Архитектурная и строительная акустика

Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
УДК 534.84
М.Ю. Ланэ
АКУСТИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМИРУЕМЫХ ЗАЛОВ
ДРАМАТИЧЕСКИХ ТЕАТРОВ
Московский научно-исследовательский и проектный институт объектов культуры,
отдыха, спорта и здравоохранения «ГУП МНИИП «Моспроект-4»
Россия, 123056 Москва, ул. 2-я Брестская, д.29А
Тел.: (499) 791-2682; Факс: (499) 251-5923; E-mail: mlannie@mail.ru
При проектировании новых драматических театров в последние годы наметилась отчетливая тенденция, связанная с
постройкой сравнительно небольших зрительных залов с вместимостью не более 500 мест. Кроме этого, весьма часто
применяется трансформация залов, позволяющая более широко реализовать творческие замыслы режиссера. В статье
рассмотрен характерный для такого подхода пример – Московский театральный дом на Таганке им. Ю.П.Любимова, проект которого был разработан в 2010 г. Зрительный зал вписывается в объем в виде прямоугольного параллелепипеда длиной 44.2 м, шириной 17.3 м и высотой в 14 м. С одной стороны этого объема размещается основная сцена, а с другой фойе,
которое также может использоваться как сценическая площадка. Предусматривается также трансформация с размещением сцены в центре зала. Акустическое проектирование осуществлялось методом компьютерного моделирования. Разработанный звукоотражающий потолок из деревянных панелей под колосниковым настилом, обеспечивает требуемую
структуру потолочных звуковых отражений во всех режимах трансформации зала. Звукопоглощающая отделка в виде
перфорированных деревянных панелей с пористым звукопоглотителем за ними размещена фрагментарно на боковых стенах и исключает образование порхающего эхо при размещении сцены в центре зала. Представлено описание разработанного акустического решения и результаты акустических расчетов для разных режимов трансформации зала. Также кратко
рассмотрены результаты акустического проектирование репетиционного зала и аппаратно-студийного комплекса, включающего студию звукозаписи площадью 160 м2 с переменной акустикой.
В Москве рядом с существующим театром "На Таганке" будет построено здание Московского театрального дома на Таганке им. Ю.П.Любимова. Это здание будет представлять собой крупный многофункциональный комплекс с театральной частью. В последнюю входит зрительный зала, аппаратно-студийный
комплекс (АСК), репетиционный зала, фойе и другие помещения, необходимые для функционирования
профессионального драматического театра. В данной работе будут изложены результаты акустического
проектирования трех первых перечисленных помещений.
Театральный зал вписывается в прямоугольный объем длиной 44.2 м и шириной 17.3 м. При этом в левой части данного объема размещается основная сцена, а в правой части фойе, которое может использоваться как игровая площадка. Зрительская часть длиной в 21 м размещается между основной сценой и
фойе. Предусматриваются три основных режима трансформации зала. В первом, условно называемом
«сцена слева» театральное действие происходит на основной сцене. Скомпонованные в ряды подъемноопускные площадки зрительской части позволяют организовать амфитеатр на 22 ряда кресел общей вместимостью N=390 мест. При этом за последним рядом амфитеатра размещается занавес, отделяющий зрительскую часть от фойе. Изометрия и план согласно компьютерной акустической модели, разработанной
для этого режима трансформации, показаны на рис. 1.
Рис.1. Изометрия (слева) и продольный разрез (справа) для режима трансформации зала «сцена слева»
Второй режим «сцена справа» отличается от предыдущего тем, что кресла поворачиваются на 180°, театральное действие происходит на площади фойе, а подъем зрительских мест организуется от фойе к основной сцене, которая отделяется от зрительской части занавесом. В третьем режиме «сцена в центре»
(см. рис. 2) подъемно-опускные площадки организуют сцену в средней части зала, а зрительские места
амфитеатром поднимаются от нее в сторону основной сцены и фойе.
133
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
Рис.2. Изометрия (слева) и продольный разрез (справа) для режима трансформации зала «сцена в центре»
Высота зала от уровня пола фойе, совпадающего с уровнем планшета основной сцены, до верхнего
плоского перекрытия составляет 14 м. Вдоль боковых стен проходят две галереи, которые для размещения
стационарных зрительских мест не предназначаются. Особенность устройства механизации и постановочного освещения связана с тем, что по всей площади зала организуется колосниковая решетка, расположенная на 3.2 м ниже уровня перекрытия. Другой явно нетипичной особенностью является организация
поперечного помоста в уровне перекрытия верхней галереи. Этот помост шириной 2.5 м предполагается
использовать для размещения оператора постановочного освещения.
В ходе проектирования помещение рассматривалось как зал профессионального драматического театра, в котором речь актеров должна быть хорошо понятна на всех зрительских местах без использования
звукоусиления. Среднечастотное время реверберации заполненного публикой помещения устанавливалось равным RT60OCC=1.10 с. Это отвечало отечественным рекомендациям [1,2] для драмтеатров соответствующего объема (V=6500 м3 в основном режиме трансформации «сцена слева»), а также и зарубежной
практике [3].
В зале было решено применить подвесной потолок ломаной формы, размещаемый под колосниковой
решеткой над зоной кресел, т.е. между боковыми технологическими галереями. Профиль этого потолка
хорошо виден на разрезах зала в правой части рис. 1 и 2. При этом обеспечивается приемлемая структура
ранних звуковых потолочных отражений во всех трех режимах трансформации зала. Конструктивно этот
подвесной потолок представляет собой достаточно массивную конструкцию из стального каркаса, к которому крепится обшивка их толстых MDF панелей с покрытием из натурального шпона. В обшивке предусматриваются небольшие отверстия для пропуска тросов лебедок, размещенных за колосниковой решеткой. К этим тросам могут подвешиваться обслуживаемые снизу фермы с осветительным оборудованием
или элементы декорационного оформления спектакля. Помимо этого было признано необходимым осуществить скос исходно горизонтальной нижней поверхности поперечного помоста для размещения оператора постановочного освещения, что также отмечено на рис. 1, 2. Барьеры технологических галерей по замыслу архитектора должны быть выполнены их толстого стекла. Этим барьерам была придана наклонная
относительно вертикали форма, что способствовало лучшей структуре ранних звуковых отражений в зоне
зрительских мест.
В уровне обеих технологических галерей архитекторами было предложено расчленить стены вертикальными ребрами с шагом в 1 м, выступающими на 600 мм относительно стен под углом α=90° (т.е. перпендикулярно поверхности стен). Это предложение, способствующее дополнительному рассеиванию звука, было сохранено при акустическом проектировании. Однако для исключения строго регулярной структуры угол α изменялся вдоль поверхности стены в пределах от α=-50° до α=+50°. Это мероприятие, не
отмеченное на вариантах компьютерной модели, представленных на рис. 1 и 2, придало контуру края ребер «волнообразную» форму, исключив наличие регулярной структуры, дифракция на которой может
привести к нежелательным последствиям. Конструктивно ребра были выполнены из массивных деревянных щитов сплошного сечения толщиной в 60 мм. Отделка стен в промежутках между щитами, а также
под перекрытием нижней галереи выполнялась в виде обшивки из MDF панелей толщиной 16 мм. Панели
укреплялись по каркасу толщиной в 50 мм, в ячейки которого закладывался пористый звукопоглотитель.
Зал имел очень большой воздушный объем, приходящийся на 1 зрителя (V/N∼16 м3/чел). Поэтому в интерьере было необходимо использовать звукопоглощающие материалы. В их качестве использовалась
часть обшивки стен, где применялись MDF панели со специально подобранной перфорацией. Эти перфорированные панели размещались в уровне галерей в промежутках между выступающими ребрами, а также
134
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
в центре одной из боковых стен под перекрытием нижней галереи. Последнее решение было необходимо
для гарантированного исключения проявления порхающего эхо при варианте трансформации «сцена в
центре». Указанные мероприятия вместе с подбором кресел позволили, как это следует из строк 1-3 табл.
1, обеспечить в зале требуемые ожидаемые значения времени реверберации.
Таблица 1. Значения времени реверберации RT60 (в секундах с округлением до 0.05 с)
Частоты октавных полос, Гц
№
125 250 500
1000
2000
4000
Театральный зал с публикой. Расчет для режима
1.
1.20 1.10 1.10
1.10
1.15
1.05
«сцена слева»
Театральный зал с публикой. Расчет для режима
2.
1.15 1.05 1.05
1.05
1.10
1.10
«сцена в центре»
Театральный зал с публикой. Рекомендованные зна3.
1.10
чения на средних частотах (500-2000 Гц)
4.
Репетиционный зал. Расчетные значения
1.15 0.90 0.80
0.85
0.85
0.85
5.
Репетиционный зал. Рекомендованные значения.
0.85
Расчеты на компьютерных моделях показали, что в зале будет обеспечена хорошая понятность речи
при значениях индекса передачи речи STI≥0.60. На рис.3 показана гистограмма распределений значений
STI по всей поверхности зрительских мест для режима трансформации «сцена слева».
Рис.3. Гистограмма распределений значений STI по поверхностям зрительских мест
театрального зала. Вариант
трансформации «сцена слева»
В других режимах трансформации величины STI также оказываются более 0.60, что является вполне
приемлемым результатом для проектируемого зала драматического театра. Детально проанализированные
структуры звуковых отражений носили благоприятный монотонно затухающий со временем характер. На
них фиксировалось достаточное количество ранних звуковых отражений высокого уровня, формирующих
«акустическую поддержку» зала. Каких-либо поздних звуковых отражений, способствующих образованию слышимого эхо обнаружено не было.
