Zapobieganie powstawaniu oraz rozprzestrzenianiu się hałasu i drgań 311[24].Z4.04

Transkrypt

1 MINISTERSTWO EDUKACJI i NAUKI Ilona Żeber-Dzikowska Zapobieganie powstawaniu oraz rozprzestrzenianiu się hałasu i drgań 311[24].Z4.04 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy Radom

2 Recenzenci: mgr inż. Małgorzata Łukaszewska mgr inż. Marzena Baranowska Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Katarzyna Maćkowska Konsultacja: dr hab. Barbara Baraniak mgr inż. Teresa Sagan Korekta: mgr Edyta Kozieł Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[24].Z4.04. zapobieganie powstawaniu oraz rozprzestrzenianiu się hałasu i drgań zawartego w programie nauczania dla zawodu technik ochrony środowiska. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom

3 SPIS TREŚCI 1. WPROWADZENIE 4 2. WYMAGANIA WSTĘPNE 5 3. CELE KSZTAŁCENIA 6 4. MATERIAŁ NAUCZANIA Podstawy fizyczne tłumienia hałasu i drgań Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Materiały dźwiękochłonne oraz przeciwdrganiowe Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Sposoby ochrony przed hałasem Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Ochrona przeciwdźwiękowa w budownictwie, przemyśle i planowaniu urbanistycznym Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Metody ograniczania hałasu komunikacyjnego i przemysłowego Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Zwalczanie drgań Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Środki ochrony indywidualnej pracownika Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów Przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązujące na stanowisku pracy oraz podczas obsługi i eksploatacji maszyn oraz urządzeń przemysłowych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów 48 2

4 4.9. Ochrona przed hałasem w przepisach prawnych Materiał nauczania Pytania sprawdzające Ćwiczenia Sprawdzian postępów SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ 55 6.LITERATURA 62 3

5 1. WPROWADZENIE W tej jednostce modułowej zdobędziesz wiedzę z zakresu zapobiegania powstawaniu oraz rozprzestrzenianiu się hałasu i drgań. Na początku zapoznasz się z wymaganiami dotyczącymi wiadomości i umiejętności jakimi powinieneś dysponować przed rozpoczęciem nauki w ramach powyższej jednostki modułowej. Następnie poznasz przyjęte cele kształcenia, które powinieneś opanować podczas całego toku nauki. Wiadomości teoretyczne zawarte w materiale nauczania, zostaną poparte umiejętnościami praktycznymi, które zdobędziesz wykonując proponowane ćwiczenia. Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczeń sprawdzisz swoje wiadomości odpowiadając na konkretne pytania, które zostały zamieszczone po części zawierającej materiał nauczania. Odpowiadając poprawnie na pytania możesz przystąpić do przeprowadzenia proponowanych ćwiczeń. Po wykonaniu ćwiczeń ponownie sprawdzisz swoje wiadomości i nabyte umiejętności rozwiązując zadania składające się na sprawdzian postępów. Jeżeli osiągnięte przez Ciebie wyniki będą zadawalające, to zaliczysz jednostkę modułową. 4

6 2. WYMAGANIA WSTĘPNE Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć: określać zasady powstawania i emisji fal akustycznych, charakteryzować elementy klimatu akustycznego, omawiać źródła oraz rodzaje hałasu i drgań, lokalizować punkty pomiarowe, rozpoznawać źródła hałasu i drgań w środowisku, przedstawiać zakres i częstotliwość pomiarów hałasu i drgań, dobierać metody i techniki pomiaru poziomu hałasu i drgań, organizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii, przepisami bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska, przygotowywać i posługiwać się aparaturą do pomiaru natężenia hałasu i drgań, wykonywać pomiary natężenia hałasu i drgań, wykonywać pomiary poziomu hałasu komunikacyjnego w wybranych punktach pomiarowych, oznaczać parametry określające poziom hałasu i drgań, wykonywać pomiary drgań mechanicznych wybranych maszyn, opracowywać analizę drgań mechanicznych na podstawie wyników pomiarów, porównywać wyniki z dopuszczalnym poziomem natężenia hałasu i drgań, opracowywać i interpretować wyniki pomiarów, określać wpływ klimatu akustycznego na środowisko, korzystać z aktów prawnych, norm oraz innych źródeł informacji, opracowywać mapę akustyczną wybranej jednostki osadniczej na podstawie danych z raportu o stanie środowiska, stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązujące podczas badania klimatu akustycznego, dokonywać analizy uregulowań prawnych w Polsce i w innych krajach Unii Europejskiej, analizować unijne programy w zakresie ochrony środowiska, określać rodzaje norm stosowanych w zakresie ochrony środowiska, stosować obowiązujące akty prawne dotyczące ochrony środowiska, posługiwać się normami do oceny stanu środowiska naturalnego, określać skutki prawne nieprzestrzegania obowiązujących przepisów dotyczących ochrony środowiska, charakteryzować metody i formy ochrony środowiska w Polsce i na świecie, określać kierunki działań międzynarodowych organizacji w zakresie ochrony środowiska, charakteryzować międzynarodowe programy badawcze i systemy informacyjne w zakresie ochrony środowiska, przygotowywać tekst uchwały w sprawie przystąpienia do sporządzenia miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego dla określonego obszaru, opracowywać regulamin korzystania z terenów chronionych prawem, obliczać wysokości opłaty pobieranej za korzystanie ze środowiska na podstawie obowiązujących przepisów, kalkulować kary za niszczenie środowiska na podstawie obowiązujących przepisów, interpretować zapisy umów międzynarodowych dotyczących ochrony środowiska, planować działania na rzecz ochrony środowiska, formułować wnioski i spostrzeżenia dotyczące współpracy międzynarodowej w zakresie ochrony środowiska. 5

7 3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć: scharakteryzować zasady tłumienia hałasu i drgań, zastosować materiały i ustroje dźwiękochłonne, scharakteryzować metody walki z hałasem i drganiami, zaplanować sposoby ograniczenia hałasu komunikacyjnego i przemysłowego, zaplanować sposoby ochrony przeciwdźwiękowej w budownictwie i przemyśle, dobrać metody ograniczenia drgań maszyn oraz urządzeń przemysłowych, zastosować środki ochrony osobistej przed hałasem w miejscu pracy, zapobiec zagrożeniom wywołanym przez hałas i drgania, posłużyć się przepisami prawnymi w zakresie ochrony środowiska przed hałasem i drganiami, zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy podczas obsługi i eksploatacji maszyn oraz urządzeń przemysłowych, skorzystać z literatury zawodowej i innych źródeł informacji. 6

