обусловлено учетом электрических параметров звукового тракта, являющихся входными для акустического расчета. Следует заметить, что требования к расчету, изложенные в [1], не вполне достаточны, однако, являются необходимыми, поэтому основное внимание в данной статье будет уделено выполнению именно этих требований. Что касается специфики данного расчета, в частности высоких шумов, будем опираться на СНиП по Шуму [5], в котором достаточно подробно излагаются как расчетные, так и организационные мероприятия по расчету, учету и борьбе с высокими шумами.

Рассмотрим основные понятия, необходимые для выполнения ЭАР.

Основные параметры громкоговорителя

Согласно нормативной документации, громкоговорители должны воспроизводить звуковой или речевой сигнал в диапазоне: 200 Гц – 5 кГц.

Звуковое давление громкоговорителя измеряется в децибелах (дБ) и определяется как его чувствительностью Po, дБ, так и электрической мощностью, Pвт, Вт, подведенной к его входу:

Pдб = Pо + 10log (Pвт / Pпор),
где
Pо – чувствительность громкоговорителя, дБ;
Pвт – мощность громкоговорителя, Вт;
Pпор – пороговая мощность, = 1Вт.

Чувствительность громкоговорителя, дБ – уровень звукового давления, измеренного на рабочей оси громкоговорителя на расстоянии 1 м от рабочего центра на частоте 1кГц при мощности 1Вт.

Мощность громкоговорителя берется из паспорта, предоставляемого производителем или поставщиком, при этом, следует обращать внимание на следующие обстоятельства:

1. Если в паспорте нет никаких специальных ссылок или указаний, то (в большинстве случаев) указывается т. н. RMS мощность, измеренная на 1кГц.
2. На т. н. «градации включения».

Здесь требуется комментарий. Дело в том, что громкоговорители, используемые в системах оповещения, являются трансформаторными. Первичная обмотка трансформатора имеет, как правило, несколько отводов, имеющих различный импеданс и позволяющих работать на различных мощностях, поэтому в формуле (1) ) необходимо указывать конкретную мощность включения.

Исполнение. Немаловажным параметром громкоговорителей, характерным для производственных помещений, является параметр, называемый «исполнение». Для различных условий эксплуатации (температура, влага, пыль, агрессивные среды) могут использоваться громкоговорители с различными классами исполнения (защиты). При низких температурах используются морозостойкие громкоговорители. При повышенной концентрации влаги и пыли – громкоговорители с различными степенями защиты, определяемые индексом IP:

• IP-41 – закрытые помещения;
• IP-54 – уличное исполнение;
• IP-67 – высокая степень защиты от пыли и влаги.

Дополнительные параметры громкоговорителя будут рассмотрены ниже.

Исходные данные для электроакустического расчета

Исходными данными для ЭАР (на производственных предприятиях) являются:

• план и разрез помещения с расположением технологического и инженерного оборудования с целью выбора расчетных точек;
• определение уровня шума в расчетных точках;
• сведения о характеристиках ограждающих конструкций помещения (коэффициенты поглощения);
• технические характеристики и геометрические размеры источников шума.

Для расчета уровня звукового давления в расчетной точке необходимо рассмотреть два важных понятия:

• понятие «расчетная точка» (РТ);
• понятие «уровень шума» (УШ) в РТ.

Расчетная точка

Расчетная точка – место возможного (вероятного) нахождения людей наиболее критичное с точки зрения положения и удаления от звукового источника (громкоговорителя). РТ выбирается на расчетной плоскости – (мнимой) плоскости, проведенной параллельно полу на высоте 1,5 м, (1,2 м для сидячих мест) в месте с наихудшими условиями – точке наиболее удаленной от громкоговорителя или в точке с наибольшим УШ.

Согласно НД [5], РТ выбираются:

• в зоне прямого звука;
• в зоне отраженного звука;
• в середине толпы (месте максимальной концентрации людей).

Данный выбор (способ) не подходит для ЭАР, кроме последнего пункта, и вот почему. Под зоной прямого звука в контексте [5] имеется в виду расстояние, не превышающее двойного размера источника звука. В [5] под источниками звука (шума) подразумеваются машины, турбины, агрегаты и т. д. При использовании в качестве звукового источника даже самого большого громкоговорителя это расстояние не превысит 1 м, что не актуально.

В зоне отраженного звука. Здесь имеется в виду точка, расположенная, во-первых, вблизи отражающей поверхности и, во-вторых, максимально удаленная от источника звука. Выбор РТ вблизи отражающей поверхности объясняется спецификой акустического расчета как расчета именно для шумовых источников, для которых учитывается как энергия прямого звука, так и диффузионная энергия.

При удалении от источника шума на расстояние, вдвое превышающее его размеры, начинает резко превалировать влияние диффузионной составляющей, см. далее формулу (7). Электроакустический же расчет, по своей специфике, близок к акустическому расчету, выполняемому для кинотеатров, концертных залов, в которых характерной информацией является музыка или речь. Такие расчеты для обеспечения надлежащей разборчивости выполняются с использованием так называемой геометрически-лучевой теории, позволяющей учитывать отражения и определять уровни прямого звука, приходящего (поступающего) в РТ. Согласно данной теории, известной еще древним грекам, звуковая энергия отождествляется с тонким лучом (света). При попадании на предметы часть звуковой энергии поглощается, а часть отражается под тем же самым углом.