АСК театра включает 3 помещения, требующих акустического проектирования. К ним относятся музыкальная студия площадью S=160 м2, речевая студия S=34 м2 и аппаратная звукорежиссера S=47 м2,
имеющая зрительную связь через смотровые окна с обеими студиями. Проект предусматривал меры по
защите всех посещений АСК от проникающих звуковых помех. Это решалось традиционными мерами с
использованием многослойных ограждений с высокой звукоизоляцией, плавающих полов, специальных
конструкций смотровых окон, организацией входов через тамбуры с установленными в них дверьми с повышенной звукоизоляцией и т.п. Акустическая обработка речевой студии и аппаратной звукорежиссера
исходила из обеспечения в них значений RT60=0.30 c, что соответствовало требованиям к данным помещениям соответствующего объема. Отделка стен этих двух помещений выполнялась по каркасу, в котором размещался широкополосный и низкочастотный звукопоглотитель, задрапированный цветной акустически прозрачной тканью. Стены помещений и их потолки были скошены. В речевой студии это было
сделано с целью исключения параллельных поверхностей, а в аппаратной для перераспределения ранних
звуковых отражений от студийных мониторов вне зоны размещения звукорежиссера за пультом.
Музыкальная студия была запроектирована с «переменной акустикой». Было предусмотрено 10 вертикальных поворотных створок высотой 2.8 м и шириной 1.2 м каждая. Одна поверхность створки была облицована массивной деревянной панелью, а другая пористым звукопоглотителем, задрапированным акустически прозрачной тканью. На рис. 4 показан вариант компьютерной акустической модели студии (изометрия и план), когда эти створки размещены перпендикулярно стенам. Как показали расчеты изменение
ориентации створок позволяет варьировать время реверберации студии в пределах 0.70-1.10 с. Для студии,
предназначенной преимущественно для записи эстрадной музыки, эти пределы изменений гулкости помещения представляются вполне достаточными. Для получения высокой степени диффузности звукового
135
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
поля в интерьере студии были предусмотрены звукорассеивающие конструкции, как выпускаемые серийно, так и выполненные на стенах из деревянных панелей с профилем типа «гармошки»
Рис.4. Изометрия (слева) и план (справа) студии звукозаписи
Репетиционный зал (см. рис. 5) имеет близкую к прямоугольнику форму плана с шириной 17.8 м и
длиной 15.2 м. Одна из стен запроектирована наклонной и включает остекление. На остальных трех стенах предусматривается установка зеркал с балетными станками перед ними. Высота зала составляет 6.2 м,
V=1470м3, S=250 м2.
Рис.5. Изометрия (слева)
и план (справа) репетиционного зала
Помещение предназначается для проведения разнообразных мероприятий, основными из которых являются репетиции драматических спектаклей и танцевальных стен. Был выбран оптимум времени реверберации RT60=0.85 с. При этом, в зале не возникнет проблем с разборчивостью речи. В то же время музыкальный аккомпанемент во время балетных репетиций не будет звучать чрезмерно "сухо" и танцоры смогут без проблем, как следить за темпом музыки, так и отчетливо слышать и понимать указания балетмейстера. Отделка стен зала выполнена с использованием гладких и перфорированных панелей, укрепленных
по каркасу с заложенным в его ячейки пористым звукопоглотителем. Центральная часть потолка включает
подвесной потолок из серийно выпускаемых звукопоглощающих плит, а на боковых частях потолка предусматривается обшивка из гипсокартонных листов. Ожидаемые расчетные значения времени реверберации зала приведены в строке 4 табл. 1.
ЛИТЕРАТУРА
1. СНиП 23-03-2003. Защита от шума. М., 2004.
2. Макриненко Л.И. Акустика помещений общественных зданий. - М.:Стройиздат, 1986.-173 с.
3. Acoustic Design of Theaters for Drama Performance: 1986-2010. Published by American Institute of Physics for the Acoustical
Society of America. New York, 2010.
УДК 534.84
С.Е.Шевцов
АКУСТИКА КОНЦЕРТНЫХ ЗАЛОВ БЫВШИХ БЛАГОРОДНЫХ И ГОРОДСКИХ СОБРАНИЙ СИБИРИ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА РОССИИ
Уральская государственная консерватория имени М. П. Мусоргского.
620014 г. Екатеринбург, ул Ленина 26.
Тел.8(343)371-53-38; s_shevtsov@mail.ru
Половина концертных площадок в крупных культурных центрах Сибири и Дальнего Востока России, предназначенных для
исполнения академической музыки, располагаются в бывших Благородных и Городских Собраниях постройки конца XIX -
136
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
начала XX столетий. По строительным пропорциям они, в целом, однотипны. Все из них претерпели значительные изменения в ходе реконструкций. Не имея устойчивых высоких субъективных оценок акустики и учитывая факты разрушения в
ходе реконструкций ненужных, с точки зрения строителей объектов, или введения новых, видится актуальной задача –
акустическое обследование нынешнего состояния залов и реставрация параметров первоначальных акустических характеристик. В результате проведённых исследований по стандарту ISO 3382 получены данные, на основании которых подведены итоги реконструкций. Показаны фактические возможности применения данных залов для исполнения конкретных
музыкальных жанров и программ.
Введение.
В данном исследовании представлены результаты акустического обследования 4-х помещений:
Большого зала Алтайской филармонии в Барнауле (БФ), Культурного центра Дальневосточного государственного технического университета во Владивостоке (ВЛ), Большого зала Иркутской филармонии (ИФ)
и Большого зала Хабаровской филармонии в Хабаровске (ХФ). В целом, они отличаются количеством
мест (от 387 до 544) и наличием разного типа балконов. В каждом из них имеется одежда сцены и мягкие
кресла с тканевой обивкой толстого слоя поролона на сидении, спинке и стойках подлокотников. Во ВЛ и
ИФ вдоль одной из боковых стен имеющиеся большие окна перекрыты поверх стекла слоем пенопласта и
минеральной ватой, затянутой тканью и закрыты шторами типа «француз». Паркетный пол накрыт ковровыми покрытиями, или коврами (кроме БФ). В БФ установлен духовой орган, в ХФ – электронный орган.
Метод акустического обследования.
В пустых залах устанавливались 2 конденсаторных измерительных микрофона: один – с ненаправленной характеристикой и рядом с ним второй - с косинусоидальной характеристикой направленности (второй для получения параметра LF «боковая доля»). Поскольку форма планов везде симметричная,
позиции установки микрофонов находились с одной из сторон (всего – 8 – в зоне партера и от 2 до 8 на
балконах). В качестве источника сигнала использовался стартовый пистолет и ненаправленный излучатель измерительного шумового сигнала. Всего позиций источников - 4-5. Сигнал записывался на цифровой носитель для последующей обработки.
Результаты акустического обследования.
Стандартное время реверберации RT вычислялось по методу – RT-30, который принят в международном
стандарте ISO 3382. В целом, по всем приёмным позициям результаты говорят о чрезмерно низком значении RT в пустых залах (от 0,7 до 1,5 сек. в частотных полосах 0,5-1кГц). Пользуясь выражениями, представленными в работе [1], были получены параметры RT при заполненных залах. Заметим, что этот алгоритм вычисления в данном случае не точно учитывает условие занятия сцены музыкантами, например,
симфонического оркестра. Поэтому в данном случае следует считать, что результирующее время реверберации будет ещё меньшим. Если сравнивать полученные кривые с рекомендуемыми диапазонами отечественного автора [2], то становится ясным, что эти помещения не соответствуют режимам исполнения
камерной, симфонической и органной музыки в нынешнем виде, см рисунок 1. Тоже можно отнести и к
разработкам зарубежных авторов, где рекомендации RT для камерной музыки составляют 1,4-1,8сек., для
симфонической музыки более 2сек. [3]; для органной музыки более 3 сек. [4]. Исключением является ХФ,
где в системе электронного органа применяются алгоритмы «электронной архитектуры» решающие данную проблему. В БФ на момент измерений отсутствовал орган (был в ремонте) и на его месте находился
короб из деревянных панелей, накрывающих основание инструмента. Из источников [4,5] известно, что
орган обладает достаточно высокими характеристиками звукопоглощения. Более того, в ходе экспериментов в моделях залов, автором был отмечен факт серьёзного снижения RT при нахождении источника
вблизи поверхностей с высокой степенью звукопоглощения. Таким образом, при установке органа в этом
зале RT будет ещё меньше.
По результатам анализа С-80 «ясность» значения в целом превышают трубку допуска (>2дБ при
заполненном зале). Параметр LF «боковая доля» характеризуется в целом высокими характеристиками - 0,16-0,20, если сравнивать их с наилучшими залами мира [4].
Обсуждая проблемы реконструкции, следует отметить следующие изменения, внесённые со времен открытия залов:
- в ХФ и ВЛ над сценой установлена сложная система колосников, которая с акустической точки зрения
представляет собой сплошную перфорированную плоскость подвесного потолка над сценой с многочисленными выступающими световыми приборами;
- во всех залах установлены мягкие кресла;
- во ВЛ и ИФ вдоль одной из боковых стен имеющиеся большие окна перекрыты поверх стекла слоем пенопласта и минеральной ватой, затянутой тканью и закрыты шторами;
137
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
- в ХФ в конструкцию боковых стен зала включены несколько балконов, а так же несколько встроенных
громкоговорителей – часть системы «электронной архитектуры» органа;
- в БФ и ХФ залы удлинены за счет частичного переноса тыльной стены вглубь. Часть площади рядом с
нынешней тыловой стеной ограждена стенками для звуковых и световых аппаратных;
- по свидетельствам очевидцев, в ходе реконструкций в стенах были обнаружены полости, напоминающие
кувшины, которые впоследствии были залиты раствором.
Все эти мероприятия кроме двух последних пунктов существенно уменьшают RT. Поэтому автором была предпринята попытка выяснить детали первоначального облика залов.
