Автор: В.Ф. Панин
Защита биосферы от энергетических воздействий
Конспект лекций. – Томск: ТПУ, 2009. – 62 с.
| Предыдущая |
Содержание статьи:
Глава 4. Защита окружающей среды от виброакустических загрязнений
4.3. Защита окружающей среды от виброакустических загрязнений
4.3.1. Защита от шумов
Необходимость защиты от действующих источников шума опре-деляется сравнением результатов измерений уровней L, LАэкв с нормативами для рабочей зоны или окружающей среды [11, 12]. Для проектируемых объектов необходимость защиты определяется на основании акустического расчёта, выполняемого по следующей схеме:
1) исходный момент расчёта – шумовые характеристики источников шума: уровень звуковой мощности (УЗМ) Lр на стандартных средне-геометрических частотах (Lp = 10lg P/Po, Р – звуковая мощность источ-ника, Вт; Ро = 10-12 Вт) и показатель направленности излучения шума G, дБ, G = 10lgФ. Здесь Ф – коэффициент направленности излучения шума. Эти характеристики определяются в соответствии с ГОСТ 12.1.024-81 и др. и приводятся заводом – изготовителем в технической документации на стационарные машины и оборудование;
2) выбор т.н. расчётной точки (РТ): для источников шума, излучающих его в окружающую среду, РТ выбирают на расстоянии 2м от плоскости окон ближайших жилых или общественных зданий. На территории жилых микрорайонов, больниц, санаториев, школ и детских садов РТ выбирают на расстоянии 2 м от границ территории на высоте 1,2 м от поверхности земли;
3) определение ожидаемых УЗД в РТ. Например, для общего случая шума звуковой мощностью Р, Вт, интенсивность звука в РТ
, (2)
где Р – звуковая мощность источника, Вт; Ф – коэффициент направленности излучения шума; S – площадь, на которую излучается звуковая энергия, м2; k – коэффициент затухания звука; S = W r2. Для источника, расположенного в пространстве, W = 4p, на поверхности территории или ограждающих конструкций, зданий — W = 2p.
Деление (2) на Jо и логарифмирование его даёт искомый для РТ уровень звукового давления:
,
где DLpоn – снижение УЗМ на пути распространения в открытом простанстве (из-за затухания звуковых волн); при отсутствии препятствий и расстояниях r < 50м величиной DLpоn можно пренебречь;
4) определение требуемого снижения шума
DLТР = L — LДОП. (3)
Величину DLТР можно обеспечить, снижая шум в источнике или на пути его распространения;
5) выбор мер для обеспечения требуемого снижения УЗД:
— замена шумного устаревшего оборудования, а при проектировании – выбор оборудования с лучшими шумовыми характеристиками;
— оптимальная ориентация источника шума по отношению к РТ для снижения показателя G: устройства для забора и выброса воздуха аэро-динамических установок необходимо устанавливать так, чтобы излучение шума шло в противоположную сторону от жилых и общественных зданий;
— обеспечение максимально возможного расстояния между РТ и источниками шума за счёт проведения архитектурно-планировочных мероприятий;
— акустическая обработка средствами звукопоглощения шумных помещений, через окна которых шум излучается в атмосферу.
Звукопоглощающие материалы и конструкции используются для поглощения звука как в помещении самого источника шума, так и в изолируемых от шума помещениях. В последнем случае звукопоглощение и звукоизоляция используются совместно. Звукопоглощающие материалы – пористые и рыхлые волокнистые материалы (ультратонкое стеклянное и базальтовое волокно, минеральная вата и плиты на её основе и т.п.). Падающие на них звуковые волны вызывают колебания в мелких порах материала, которые сопровождаются трением (из-за вязкости воздуха) и переходом кинетической энергии в тепловую;
— уменьшение шума на пути его распространения от источника до РТ. Это мероприятие включает в себя следующее:
а) использование звукоизоляционных материалов и конструкций для наружных стен, окон, ворот, дверей и т.д., которые обеспечивают требуемую звукоизоляцию. Для звукоизолируемых помещений звукоизоляция более эффективна, чем звукопоглощение: с её использованием можно обеспечить снижение шума на 20…50 дБ, а при обработке стен звукоизолируемого помещения звукопоглощающим материалом снижение шума может составить только 5…8 дБ.
Для звукоизолирующих ограждений конечных размеров (в виде листов) с поверхностной плотностью m (массой одного квадратного метра ограждения, кг/м2) при частоте f звуковых волн получено выражение для звукоизоляции ограждения R, выраженной в децибелах [12]:
R = 20lg mf – 47,5.
Подбирая величину m (за счёт удельного веса материала и толщины листа), можно получить величину требуемой звукоизоляции Rтр, равную или большую требуемого снижения шума DLТР, определяемого по формуле (4.3).