В акустике под прямым звуком подразумевается как прямой звук – звук, распространяющийся напрямую от источника до РТ, так и первичные отражения – звук, поступающий в РТ, отразившись от поверхностей (площадок) не более 1 раза.

Уровни шума

Для выполнения ЭАР необходимо знать точное значение УШ. С определением УШ сопряжен ряд сложностей. Какую именно величину УШ необходимо использовать, на какой частоте его измерять и т. д.

Определить величину УШ можно несколькими способами:

• непосредственным измерением;
• из нормативных таблиц [4];
• дополнительными расчетами.

Относительно УШ имеется достаточно серьезная документация в виде [5], однако, например, проектировщики СОУЭ в своих расчетах на данный (подробный) СНиП не опираются. Отсутствие четких методик ЭАР не дает возможности подметить однозначную взаимосвязь между двумя величинами – необходимым уровнем звукового давления в РТ и УШ, определяемым в этой же точке. Это первое.

Второе – в [5] для определения УШ используется достаточно специфичный, непривычный для среднестатистического проектировщика СОУЭ расчетный аппарат, связанный с октавными уровнями, расчетом диффузионной энергии. Такие расчеты, как правило, выполняют специалисты по акустике, в то время как непосредственного требования выполнить ЭАР нет и он выполняется либо по требованию (по техническому заданию) заказчика либо по желанию проектировщика.

Непосредственное измерение УШ сопряжено с рядом сложностей. Во первых, для такого измерения необходим профессиональный, а главное, поверенный измеритель УШ (шумомер). Во-вторых, измерение необходимо производить не только на различных частотах, но и в различные промежутки (отрезки) времени.

Согласно [4], для производственных предприятий необходимо использовать период рабочей смены. При невозможности выполнить подобные измерения необходимо пользоваться уже имеющимися данными, взятыми из конструкторской документации или из ТЗ заказчика, а в случае их отсутствия необходимо обратиться к Шум-таблицам, например, СП 51.13330.2011. Защита от шума [4].

Специфика определения октавных уровней шума

В [4] указаны уровни для 9-октавных полос от 31,5 Гц до 8 кГц. Согласно пп. 5.1 [5] расчет выполняется для 8-октавных полос от 63 Гц до 8 кГц. Согласно же [1], частотный диапазон 0,2-5 кГц вмещает лишь 5 полос со среднегеометрическими частотами – 0,25 / 0,5 / 1 / 2 / 4 кГц. Данное расхождение преодолевается требованием выполнять расчет в дБА – уровнях звукового давления, скорректированных по шкале А. Можно показать, что суммарный эффект восприятия с учетом корректировки по шкале А 8-октавных (шумовых) полос практически равносилен восприятию 5-октавных полос, что дает нам право в ЭАР в качестве величины УШ использовать эквивалентные уровни непостоянного (прерывистого и колеблющегося во времени) звукового давления LАэкв, дБА, приведенные в [4] и в [5].

УШ, взятые из Шум-таблиц, являются лишь обобщающими, их можно назвать собственными шумами. Так, например, согласно [4], для помещений с постоянными рабочими местами на производственных предприятиях LАэкв = 80 дБА. Однако, для каждого конкретного предприятия необходимы дополнительные расчеты, учитывающие дополнительные, привнесенные шумы – шумы, возникающие в результате работы каких-либо источников шума – агрегатов, станков, или шумы, проникающие через окна, двери и т. д.

Примеры акустических расчетов в условиях высокого шума

Рассмотрим пример. На рисунке 1 изображена элементарная ситуация – производственное помещение с двумя РТ и двумя звуковыми источниками: громкоговорителем и источником шума.

Рис. 1. Пример, демонстрирующий особенности учета уровней шумов

На рисунке изображены две расчетные точки РТ1 и РТ2. Предположим, что в РТ1 – влияние источника шума, изображенного в верхней правой части рисунка, в силу удаления и экранирования звукопоглощающей конструкцией не значительно.

Уровень звукового давления в расчетной точке

Рассчитаем уровень звукового давления, дБ, в РТ, формируемого громкоговорителем [3]:
L = Po + 10logPвт – 20log (r1-1),
где
r1 – расстояние от источника звука (громкоговорителя) до РТ, м. При ro = 1 м, r > 2 м;
1 – коэффициент, учитывающий, что чувствительность громкоговорителя измерена на расстоянии 1 м.

Критерии расчета

Критерием правильности расчета будет выполнение следующих требований [1]:
Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать общий уровень звука (уровень звука постоянного шума вместе со всеми сигналами, производимыми оповещателями) не менее 75 дБА на расстоянии 3 м от оповещателя, но не более 120 дБА в любой точке защищаемого помещения. Звуковые сигналы СОУЭ должны обеспечивать уровень звука не менее, чем на 15 дБА выше допустимого уровня звука постоянного шума в защищаемом помещении.

Данное требование содержит 3 условия:

1. Требование к минимальному уровню. Уровень звукового давления громкоговорителя должно быть не ниже 85 дБ:
Pдб > 85 дБ

В случае невыполнения данного условия необходимо выбрать громкоговоритель с большим звуковым давлением.

2. Требование к максимальному уровню. Уровень звукового давления в РТ должно быть не выше 120 дБ:

(Рдб – 20log (rмин – 1)) < 120 дБ, (4)
где
rмин – расстояние от громкоговорителя до ближайшего слушателя.