Рис. 1. Кривые времен реверберации.
Рекомендуемые показатели, исходя из расчета на воздушный объем 3600куб.м. [2]:
– 1 для органной музыки; 2 – для симфонической музыки; 3 – для камерной музыки.
Полученные показатели по результатам обследования и вычисления [1] залов: - 4 – БФ, 5 – ВЛ, 6 – ИФ, 7 – ХФ.
Реставрация акустических параметров.
Первоначальные очертания.
Исходя из сведений о том, что на момент открытия залов в данных регионах среди посетителей
концертов часто доминировало низкое сословие людей в силу малости населения в данных далёких регионах, а так же из кинематографических лент можно предположить, что в них устанавливались деревянные стулья. Окна играли роль естественного освещения, поэтому едва ли завешивались плотной тканью.
Облик потолка над сценой не имел сложной колосниковой конструкции. Подобный пример потолка можно видеть в ИФ. Освещение было предположительно смешанным – свечным и газовым [6]. Это значит,
что элементы освещения были малых размеров, за исключением люстр. Поэтому можно пренебречь их
взносом в общее звукопоглощение и рассеяние звука.
Метод моделирования.
Для реставрации первоначальных акустических параметров, входящих в ISO3382 была создана
компьютерная трёхмерная модель зала с помощью метода граничных элементов [7]. Для модели был выбран зал ВЛ, поскольку по очертаниям он напоминает БФ, ХФ (наличие балконов) и ИФ (наличие боковых
окон и «гладкость» боковых стен). Коэффициенты звукопоглощения были заимствованы из источников
[4,8,9]. В первую очередь, необходимо было достигнуть сходства численных параметров акустики полученных в ходе измерений в реальном зале и в модели. В данной части исследования возникли трудности.
Такой объект, как сцена, имеет внутри себя крупную воздушную полость и, таким образом, представляет
собой сложную резонансную систему в области низких частот. Коэффициенты звукопоглощения в литературе даются лишь для материалов, представляющих собой поверхности предметов, а для обсуждаемых
объектов, с учетом всех механизмов звукопоглощения таковые не приводятся. Вследствие этого, используя «поверхностные» коэффициенты звукопоглощения возникли расхождения между двумя группами параметров в низкочастотном диапазоне – 63-250Гц. Таким образом, звукопоглощающие характеристики
сцены, в ряде случаев пола, конструкции потолка и осветительных приборов не всегда могут участвовать
в анализе, если они описывают лишь поверхности, из которых состоят данные объекты (дерево, металл и
т. д.). Поэтому, в силу высокой погрешности измерений низкочастотный диапазон в данной работе не
учитывался. По нормативам RT оценивается в условиях заполненного зала, центром значений является
138
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
частотный диапазон – 500-1000Гц, от которого допустим подъём, или спад кривой RT. Поэтому, в силу
отсутствия высокой погрешности модельных параметров этот частотный диапазон выбран для обработки
результатов и выводов. Итак, в модель были внесены следующие изменения очертаний и предметов интерьера относительно современного облика зала: пол - паркетный, без ковровых покрытий; сидения - деревянные стулья, занятые слушателями; окна - двойная стекольная рама, не занавешенная ни чем; одежда
сцены - две падуги из легкого велюра; потолок сцены по характеристикам и очертаниям аналогичен потолку в зале; на поверхность сцены нанесены плоскости, условно означающие занимаемую площадь камерным составом исполнителей, полным составом исполнителей симфонического оркестра, или органом.
Таким образом, зал предельно «оголён». Трёхмерная модель состоит из 200 точек и 96 планов. В качестве
приёмных позиций принято 10 точек (на 2,5,8,11 и 14 рядах по центру и сбоку), в качестве источников 2
позиции (в 3 и 9 метрах (у органа) от края сцены, по центру).
Анализировалось 3 ситуации:
1. На сцене находится камерный ансамбль из семи человек (занимаемая площадь – 7кв. м.). Коэффициент
поглощения данного объекта заимствован в источнике [10].
2. На сцене находится симфонический оркестр (полный состав, занимаемая площадь – 50 кв. м.). Коэффициент поглощения данного объекта заимствован в источнике [10].
3. На сцене установлен орган с размерами – 8-8-1м с удалением в 9 м от края сцены. Коэффициенты поглощения данного объекта представляют здесь промежуточные значения между двумя характеристиками
органов из источника [4].
В результате исследований получены следующие данные, см. таблицу 1.
Таблица 1.
Экспериментальные
ситуации
Позиции приемников и источников измерительных сигналов
На сцене камерный
ансамбль – 7 человек
Приёмная позиция в центре зала, источник – по центру, в
трёх метрах от края сцены; в скобках диапазон значений по
остальным позициям.
Приёмная позиция в центре зала, источник – по центру, в
трёх метрах от края сцены; в скобках диапазон значений по
остальным позициям.
Приёмная позиция в центре зала, источник – по центру у
органа; в скобках диапазон значений по остальным позициям.
На сцене симфонический оркестр
В тылу сцены установлен орган
Экспериментальные
ситуации
На сцене камерный
ансамбль – 7 человек
На сцене симфонический оркестр
В тылу сцены установлен орган
RT (сек). Частотные
полосы
500/1000Гц.
1,6/1,5
(1,7-1,9/1,3-1,7)
1,5/1,4
(1,1-1,6/1,1-1,6)
1,6/1,5
(1,4-1,8/1,4-1,7)
Таблица 2. В модели зала отсутствуют балконы.
Позиции приемников и источников измерительных сигналов
RT (сек). Частотные
полосы
500/1000Гц.
Приёмная позиция в центре зала, источник – по центру, в трёх 1,6/1,3
метрах от края сцены; в скобках диапазон значений по осталь- (1,5-1,9/1,3-1,9)
ным позициям.
Приёмная позиция в центре зала, источник – по центру, в трёх
метрах от края сцены; в скобках диапазон значений по остальным позициям.
Приёмная позиция в центре зала, источник – по центру у органа; в скобках диапазон значений по остальным позициям.
1,6/1,3
(1,5-1,9/1,2-1,9)
1,6/1,8
(1,6-1,7/1,7-1,9)
Эксперимент был повторен при исключении из интерьера помещения балконов, что делает похожим его
на зал ИФ, см таблицу 2. Здесь мы наблюдаем незначительное увеличение RT, которое впрочем, не достигает оптимумов, кроме приёмных позиций, расположенных на последних рядах.
При условии предельного уменьшения количества предметов, создающих высокое звукопоглощение в данном зале, тем не менее, не удается получить оптимальные значения RT для режимов симфонической и органной музыки. Оптимум местами достигается лишь на последних рядах. Это же можно отнести
и к остальным трём залам, из-за соответствия размеров, причём в них данные показатели будут ещё ниже,
поскольку за счёт наличия множества балконов они имеют меньший воздушный объем и больший фонд
звукопоглощения (кроме ИФ). Для режима камерной музыки, RT совпадает, или несколько превышает
рекомендуемый диапазон отечественных и зарубежных авторов, что является более приемлемым фактором, чем недостаток показателей этого параметра.
139
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
Вывод.
Залы, представленные в данном исследовании, изначально предназначались, по сути, для режима
камерной музыки, так как больших симфонических оркестров и органов не было. Учитывая то обстоятельство, что возникновение формулы расчёта времени реверберации Сэбина датируется 1900г., а все
представленные залы построены до XX века (кр. ВЛ), архитекторы ещё не могли ею воспользоваться при
проектировании. Однако результаты этого исследования могут свидетельствовать, что разработчикам
проектов были известны проверенные, очевидно, на опыте оптимальные пропорции помещения для достижения комфортных акустических условий восприятия камерной музыки. Поэтому и в наше время, без
применения систем «электронной архитектуры» данные залы при соответствующей реконструкции могут
быть использованы только в режиме камерной музыки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hidaka Takayuki, Nishihara Noriko, Beranek Leo. Relation of acoustical parameters with and without audiences in concert halls
and a simple method for simulating the occupied state. J.Acoust. Soc.Am. 109 (3),March 2001.
2. Боголепов И. И. Архитектурная акустика. Санкт-Петербург. 2001.
3. Barron M. Auditorium Acoustics and Architectural design. E&FN SPON.1993.
4. Beranek L. Concert Halls and Opera Houses. Springer-Verlag. New York. 2004.
5. Кравчун П.. Акустика органных залов в России: проблемы и перспективы. Журнал «Орган», №4, 2009.
6. Исмагилов Д.Г., Древалёва Е.П. Театральное освещение. «Дока Медиа». Москва. 2005.
7. Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. Москва. Мир. 1987.
8. Cox Trevor J., D Antonio Peter. Acoustic Absorbers and Diffusers. Spon Press. London & New York. 2004.
9. Bies D.A., Hansen C.H., Engineering Noise Control: Theory and Practice, E&FN Spon, 2nd edn. 1996.
10. Harris C.M. (ed.), Handbook of Noise Control, 2nd end, McGraw-Hill. 1991.
УДК 534.2
А.И. Антонов, А.В. Бацунова, О.Б. Демин
МЕТОД РАСЧЕТА ШУМОВОГО РЕЖИМА В ПОМЕЩЕНИЯХ С ИСТОЧНИКАМИ ШУМА
ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет
Россия, 392000 Тамбов, ул. Советская, д.106
Тел.: (4752) 63-10-19, факс: (4752) 63-06-43; E-mail: gsiad@mail.tambov.ru
Предлагается метод расчета уровней звукового давления в помещениях от источников шума периодического действия.
Метод позволяет оценивать эффективность строительно-акустических мероприятий при условии непостоянного шумового режима.
Шумовые поля большинства производственных помещений имеют непостоянный во времени характер.