8 4. MATERIAŁ NAUCZANIA 4.1. Podstawy fizyczne tłumienia hałasu i drgań Materiał nauczania Minimalizowanie niepożądanych efektów powodowanych drganiami realizowane może być wieloma sposobami. Należy podkreślić, że najlepsze efekty minimalizacji wpływu drgań i w konsekwencji hałasu na ludzi oraz środowisko uzyska się, stosując kilka sposobów jednocześnie. Należy wyraźnie zwrócić uwagę, że w procesie projektowania, konstruowania i wytwarzania maszyn i urządzeń, tworzenia budowli i tras komunikacyjnych itp. powinno się stosować takie rozwiązania, aby ograniczyć do minimum generowanie drgań. Zadanie to można zrealizować przez dobór właściwych konstrukcji maszyn i urządzeń, ich parametrów, przez odpowiedni dobór procesów technologicznych i maszyn realizujących te procesy, wreszcie przez odpowiednie rozwiązanie budowli, odpowiednie fundamenty, rozmieszczenie maszyn itd. Ważnym instrumentem obniżenia poziomu drgań jest ich tłumienie. Można powiedzieć, że gdy procesowi dynamicznemu występującemu w środowisku towarzyszą niepożądane drgania, których nie da się zminimalizować różnymi sposobami, wprowadza się tłumienie. Tłumienie drgań jest to proces fizyczny, podczas którego następuje rozpraszanie energii mechanicznej. Rozpraszanie energii towarzyszy każdemu ruchowi. Ze względu na charakter tego zjawiska można rozróżnić rozproszenie energii wskutek efektów powierzchniowych, powstających przy ruchu względnym elementów materialnych, oraz rozproszenie wskutek efektów wewnętrznych, powstających przy odkształcaniu ciał stałych. Tłumienie coulombowskie Przy poruszaniu się ciała w prowadnicy przy braku smarowania lub przy bardzo małym smarowaniu występuje opór zwany tarciem suchym. Można przyjąć, że opór ten jest zbliżony do tzw. tłumienia (tarcia) coulombowskiego. Tłumienie turbulentne Tłumienie turbulentne występuje w czasie ruchu ciał z dużymi prędkościami w cieczach i gazach. Jest ono proporcjonalne do kwadratu prędkości i zależne od znaku prędkości. Tłumienie materiałowe (wewnętrzne) W każdym materiale przy obciążeniach zmiennych występują siły oporu wewnętrznego. Siły te dzielimy na siły sprężyste i siły dyssypacyjne, powodujące rozproszenie energii. Siły dyssypacyjne nazywamy siłami tłumienia wewnętrznego (materiałowego, strukturalnego, czasami tarciem wewnętrznym). Mechanizm rozproszenia energii w materiałach jest bardzo złożony Istnieje wiele hipotez poświęconych temu zagadnieniu. Przyjmuje się, że istnieje wiele przyczyn powodujących rozproszenie energii. Wśród nich wymienić można następujące: 1. Lokalne odkształcenia plastyczne mikroobjętości materiału, powstające podczas odkształcenia ciała w zakresie sprężystym. 2. Termosprężyste rozproszenie energii uwarunkowane nieodwracalnymi przepływami cieplnymi. Przepływy te powstają dlatego, iż różne objętości materiału narażone są na naprężenia o zróżnicowanej intensywności, a wskutek tego mają różną temperaturę. 3. Rozproszenie energii w materiale na skutek dyfuzji. Występuje ono w roztworach stałych, gdyż odkształcenie cykliczne sprzyja procesom dyfuzyjnym. 4. Poślizg na granicy ziaren, występujący tylko w materiałach polikrystalicznych lub w czystych metalach, w których nie ma rozproszenia energii wywołanego dyfuzją. 7

9 5. Rozprzestrzenianie się sprężystych drgań siatki krystalicznej, zachodzące przy częstotliwościach rzędu megaherców. 6. Ferromagnetyczny stan materiału uwarunkowany prądami makro i mikro-wirowymi oraz histerezą magnetomechaniczną, czyli zjawiskiem polegającym na zależności właściwości magnetycznych i mechanicznych ciała pobudzonego przez czynniki zewnętrzne od jego stanu przed pobudzeniem. Prądy makro wirowe powstają podczas odkształcania próbki namagnesowanej do stanu niepełnego nasycenia. Prądy mikrowirowe powstają w wyniku lokalnych zmian namagnesowania podczas odkształcania próbek nie namagnesowanych. 7. Sprężysto-lepkie rozproszenie energii występujące w niektórych materiałach niemetalicznych, np. w tworzywach sztucznych. Tłumienie konstrukcyjne Tłumienie konstrukcyjne związane jest z procesem tarcia i z międzypowierzchniowymi efektami ścierającymi, występującymi przy ruchu względnym ciał stałych. Występuje ono w różnego rodzaju połączeniach, np. śrubowych, nitowych, klinowych itp. Można więc powiedzieć, że między elementami połączonymi powstają poślizgi warstw stycznych. Tarcie występujące w trakcie tych poślizgów nazywa się tłumieniem (tarciem) konstrukcyjnym. W urządzeniach mechanicznych tłumienie konstrukcyjne stanowi podstawowe źródło rozpraszania energii mechanicznej. Nawet częściowe poślizgi, powstające w połączonych ze sobą ciałach sprężystych poddanych działaniu okresowych sił ścinających, mogą powodować rozpraszanie energii. Na powierzchniach styku nacisk normalny maleje do zera. Rozpoczyna się tam poślizg. Przy drganiach okresowych poślizg obejmuje na ogół część stykających się powierzchni. Pozostałe części ściśle do siebie przylegają. Tłumienie konstrukcyjne zależy od rodzaju połączeń. Tłumienie to jest zjawiskiem nieliniowym zależnym od amplitudy i częstości drgań, od wartości obciążenia i czasu jego trwania oraz od parametrów geometrycznych i strukturalnych. Ograniczenie emisji hałasu polega przede wszystkim na jego zwalczaniu u źródeł. Jest to związane z projektowaniem i produkcją maszyn i urządzeń cichobieżnych, odpowiednio wykonanych, nie powodujących hałasu przekraczającego określonego dopuszczalnego poziomu. Związane to jest również z eliminowaniem hałaśliwych procesów technologicznych, przez zastąpienie ich innymi procesami, które należy opracować. W wielu przypadkach będą to procesy droższe, lecz nie będą powodować zagrożenia. Projektowanie ochrony przeciwhałasowej stanowisk pracy w wielu przypadkach dotyczyć może hal istniejących (modernizowanych) lub nowo projektowanych obiektów przemysłowych. W niektórych przypadkach istniejących obiektów przemysłowych (hal) wszelkie zabiegi mające na celu obniżenie poziomu hałasu na stanowiskach pracy, ze względów konstrukcyjny i ze względu na realizowany proces technologiczny, są mało skuteczne. W takich wypadkach należy skoncentrować się na możliwym tłumieniu źródeł hałasu. Tłumienie dźwięku przez materiały i wyroby dźwiękochłonne związane jest najczęściej z ich porowatą lub włóknistą strukturą. Można powiedzieć, że pochłanianie dźwięku jest to zjawisko pobierania energii akustycznej z rozpatrywanego obszaru środowiska i zamiana jej na energię cieplną. Pochłanianie spowodowane jest przez, wzajemne tarcie w materiałach włóknistych oraz przez tarcie wewnętrzne. Tłumienie występuje w materiałach porowatych, w których substancje stałe zajmują tylko część objętości. Pozostała część to przestrzenie wypełnione powietrzem. Powietrze drga w porach i kanalikach. Ponieważ przekroje porów lub kanalików są bardzo małe, ruch powietrza jest hamowany, a drgania powietrza zanikają proporcjonalnie do oporów tarcia wynikających ze znacznego wpływu lepkości powietrza w małych kanalikach. Część energii akustycznej wnikającej do materiału porowatego przechodzi nieodwracalnie w energię cieplną. 8