В случае невыполнения данного условия можно уменьшить звуковое давление громкоговорителя или использовать распределенную схему расстановки громкоговорителей.

3. Условие правильности ЭАР:

L > УШ + 15,
где
УШ – уровень шума в помещении, дБ;
15 – запас звукового давления, согласно [1], дБ.

В случае невыполнения данного условия можно:

• выбрать громкоговоритель с большей чувствительностью Po, дБ;
• выбрать громкоговоритель с большей мощностью Pвт, Вт;
• увеличить количество громкоговорителей;
• изменить схему расстановки громкоговорителей.

Учет дополнительного шума

В РТ2 влияние источника шума очевидно. Если уровень шума, создаваемый источником шума, УШи, дБ в РТ, превосходит УШ, дБ в помещении УШи ≥ УШ необходимо учитывать суммарное воздействие двух шумов УШсум, дБ:

УШсум = 10log (10 0,1УШ + 10 0,1УШи ),
и затем подставить полученный результат в формулу (5), приравняв УШ = УШсум.

Расчет звукового давления в расчетной точке, формируемого источником шума

Из рисунка 1 видно, что источник звука находится на некотором расстоянии, r3, м, от РТ. Для расчета УШи, дБ, воспользуемся результатами, изложенными в [5]:

УШи = Pист + 10log (xФн / Ωr2 2 + 4Ψ / В), (7)
где
Pист – октавный (на частоте 1 кГц) уровень звуковой мощности звукового источника, дБ [5], берется из спецификаций или технических характеристик на оборудование;
x – коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля в тех случаях, когда расстояние от источника шума, до РТ, r3 < 2Lист (принимают по таблице 2, [5]);
Фн – фактор направленности источника шума (для источников с равномерным излучением Ф = 1);
Ω – пространственный угол излучения источника, рад. (принимают по таблице 3, [5]);
r2 – расстояние от громкоговорителя до РТ, м;
Ψ – коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, таблица 1;
В – акустическая постоянная помещения, м2.

Акустическая постоянная помещения

Расчет акустической постоянной помещения В сопряжен с определением основного фонда звукопоглощения или эквивалентной площади звукопоглощения, А, м 2 , формула (3), [5].

Коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении Ψ зависит от отношения постоянной помещения B к площади ограждающих поверхностей S, таблица 1:

Табл. 1. Коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля помещений (Ψ)

Для приблизительного определения В можно воспользоваться следующей формулой:
В = μ* В1000 ,
где
В1000 – постоянная помещения на частоте 1 кГц;
μ – частотный множитель, таблица 2.

Табл. 2. Частотный множитель μ

Постоянная помещения В1000 для частоты 1 кГц в зависимости от объема помещения V, м 3 , определяется следующим
способом:
В1000 = V / 20 – для помещений без мебели с небольшим количеством людей (металлообрабатывающие цеха, машинные залы, испытательные стенды и т. д.);
В1000= V / 10 – для помещений с жесткой мебелью или с небольшим количеством людей и мягкой мебелью (лаборатории, кабинеты и т. д.);
В1000 = V / 6 – для помещений с большим количеством людей и мягкой мебелью (рабочие помещения административных зданий, жилые комнаты и т. п.);
В1000 = V / 1,5 – для помещений со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен.

Поясним, почему УШ, определяет точность расчетов. Для выбора параметров громкоговорителя или схемы их расстановки используется следующий подход (метод):

1. Выбираем РТ.
2. Определяем УШ в РТ.
3. Определяем ожидаемый уровень звукового давления в РТ.
4. Определяем место установки и расстояние до предполагаемого громкоговорителя.
5. Рассчитываем минимально необходимый уровень звукового давления предполагаемого громкоговорителя.

Дополнительные организационные мероприятия

При высоких уровнях шумов возникает ситуация, когда использование громкоговорителя становится нерациональным. В этом случае на первый план выступают организационные мероприятия. Так, на основании [1]:
В защищаемых помещениях, где люди находятся в шумозащитном снаряжении, а также в защищаемых помещениях
с уровнем звука шума более 95 дБА звуковые оповещатели должны комбинироваться со световыми оповещателями. Допускается использование световых мигающих оповещателей.

Эффективная расстановка громкоговорителей

Для выполнения полноценного ЭАР одних нормативных требований крайне недостаточно, поэтому приходится вводить дополнительные характеристики. Продемонстрируем некоторые их них [3]:

Ширина диаграммы направленности (ШДН) – угол раскрыва, определяемый из (круговой) диаграммы направленности громкоговорителя, при котором уровень звукового давления уменьшается на 6 дБ относительно рабочей (геометрической) оси громкоговорителя.

Эффективная дальность D, м, звучания громкоговорителя – расстояние от громкоговорителя до точки, звуковое давление p, дБ, в которой превышается УШ на 15 дБ.

Эффективную дальность можно определить как:

D = 10 1/20 (Рдб – УШ – 15) + 1,
где
Рдб – звуковое давление, развиваемое громкоговорителем на определенной мощности, дБ.
1 – коэффициент, учитывающий, что чувствительность громкоговорителя определяется на 1 метре.