Нормируемой шумовой характеристикой рабочих мест при непостоянном шуме является эквивалентный
по энергии уровень звукового давления. Для оценки экономического ущерба от действия шума, гигиенической оценки и расчетов акустической эффективности мероприятий по снижению шума требуется знать
не только эквивалентный уровень шума, но и другие характеристики: максимальный уровень, уровень
шумового фона, соотношение максимальных и минимальных уровней и др. Для получения этих характеристик необходимы методы, позволяющие оценивать изменения непостоянного шума во времени. Особенностью расчетов энергетических параметров непостоянного шума является необходимость учета изменений во времени прямой и отраженной составляющих звуковой энергии, приходящей в расчетную точку.
Расчет прямой энергии не представляет сложностей. Формирование отраженного поля многофакторный
процесс и в этой связи расчет отраженной составляющей шума имеет определенные трудности [2]. В статье предлагается метод расчета отраженной составляющей шума для случая работы в помещениях источников звуковой энергии периодического действия.
Решение такой задачи имеет практический интерес, так как большинство источников шума можно считать
источниками периодического действия, излучающими последовательно порции звуковой энергии. Схемы
излучения звуковой энергии периодических источников шума даны на рис.1. Источники характеризуются
(см. рис.1): периодом Tn , продолжительностью излучения порции звуковой энергии ∆t за период
Tn ( ∆t ≤ Tn ) , графиком изменения акустической мощности Pt , а также продолжительностью действия ис-
точника t {tн ; tк } .
Решение задачи о распределении отраженной звуковой энергии основано на статистическом энергетическом методе расчета непостоянных шумовых полей [1]. Расчет состоит из двух этапов: из расчета изменения отраженной звуковой энергии в расчетной точке от одного периода действия и получения результирующего решения от длительного действия источника.
140
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
Плотность отраженной звуковой энергии в расчетных точках помещения за период действия источника
определяется как
∆ε =
t н + ∆t
∫
dε .
(1)
tн
где d ε – плотность отраженной звуковой энергии в расчетной точке от действия отдельной порции звуковой энергии Pt за период dt (см. рис.1).
Рис. 1. Примерные схемы действия периодических источников
Согласно [2] d ε может определяться на основе следующих зависимостей:
⎧
⎪
0,
при
τ ≤ t + r /c
⎪
⎪
⎛ −α c(τ − t − r / c) ⎞⎤
⎪ ⎡
dε = ⎨ kPt ⎢1 − exp ⎜
⎟⎟⎥ , при t + r / c < τ < t + r / c + dt
⎜
lср
⎪ ⎣⎢
⎝
⎠⎦⎥
⎪
⎛ −α c(τ − t − r / c) ⎞
⎪ α cdt
τ > t = t + r / c + dt
⎟⎟ , при
⎪kPt l exp ⎜⎜
lср
ср
⎝
⎠
⎩
(2)
где с – скорость звука в воздухе, r - расстояние между источником и расчетной точкой, α - средний коэффициент звукопоглощения помещения, lср - средняя длина свободного пробега звука в помещении, k показатель, характеризующий условия формирования отраженной звуковой энергии в каждой конкретной
точке помещения и определяемый как k = ε 0 / P0 ; ε 0 - плотность отраженной энергии в точке при действии
на месте периодического источника мощностью Pt постоянного источника мощностью P0 .
Таблица 1. Варианты излучения звуковой энергии периодическим источником
Номер
варианта
Схема
1
2
Выражение для Pt (tн=0, tк=Tп)
3
1
Pt = Pmax при 0 < t < ∆t
2
Pt = Pmax sin(
141
π t при 0 < t < ∆t
)
∆t
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
Для вычисления k необходимо решать задачу по определению ε 0 при любой условно заданной величине P0 источника постоянной мощности. Для этого можно использовать численный статистический энергетический метод [2].
Таблица 2. Формулы для расчета отраженной звуковой энергии при одном периоде действия источника
Номер
Формулы для расчета
варианта
1
2
αс
− τ ⎞
⎛
l
∆ε при τ < ∆t + r / c
⎜
kPmax 1 − е ср ⎟
⎜
⎟
⎝
⎠
1
αс
αc
− ⋅∆t ⎞
− ⋅(τ −∆t )
⎛
l
l
kPmax ⎜1 − е ср ⎟ ⋅ e ср
⎜
⎟
⎝
⎠
α cτ
−
⎤
kPmax ⎡ πτ
πτ
lср
, ω = πl ср
⋅
⎢
sin
−
cos
+
⎥
ω
ω
e
2
1 + ω ⎢ ∆t
∆t
∆tαc
⎥⎦
⎣
∆ε при τ ≥ ∆t + r / c
∆ε при τ < ∆t + r / c
2
α c∆t
−
⎞ − αlсрc (τ −∆t )
kPmaxω ⎛
lср
∆ε при τ ≥ ∆t + r / c
⎟⋅e
⋅ ⎜1 + e
⎟
1+ ω2 ⎜
⎝
⎠
Совместное решение (1) и (2) позволяет получить выражение для описания изменений отраженной звуковой энергии в расчетной точке в момент времени τ при работе источника переменной мощности в интервале времени tн ; tн +∆t
⎛ −α c(τ − t − r / c) ⎞ .
(3)
Pt exp ⎜
⎟⎟dt
⎜
l
ср
tн
⎝
⎠
Зная закономерности изменения звуковой мощности источника и используя интегрирование по формуле
(3), можно получить выражения для расчета плотности отраженной энергии за один период. В табл.1 в
качестве примера представлены 2 варианта изменений мощности источников периодического действия, а
в табл.2 приведены выражения для описания изменений отраженной энергии в расчетной точке от действия этих источников за один период.
При длительном действии периодического источника шума необходимо выполнить суммирование за все
периоды. Схема процесса изменения отраженной энергии в расчетной точке при длительном действии
показана на рис.2.
εt =
kα c
lср
tн +∆t
∫
Рис. 2. Процесс изменения отраженной энергии при длительном действии периодического источника: а) общая
схема процесса, б) фрагмент
На рис.2б изображен фрагмент изменения отраженной энергии в интервале одного периода. Первый участок Tn − ∆t характеризуется затуханием отраженной энергии, образовавшейся в расчетной точке от всех
142
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
предыдущих периодов излучения энергии источником ε с ум = ε сум п р . На заключительной части интервала
наблюдается рост отраженной энергии в результате очередного излучения энергии источником
ε с ум = ε су м п р + ∆ ε . Таким образом, для определения величины ε су м в промежутке времени, когда
.
.
T < Tn − ∆t необходимо просуммировать энергию, образовавшуюся от излучения за все предыдущие пе-
риоды:
n =∞
n =∞
n=0
n=0
ε сум = ε сум пр = ∑ ∆ε i = f ∑ e
где f = k
αс
lср
⋅e
−
αc
lср
(τ −∆t ) Tn
⋅ ∫ Pe
t
−
αc
lср
(τ −t − r / c )
−
αc
lср
(T + n⋅Tn )
= f⋅
e
−
αc
lср
1− e
−
T
αc
lср
,
Tn
dt ,
(4)
0
При определении величины ε су м в промежутке времени, когда T > Tn + ∆t к выражению (4) необходимо
прибавить выражения для определения величины ∆ε . В данном примере должны быть прибавлены выражения из табл.2 для условийτ > ∆t + r / c . Значения функции ε су м приведены в табл.3.
Таблица 3. Выражения ε сум для примеров из таблицы 1
Номер варианта по табл.1
1
1
ε сум
2
kPmax
1− e
−
1− e
2
α c∆t
−
lср
α ctп
⋅e
−
α cT
lср
lср
α cT
−
⎛
⎞ − αlcT
l
⎜ 1 + e ср ⎟ ⋅ e ср
πl
⎟
, где ω = ср
kPmaxω ⎜⎝
⎠
⋅
α сTп
2
∆tα c
1+ ω
l
1 − е ср
Окончательно уровень звукового давления определяется как
L = 1 0 lg ⎡⎣ ( ε п р + ε о т р ) c / I 0 ⎤⎦ ,
(5)
где ε п р , ε о т р – плотности прямой и отраженной энергии непостоянного шума в расчетной точке; I 0 - пороговая интенсивность звука.
Предложенный метод расчета энергетических параметров непостоянных шумов от источников шума периодического действия используется нами для анализа влияния изменений звукопоглощения ограждений
на шумовой режим производственных помещений с непостоянными во времени источниками шума, а
также для решения ряда других практических задач борьбы с шумом в производственных зданиях.
Л И Т Е Р АТ У Р А
1. Леденев В.И. Статистические энергетические методы расчета шумовых полей при проектировании производственных
зданий. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2000. – 156с.
2. Антонов А.И., Бацунова А.В., Демин О.Б. Метод расчета нестационарных шумовых полей в несоразмерных помещениях
и помещениях сложных форм// Academia. Архитектура и строительство, 2010, №3. - с.183-185.
УДК 534.2
А.И. Антонов, В.И. Леденев, Е.О. Соломатин
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЕЙ ЗВУКОВОЙ ЭНЕРГИИ НА НАРУЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
ЗДАНИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, ИЗЛУЧАЮЩИХ ШУМ В ОКРУЖАЮЩУЮ
СРЕДУ
ГОУ ВПО Тамбовский государственный технический университет
Россия, 392000 Тамбов, ул. Советская, д. 106
Тел.: (4752) 63-10-19; Факс: (4752) 63-06-434 E-mail: gsiad@mail.tambov.ru
Предлагается комбинированный метод расчета шума, позволяющий производить оценку распределения звуковой энергии в
производственных помещениях энергетических объектов. Метод дает возможность определять уровни звукового давления на наружных поверхностях производственных зданий, с целью определения глубины проникновения шума от энергопредприятия на территорию прилегающей застройки. Для реализации метода разработана компьютерная модель.