10 Na rysunku poniżej przedstawiono tłumienie w porach materiałów dźwiękochłonnych. Straty związane ze wzajemnym tarciem włókien w materiałach włóknistych wynikają z elastyczności włókien i możliwości ich wzajemnego tarcia na skutek wnikania w materiał włóknisty fal akustycznych. Rys. 1. Tłumienie w porach materiałów dźwiękochłonnych Źródło: Engel Z. : Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa, PWN 2001 Straty związane z tarciem wewnętrznym występują głównie w materiałach z tworzyw sztucznych. Straty te spowodowane są tłumieniem wewnętrznym w materiale. Cechy fizyczne materiałów dźwiękochłonnych określa się za pomocą wielkości wiążących strukturę materiału. Są to porowatość, oporność przepływu powietrza oraz współczynnik porowatości. Miarą porowatości h jest stosunek objętości powietrza zawartego w materiale do całkowitej objętości materiału: h = Vp : V gdzie: Vp jest objętością porów w m 3, V - całkowitą objętością materiału w m 3. Bardzo istotnym parametrem jest również oporność przepływu powietrza przez materiał wynika ona z stopnia nie uporządkowania porów w substancji. Materiały lepiej tłumiące to te, które odznaczają się większą opornością przepływu powietrza. Na poniższym rysunku pokazano dwa materiały o jednakowej porowatości, lecz o różnej oporności przepływu powietrza. Rys. 2. Materiały o jednakowej porowatości lecz o różnej oporności przepływu powietrza Źródło: Engel Z. : Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa, PWN 2001 Uzyskanie optymalnego pochłaniania energii wibroakustycznej wymaga kompromisu pomiędzy omówionymi cechami. Materiał powinien mieć dużą porowatość. Umożliwi to stosunkowo duże wniknięcie fal dźwiękowych do wnętrza materiału. Z drugiej strony materiał powinien cechować się dużą opornością przepływu powietrza, regulując efektywną zamianę energii akustycznej w energię cieplną. 9

11 Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń 1. Na czym polega proces tłumienia drgań? 2. Jakie znasz rodzaje tłumienia drgań? 3. Na czym polega mechanizm rozproszenia energii w materiałach? 4. Co to jest tłumienie konstrukcyjne? 5. Na czym opiera się tłumienie dźwięku przez materiały i wyroby dźwiękochłonne? 6. W co zamienia się energia akustyczna w materiałach i wyrobach dźwiękochłonnych? Ćwiczenia Ćwiczenie1 Wymień i opisz rodzaje tłumienia drgań, wskaż przykłady w swoim otoczeniu. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) opisać znane ci rodzaje tłumienia drgań, 2) wynotować przykłady tłumienia drgań w twoim otoczeniu, 3) przyporządkować przykłady tłumienia drgań do znanych ci podstaw teoretycznych tego zjawiska. Wyposażenie stanowiska pracy: dostępna literatura z poradnika ucznia, notes ołówek. Ćwiczenie2 Na podstawie zamieszczonych rysunków opisz jakie właściwości materiału decydują o jego właściwościach tłumiących. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) omówić różnice w strukturze materiałów przedstawionych na rysunkach, 2) uzasadnić, który z nich ma lepsze właściwości tłumienia drgań. Wyposażenie stanowiska pracy: dostępna literatura z poradnika ucznia. Ćwiczenie 3 Przedstaw graficznie w dwóch grupach 4 rodzaje materiałów, dwa charakteryzujące się dobrym tłumieniem i dwa nie nadające się do tego celu. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) przypomnieć jakie cechy materiałów decydują o skuteczności tłumienia, 10

12 2) narysować w dwóch grupach 4 przykłady materiałów, napisać uzasadnienie pod każdym rysunkiem dowodzące o skuteczności tłumienia, biorąc pod uwagę znane Ci cechy materiałów decydujące o tym. Wyposażenie stanowiska pracy: dostępna literatura z poradnika ucznia, notes, ołówek. Ćwiczenie 4 Zbadaj doświadczalnie skuteczność tłumienia dźwięków różnych podręcznych przedmiotów i materiałów którymi dysponujesz. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) przykryć małe tranzystorowe włączone radio lub magnetofon różnymi przedmiotami takimi jak: kołdra, sweter, poduszka, torba foliowa (reklamówka), zastanów się co jeszcze można wykorzystać do tego celu, 2) zanotować spostrzeżenia, zwrócić uwagę które przedmioty najskuteczniej wyciszyły dźwięki, 3) uzasadnić z czego wynika lepsze tłumienie dźwięków przez niektóre materiały użyte w doświadczeniu. Wyposażenie stanowiska pracy: niewielkie źródło dźwięku (radio, magnetofon), różne materiały podręczne którymi można przykryć bądź opakować w nie powyższy sprzęt Sprawdzian postępów Czy potrafisz: TAK NIE 1. zdefiniować pojęcie tłumienie drgań? 2. zdefiniować pojęcie tłumienie coulombowskie? 3. zdefiniować pojęcie tłumienie turbulentne? 4. zdefiniować pojęcie tłumienie materiałowe? 5. zdefiniować pojęcie tłumienie konstrukcyjne? 6. zdefiniować pojęcie porowatość? 7. zdefiniować pojęcie oporność przepływu powietrza? 8. wskazać elementy ograniczające emisję hałasu? 9. wskazać cechy materiałowe wpływające na skuteczność tłumienia dźwięku? 10. wyjaśnić na czym polega mechanizm tłumienia drgań? 11. wyjaśnić na czym polega mechanizm tłumienia dźwięku? 12. wyjaśnić dlaczego tłumienie dźwięku polega na zamianie energii akustycznej w cieplną? 13. opisać co dzieje się z falą dźwiękową w porach i kanalikach? 14. uzasadnić wpływ porowatości na tłumienie? 15. uzasadnić wpływ oporności powietrza na tłumienie? 11