Оперирование приведенными характеристиками (параметрами) позволяет в зависимости от типов громкоговорителей – потолочный, настенный, рупорный – строить различные диаграммы – контуры озвучиваемых площадей. Так, например, для потолочного громкоговорителя эффективной озвучиваемой площадью (контуром) является площадь круга. Для ШДН = 90° радиус такого круга: R = H – 1,5 м, где Н – высота потолков [2]. Для настенных или рупорных громкоговорителей актуальным параметром является эффективная дальность D, м.

Пример акустического расчета для складского помещения

На рисунке 2 изображена упрощенная схема складского помещения, для озвучивания которого используются три рупорных громкоговорителя.

Рис. 2. Пример расстановки громкоговорителей для складского помещения

Рупорные громкоговорители по сравнению с другими типами имеют ряд преимуществ:

• класс защиты не ниже IP54 и могут использоваться в неотапливаемых помещениях;
• высокое звуковое давление, позволяющее работать в условиях высоких шумов;
• универсальное крепление, позволяющее варьировать результирующей диаграммой направленности.

Расстановка громкоговорителей по одной стене (рис. 2), имеет практическое основание, однако, его необходимо подтвердить расчетами.

Возможные алгоритмы расчета

Алгоритм ЭАР (проверки) для РТ1 может быть следующим:

1. Расчетная точка РТ1 выбрана правильно – в месте, максимально удаленном от второго громкоговорителя ГР2.
2. Удостоверимся, что РТ1 попадает в область действия диаграммы направленности (ШДН) второго громкоговорителя (ГР2).
3. Определим УШ в РТ1.
4. Рассчитаем уровень звукового давления в РТ1, L1, дБ, по формуле (2).
5. Проверим выполнение граничных условий (3), (4), (5).
6. В случае выполнения условий (3), (4), (5) расчет для РТ1 выполнен.
7. В случае невыполнения условий (3), (4), (5) выбирается другой громкоговоритель, меняется схема расстановки громкоговорителей, выполняются дополнительные организационные мероприятия.

Однако, обосновать ЭАР для РТ1 можно более простым способом:

• определяем эффективную дальность D, м, для второго громкоговорителя;
• сравниваем полученное значение D, м, с расстоянием r1, м;
• если D > r1, ЭАР для РТ1 выполнен.

Для РТ2 алгоритм ЭАР может быть следующим:

1. Расчетная точка РТ2 выбрана правильно – в месте, наиболее критичном с точки зрения расположения громкоговорителей.
2. Определим УШ в РТ2.
3. Удостоверимся, что РТ2 попадает в область действия диаграмм направленностей второго (ГР2) или третьего (ГР3)
   громкоговорителей.
4. Так как РТ2 не попадает ни в одну из областей диаграмм, обратимся к геометрическо-лучевой теории.
5. Из рисунка 2 видно, что в РТ2 попадают 2 луча звуковой энергии, формируемые ГР2 и ГР3 и отраженные от второго стеллажа.
6. Уровень звукового давления L2, дБ, в РТ2 может быть рассчитан следующим способом:
   ■ рассчитаем уровень звукового давления в точке А, LА, дБ, по формуле (2);
   ■ рассчитаем уровень звукового давления в точке Б, LБ, дБ, по следующей формуле:
   LБ = LA – 20logr3 – 10log(1 – Kпогл),
   где
   Kпогл – коэффициент поглощения отражающей поверхности;
7. аналогичным образом рассчитаем уровень звукового давления, формируемый третьим громкоговорителем (ГР3) в точках В, LВ, дБ, и Г, LГ, дБ;
8. рассчитаем уровень звукового давления в РТ2, L2, дБ:
   L2 = 10log (10 0,1LБ + 10 0,1LГ ).

1. Далее все то же самое, что и для РТ1, проверка граничных условий и т.д.

Организационные мероприятия

Приведем некоторые рекомендации (организационные мероприятия), способствующие повышению достоверности восприятия речевой информации в производственных помещениях с высоким шумом [5].

Защита от шума строительно-акустическими методами должна обеспечиваться:

• рациональным с акустической точки зрения решением генерального плана объекта, рациональным архитектурно-планировочным решением зданий;
• применением ограждающих конструкций зданий с требуемой звукоизоляцией;
• применением звукопоглощающих конструкций (звукопоглощающих облицовок, кулис, штучных поглотителей);
• применением звукоизолирующих кабин наблюдения и дистанционного управления;
• применением звукоизолирующих кожухов на шумных агрегатах;
• применением акустических экранов;
• применением глушителей шума в системах вентиляции, кондиционирования воздуха и в аэрогазодинамических установках;
• виброизоляцией технологического оборудования.

В проектах должны быть предусмотрены мероприятия по защите от шума:

• в разделе «Технологические решения» (для производственных предприятий) при выборе технологического оборудования следует отдавать предпочтение малошумному оборудованию;
• размещение технологического оборудования должно осуществляться с учетом снижения шума на рабочих местах в помещениях и на территориях путем применения рациональных архитектурно-планировочных решений;
• в разделе «Строительные решения» (для производственных предприятий) на основе акустического расчета ожидаемого шума на рабочих местах должны быть, в случае необходимости, рассчитаны и запроектированы строительно-акустические мероприятия по защите от шума;
• шумовые характеристики технологического и инженерного оборудования должны содержаться в его технической
• документации и прилагаться к разделу проекта «Защита от шума»;
• следует учитывать зависимость шумовых характеристик от режима работы, выполняемой операции, обрабатываемого материала и т. п.;
• возможные варианты шумовых характеристик должны быть отражены в технической документации оборудования.