143
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
Основным источником шума энергетических объектов является оборудование, непрерывно излучающее звуковую энергию внутри производственных зданий и непосредственно в окружающую среду.
Паровые и газовые турбины, котлы, насосы, редукционно-охладительные установки (РОУ) и другое оборудование располагается в производственных помещениях энергопредприятий, создавая повышенные
уровни звукового давления на рабочих местах и в зонах обслуживания. Шум, распространяясь внутри помещений, создает высокие уровни звукового давления на наружных поверхностях зданий. Таким образом,
само здание становится пространственным источником шума, воздействующим на прилегающую территорию городской застройки. Для определения глубины проникновения повышенного шума в застройку и
установления требуемой величины его снижения необходимо произвести оценку распространения звуковой энергии на прилегающей территории от здания, как от источника шума. Мощность излучаемой при
этом звуковой энергии можно определить, зная уровни звукового давления внутри производственного
здания и соответствующих уровней на его наружных поверхностях. В статье предлагается метод определения данных величин.
Уровень звукового давления в любой i-ой точке помещения определяется прямой и отраженной составляющими звуковой энергии, распространяющейся в замкнутом объеме
(1)
Li = 10 lg[c (ε прi + ε отрi ) / I 0 ],
где I0 – интенсивность звука на пороге слышимости; c – скорость звука; εпрi, εотрi – соответственно, плотность прямой и отраженной звуковой энергии в i-ой расчетной точке помещения.
Расчет плотности прямой звуковой энергии εпрi, в случае источников небольших размеров (точечных источников) не представляет особых трудностей. Энергетическое оборудование представляет собой
крупногабаритные источники шума, размеры которых сопоставимы с геометрическими характеристиками
самих зданий. Для них нами разработан компьютерный метод оценки распределения плотности прямой
звуковой энергии, основанный на использовании метода прослеживания лучей [1], исходящих вероятностным образом с поверхностей излучающего шум оборудования. Метод позволяет получать распределение плотности прямой энергии с учетом экранирования звука оборудованием и крупными строительными
конструкциями.
На формирование отраженного шумового поля помещений оказывают влияние различные факторы.
К главным из них относятся объемно-планировочные параметры помещения, характеристики звукопоглощения поверхностей ограждений и оборудования, характер отражения звука от поверхностей, место
положения источников шума. В связи с тем, что форма производственных помещений энергетических
объектов отличается от правильных объемов, отсутствуют достаточно точные сведения об акустических
характеристиках их поверхностей, а также имеется ряд других факторов, повышающих степень неопределенности в задании исходных и граничных условий, наиболее применимыми для решения задачи о распределении звуковой энергии в этих помещениях являются методы, разработанные нами на основе статистического энергетического подхода [2] и метод компьютерного моделирования траекторий лучей, испускаемых источником звука [1].
Выбор конкретного метода для каждой расчетной ситуации во многом определяется характером отражения звуковой энергии от поверхностей ограждений. Отражение звука от ограждений помещения происходит по сложным пространственным зависимостям, определяемым формой поверхности, структурой
материала ограждений, углом падения и частотой звуковых волн. Описание таких зависимостей в общем
виде достаточно сложно. В связи с этим при практических расчетах в основном используются две идеализированные модели отражения, а именно, модели с зеркальным и диффузным характерами отражения звука (рис. 1а, б).
Как показывает практика, методы расчета на основе компьютерного моделирования, использующие
зеркальную модель отражения звука, занижают уровни отраженного звука в ближней к источнику зоне и
существенно завышают их в дальней. Наоборот, при диффузной модели отражения, используемой в статистических энергетических методах, расчетные уровни в дальней зоне, как правило, оказываются более
низкими по сравнению с реальными значениями. Таким образом, при разработке расчетных методов необходимо использовать более объективные модели отражения звука, и в частности, модель смешанного
отражения (рис. 1в), при которой часть энергии отражается зеркально, а остальная энергия распределяется
диффузно.
При таком характере отражения для оценки распределения звуковой энергии нами разработан комбинированный метод расчета. При этом распределение зеркально отраженной звуковой энергии определяется методом прослеживания (ray tracing) [1], а диффузная составляющая оценивается численным статистическим энергетическим методом [2]. Суммарная величина отраженной звуковой энергии определяется
по принципу суперпозиции сложением результатов двух решений.
144
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
б)
а)
в)
θ
θ
θ
θ
Рис. 1. Характер отражения звуковой энергии от поверхностей с различными свойствами: а) зеркальное (направленное) отражение; б) диффузное (рассеянное) отражение, в) смешанное отражение.
Достоинством комбинированного метода является возможность его применения для расчетов уровней звукового давления в помещениях сложной формы. Реализация модели достаточно легко выполняется
с использованием современной вычислительной техники. В настоящее время нами разработана компьютерная программа, обеспечивающая выполнение расчетов уровней звукового давления в помещениях любой сложной формы. Программа дает возможность моделировать любой характер отражения звука в соответствии с указанными выше на рисунке 1 схемами. При использовании смешанной модели отражения
(рис. 1в) зеркально отражаемая часть энергии описывается методом прослеживания лучей. При этом учитывается, что в процессе отражения часть зеркально направленной энергии переходит в диффузно отраженную энергию, расчет которой выполняется численным статистическим энергетическим методом. Прослеживание лучей в программе производится до тех пор, пока их энергия за счет поглощения на ограждениях, перехода зеркальной части энергии в диффузную и поглощения в воздушной среде не уменьшится в
106 раз.
Достаточно неопределенным моментом при использовании смешанной модели отражения является
установление степени распределения отраженной энергии между зеркальной и диффузной составляющими. Для выявления соотношения зеркальной и диффузной составляющих была произведена серия расчетов для реальных производственных помещений с последующим сравнением результатов расчетов с экспериментальными данными. Установлено, что с достаточной для практики точностью можно считать, что
в реальных производственных помещениях на зеркальную отраженную составляющую приходится 30%
энергии. Остальная энергия при отражениях рассеивается диффузно. Пример расчетов уровней шума в
производственном помещении с использованием программы при разных моделях отражения звука дан на
рис. 2. Видно, что комбинированная модель обеспечивает более высокую точность расчетов при смешанном отражении звука.
При известных значениях плотности звуковой энергии вблизи поверхностей наружных ограждений,
можно определять величины потоков звуковой энергии, проходящих через ограждения и производить
оценку уровней шума, возникающего вблизи наружных поверхностей.
Плотность прошедшей отраженной энергии снаружи у i-го участка ограждения согласно [1] может
быть определена по формуле
ε о.прi =
τ i ⋅ε i
,
2( 2 − α i )
(2)
где εi – плотность отраженной энергии в помещении вблизи i-го участка; αi – коэффициент звукопоглощения на i-ой внутренней поверхности ограждения; τi – коэффициент звукопроницаемости на i-ом участке
ограждения.
При открытом проеме величина плотности отраженной энергии за ограждением определяется как
(3)
ε о.прi = ε i / 2 ,
Плотность прямой энергии, прошедшей на i-ом участке за ограждение может быть найдена по формуле
ε п.прi = Pτ i cos θ /(Ωri 2 ), ,
(4)
где P - мощность источника звука; Ω - пространственный угол излучения источника; ri - расстояние от
источника звука до i-ой поверхности отражения; θ- угол между направлением ri и нормалью к i-ой поверхности.
145
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
В случае открытого проема в формуле (4) τ = 1.
Вычисление суммарных уровней шума за ограждениями производится по формуле
Lс.прi = 10 lg ε о.прi + ε п.прi c / I 0 ,
[(
)
]
(5)
Пример построения шумовой карты в производственном помещении размерами 17,5х7,1х3,3 м приведен на рис. 3. Расчетом и экспериментально определены также уровни шума с наружной стороны помещения, имеющей ленточное остекление.
L, дБ
80
1
75
3
70
2
65
105
60
100
55
95
1
90
3
85
80
2
75
4
8
16
32
64 80
128 r, м
Рис. 2. Экспериментальные и расчетные уровни отраженной энергии в производственном помещении
размерами 198×15×12.5 м (среднегеометрические частоты 1 и 4 кГц): – экспериментальные данные;
1 – расчет при зеркальной модели отражения; 2 – расчет при диффузной модели отражения; 3 – расчет
при смешанной модели отражения, в случае 70% энергии, отражаемой диффузно.
Видно, что расхождение экспериментальных и расчетных уровней не превышает ±2÷3 дБ. Аналогичные данные получены также и в других более сложных ситуациях.
Таким образом, предложенный комбинированный метод и его программная реализация дают возможность решать задачи по объективной оценке шумового режима в помещениях сложной геометриче146
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
ской формы с учетом реального характера отражения звука от поверхностей и определять уровни шума на
наружных поверхностях ограждений. Тем самым создаются условия для решения задачи по оценке проникновения шума от энергетического объекта на территорию прилегающей городской застройки.
Рис.3. Карта распределения уровней звукового давления в производственном помещении. Числа у точек – данные натурных измерений, линии – расчетные данные, числа у точек снаружи – числитель –
расчетные данные, знаменатель – натурные измерения. ИШ - образцовый источник шума ИОШ-IА
ЛИТЕРАТУРА
1. Шредер М. Р. Компьютерные модели акустики концертных залов // Амер. Ж. Физ. - 1973. - Вып. 41. - С. 461 –
471.
2. Леденев В.И. Статистические энергетические методы расчета шумовых полей при проектировании производственных зданий. – Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2000. – 156 с.