13 4.2. Materiały dźwiękochłonne oraz przeciwdrganiowe Materiał nauczania Ochronę środowiska przed drganiami i hałasem realizuje się między innymi poprzez izolowanie źródeł drgań i hałasu od odbiorcy oraz poprzez zastosowanie różnych materiałów pochłaniających (tłumiących) energię wibroakustyczną. Tłumienie dźwięku przez materiały i wyroby dźwiękochłonne związane jest przede wszystkim z ich porowatą lub włóknistą strukturą. Mechanizmem tego zjawiska jest pobieranie energii akustycznej ze źródła i zamiana jej na energię cieplną. W praktyce izoluje się nie tylko maszyny, urządzenia i instalacje od konstrukcji budynku, umieszcza się materiały dźwiękochłonne i przeciwdrganiowe na ścianach, w podłogach i stropach, również w miejscach połączeń drogowych i kolejowych gdzie hałas jest uciążliwy stosuje się materiały i ustroje przeciwdrganiowe oraz materiały i ustroje dźwięko-chłonnoizolacyjne. Ustrojem dźwiękochłonnym nazywamy układ płaski lub przestrzenny, wykonany z jednego materiału lub kilku materiałów, pochłaniający dźwięk w określonym paśmie częstotliwości. W wielu krajach istnieje wiele rodzajów materiałów i układów (ustrojów) służących ochronie przed hałasem i wibracjami. Wiele firm wydaje specjalne katalogi i ulotki, w których znaleźć można nie tylko rodzaj materiałów i ustrojów, lecz również zastosowania, charakterystyki techniczne, sposoby doboru oraz właściwości, jak np. zachowanie się w niskiej lub wysokiej temperaturze, odporność na korozję, na substancje żrące, olej. Projektant zabezpieczeń wibroakustycznych musi decydować o wyborze materiału uwzględniając wszystkie czynniki, mające wpływ na niezawodność i trwałość układu. Materiały, wyroby i ustroje dźwiękochłonne podzielić można z różnych punktów widzenia. Przedstawiono to na poniższym schemacie. 12

14 materiały, wyroby, ustroje podział ze względu na właściwości akustyczne podział ze względu na cechy materiałowe i konstrukcyjne nisko częstotliowściowe średnio częstotliowściowe wysoko częstotliowściowe szeroko częstotliowściowe wąskopasmowe materiały i wyroby nisko częstotliowściowe wełny, maty, płyty z materiałów włóknistych materiały, płyty i wyprawy porowate maty i płyty z tworzyw sztucznych ustroje płytowe membranowe perforowane szczelinowe rezonatory pochłaniacze przestrzenne metalowe z płyt pilśniowych z tworzyw sztucznych gipsowe i ceramiczne Rys. 3. Podział materiałów i wyrobów dźwiękochłonnych Źródło: Engel Z. : Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa, PWN 2001 Parametrami, które charakteryzują od strony akustycznej materiały, wyroby i ustroje dźwiękochłonne, są: 1) częstotliwość rezonansowa, tj. częstotliwość, przy której występuje maksimum pochłaniania dźwięku przez materiał lub ustrój, 2) charakterystyka pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku w zależności od częstotliwości. Ustrój dźwiękochłonny wypełniony jest materiałem dźwiękochłonnym. Dzięki możliwości kształtowania charakterystyki pochłaniania dźwięku w zależności od potrzeb, ustroje dźwiękochłonne są dogodne do stosowania w praktyce. O przydatności ustrojów dźwiękochłonnych w określonych przypadkach decyduje częstotliwość rezonansowa (jedna lub kilka) oraz charakterystyka współczynnika pochłaniania dźwięku. ustroje dźwiękochłonne można podzielić na: - Ustroje dźwiękochłonne płytowe Rys. 4. Ustroje płytowe Źródło: Engel Z. : Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa, PWN

15 Składają się w zasadzie z płyt umieszczonych w pewnej odległości od powierzchni odbijającej. Między płytą a powierzchnią odbijającą występuje pewien obszar, który może być wypełniony lub nie materiałem dźwiękochłonnym. Na ogół ustroje płytowe odznaczają się dużymi wartościami pogłosowego współczynnika pochłaniania dźwięku w paśmie małych częstotliwości. Do ustrojów płytowych zalicza się sufity i boazerie kasetowe i panelowe, płyty gipsowe, płyty gipsowe dekoracyjne, a także ustroje z suchych płyt gipsowych tynkowych. - Ustroje membranowe Rys. 5. Ustroje membranowe Źródło: Engel Z. : Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa, PWN 2001 Ustroje membranowe składają się z membran wykonanych z tkanin, skóry, tworzyw sztucznych, folii napiętych na specjalnej ramie, których wnętrza wypełniane są materiałami dźwiękochłonnymi (np. wełną mineralną, watą szklaną). Ustroje dźwiękochłonne tego typu mają wiele leżących blisko siebie częstotliwości rezonansowych, co powoduje, że charakterystyka współczynnika pochłaniania jest wyrównana w stosunkowo szerokim paśmie częstotliwości. Zwiększenie masy membrany, a także zwiększenie odległości membrany od sufitu (ściany) przesuwa częstotliwość rezonansową ustroju, dla którego występuje maksymalne pochłanianie dźwięku w kierunku niskich częstotliwości. Skuteczne jest stosowanie membrany wielowarstwowej wykonanej zazwyczaj w postaci tzw. kołderek", w których warstwy zewnętrzne stanowią folie, ceraty, skóra, tkaniny, a wewnętrzne maty lub płyty, są z materiałów dźwiękochłonnych. - Dźwiękochłonne ustroje perforowane Rys. 6. Ustroje perforowane Źródło: Engel Z. : Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa, PWN 2001 Składają się z płyt perforowanych umieszczonych w pewnej odległości od powierzchni odbijających (ścian, sufitów). W ten sposób pomiędzy płytami a powierzchniami odbijającymi występuje obszar wypełniony warstwą powietrza. Charakterystyki współczynnika pochłaniania dźwięku ustrojów perforowanych mogą być w zależności od potrzeb odpowiednio kształtowane. Z tego powodu ustroje takie są często stosowane, tym bardziej, iż płyty zewnętrzne można wykonać z różnych materiałów, np. tworzyw sztucznych, gipsu, metalu. Właściwości akustyczne ustrojów perforowanych zależą od wielu czynników, wśród których należy wymienić: powierzchnię i grubość płyty, średnicę otworów perforacji, odległości między otworami, odległość płyty od powierzchni odbijającej, stopień wypełnienia 14

16 materiałami dźwiękochłonnymi. Wymienione czynniki wpływają na częstotliwość rezonansową ustroju, a także na pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku. - Pochłaniacze przestrzenne (funkcjonalne) Rys. 7. Ustroje przestrzenne Źródło: Engel Z. : Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa, PWN 2001 Są ustrojami dźwiękochłonnymi stosowanymi do zmniejszenia poziomu hałasu przede wszystkim w pomieszczeniach przemysłowych. Pochłaniacz przestrzenny jest bryłą wykonaną w całości z materiału dźwiękochłonnego lub mającą ścianki wykonane z materiału przepuszczającego fale dźwiękowe do wnętrza pochłaniacza (np. płótno, płyta perforowana, cienka folia polietylenowa) wypełnionego wewnątrz materiałem dźwiękochłonnym o dużym współczynniku pochłaniania, jak np. wełna szklana lub mineralna. Dzięki swemu kształtowi bryłowemu i objętości pochłaniacze przestrzenne wykazują szczególnie korzystne właściwości akustyczne. W porównaniu z płaskimi ustrojami dźwiękochłonnymi, wykazują liczne zalety uzasadniające ich zastosowanie. Oto niektóre z nich: w odróżnieniu od ustrojów płaskich zajmujących zazwyczaj prawie całą powierzchnię ścian i sufitu pomieszczenia, pochłaniacze są zawieszone w pomieszczeniu swobodnie i tylko pod sufitem, są bardzo lekkie, więc w ogólności nie wymagają dodatkowego zwiększenia nośności stropu, pochłaniają dźwięki bardziej skutecznie niż płaskie powierzchnie pokryte materiałem dźwiękochłonnym. Właściwości dźwiękochłonne pochłaniaczy przestrzennych można scharakteryzować, określając: chłonność akustyczną lub współczynnik pochłaniania. Znajomość wielkości i charakterystyki chłonności akustycznej pochłaniaczy jest znacznie wygodniejsza przy projektowaniu, gdyż unika się konieczności przeliczania współczynnika pochłaniania na chłonność akustyczną; wartość ta jest zawsze konieczna przy obliczeniach adaptacji akustycznej. Chłonność akustyczna lub współczynnik pochłaniania pochłaniacza przestrzennego zależą od następujących czynników: 1) objętości i kształtu pochłaniacza, 2) materiału użytego na płytę zewnętrzną i na wypełnienie wnętrza pochłaniacza, 3) w przypadku perforowanej płyty zewnętrznej od średnicy otworów i ich rozstawu, 4) odległości między pochłaniaczami, 5) w mniejszym stopniu od odległości pochłaniaczy od sufitu. Właściwości dźwiękochłonne pochłaniaczy przestrzennych są określane w sposób eksperymentalny. Pochłaniacze przestrzenne powinny być umieszczone w pewnym odstępie od twardej powierzchni sufitu, możliwie blisko źródeł hałasu; ważne jest zachowanie optymalnych odległości między pochłaniaczami, gdyż mają one wpływ na wartości uzyskiwanych 15