В качестве заключения

Мы рассмотрели только часть вопросов, касающихся акустических расчетов. Отдельного рассмотрения требуют вопросы расстановки громкоговорителей, определения времени реверберации помещения, расчета разборчивости. Приведем некоторые рекомендации, касающиеся повышения общей разборчивости речи [6].

1. Наибольшее влияние на разборчивость речи оказывают естественные шумы.
2. Существенное влияние на разборчивость речи оказывают реверберационные помехи, снижение которых достигается дополнительными (специальными) мероприятиями.
3. Хорошая разборчивость в реверберирующих помещениях с ограниченным звуковым трактом может быть достигнута
   при разнице между звуковым давлением в РТ и уровнем шума не меньшей 6 дБ.
4. На разборчивость существенное влияние оказывает качество выбираемых громкоговорителей. При неравномерности АЧХ громкоговорителя приближающейся к 10 %, разборчивость ухудшается на 7 %.
5. Существенное повышение речевой разборчивости может быть достигнуто увеличением доли прямого звука в суммарной звуковой энергии внутри помещения, за счет:
   ■ повышением локализации звуковых источников;
   ■ грамотной расстановкой звуковых источников (громкоговорителей), учитывающей их направленности и расположение, при котором РТ-точка не сильно удалена от источника и не находится в тени.

1. ФЗ № 123, cвод правил СП 3.13130.2009. Требования пожарной безопасности к звуковому и речевому оповещению и управлению эвакуацией людей.
2. ФЗ № 123, свод правил СП 133.13330.2012 (Приложение А. Упрощенный расчет числа громкоговорителей в системах оповещения).
3. Кочнов О. В. Электроакустический расчет, выполняемый при проектировании СОУЭ // Материалы XV научно-практической конференции «Интеграция науки и практики как механизм развития современного общества». 8-9 апреля 2015.
4. СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003. М., 2011.
5. СНиП 23-03-2003. Защита от шума (Sound protection) от 2004-01-01.
6. Кочнов О. В. Расчет разборчивости речи // Материалы XVIII научно-практической конференции «Интеграция науки
   и практики как механизм развития современного общества». 28-29 декабря 2015.

Вебинар «Основы проектирования СОУЭ»

Источник: takir.ru

Акустический расчет на период строительства

В проектируемом здании перегородки между рабочими помещениями толщиной 120 мм выполнены из обыкновенного кирпича марки М75 плотностью 1800 кг/м 3 .

Индекс изоляции воздушного шума определяется по формуле:

где — поправка, определяемая путем сравнения частотной характеристики изоляции воздушного шума ограждающей конструкции с нормативной частотной характеристикой изоляции воздушного шума.

Определение величин fв и Rв , необходимых для построения частотной характеристики изоляции воздушного шума однослойным плоским ограждением. Поверхностная плотность перегородки

где — плотность материала перегородки, h — толщина перегородки.

Rв= 35 дБ — определяется из графика ( рис 9 б [3] )

fв= 260 Гц- определяется из графика ( рис 9 а [3] )

Рис. 4.1 К определению среднего неблагоприятного отклонения

1 — Нормативная частотная характеристика

1′ — Нормативная частотная характеристика после сдвига вниз на 5 дБ

2 — Частотная характеристика изоляции воздушного шума перегородки

На график частотной характеристики изоляции воздушного шума перегородки накладываем нормативную частотную характеристику изоляции воздушного шума.

Неблагоприятное отклонение — отклонение вниз от нормативной частотной характеристики изоляции воздушного шума.

Среднее неблагоприятное отклонение = (4.3)

т.к превышает 2 дБ, и max превышает 8 дБ то смещаем нормативную частотную характеристику вниз на 5 дБ. Получим:

Т.к. приблизительно равно 2 дБ и max не превышает 8 дБ , то = -5 дБ и Iв= 50-5 = 45 дБ, что превышает нормативный индекс изоляции воздушного шума для перегородок между рабочими комнатами административных зданий 40 дБ и удовлетворяет требованиям СНиП II-12-77.

Акустический расчет междуэтажного перекрытия

Рис. 4.2 Конструкция перекрытия

Конструкция пола рассматриваемого перекрытия — покрытие пола на монолитной стяжке по звукоизоляционному слою из прокаленного песка. Поверхностные плотности элементов перекрытия вычисляются по формуле:

где — плотность элемента перекрытия,

h — толщина элемента перекрытия.

поверхностная плотность элементов пола без звукоизоляционного слоя.

Индекс приведенного уровня ударного шума Iу под перекрытием с полом на звукоизоляционном слое определяют по табл 12 [3] в зависимости от величины индекса приведенного уровня ударного шума плиты перекрытия Iу0, определенной по табл. 13 [3], и частоты колебаний пола, лежащего на звукоизоляционном слое f0, в Гц, определяемой по формуле:

где Ед = кг/м2 — динамический модуль упругости песка прокаленного плотростью 1300 кг/м3 (табл 11 [3] ), hз= -толщина звукоизоляционного слоя в обжатом состоянии, =0.04 — относительное сжатие материала звукоизоляционного слоя под нагрузкой (табл 11 [3] ). h0 -толщина звукоизоляционного слоя.