УДК 628.517
А.С. Даниелян
ОЦЕНКА ШУМОВОГО РЕЖИМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ПРЕДПРИЯТИЯМИ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ШУМА
ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет
Россия, 350072 Краснодар, ул. Московская, 2
Тел.: (861) 255-2088; Факс (861) 255-2088; E-mail: ss61ad@mail.ru
Рассмотрены вопросы, связанные с методами оценки шумового загрязнения окружающей среды производственными объектами с множественными источниками шума с применением действующих нормативных документов. На примере выполнения расчетно-экспериментального исследования внешнего шума промышленного предприятия показаны трудности, с
которыми приходиться сталкиваться при выполнении такого рода задач.
В соответствии с ГОСТ 31297-2005 [1] шумовой характеристикой промышленных предприятий и
установок с множественными источниками шума является уровень звуковой мощности, определяемый
путем натурных измерений. Результаты измерений используют для оценки уровней звукового давления в
окружающей среде, например по ГОСТ 31295.1-2005 [2] и ГОСТ 31295.2-2005 [3]. При этом октавные
(третьоктавные) и в случае необходимости корректированный уровень звуковой мощности предприятия
рассчитывают по формулам:
(1)
LW = L p + ∆LS + ∆LF + ∆LM + ∆La
0 ,1(LWj +C j )
(2)
LWA = 10 lg 10
∑
где
L p - средний уровень звукового давления на измерительном контуре, дБ;
∆LS - поправка, учитывающая влияние площади измерительной поверхности, дБ;
∆LF - поправка, учитывающая влияние ближнего звукового поля, дБ;
∆LM - поправка, учитывающая влияние направленности микрофона, дБ;
147
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
La - поправка, учитывающая затухание звука атмосферой, дБ;
C j - поправка по характеристике А для октавной (третьоктавной) полосы j .
Однако в действительности объединение отдельных источников шума предприятия в комплексный пространственный источник возможно в том случае, когда выполняются определенные условия, а
именно: источники по спектру и мощности излучения приблизительно равны; высота расположения источников шума над отражающей плоскостью примерно одинакова; распространение звука от источников
шума до точек приема происходит примерно в равных условиях; расстояние от отдельного точечного источника шума до точки приема более чем в два раза превышает наибольший размер источника. В случае
невыполнения этих условий необходимо разбивать территорию объекта на участки, в границах которых
эти условия обеспечиваются, а каждый участок рассматривать как отдельный пространственный источник
звука.
То же указывается в ГОСТ 31295.2-2005 [3], который оговаривает, что если источники шума протяженные, например предприятие, на котором может быть несколько установок или производств, а также
движущийся транспорт, то он должен быть представлен совокупностью единичных источников шума
(частей, секций т.д.), каждый из которых имеет известные звуковую мощность и показатель направленности. Затухание, рассчитанное для звука из репрезентативной точки единичного источника шума, считают
затуханием звука единичного источника.
Но при этом, ни ГОСТ 31297-2005 [1], ни ГОСТ 31295.2-2005 [3] не оговаривают, как исключить
во время проведения измерений фоновый шум соседних участков предприятия (невозможно остановить
производство одной части предприятия, так что бы интересуемая часть работала в номинальном режиме).
Установка экрана для изоляции микрофона в процессе измерений от фоновых источников не всегда возможна, а чаще всего не обеспечивает требуемую изоляцию микрофона.
Таким образом, видно, что определение шумовой характеристики промышленного предприятия и
оценки его воздействия на окружающую среду является достаточно сложной задачей, а ее решение на
практике вызывает достаточные трудности.
Так при выполнении работ по установлению санитарно-защитной зоны по фактору шума Краснодарской ТЭЦ были определены стационарные (здания, оборудование вне помещений) и линейные (транспорт) источники, создающие повышенные уровни шума в окружающую среду. К ним относятся: котлотурбинный цех № 1 (КТЦ-1), компрессорная КТЦ-1, котлотурбинный цех № 2 (КТЦ-2), газораспределительный пункт (ГРП), цеха химводоочистки (ХВО-1, ХВО-2), пилорама, гараж, автозаправочная станция
(АЗС), склад металла, автомобильный и железнодорожный транспорт. В связи с тем, что источники шума
по спектру и мощности излучения и по высоте расположения над поверхностью земли значительно отличаются друг от друга, территория предприятия была разбита на четыре участка, линейные размеры которых не превышали 320 м. При этом выбирались такие участки, на которых источники шума хотя бы приблизительно соответствовали требованиям стандартов.
Другой трудностью выполнения требований ГОСТ 31297-2005 [1] было назначение измерительного контура окаймляющего площадь предприятия. Выполнение условий в виде выдерживания среднего
измерительного расстояния от границы предприятия до измерительного контура равного 0,05 S p (где
S p - площадь предприятия или площадь участка, на котором размещены источники шума) или 5 м, в зависимости от того какое значение больше, оказалось невозможным, поскольку весь периметр ТЭЦ обстроен зданиями и сооружениями прилегающих предприятий. Поэтому местоположением измерительной
линии был выбран внутренний контур предприятия, имеющий ограждения в виде зданий соседних предприятий прилегающих к территории и заполнение между ними в виде ограждения из бетона и кирпича
высотой до 2,5 м. Всего точек измерений оказалось 60.
По полученным данным измерений октавных уровней звукового давления и корректированных по
А уровней звука за дневной и ночной периоды суток был выполнен расчет уровней звуковой мощности
отдельных участков, определены координаты приложения уровней звуковой мощности на плане участков
и поправки, учитывающие направленность точечных источников шума. При определении уровней звуковой мощности отдельных участков фоновый шум от соседних участков, иногда более высокий, чем на измерительном контуре участка корректировался расчетным путем.
Далее по ГОСТ 31295.1-2005 [2] и ГОСТ 31295.2-2005 [3] рассчитывались уровни шума в точках,
удаленность которых от акустических центров отдельных участков обеспечивала нормативные значения
уровней шума для территории жилой застройки, установленных в СН 2.2.4/2.1.8.562-96[4] по формулам:
(3)
L jT (DW ) = LW + DC − A
148
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
где
⎧⎪ n ⎡ 8 0,1[L (ij )+ A f ( j )] ⎤ ⎫⎪
(4)
L AT (DW ) = 10 lg ⎨∑ ⎢∑10 jT
⎥⎬
⎪
⎪⎩ i =1 ⎣ j =1
⎦⎭
D - поправка, учитывающая направленность точечного источника шума, дБ;
A - затухание при распространении звука от точечного источника шума к приемнику, дБ;
n - число источников шума и траекторий распространения звука;
i - номер источника шума;
j - номер октавной полосы со среднегеометрической частотой от 63 до 8000 Гц, дБ;
A f - относительная частотная характеристика А шумомера.
Затухание A рассчитывают по формуле:
A = Adiv + Aatm + Agr + Abar + Amics
где
(5)
Adiv - затухание из-за геометрической дивергенции, дБ;
Aatm - затухание из-за звукопоглощения атмосферой, дБ;
Agr - затухание из-за влияния земли, дБ;
Abar - затухание из-за экранирования, дБ;
Amisc - затухание из-за влияния прочих эффектов, дБ.
Полученные данные о расстояниях от акустических центров источников шума до точек с нормативными уровнями шума позволили выполнить построения локальных санитарных разрывов от отдельных
участков территории предприятия без учета коррекций на внешний фоновый шум.
Для определения влияния фонового шума внешних источников (автотранспорт и трамвай магистральных улиц общегородского значения ул. Трамвайная, ул. Мачуги, ул. Селезнева, ул. Сормовская, ул.
им. Бершанской, ул. Первомайская, промышленные предприятия) на прилегающие жилые территории были выполнены измерения уровней шума на селитебных территориях города. Измерения выполнялись в
соответствии с ГОСТ 23337-78 [5]. Точки измерений, по возможности, назначались на изолиниях определяющих контур локальных санитарных разрывов отдельных участков, а в случаях, когда это условие не
было возможным обеспечить, на территории наиболее близко расположенной к предприятию.
Необходимо отметить, что анализ результатов выполненных измерений позволил установить, что
уровни шума, измеренные в точках, расположенных в местах с ожидаемыми расчетными нормативными
уровнями шума оказались выше, а в некоторых случаях значительно выше, чем измеренный шум, и превышали допустимую точность расчета по ГОСТ 31295.1-2005 [2].
Полученные измерения уровней звукового давления и уровней звука на селитебных территориях
сравнивались с уровнями шума, измеренными на внутреннем контуре предприятия. Было установлено,
что в точках измерений, которые располагались в прямой видимости городских источников шума, измеренные значения были выше, а в акустически экранированных точках измерения ниже, чем на внутреннем
контуре предприятия. Также определено, что в точках измерений находившихся в акустической тени от
городских источников шума и источников предприятия превалирующими уровнями шума были уровни
создаваемые источниками предприятия.
Натурные измерения уровней шума на городских территориях позволили выполнить корректировку локальных санитарных разрывов от отдельных источников предприятия, учитывающую влияние
источников внешнего шума на существующую городскую застройку. Общий контур санитарного разрыва
по шуму для предприятия в целом определялся путем энергетического суммирования уровней шума в
точках пересечения изолиний локальных санитарных разрывов, полученных для отдельных участков.
На основании выполненных расчетно-экспериментальных исследований была получена корректированная по уровням фонового шума санитарно-защитная зона (СЗЗ) на текущий период, соответствующая нормативным значениям уровней шума для жилой застройки. Установлено, что в дневной период суток на селитебных территориях, прилегающих к ТЭЦ, превышения уровней шума над нормативными значениями отсутствуют. В ночной период суток уровни шума на жилой территории, расположенной с югозапада от предприятия уровни шума, оказались выше нормативных значений.