17 chłonności akustycznych. Dla tych odległości pole akustyczne wokół pochłaniacza nie jest zakłócone przez oddziaływanie pochłaniaczy sąsiednich. Natomiast w przypadku zmniejszenia odległości między pochłaniaczami następuje znaczny spadek chłonności akustycznej, co jest wynikiem zmniejszenia się liczby płaszczyzn akustycznie czynnych. Pochłaniacze można zawieszać w różnych układach przestrzennych. Sposób rozmieszczenia pochłaniaczy nie wpływa w decydującym stopniu na wartość chłonności akustycznej Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Z czym związane jest tłumienie dźwięku przez różne materiały? 2. W co zamienia się energia akustyczna w trakcie tłumienia? 3. Co nazywamy ustrojem dźwiękochłonnym? 4. Co to są płytowe ustroje dźwiękochłonne? 5. Jakie znasz rodzaje ustrojów membranowych? 6. Na czym polega skuteczność dźwiękochłonnych ustrojów perforowanych 7. Od czego zależy skuteczność pochłaniacza przestrzennego? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Podaj praktyczne przykłady zastosowania materiałów i ustrojów przeciwdrganiowych i dźwiękochłonnych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zastanowić się gdzie w najbliższej okolicy zastosowano te środki, 2) zapytać osób kompetentnych, czy materiały i ustroje dźwiękochłonne oraz przeciwdrganiowe są wykorzystywane w okolicznych instytucjach i zakładach, 3) wynotować przykłady w notesie, 4) porównać wymienione środki z wyposażeniem swojej pracowni w szkole w modele ekranów akustycznych, ustrojów do tłumienia hałasów oraz próbki materiałów dźwiękochłonnych. Wyposażenie stanowiska pracy: dostępna literatura z poradnika ucznia, modele ekranów akustycznych, ustroje do tłumienia hałasów oraz próbki materiałów dźwiękochłonnych, notes ołówek. Ćwiczenie 2 Zaprojektuj w Twojej szkole wykorzystanie ustrojów dźwiękochłonnych i przeciwdrganiowych. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) zapoznać się z prospektami i katalogami materiałów oraz ustrojów dźwiękochłonnych i przeciwdrganiowych, 2) wybierać miejsca w twojej szkole w których należałoby według ciebie ograniczyć poziom hałasu, 3) zaprojektować wyciszenie tych miejsc przy pomocy znanych ci ustrojów dźwiękochłonnych, zwrócić uwagę na estetykę i dekoracyjność pomysłów. 16

18 Wyposażenie stanowiska pracy: dostępna literatura z poradnika ucznia, prospekty i katalogi materiałów oraz ustrojów dźwiękochłonnych i przeciwdrganiowych, modele oraz makiety ustrojów dźwiękochłonnych i przeciwdrganiowych, ołówek, brystol, linijka, cyrkiel. Ćwiczenie 3 Zaprojektuj i wykonaj pochłaniacz przestrzenny. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) przeanalizować budowę ustroju przestrzennego pochłaniającego energię akustyczną 2) zaprojektować graficznie model tak by oprócz swoich funkcji akustycznych pełnił rolę dekoracyjną, 3) zebrać potrzebne ci materiały i elementy konstrukcji. 4) wykonać ustrój 5) wraz z nauczycielem umieścić ustrój w sali lekcyjnej Wyposażenie stanowiska pracy: Dostępna literatura z poradnika ucznia Ołówek, brystol, linijka, cyrkiel Niezbędne materiały i elementy konstrukcyjne wynikające z koncepcji Sprawdzian postępów Czy potrafisz: TAK NIE 1. zdefiniować pojęcie ustroje przeciwdrganiowe? 2. zdefiniować pojęcie ustroje dźwiękochłonne? 3. zdefiniować pojęcie ustroje dźwiękochłonne płytowe? 4. zdefiniować pojęcie ustroje dźwiękochłonne membranowe? 5. zdefiniować pojęcie ustroje dźwiękochłonne perforowane? 6. zdefiniować pojęcie ustroje dźwiękochłonne przestrzenne? 7. wskazać miejsca w których najczęściej stosuje się materiały dźwiękochłonne i przeciwdrganiowe? 8. wymienić rodzaje ustrojów wynikające z ich właściwości akustycznych? 9. wymienić rodzaje ustrojów wynikające z ich cech materiałowych i konstrukcyjnych? 10. wymienić rodzaje materiałów i wyrobów mających zastosowanie w ustrojach dźwiękochłonnych? 11. wymienić elementy składające się na chłonność akustyczną ustrojów przestrzennych? 12. omówić parametry charakteryzujące od strony akustycznej materiały, wyroby i ustroje dźwiękochłonne? 13. wskazać zalety dźwiękochłonnych ustrojów przestrzennych? 14. wyszczególnić elementy wchodzące w skład ustroju dźwiekochłonnego płytowego? 15. wskazać różnicę pomiędzy dźwiękochłonnych ustrojem płytowym a ustrojem perforowanym? 17