по табл 13 [3] Iу0 = 81 дБ

по табл 12 [3] Iу = 70.5 дБ и не превышает нормативный индекс приведенного уровня ударного шума для перекрытий, отделяющих рабочие помещения от помещений общего пользования 75 дБ и удовлетворяет требованиям СНиП II-12-77 [ 3 ].

Источник: studbooks.net

Акустический расчет СОУЭ: когда и где необходим, данные для построения

При возведении театров, киноконцертных залов чрезвычайно важно распространение звуковых волн в таких заведениях. Акустический расчет для зданий подобных организаций проводится еще на проектной стадии, когда возможно учесть все особенности, внести правки во многие объемные, планировочные характеристики новостроящихся объектов, чтобы улучшить распространение звука (звучание оркестра, отдельных инструментов, голосов исполнителей).

Гораздо сложнее выполнить расчет акустики для помещений уже существующего объекта.

К сожалению, проектируя установки звукового и речевого оповещения, управления движением потоков эвакуации людей (СОУЭ), необходимые на случай возникновения чрезвычайной ситуации, изменить строительные параметры уже нельзя; поэтому необходимы как правильный выбор оборудования, так оптимальная расстановка в помещениях защищаемого объекта.

Акустический расчет СОУЭ

Когда и где необходим

Необходимо уточнить, что согласно действующим противопожарным нормативам, в том числе указанным в СП 3.13130, введенном в действие в 2009 году, о требованиях ПБ к СОУЭ, все проектируемые и смонтированные системы оповещения людей подразделяются на две группы:

• Звукового – 1, 2 типы установок оповещения, где в качестве исполнительных устройств, сигнализирующих о пожарной тревоге, используются звонки, сирены, иные источники резкого, неприятного, громкого звука.
• Речевого – 3-5 типы СОУЭ. В таких системах используются различные виды устройств, транслирующих тексты – от рупоров, громкоговорителей, колонок, применяемых для большинства защищаемых объектов, до звуковых прожекторов, линейных массивов, необходимых для больших по площади, протяженности зальных помещений в общественных зданиях, сооружениях, таких как стадионы, аэропорты, железнодорожные станции, вокзалы.

Поэтому акустический расчет речевого оповещения СОУЭ выполняют на начальных стадиях проектных работ по новым строительным объектам, либо перед оборудованием такими инженерными системами 3-5 типа существующих зданий, сооружений, в том числе после капремонта и проведения реконструкции.

Ведь звуковое оповещение используется исключительно для небольших по строительным объемам, числу работников объектов защиты, где смонтированное оборудование СОУЭ в виде сирен, тонированных сигналов и без каких-либо предварительных расчетов прекрасно справляется со своими задачами, обеспечивая хорошую слышимость за счет громкого и тонированного звука, значительно отличающегося от фонового шума даже внутри производственных зданий.

Данные для расчета

Одним из значимых параметров, сильно влияющим на проведение акустического расчета СОУЭ, является фоновый шумовой уровень, повседневно характерный для строительного объекта, данного вида и функционального назначения.

По этой акустической характеристике помещения принято считать:

• Малошумными – это офисы деловых центров, кабинеты административных учреждений; библиотеки, картинные галереи, музеи, выставочные залы; поликлиники, больницы.
• С небольшим фоновым шумом – небольшие торговые заведения, строительные сооружения аэропортов, железнодорожных вокзалов.
• Шумными – это торгово-развлекательные центры, логистические, складские комплексы с использованием электротранспорта для проведения погрузки, разгрузки сырья, товарной продукции.
• С повышенным фоновым шумом. К ним относятся производственные цеха, объекты складского хранения, где используется погрузочная автотехника с двигателями внутреннего сгорания, подъемные механизмы.
• Очень шумными – стадионы, перроны железнодорожных станций; концертные залы, ночные, музыкальные клубы.

Вполне понятно, что звуковое давление акустических устройств, которое определяет громкость звучания, обязано намного превышать уровень фонового шума как значительно ослабляющего, так и искажающего речевые сообщения.

Однако это не всегда возможно. Так, в помещениях крытых стадионов, ночных, музыкальных клубов, киноконцертных заведений, где стандартный уровень шумового фона во время мероприятий и так крайне высок, приближаясь к критическим для человеческого слуха значениям, поэтому необходимо:

• Значительно уменьшать громкость звучания.
• Производить остановку трансляции текстовых сообщений, выступлений исполнителей, музыкальных программ, звукового сопровождения кинофильмов перед передачей тревожного сообщения о возникновении пожара.

Для поддержания автоматического режима таких действий производят техническую блокировку оборудования СОУЭ с приемно-контрольной аппаратурой сигнализации и пожаротушения.

Кроме звукового давления, чувствительности, мощности проектируемых акустических устройств немаловажное значение имеют следующие характеристики:

• Количество в помещении.
• Виды, способы монтажа – на стену, потолок, на подвесах.
• Расстояния, углы, зоны, максимально возможные площади озвучивания.
• Диаграммы направленности, что определяют зоны качественного оповещения.
• Размеры помещений.
• Оптимальные места для монтажа, расстановки.

Построение СОУЭ

Пример расчета

Существует много научных методик и рекомендаций для самостоятельного расчета акустики, с четким алгоритмом подбора исходных данных по объекту защиты; факторам, влияющим на качество речевого оповещения; с необходимыми таблицами, формулами, графиками, диаграммами, подходящими для всех существующих видов объектов защиты.