Согласно данным представленным администрации ТЭЦ, в настоящее время на предприятии начата реконструкция, связанная с вводом в эксплуатацию новой парогазовой установки мощностью 410 МВт
(ПГУ-410). Техническим заданием на разработку проектной документации установлено, что в котлотурбинном цехе № 1 турбины станций № 2, № 3 и № 5 суммарной электрической мощностью 84 МВт будут
выведены из работы с момента ввода в эксплуатацию нового блока ПГУ-410. В связи с этим будет сниже149
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
но количество основного котельного и вспомогательного оборудования неблочной части ТЭЦ. Турбины
станций № 1 и № 4 остаются в работе для обеспечения работоспособности общестанционного коллектора
пара 8 – 13 атм. Одновременная работа турбин станций № 1 и № 4 неблочной части ТЭЦ не предусматривается. Учитывая удаленность установленного месторасположения вводимой в эксплуатацию ПГУ-410 от
юго-западной границы предприятия (переносится в центральную часть территории) ее действие не окажет
влияния на шумовой режим прилегающих к ТЭЦ территорий.
На основании проектных решений реконструкции ТЭЦ расчетным путем была выполнена корректировка санитарно-защитной зоны. Результаты расчетов позволили установить, что при выводе из работы
технологического оборудования КТЦ-1, граница санитарно-защитной зоны в юго-западном направлении
от предприятия сократится. Уменьшение размера санитарно-защитной зоны снизит шум на жилой территории до нормативных величин.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
ГОСТ 31297-2005 (ИСО 8297:1994) Шум. Технический метод определения уровней звуковой мощности промышленных предприятий с множественными источниками шума для оценки уровней звукового давления в окружающей среде.
М.: Стандартинформ, 2006. – 14 с.
ГОСТ 31295.1-2005 (ИСО 9613-1:1993) Шум. Затухание звука при распространении на местности. Часть 1. Расчет поглощения звука атмосферой. М.: Стандартинформ, 2006. – 34 с.
ГОСТ 31295.2-2005 (ИСО 9613-2:1996) Шум. Затухание звука при распространении на местности. Часть 2. Общий метод расчета. М.: Стандартинформ, 2006. – 19 с.
СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой
застройки: Санитарные нормы. – М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. – 20 с.
ГОСТ 23337-78 Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных
зданий. М.: Издательство стандартов, 1985. – 20 с.
УДК 691:699.844
В.А. Горин, В.В. Клименко, Е.П. Шнурникова
ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ МЕЖДУЭТАЖНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ ОБЪЕМНО-БЛОЧНЫХ ЗДАНИЙ
ГОУ ВПО Кубанский Государственный технологический университет
Россия, 350072, Краснодар, ул. Московская, 2
Тел.: (861)(255-20-88); факс (861) 255-09-67
Эл. почта: 2486550@mail.ru, shnurnikova@mail.ru
Приведены результаты экспериментальных исследованиий изоляции воздушного, ударного и структурного шума междуэтажными перекрытиями объемно-блочных здании. Получены индексы изоляции воздушного шума и приведенного уровня
ударного шума междуэтажными перекрытиями на различных этажах здания. Выполнен анализ вкладов воздушного, ударного и структурного шума в изолируемые помещения. Даны рекомендации по снижению шума в объемно-блочных зданиях.
Величина снижения шума в помещении зависит не только от собственной звукоизоляции конструкции, разделяющей два помещения, но и от передачи шума по примыкающим к ней конструкциям.
Для получения звукоизоляционных характеристик ограждающих конструкций объемно-блочного
здания была проведена серия натурных исследований на различных этажах здания и в смежных комнатах
(рис.1).
7 этаж
6 этаж
5 этаж
1
2
3
4
5
6
4 этаж
3 этаж
Рис. 1. Схема разреза исследуемого объемно-блочного здания
150
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
В исследуемом здании междуэтажное перекрытие (рис.2) состоит из следующих элементов: покрытия
напольного поливинилхлоридного вспененного – линолеум ПВХ, толщиной 4,0 мм; прослойки из холодной мастики на водостойких вяжущих, толщиной 1 мм, ρ = 1200 кг/м3; керамзитобетонной плиты пола
блока, толщиной 70-160 мм, ρ = 1800 кг/м3; переменной по толщине воздушной прослойки; керамзитобетонной плиты потолка блока, толщиной 95 мм, ρ=1800 кг/м3.
Межквартирная стена состоит из двух элементов: керамзитобетонных стенок блока, толщиной 50 мм,
ρ = 1800 кг/м3, разделенных воздушной прослойкой, переменной толщины.
Измеренная изоляция воздушного шума междуэтажными перекрытиями с рулонными полами (линолеум ПВХ) не удовлетворяет нормативным требованиям звукоизоляции (Rw=46-47дБ, при норме Rw=50
дБ) [1]. Это объясняется в основном жесткой заделкой блоков по периметру, из-за чего происходит передача звука косвенными путями. Звук может также проникать из помещения в воздушную прослойку между блоками и в обратном направлении через щели и неплотности между коробками внутренних дверей и
стенками блоков, в местах установки в них штепсельных розеток, пропуска труб отопления и т.д.
Звукоизоляция междуэтажного перекрытия от ударного шума также ниже нормы (Lnw=67 дБ, при
норме Lnw=60 дБ) [1].
С целью выявления доли структурного шума в акустическом режиме здания, проведены измерения
уровней звукового давления, в помещениях 4 - 6 этажей при работе стандартной ударной машины (рис.1).
Во время работы ударной машины возникает ударный и воздушный шум. Проведены измерения шума в помещении 1, расположенном на 6 этаже, при работе ударной машины. Вклад воздушного шума в
помещении №3, при работе ударной машины, вычисляем по формуле [2]:
Lт3 = Lт1 – R + 10lg S/A3
(1)
где Lт3 - средний уровень звукового давления воздушного шума в помещении №3, при работе ударной машины в помещении №1, дБ;
Lт1 - средний уровень звукового давления воздушного шума в помещении №1 при работе ударной
машины в этом помещении, дБ;
R - изоляция воздушного шума перекрытием, разделяющим помещения №1 и №3, расположенные
на пятом и шестом этажах, дБ;
S - площадь поверхности испытываемого междуэтажного перекрытия, м2;
A3 - эквивалентная площадь звукопоглощения помещения №3.
Рис. 2. Схема конструкции испытываемого междуэтажного перекрытия с рулонным полом из линолеума ПВХ
1 - линолеум ПВХ на мастике; 2-керамзитобетонная плита пола объемного блока, ρ=1800 кг/м2; 3 - переменная
по толщине воздушная прослойка; 4 - керамзитобетонная плита потолка объемного блока, ρ=1800 кг/м2
Таблица – 1. Измеренные вклады уровней звукового давления воздушного и ударного звука в изолируемом помещении №3 объемно-блочного дома
Уровень звукового давления, дБ, в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
100
200
400
800
1600
3150
Показатели
1. Средний уровень звукового давления воздушного шума в
помещении №1 при работе ударной машины, Lт1, дБ
2. Изоляция воздушного шума междуэтажным перекрытием, R,
дБ
3. Средний уровень звукового давления воздушного шума в
помещении №3 при работе ударной машины, Lт3, дБ
4. Средний уровень звукового давления ударного шума под
перекрытием помещения №1, L3, дБ
5. Средний уровень звукового давления ударного шума Lу3, дБ,
создаваемый в помещении №3 только ударами молотков ударной машины (без учета воздушного шума в помещении №1)
151
66,0
82,5
87,5
84,5
72,0
56,0
34
35
38
47
56
66
40,9
57,4
59,0
46,6
25,0
-
61,8
76,3
81,1
78,3
66,4
39,6
61,8
76,2
81,0
78,3
66,4
39,6
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
Средний уровень звукового давления ударного шума Lу3, дБ, создаваемый в помещении №3 только
ударами молотков ударной машины по перекрытию (без учета воздушного шума в помещении №1), равен:
Lу3 = 10lg (100,1L3-100,1Lт3)
(2)
где L3 – средний уровень звукового давления ударного шума под перекрытием в помещении №3, при работе ударной машины в помещении №1, дБ.
В таблице 1 приведены результаты измерений воздушного и ударного шума при работе ударной машины в помещениях №1 и №3, расположенных на пятом и шестом этажах объемно-блочного дома. Видно,
что воздушный шум, возникающий при работе ударной машины в верхнем помещении, практически не
оказывает влияния на величину уровня ударного шума под плитой перекрытия.
При работе ударной машины кроме ударного и воздушного шума возникает также структурный шум,
распространяющийся по смежным с перекрытием конструкциям. За величину структурного шума, приближенно, взяты уровни звукового давления в помещении, расположенном через этаж от перекрытия с
работающей ударной машиной. Уровни звукового давления ударного шума, измеренные в жилых комнатах объемно-блочного дома, расположенных ниже (по вертикали) от перекрытия с ударной машиной, приведены в таблице 2.
Анализируя данные измерений ударного шума, представленные в таблице 2, можно заключить, что в
помещениях исследуемых объемно-блочных зданий, вклад структурного шума повышает индекс изоляции
ударного шума под перекрытием, расположенном через этаж от помещения с работающей ударной машиной, на 6 дБ. Аналогичные результаты были получены и в смежных комнатах, при работе ударной машины в помещении №2. Следовательно, структурный шум оказывает достаточно большой вклад в акустический режим объемно-блочных зданий, который необходимо учитывать при проектировании звукоизоляции ограждающих конструкций.