19 4.3. Sposoby ochrony przed hałasem Materiał nauczania Opanowanie hałasu staje się coraz bardziej istotnym, choć jednocześnie jednym z najtrudniejszych zadań przed jakim staje ochrona środowiska. Zwróćmy jeszcze uwagę na znaczenie wrażeń słuchowych jako szczególny (oprócz wrażeń wzrokowych) rodzaj informacji o otaczającej rzeczywistości. Człowiek nie może czuć się dobrze w hałasie, nie może jednak żyć w absolutnej ciszy. To stwierdzenie w określony sposób sugeruje dążenia w kierunku kształtowania właściwego klimatu akustycznego. Ponieważ zdajemy sobie sprawę z istniejących związków między hałasem a wibracją, zagadnienia ochrony możemy rozpatrywać całościowo. Zabiegi z punktu widzenia ochrony zdrowia oraz zapewnienia odpowiednich warunków akustycznych koniecznych dla efektywnej działalności i dla potrzeb rekreacyjnych człowieka obejmować muszą eliminację albo przynajmniej poważne zmniejszenie hałasu i wibracji. Ze względu na lokalizację działalności człowieka, zasadniczą uwagę przywiązuje się do ochrony środowiska zamkniętego, tj. pomieszczeń mieszkalnych i użyteczności publicznej oraz środowiska pracy. Podstawowym źródłem hałasu i wibracji jak już wiadomo są różnorodne, a niezbędne, wytwory, głównie przemysłu maszynowego, stąd też wynika globalny kierunek zamierzeń ochrony przeciwhałasowej i przeciwwibracyjnej. Najskuteczniejszym sposobem wydaje się być bezspornie stosowanie cichobieżnych maszyn, urządzeń, instalacji itp. oraz tzw. cichych procesów technologicznych. Niestety, aktualna sytuacja nie napawa optymizmem i zmusza do korzystania z bardzo pożytecznych maszyn i urządzeń, których pracy towarzyszą jednocześnie trudne do zniesienia hałas i wibracja. Taki stan rzeczy powoduje konieczność stosowania specjalnych środków do ich zmniejszania. Stosowana w praktyce kompleksowa metoda ochrony przed hałasem i wibracjami grupuje dwa rodzaje środków: środki administracyjno-organizacyjno-prawne, środki techniczne. W walce o kształtowanie właściwych warunków akustycznych wykorzystuje się przede wszystkim środki pierwszej grupy, a gdy one okażą się niewystarczające, stosuje się środki techniczne. Zagadnienie walki z hałasem, rozwiązywane różnymi aktami prawnymi, przez różne instytucje w poszczególnych krajach lub nawet przez instytucje o randze międzynarodowej oparte jest na preferowaniu szeregu określonych działań, których główną ideą (ze zrozumiałych przyczyn) jest zwalczanie hałasu przez dążenie do jego ograniczenia. Środki prawne ochrony przed hałasem mają za zadanie: - działać profilaktycznie, tzn. zapobiegać powstawaniu hałasu, czy też jego zwiększaniu się w stosunku do poziomu aktualnego, zmniejszać poziom ciśnienia hałasu od źródeł już istniejących. Należy zatrzymać się jeszcze przy innych środkach kompleksowej ochrony antyhałasowej i antywibracyjnej, tzn. środkach technicznych. W zależności od miejsca zastosowania określamy je jako środki ochrony czynnej (stosowane u źródeł hałasu) lub ochrony biernej (poza źródłem powstawania hałasu). Ochrona czynna (stosowanie cichobieżnych maszyn, zmiany konstrukcyjne obniżające hałaśliwość urządzeń, osłony dźwiękochłonne, zabezpieczenia przeciwdrganiowe, tłumiki), zmniejszająca poziom hałasu u samego źródła, stanowi najbardziej skuteczną formę walki z hałasem i ma znaczenie priorytetowe przed ochroną bierną. Stosowanie czynnej ochrony jest często przyczyną obniżenia parametrów pracy maszyn, co zmusza do stosowania ochrony biernej, pozwalającej na zmniejszenie poziomu hałasu w miejscu pracy i odpoczynku do poziomów określonych odpowiednimi normami. Ochrona bierna skupia się na ochronie pomieszczeń przed hałasami zewnętrznymi 18

20 i wewnętrznymi, które to środki można podzielić na: zabezpieczenia akustyczno-urbanistyczne, zabezpieczenia akustyczno-budowlane, zabezpieczenia akustyczno-izolacyjne. Wiele uwagi przywiązuje się do stałej kontroli środowiska pracy oraz stosowania indywidualnych ochron przeciwwibracyjnych w postaci przeciwwibracyjnych rękawic, pasów, poduszek, rękawów oraz klęczników i obuwia. W niektórych przypadkach narażanie pracowników na wibracje obniża się przez stosowanie specjalnych pomostów wibracyjnych, konstruowanych ponad wibrującą platformą. Ochroną przed hałasem w miejscach pracy, związanym zarówno z bezpośrednią obsługą narzędzi wibracyjnych, jak i pochodzącym z innych źródeł, są specjalne ochrony indywidualne (np. nauszniki, hełmofony), a niekiedy przegrody izolacyjne (izolacja akustyczna pomieszczeń szczególnie hałaśliwych). Mimo szeroko prowadzonej akcji walki z hałasem i wibracją nie wolno nigdy zapominać, że stopień zagrożenia środowiska tymi uciążliwymi czynnikami w dalszym ciągu wzrasta. Związane jest to z rosnącym uprzemysłowieniem, urbanizacją, rozwojem wszelkiej komunikacji. Interesujące jest tworzenie klimatu akustycznego w mieście. Należy bowiem pogodzić dwie sprzeczności: stworzenie systemu dogodnych połączeń wewnątrz miasta z jednoczesnym ograniczeniem negatywnych wpływów ruchu drogowego na środowisko miejskie, wymaga to podjęcia wielu skoordynowanych działań zarówno organizacyjno-administracyjno-prawnych, jak i technicznych. W każdym punkcie dokonywanych inwestycji powinno się podjąć dla rozwiązania problemu następujące poczynania: właściwe projektowanie urbanistyczne oparte na planie akustycznym miasta, izolowanie stref uciążliwych od stref ciszy, z jednoczesnym tworzeniem funkcjonalnych stref mieszkaniowych, handlowych, przemysłowych itp., zapewnienie płynności ruchu (wielopoziomowe skrzyżowania) i wprowadzenie drugiego poziomu ruchu drogowego i kolejowego (tunele), ograniczenie, a nawet eliminowanie ruchu kołowego w centrum oraz budowa obwodnic na obrzeżach terenów zwartej zabudowy, poprawa stanu nawierzchni i torowisk, zwiększenie odległości lokalizacji lotnisk w sąsiedztwie terenów mieszkalnych, dbałość o obniżenie hałaśliwości samych pojazdów poprzez doskonalenie ich konstrukcji i usuwanie usterek eksploatacyjnych, operowanie ukształtowaniem terenu jako naturalnym elementem ochronnym oraz tworzenie ekranów, głównie w postaci pasów zieleni, odznaczających się znacznymi właściwościami tłumiącymi hałas. Obok metod biernych i czynnych w ostatnich latach nastąpił rozwój metod aktywnych. Metody te polegają na tym, że hałasy kompensuje się dźwiękami z dodatkowych źródeł. Podstawową więc ich cechą jest to, że zawierają zewnętrzne źródło energii. Układy te odpowiednio sterowane mogą dostatecznie względnie absorbować energię akustyczną w określony sposób z dowolnych miejsc układu. Aktywne metody redukcji poziomu hałasu dotyczą dwóch grup zagadnień: redukcji mocy emitowanej przez źródło (kompensacja u źródła) oraz redukcji poziomu ciśnienia w polu akustycznym (kompensacja w polu akustycznym). Największe, jak dotychczas, zastosowanie układy aktywne redukcji poziomu hałasu znalazły w falowodach. System taki, kompensujący poziom hałasu emitowanego przez wentylator lub pompę, pokazany jest na rysunku poniżej. 19