Для упрощения такого вида проектных работ давно созданы компьютерные программы, например калькуляторы акустического расчета СОУЭ, которые можно без труда разыскать в интернете.

Они могут быть как платными, что предлагаются независимыми разработчиками, так и бесплатными программами от предприятий, производящих весь спектр звукового оборудования для установок речевого оповещения людей. Посмотреть пример акустического расчета СОУЭ, бесплатно скачать программу можно именно на таких ресурсах в интернете.

Методика (пример) электроакустического расчета СОУЭ на базе оборудования марок «Тромбон» и «Глагол» доступна по кнопке «Скачать» после статьи

Нюансы расчета и монтажа

В соответствии с действующим законодательством (на момент подготовки статьи):

• Для проведения проектных и монтажных работ по созданию СОУЭ на объектах нового строительства необходимым условием является наличие допуска СРО, оформленного на юридическое лицо, оказывающее данный вид услуг.
• Для монтажа оборудования речевого оповещения СОУЭ внутри эксплуатируемых строительных объектов требуется лицензия МЧС на этот вид противопожарных работ, а на проектирование, как ни парадоксально, никаких разрешений не нужно.
• Но, на практике, рабочая документация, включая акустический расчет СОУЭ, как правило, разрабатывается специализированным предприятием, в дальнейшем осуществляющим монтажно-наладочные работы с подписанием акта их выполнения.

Вывод: для проведения работ по проектированию, монтажу, пуско-наладке, последующему техническому сервису СОУЭ необходимо привлекать специализированные предприятия, имеющие необходимые разрешительные документы, значительный опыт в этой области.

Для получения большего объема информации о таких подрядчиках стоит побывать на объектах, где ими были смонтированы установки речевого оповещения СОУЭ, послушать мнения собственников, отзывы специалистов эксплуатационных служб о работоспособности, эффективности работы оборудования, что в немалой степени зависит от грамотного акустического расчета.

Источник: fireman.club

Акустический расчет на период строительства

Общие положения

Выполняя акустический расчет конструкци, следует руководствоваться требованиями нормативных документов:

(действует с 1 сентября 2021 года);

По действующим нормам проектирования ограждающих конструкций (СП 51.13330 и СП 23-103-2003) стены и перегородки жилых и общественных зданий должны удовлетворять требованиям звукоизоляции от воздушного шума, а междуэтажные перекрытия — от воздушного и ударного шумов.

В проектной документации должны быть отражены все мероприятия по снижению шума, подтвержденные соответствующими акустическими расчетами.

В технологической части проекта должны быть решены все вопросы размещения шумных объектов и оборудования, позволяющие значительно уменьшить воздействие шума на людей в помещениях и на территориях до разработки строительно-акустических мероприятий.

В строительной части проекта в соответствии с технологическим заданием разрабатываются ограждающие конструкции с требуемой звукоизолирующей способностью, звукопоглощающие облицовки и пр.

В санитарно-технической части проекта должны быть предусмотрены глушители в системах механической вентиляции и кондиционирования воздуха, виброизолирующие основания под вентиляторы и насосы, звукоизолирующие выгородки или кожухи, гибкие вставки на воздуховодах и трубопроводах.

Самостоятельный проект шумопоглощения выполняется для объектов и оборудования, требующих разработки специальных устройств снижения шума.

Акустический расчет для проекта шумопоглощения должен производиться на стадии технического проекта по комплексу сооружений или отдельному объекту.

Акустический расчет включает:

1) выявление источников шума и определение их шумовых характеристик;

2) выбор точек в помещениях или на территориях, для которых производится акустический расчет (расчетные точки);

3) а) изоляция воздушного шума ограждающих конструкций и междуэтажных перекрытий жилых зданий:

— построение частотной характеристики звукоизолирующей способности стены;

— определение индекса изоляции воздушного шума стеной на основании сравнения частотной характеристики с нормативной (оценочной) кривой;

— сравнение расчетного индекса звукоизоляции с нормативным и заключение о пригодности конструкции.

б) расчет снижения уровня ударного шума перекрытием:

— построение частотной характеристики снижения уровня ударного шума;

— определение индекса изоляции ударного шума междуэтажного перекрытия на основании сравнения частотной характеристики с оценочной кривой требуемого снижения;

— сравнение расчетного индекса с нормативным и оценка звукоизоляции междуэтажным перекрытием.

4) определение требуемого снижения уровней шума в расчетных точках;

5) выбор мероприятий по обеспечению необходимой звукоизоляции;

6) расчет и проектирование, выбор типа и размера шумопоглощающих, звукопоглощающих и звукоизолирующих конструкций (глушителей, экранов, звукопоглощающих облицовок и пр.);

Источник: docs.cntd.ru

Акустический расчет на период строительства

Акустический расчёт. Для чего он важен?

Повышенный уровень шума является одним из факторов неблагоприятного воздействия на здоровье человека.

Даже небольшое превышение допустимых значений уровней шума на рабочем месте или дома, при длительном воздействии на человека, может привести к неблагоприятным последствиям, таким как заболевания нервной и кровеносной систем организма.