Таблица – 2. Снижение приведенного уровня ударного шума в помещениях объемно-блочных зданий,
расположенных через этаж от перекрытия с работающей ударной машиной
Уровень звукового давления, дБ, в третьоктавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
Показатели
100
200
400
800
1600
3150
1. Приведенный уровень ударного шума под пере55,8
69,2
74,4
72,1
60,3
35,1
крытием при работе ударной машины, Ln, дБ
2. Приведенный уровень ударного шума в помещении, расположенном через этаж от перекрытия с 46,9
61,5
68,8
66,2
53,1
26,0
ударной машиной (структурный шум), Lк, дБ
2. Снижение уровня ударного шума в помещении,
расположенном по вертикали, через этаж от пере8,9
7,7
5,6
5,9
7,2
9,1
крытия с ударной машиной, дБ
Согласно замерам, проведенным без напольного покрытия, в этих же помещениях, Rw=47дБ,
Lnw=80дБ. Результаты замеров подтверждаются теоретически. Так, в СП 23-103-2003 величина индекса
приведенного уровня ударного шума для несущей плиты перекрытия с поверхностной плотностью 300
кг/м2 равна 80 дБ (приведенная поверхностная плотность исследуемого междуэтажного перекрытия равна
296 кг/м2).
Зная индекс приведенного уровня ударного шума для несущей плиты перекрытия и нормативную величину индекса под перекрытием (Lnw=60дБ), можно найти индекс снижения приведенного уровня ударного шума за счет пола.
∆Lnw = Lnw - Lnw0
(3)
Таким образом, ∆Lnw = 20дБ. Как изложено выше, вклад структурного шума повышает индекс изоляции ударного шума под перекрытием на 6 дБ. Следовательно, необходимо проектировать междуэтажные
перекрытия в объемно-блочных зданиях с индексом снижения приведенного уровня ударного шума рулонным полом ∆Lnw = 26дБ. Для достижения нормативных значений изоляции воздушного шума перекрытиями необходимо увеличить их поверхностную плотность в 1,5 раза.
Уменьшение передачи структурного шума достигается ограничением распространения изгибных
волн по конструкциям. Конструкции дверных коробок во внутриквартирных стенах и их примыкания к
стенкам блоков должны исключать при эксплуатации щели, через которые звук из помещений может проникать в пространство между блоками. Наиболее радикальным средством ограничения косвенных путей
распространения звука является разобщение конструкций путем устройства упругих прокладок.
152
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
СП 23-103-2003 Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. – М.:
Госстрой России, 2004.
ГОСТ 27296-87 Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения.
УДК 691:699.844
В.А. Горин, В.В. Клименко
ОЦЕНКА ШУМОВОГО РЕЖИМА КИРПИЧНОГО ЗАВОДА С ЦЕЛЬЮ
ПОСТРОЕНИЯ САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ
ГОУ ВПО Кубанский Государственный технологический университет
Россия, 350072, Краснодар, ул. Московская, 2
Тел.: (861)(255-20-88); факс (861) 255-09-67
Эл. почта: 2486550@mail.ru , 4552439@mail.ru
При исследовании шумового режима кирпичного завода с целью построения санитарно-защитной зоны по фактору шума с
применением существующих методик получено расхождение расчетных и измеренных значений. В связи с этим выделены
отдельные источники шума предприятия и представлены в виде линейных и точечных источников. Расчетное расстояние,
на котором обеспечивался допустимый уровень звука, определялось для отдельных источников шума предприятия. Проведенные расчетные исследования уточнялись измерениями на контуре полученной санитарно-защитной зоны; в результате
чего определены значения, близкие к расчетным. Для обеспечения нормативных уровней шума на территории жилой застройки рекомендованы мероприятия, позволяющие уменьшить размер санитарно-защитной зоны кирпичного завода.
Снижение негативного воздействия шума – одно из определяющих направлений создания благополучной для здоровья человека окружающей среды. Зачастую причиной превышения допустимых значений
уровней шума является сложившееся во многих городах взаиморасположение селитебных территорий и
промышленных предприятий, являющихся источниками шумового загрязнения, а также отсутствие необходимых санитарных разрывов. Обеспечение нормативных уровней шума на защищаемых территориях
является результатом комплексных мероприятий по выявлению источников шума, оценке их влияния в
формировании акустической среды, разработке мероприятий по снижению шума.
Расчетно-экспериментальная оценка влияния шума предприятия на окружающую среду по существующим методикам [1, 2, 3] возможна лишь для ограниченного числа предприятий при выполнении целого ряда условий. При исследовании шумового режима работы кирпичного завода с помощью вышеперечисленных методик была построена санитарно-защитная зона по фактору шума. Проведенные измерения
на контуре СЗЗ показали, что ее размеры, полученные расчетным путем, значительно превышают фактические. Основными причинами полученных расхождений явилась неравномерность размещения и разнохарактерность источников шума, сложность контура предприятия, отсутствие возможности выявления
повторяемости режимов работы, наличие действующих соседних предприятий.
В связи с этим были выделены отдельные источники шума предприятия (цех основного производства кирпича, ремонтно-механический цех, здание котельной и компрессорной, работа автомобильного
транспорта, подъемно-транспортных механизмов) и представлены в виде линейных и точечных источников. Их шумовые характеристики определялись расчетно-экспериментальным путем.
Для отдельных транспортных средств, а также транспортных потоков при известных шумовых характеристиках эквивалентный и максимальный уровни звука, дБА в расчетных точках определяются по
формулам [4]:
LAЭКВтер = LAЭКВ − ∆LAРАС − ∆LAПОК − ∆LAЗЕЛ − ∆LAВОЗ
LAМАКСтер = LAМАКС − ∆LAРАС − ∆LAПОК − ∆LAЗЕЛ − ∆LAВОЗ
где LAЭКВ , LAМАКС – соответственно расчетный эквивалентный и максимальный уровень звука источника шума,
дБА;
∆LA – снижение уровня звука, дБА, в зависимости от расстояния между источниками шума и расРАС
четной точкой;
∆L A – снижение уровня звука, дБА, вследствие затухания звука в воздухе;
ВОЗ
∆L A
– снижение уровня звука, дБА, вследствие влияния покрытия территории;
∆L A
– снижение уровня звука, дБА, полосами зеленых насаждений.
ПОК
ЗЕЛ
153
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
Снижение уровня звука в зависимости от расстояния между источниками шума и расчетной точкой
определяются с учетом характера источника шума. При точечном источнике шума снижение уровня звука
расстоянием определяется по формуле:
∆LAРАС = 20 lg(r r0 ) ,
при протяженном источнике шума – по формуле:
∆LAРАС = 10 lg(r r0 )
где r0 – расстояние, на котором определен уровень звука источника шума.
С учетом вышеизложенного расчетное расстояние для неэкранированных расчетных точек, на котором обеспечивается допустимый уровень звука [5] определяется при отсутствии составляющих ∆L A ,
ВОЗ
∆L A
ПОК
,
∆L A
ЗЕЛ
:
для точечного источника шума
для протяженного источника шума
r = r0 × 10
r = r0 × 10
LА − Lдоп
20
LА − Lдоп
10
,
где Lдоп – допустимый уровень шума, дБА.
Для точек, экранированных относительно источников шума, расчетные расстояния определялись по
формулам
для точечного источника шума
для протяженного источника шума
r = r0 × 10
r = r0 × 10
LА − Lдоп −∆LAэкр
20
LА − Lдоп −∆LAэкр
10
,
где ∆LAэкр – снижение уровня звука экраном, дБА
Рис. 1 – Санитарно-защитная зона по фактору шума производственной площадки кирпичного завода
154
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,
Сессия Научного совета по акустике РАН
Архитектурная и строительная акустика
Рассчитаны расстояния от источников шума предприятия, на которых выполняются требования
норм по шуму.
В связи с круглосуточным режимом работы предприятия выполнены расчеты размеров санитарнозащитной зоны по максимальным и эквивалентным уровням звука для дневного и ночного периодов суток
(рисунок 1).
Выявлено, что основными источниками шумового загрязнения, определяющими размеры санитарно-защитной зоны, являются средства автотранспорта, технологический транспорт (автопогрузчики) и
подъемно-транспортные механизмы (козловые краны), работающие на открытых площадках.
Подтверждение полученных расчетных исследований осуществлялось путем проведения измерения
уровней звука. Были проведены измерения в дневной и ночной периоды суток на контуре расчетной санитарно-защитной зоны, а также в контрольных точках на границе предприятия. Анализ расчетных и экспериментальных данных позволил установить соответствие полученных результатов.
Для обеспечения нормативных уровней шума на территории жилой застройки рекомендованы мероприятия, позволяющие сократить размеры санитарно-защитной зоны. Для основных источников шума,
формирующих размеры санитарно-защитной зоны (автотранспорт, подъемно-транспортные механизмы),
рекомендовано изменение путей движения по территории производственной площадки предприятия и
интенсивности движения как для дневного, так и ночного периодов суток.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Рекомендации по разработке проектов санитарно-защитных зон промышленных предприятий, группы предприятий.
НИиПИ Генплана г. Москвы. М.: Изд-во Российского экологического федерального информационного агентства, 1998. –
66 с.
ГОСТ 31297-2005 (ИСО 8297:1994) Шум. Технический метод определения уровней звуковой мощности промышленных
предприятий с множественными источниками шума для оценки уровней звукового давления в окружающей среде. М.:
Стандартинформ, 2006. – 14 с.
Рекомендации по измерению и оценке внешнего шума промышленных предприятий / НИИСФ. – М.: Стройиздат, 1989.
– 8 с.
Защита от шума в градостроительстве/Г.Л. Осипов, В.Е. Коробков, А.А. Климухин и др.; Под общ. ред. Г.Л. Осипова. –
М.: Стройиздат, 1993. – 96 с.
СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой
застройки: Санитарные нормы. – М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. – 20 с.
СНиП 23-03-2003. Защита от шума / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. – 31 с.
155
Содержание
XXIV сессия Российского акустического общества,