21 Rys. 8. Model aktywnego układu redukcji poziomu hałasu Źródło: Engel Z.: Praktyczne zastosowanie aktywnych metod redukcji poziomu hałasu. Aura nr 9, Układ sterujący na podstawie sygnału pochodzącego z mikrofonu steruje głośnikiem, który jest źródłem wtórnym dźwięku kompensującego hałas pochodzący od wentylatora. Poziom hałasu w falowodzie jest określany przez mikrofon pomiarowy, a sygnał z tego mikrofonu jest przesyłany do układu adaptacyjnego dla analizy częstotliwościowej. Bazując na wynikach analizy układ sterujący przesyła sygnał do głośnika z poleceniem generacji przez źródło wtórne dźwięku o tym samym poziomie, lecz przeciwnej fazie. Głośnik promieniuje wtórny dźwięk, który kompensuje hałas aerodynamiczny w falowodzie. Mikrofon kontrolny potwierdza warunki kompensacji. Systemy aktywnej redukcji poziomu hałasu znajdują coraz częstsze zastosowanie w układach wylotowych silników spalinowych, lodówek domowych. Ostatnio prowadzone są nawet badania laboratoryjne nad zastosowaniem układów aktywnych do ekranów dźwiękochłonnych wokół tras komunikacyjnych Pytania sprawdzające Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Na jakie grupy środków można podzielić ogólnie sposoby ochrony przed hałasem? 2. Na czym polega ochrona czynna? 3. Co to jest ochrona bierna przed hałasem? 4. Z czym związany jest ciągły wzrost zagrożenia hałasem? 5. Jakie elementy należy brać pod uwagę planując inwestycje by nie dopuścić do nadmiernego hałasu i drgań? 6. Co to są aktywne metody redukcji hałasu? 7 Jakie zasadnicze elementy można wyszczególnić w aktywnym systemie redukowania dźwięku? Ćwiczenia Ćwiczenie 1 Ustal kolejność pojęć dotyczących ochrony przed hałasem, od rozwiązań najprostszych do najbardziej skomplikowanych. 20

22 Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie powinieneś: 1) przeczytać pojęcia w ramce, 2) wyjaśnić ich znaczenie, 3) ustalić odpowiednią kolejność. Ochrona czynna, ochrona bierna, ochrona aktywna Wyposażenie stanowiska pracy: dostępna literatura z poradnika ucznia, notes, ołówek Sprawdzian postępów Czy potrafisz: TAK NIE 1. zdefiniować pojęcie ochrona środowiska zamkniętego? 2. wymienić administracyjno-organizacyjno-prawne środki ochrony przed hałasem? 3. zdefiniować pojęcie techniczne środki ochrony przed hałasem? 4. zdefiniować pojęcie bierne, czynne, aktywne metody redukcji hałasu? 5. wymienić zadania jakie mają spełniać środki prawne ochrony przed hałasem? 6. wymienić przykłady czynnej ochrony przed hałasem? 7. wymienić indywidualne środki ochrony przed wibracjami? 8. wymienić poczynania mające na celu ograniczenie hałasu w każdym punkcie dokonywanych inwestycji? 9. wymienić miejsca gdzie mogą mieć zastosowanie aktywne metody redukcji hałasu? 10. wskazać związek pomiędzy wibracją a hałasem? 11. objaśnić zasadę działania aktywnego układu redukcji hałasu? 21

23 4.4. Ochrona przeciwdźwiękowa w budownictwie, przemyśle i planowaniu urbanistycznym Materiał nauczania Ograniczenie uciążliwości energii wibroakustycznej polega na wprowadzeniu ograniczeń na drogach rozchodzenia się drgań i hałasu od ich źródeł do odbiorcy. Może się to odbywać na drodze: wyciszenia źródła, ograniczenia transmisji, ograniczenia imisji. W praktyce oznacza to: stosowanie w budownictwie konstrukcji i materiałów stanowiących barierę dla hałasu i wibracji (płyty, okna, drzwi, ściany dźwiękochłonne), właściwe rozwiązania akustyczne w planowaniu przestrzennym miast, osiedli, tworzenie obwodnic i objazdów wokół miast. Najczęściej stosowane metody ograniczania transmisji energii wibroakustycznej są niekiedy nazywane metodami biernymi. Metody te stosowane są jako czynnik doraźny i polegają na zastosowaniu odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych, budowlanych, obejmujących wprowadzenie między źródło zakłóceń a miejsce wymagające ochrony odpowiednich zabezpieczeń, np. przegród budowlanych, osłon, ekranów, obudów, a także przedsięwzięć mających na celu podnoszenie akustycznej chłonności we wnętrzach pomieszczeń, w których znajdują się źródła hałasów. Tab. 1. Elementy biernej ochrony przeciwhałasowej Najważniejsze elementy ochrony przeciwhałasowej biernej przed hałasami zewnętrznymi przed hałasami wewnętrznymi elementy urbanistyczne elementy budynku elementy w konstrukcji budynku zabezpieczenie od hałasów i drgań (urządzeń i instalacji) -oddalenie budynku od źródła hałasu - amortyzacja drgań maszyn i urządzeń -neutralizacja źródła hałasu, np. arterie w tunelach, wykopach -ekranowanie za pomocą budynkówekranów, wałów, pasów zieleni -stosowanie ścian zewnętrznych o odpowiedniej izolacyjności -stosowanie okien o izolacyjności wynikającej z usytuowania budynku -zabezpieczenie budynku przed przenikaniem drgań z zewnątrz -odpowiednie usytuowanie pomieszczeń w stosunku do źródeł hałasów zewnętrznych -wydzielenie z konstrukcji budynku pomieszczeń ze źródłami hałasu i drgań - odpowiednie wzajemne usytuowanie pomieszczeń cichych i hałaśliwych - wydzielenie fundamentów pod źródła drgań i hałasów oraz izolowanie ich - stosowanie przegród o dostatecznej izolacyjności akustycznej - elastyczne łączenie urządzeń drgających do sieci (np. łączniki elastyczne do pomp) -izolowanie przejść i podwieszeń przewodów (np. otuliny, masy obciążające, pasty anty-wibracyjne) -stosowanie obudowy dźwiękoszczelnej na hałaśliwe maszyny i tłumików akustycznych w urządzeniach wentylacyjnych -stosowanie ekranów dźwiękochłonnoizolacyjnych - stosowanie kabin dźwiękoszczelnych - stosowanie ustrojów dźwiękochłonnych Źródło: Opracowanie własne w oparciu o: Engel Z. : Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem. Warszawa, PWN