На практике применяют однослойные и многослойные конструкции, например, однослойные (два или более) ограждения из твёрдых плотных материалов (газобетон, металл) в сочетании со слоями пористых металлов (минеральная вата и др.);
б) устройство звукоизолирующих кожухов для размещения шумного оборудования. Эффективность кожуха зависит не только от звукоизоляции его элементов, но и от герметичности. Стенки кожуха изготавливают из листовых несгораемых материалов (сталь, дюралюминий и др.), облицованных изнутри звукопоглощающим материалом толщиной до100мм. Воздухопроводы (если они есть) подсоединяются к изолируемому оборудованию через гибкие вставки и часто вводятся в кожух посредством глушителей. Эффективность кожуха определяется величиной его звукоизоляции R;
в) применение экранов, препятствующих распространению звука от оборудования предприятия. Как правило, они устанавливаются на территории предприятия для экранирования открыто установленных источников шума в окружающей среде. Экраны могут быть плоскими или П-образными, чаще всего со звукопоглощающей облицовкой толщиной не менее 50 мм со стороны источника шума. Ширина и высота экрана должны в три и более раз превышать размеры источника, чтобы зона акустической тени и DLэкр были возможно большими;
г) использование средств виброизоляции и вибродемпфирования. Интенсивные вибрации практически всегда сопровождаются возникновением шумов. Один из методов борьбы с вибрацией и шумом – установка виброгенерирующего оборудования без фундаментов, непосредственно на виброизолирующих опорах (одиночные или составные цилиндрические пружины, листовые рессоры, резиновые или пластмассовые прокладки, а также комбинированные виброизоляторы: пружинно-рессорные, пружинно-пластмассовые и др.). Этим значительно удешевляется монтаж оборудования и снижается уровень шумов. Для уменьшения вибраций и шумов виброизоляция может быть размещена между оборудованием и фундаментом. Цели уменьшения шума служит установка виброизоляции при прокладке воздуховодов систем вентиляции и трубопроводов внутри строительных конструкций.
Уменьшение вибраций и шумов достигается также вибродем-пфированием, основанном на увеличении потерь энергии в колебательных системах, например, за счёт применения материалов с большим внутрен-ним трением – чугунов с малым содержанием углерода и кремния, сплавов цветных металлов. При этом увеличение коэффициента h потерь энергии происходит за счёт возрастания коэффициента вязкого трения m: h = wm/b. Здесь w — угловая частота вибраций, Гц; b — жёсткость системы, Н/м. Больших потерь энергии вибрационных колебаний и снижения уровня шумов достигают использованием вибродемпфирующих покрытий для трубопроводов и газопроводов компрессорных станций и воздуховодов систем вентиляции. Покрытия изготавливаются в виде мастик (мастика А-2, ВД-17-63, Адем НШ-2, СКЛ-25 и др.) и листового материала (пенопласт ПХВ-Э, минераловатная плита, винипор технический, фольгоизол и др.);
д) установка глушителей в источниках шума. Генерация шума в таких источниках связана со сбросом (выхлопом) сжатого воздуха, продуктов горения и т.п.
Глушители абсорбционного типа устроены так, что газ на выходе в атмосферу проходит через звукопоглощающие материалы и конструкции, где и теряет энергию. Так, в простейших, трубчатых глушителях газ проходит по каналам круглого или квадратного сечения, выполненным из перфорированного листового материала с коэффициентом перфорации не менее 0,2; каналы облицованы слоем звукопоглощающего материала (супертонкое стеклянное или базальтовое волокно), защищённого от выдувания слоем прочной ткани, например, стеклоткани Э3-100.
Глушители реактивного типа применяют в основном для снижения шума с резко выраженными дискретными составляющими. Снижение шума в них происходит в результате отражения звука обратно к источнику. Так, камерный глушитель представляет собой внезапное расширение участка трубопровода (то есть неоднородность в канале передачи вещества и энергии, от которой и происходит отражение части энергии). Величина заглушения определяется по графикам с использованием величины m отношения площадей сечения камеры Fk и трубопровода FТ (m = Fk / FТ) и величины klk ( k = 20f/c – волновое число, м-1; f и c – частота и скорость звука; lk – длина камеры). Наибольшее заглушение достигается при частоте, при которой четверть длины волны равна длине камеры lk, максимумы заглушения повторяются при нечётных числах четвертей волны nl/4, где n = 1, 3, 5 ….
Комбинированный глушитель содержит в себе и абсорбционный, и реактивный глушители, каждый из которых рассчитан на снижение шума в определённой области частот. При этом "реактивная" часть комбинирован-ного глушителя ответственна за снижение уровня низкочастотных шумов, абсорбционная – за снижение уровня средне- и высокочастотных шумов;
— организация своевременного проведения ремонта, смазки оборудо-вания, машин и т.п., ограничение или запрещение шумных работ и эксплуатации интенсивных источников шума в ночное время.
| Предыдущая |