Подвергание человека высоким уровням шума, более 80 дБА, приводит к временному смещению порогов слуховой чувствительности. Если такое воздействие будет продолжаться в течение долгого периода времени (на рабочем месте или на месте проживания), у человека может начаться устойчивый эффект утомления, когда порог слуховой чувствительности больше не возвращается к начальному значению, что в свою очередь ведет к частичной или даже полной потере слуха.

В России, для снижения негативного воздействия на человека и окружающую среду, организациями Роспотребнадзора, Госстандарта и Госстроя РФ были разработаны нормативные документы, устанавливающие нормы допустимых уровней шума.

Местных жителей может беспокоить шум от встроенно-пристроенных соседних предприятий, автомобильных и железных дорог, торгово-развлекательных центров, и они вправе подать жалобу в компетентные органы. Например, статистика показывает ежегодное повышение уровня шума в Москве и ближайших городах Московской области в среднем на 1дб. В связи с этим год от года становится все сложнее добиваться соблюдения допустимых значений уровней шума для комфортного проживания населения.

Кроме этого, дискомфорт может вызывать шум и вибрация от инженерного оборудования технических помещений, расположенных смежно с нормируемыми помещениями здания, с постоянным пребыванием в них людей.

Именно поэтому, так важно своевременно определять уровни шума от работы инженерного оборудования и техники на предприятиях и в жилых домах, а также при необходимости, разрабатывать перечень мероприятий по снижению уровней шума и звукоизоляции технических помещений, чтобы максимально уменьшить физические факторы негативного воздействия на окружающую среду.

Для определения шумового воздействия важно грамотно провести Акустический расчет уровней шума, что позволит заблаговременно предусмотреть меры по снижению уровня шума до нормативных значений, согласно требованиям действующих нормативных документов.

Акустический расчет может быть представлен как самостоятельный раздел проекта, так и в составе проектов ПМ ООС, ОВОС, проектов планировок территорий, проектов санитарно-защитных зон, в разделе «Архитектурные решения» и прочее.

Наша организация более 20 лет занимается акустическими расчетами. Для выполнения акустического расчета наши специалисты наряду с классическими методами расчета используют сертифицированные программные средства, такие как АРМ «Акустика», которая предназначена для автоматизации деятельности при проведении оценки акустического воздействия источников шума на нормируемые объекты на территории и в помещениях, а также «Эколог-Шум» –

Программный комплекс для расчета и нормирования акустического воздействия от промышленных источников и транспорта с применением средства 3D моделирования.

Все расчеты производятся в соответствии с существующими методиками, справочниками и нормативными документами.

Мы выполняем следующие работы:
• Акустический расчет как самостоятельный раздел проекта,
• раздел «Акустические расчеты (Защита от шума)»;
• Акустический расчет в составе проекта ПМ ООС;
• Акустический расчет для санитарно-защитной зоны;
• Рассчитаем индекс изоляции воздушного шума внутр. ограждающими конструкциями и индексы приведенного уровня ударного шума (изоляция ударного шума);
• Акустический расчет производственного шума на предприятии;
• Разработаем мероприятия по защите от повышенного шума.

В соответствии СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 (с Изменением N 1) п. 7.2 исходными данными для акустического расчета для нормируемых помещений: на рабочих местах и (или) в зонах постоянного пребывания людей на высоте 1,5 м от пола, являются:
• план и разрез помещения с расположением технологического и инженерного оборудования и других источников шума, расчетных точек;
• сведения о характеристиках ограждающих конструкций помещения (материал, толщина, плотность и др.);
• шумовые характеристики и геометрические размеры источников шума;
• сведения об изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями.
В соответствии СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 (с Изменением N 1) п. 12.4 исходными данными для акустических расчетов (территории городских и сельских поселений) являются:
• схемы размещения объектов капитального строительства с указанием автомобильных, железнодорожных магистралей, водных путей, а также зон ограничения застройки из условий авиационного шума. В конкретных случаях какой-либо вид транспорта и соответственно трассы его движения могут отсутствовать.

На схеме должны быть также показаны все существующие и проектируемые здания с указанием их этажности;
• сведения о параметрах движения и состава потоков автомобильного, железнодорожного и водного транспорта (для Москвы принимается справка об интенсивности транспортных потоков, ГУП «НИиПИ Генплана Москвы), а также данные об интенсивности пролетов самолетов над данной территорией и о типах пролетающих самолетов.
Указанные данные предоставляются по отдельности для дневного и ночного времени суток и по состоянию на текущий период и прогноз. При невозможности получения прогнозных данных для транспортных потоков соответствующие расчеты не проводятся;
• сведения о расположении на рассматриваемой территории трансформаторных подстанций, тепловых пунктов и других коммунальных объектов и о шумовых характеристиках установленного в них оборудования (ТП, РТП);
• схемы размещения промышленных зон или при необходимости отдельных промышленных предприятий и объектов энергетического хозяйства, а также данные о шумовых характеристиках источников шума на указанных объектах.

Выполнение таких работ может потребоваться на предпроектной стадии (например, а случае близости жилой застройки).

В итоге раздел «Акустические расчеты (Защита от шума)» оценивает принятые в проекте мероприятия по шумоглушению и позволяет достичь соблюдения нормативных значений уровней шума и добиться комфортных условий проживания или работы в проектируемых, соседних зданиях и на прилегающей территории.

Если Вы доверите акустический расчет нашим специалистам — вы успешно решите свою задачу.

Источник: xn--h1a1av.xn--p1ai