24 Hałas ograniczyć można przez odpowiednie rozwiązanie konstrukcyjne hal, przestrzenne izolowanie źródeł dźwięku, stosowanie dachów hal fabrycznych o odpowiednich kształtach, stosowanie odpowiednich materiałów na ściany o odpowiedniej izolacyjności. Stosowanie materiałów i ustrojów dźwiękochłonnych pozwala na pochłonięcie dźwięków padających na powierzchnię takiego materiału. Adaptacja akustyczna pomieszczeń Adaptacja akustyczna pomieszczeń polega przede wszystkim na zwiększeniu chłonności akustycznej hali przemysłowej. Adaptacja akustyczna polega również na: korygowaniu niekorzystnych z akustycznego punktu widzenia kształtów wnętrz przemysłowych, odpowiednim usytuowaniu maszyn i stanowisk roboczych, stosowaniu ścianek działowych i przegród. Jedną z podstawowych metod obniżenia poziomu hałasu na drodze jego propagacji jest zwiększenie chłonności akustycznej pomieszczeń przemysłowych. Wprowadzając do pomieszczeń materiały i ustroje dźwiękochłonne zwiększa się jego chłonność akustyczną. Materiały i ustroje dźwiękochłonne pochłaniając część energii akustycznej padającej na ich powierzchnię zmniejszają poziom hałasu w pomieszczeniu. Powodują one zmniejszenie czasu pogłosu. Zastosowanie materiałów i ustrojów dźwiękochłonnych może przyczynić się do korygowania niekorzystnych z akustycznego punktu widzenia kształtów wnętrz przemysłowych. Stosowanie przegród budowlanych Przegrody budowlane stosowane są w celu zapobiegania przenikaniu energii wibroakustycznej pomiędzy poszczególnymi pomieszczeniami lub z hal przemysłowych na zewnątrz. Przy projektowaniu przegród określa się tzw. izolacyjność akustyczną przegrody, tj. odporność na przenikanie przez nią energii fal dźwiękowych. Przenikanie energii fal dźwiękowych przez przegrody zależy od izolacyjności akustycznej jej elementów składowych, szczelności połączeń, rodzaju połączeń przegród z konstrukcją hali (budynku). Podziału przegród można dokonać z różnych punktów widzenia. Ze względu na ich właściwości, można je podzielić na: Przegrody wewnętrzne masywne, wykonane z materiałów budowlanych (cegła pełna, drążona, beton zwykły, beton komórkowy, gips). Właściwości akustyczne zależą od gęstości materiału i grubości przegrody. Przegrody wewnętrzne lekkie, zestawione z elementów warstwowych i żeberkowych. Do tych przegród zalicza się elementy warstwowe z rdzeniem, ze styropianu lub sztywnej pianki poliuretanowej i z okładzinami ze sklejki wodoodpornej, płyty pilśniowej porowatej, płyt azbestowo-cementowych, płyt gipsowo-kartonowych lub blach powlekanych. Należą tu również elementy żeberkowe z żeberkami metalowymi lub drewnianymi z wypełnieniem wełną mineralną, z okładzinami z płyt cementowo-azbestowych i płyty pilśniowej twardej. Do grupy przegród wewnętrznych lekkich zalicza się również przegrody specjalne z blach powlekanych. Są to przegrody zaprojektowane dla celów akustycznych. Zbudowane są na ogół w formie kasetonów. W kasetonach umieszczony jest materiał o dobrych właściwościach dźwiękochłonno-izolacyjnych, np. wełna mineralna. Okładziny zewnętrzne wykonane są z blachy. Przegrody zewnętrzne masywne (ściany gazobetonowe, ściany prefabrykowane z warstwą fakturową betonową, izolacją cieplną i warstwą nośną żelbetową). Przegrody zewnętrzne lekkie. Są to ściany lekkie wykonane z płyt warstwowych żeberkowych, ściany wentylowane z blach fałdowych powlekanych, ściany wentylowane z powlekanych kaset stalowych. Okna i elementy przepuszczające światło. 23

25 Drzwi i bramy. Wpływ przegrody na warunki akustyczne w budynkach zależy od wielu czynników, m.in. od współczynnika pochłaniania dźwięku przez powierzchnie przegrody, od podatności na drgania, od sposobu połączenia przegród itp. Obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne Obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne są to obudowy źródeł dźwięku (maszyn i urządzeń) mające na celu ograniczenie transmisji energii wibroakustycznej od źródła do środowiska. Stosowane w praktyce obudowy można podzielić z różnych punktów widzenia, np. w zależności od typu i zasady działania maszyny, realizowanego procesu technologicznego oraz wymagań dotyczących potrzebnej izolacyjności akustycznej. Obudowy dzielimy na: fragmentaryczne, częściowo zamknięte, całkowicie zamknięte, zintegrowane. Obudowy fragmentaryczne stosowane są do dźwiękoizolacji poszczególnych mechanizmów lub elementów maszyny czy urządzenia. Obudowy częściowo zamknięte mają co najmniej jedną ze ścian bocznych otwartą lub mającą więcej dużych otworów. Obudowy całkowicie zamknięte zakrywają w całości hałaśliwe maszyny lub urządzenia. Mogą to być konstrukcje rozbieralne, rozsuwane lub zdejmowane umożliwiające dostęp do maszyny. Obudowy zintegrowane stanowią część składową maszyny lub urządzenia, np. specjalnie dobrany korpus maszyny. Kabiny dźwiękoszczelne Skutecznym sposobem zabezpieczenia pracowników przed szkodliwym działaniem hałasu są kabiny dźwiękoszczelne (dźwiękoizolacyjne). W szczególności wtedy, gdy w halach produkcyjnych pracuje stosunkowo niewielka liczba ludzi, a praca ich związana jest głównie z kontrolą maszyn lub urządzeń, kabiny dźwiękoszczelne są jednym z najtańszych i prostych sposobów zabezpieczenia pracowników przed zagrożeniem hałasem. Kabiny dźwiękoszczelne są wydzielonymi w hali pomieszczeniami o odpowiedniej izolacyjności akustycznej. Kabiny mogą spełniać dwie funkcje. Z jednej strony mogą być pomieszczeniem cichym, chroniącym pracowników przed hałasem zewnętrznym, z drugiej zaś mogą odgrywać rolę obudów. Kabiny są szczególnie przydatne w takich pomieszczeniach jak hala młynów kulowych, turbosprężarek, turbodmuchaw, w których redukcja poziomu hałasu jest bardzo trudna i nieuzasadniona z ekonomicznego punktu widzenia. Kabina będzie w pełni przydatna, jeżeli pracownicy, dla których jest przeznaczona, przebywać w niej będą jak najdłużej. W kabinie powinny znajdować się wszelkie przyrządy kontrolno-pomiarowe i urządzenia sterujące. Dlatego kabiny dźwiękoszczelne dla obsługi powinny być stosowane w halach, w których proces technologiczny może być sterowany i kontrolowany z kabiny, a w kabinie możliwe jest przebywanie okresowe ludzi. Kabiny dźwiękoszczelne powinny być więc stosowane jako: pomieszczenia dyspozytorni, pomieszczenia urządzeń sterowniczych, pomieszczenia dla dozoru technicznego w hałaśliwych halach przemysłowych, pomieszczenia wypoczynkowe dla załogi, w głośnych halach produkcyjnych. 24