HAŁAS WYKŁAD 1. Sylwia Szczęśniak

Transkrypt

1 HAŁAS WYKŁAD 1 Sylwia Szczęśniak

2 Hałas definicje Definicja subiektywna: Hałas dźwięk nieożądany. Definicja obecnie obowiązująca: Hałas wszelkie nieożądane, nierzyjemne, dokuczliwe, a często szkodliwe drgania mechaniczne ośrodka srężystego, działające za ośrednictwem owietrza na organ słuchu i inne zmysły oraz elementy organizmu człowieka. Zatem hałas i wibracje stanowią zanieczyszczenie środowiska, które są dokuczliwe i uciążliwe, a także w wielu rzyadkach szkodliwe dla człowieka.

3 Wstę Emitery hałasu i wibracji to: trasy komunikacyjne (ojazdy samochodowe: motocykle, traktory, ojazdy szynowe: tramwaje, ociągi, orty lotnicze, a w szczególności: hamownie, samoloty na trasach wznoszenia, nalotów i oczekiwania ( w tych strefach nie owinny być lokalizowane osiedla, szkoły czy szitale) zakłady rzemysłowe

4 Wstę Do budynków mieszkalnych i obiektów budownictwa ogólnego rzenikają hałasy i wibracje zarówno ze środowiska zewnętrznego, jak również hałasy ochodzące od urządzeń i instalacji stanowiących wyosażenie budynków. W budynkach niskich są to z reguły: - węzły ciełownicze, - kotłownie, - stacje transformatorowe, - instalacje wodno-kanalizacyjne, - instalacje wentylacyjne i klimatyzacyjne.

5 Wstę W budynkach wysokich są to: - węzły ciełownicze, - kotłownie, - stacje transformatorowe, - instalacje wodno-kanalizacyjne, - instalacje wentylacyjne i klimatyzacyjne. -dźwigi, - zsyy. Uciążliwymi źródłami hałasu są również usługi wbudowane, do których zaliczyć można skley, zakłady usługowe, wytwórcze, restauracje, kawiarnie, kluby i dyskoteki.

6 Wstę Dźwięk drgania mechaniczne cząstek materialnych w ośrodku elastycznym, wokół ewnego ołożenia centralnego, w słyszalnym dla ludzi zakresie częstotliwości. Dźwięk owietrzny - drgania w owietrzu nazywamy. Dźwiękiem materiałowy - drgania w ciałach stałych. Tylko tego rodzaju dźwięki jest w stanie usłyszeć ludzkie ucho f = Hz

7

8 Ton, dźwięk, szum Ton drgania sinusoidalne Dźwięk wiele jednocześnie słyszanych tonów (liczby tonów oszczególnych tonów są między sobą w roorcji liczb całkowitych. Szum drgania oszczególnych tonów są o dowolnej częstotliwości

9 Wielkość ola akustycznego Prędkość dźwięku - c - jest to rędkość z jaką dźwięki rozchodzą się w ośrodku i można ją zaisać w nastęującej ostaci: Gdzie: Gdzie: a - amlituda drgań, cm, w rędkość kątowa, rad/s c - długość fali, cm, f liczba drgań, (częstotliwość) s -1 Prędkość akustyczna - u - jest to średnia rędkość drgającej cząstki u aw f

10 Wielkość ola akustycznego Ruch drgający rzenosi się w ostaci fal. Wytworzenie się fali w ośrodku olega na owstaniu zaburzenia gęstości ośrodka w ostaci chwilowych zagęszczeń i rozrzedzeń, które owodują chwilowe zmiany ciśnienia w otoczeniu zaburzenia. Narzemienne zagęszczenie i rozrzedzenie owoduje owstanie okresowego ciśnienia zmiennego. Ciśnienie akustyczne - kwadrat średniej wartości ciśnienia w danym okresie. Ciśnienie to zmienia się w różnych unktach ola akustycznego. Dźwięk jest tym głośniejszy im więcej drga cząsteczek owietrza ze strefy centralnej, zatem im większa jest amlituda drgań a, a tym samym ilość zagęszczeń lub rozrzedzeń. Jednostką miary ciśnienia akustycznego jest N/m 2. Między ciśnieniem akustycznym, a rędkością akustyczną u wystęuje zależność: u - rędkość akustyczna, cm, gęstość ośrodka, kg/m 3, c oór akustyczny, kg/m 2 s, u c

11 Oór akustyczny różnych materiałów materiał kg/m 3 c m/s z=c kg/(m 2 s) stal granit beton cegła drewno (w orzek włókien) woda korek guma do do owietrze 1,

12 Wielkość ola akustycznego Intensywność dźwięku- energia akustyczna łynąca w ciągu 1 sekundy rzez owierzchnię 1m 2. u I Dla owietrza o temeraturze 20 o C intensywność dźwięku wynosi: m W c c u I Moc dźwięku P (niemierzalna bezośrednio) moc wysłana ze źródła dźwięku, n. rzez kulistą owierzchnię S wokół tego źródła. Dla owietrza: ] [ W u S c S I S P

13 Moc różnych źródeł hałasu Źródło dźwięku głos ludzki, skrzyce wentylator, 5000m 3 /h, 500Pa Moc średnia W Moc maksymalna W 10 0,001-0,01 forteian ,2 uzon orkiestra 75 instrumentów duży głośnik samolot odrzutowy naęd rakiety

14 Parametry ola akustycznego rzy różnych ciśnieniach akustycznych Ciśnienie akustyczne Pa intensywność dźwięku I W/cm 2 Prędkość akustyczna u cm/s amlituda dźwięku a rzy 1000 Hz 10-6 cm Poziom ciśnienia akustycznego db 0,1 0,0025 0, ,25 0, , Podczas zwykłej rozmowy, w odległości 1 m od ust mówiącego owstaje ciśnienie akustyczne ok. 0,002 Pa. Najmniejszy wychwytywany dźwięk ma ciśnienie Pa a granica bólu to ok. 20 Pa.

15 Parametry ola akustycznego rzy różnych ciśnieniach akustycznych Gęstość energii akustycznej E zawarta w jednostce rzestrzeni energia dźwięku. Dla fal łaskich E = I/c. W omieszczeniach zamkniętych wg teorii ogłosu, źródło dźwięku o mocy P wytwarza gęstość energii akustycznej E=4P/Ac (A absorcja ścian w m 2 )

16 Parametry ola akustycznego rzy różnych ciśnieniach akustycznych Każdy dźwięk, zgodnie z zasadą Fourier a można rozłożyć na zwykłe drgania sinusoidalne. Gdy na skali częstotliwości naniesie się intensywność oszczególnych drgań, otrzymuje się widmo dźwięku. Najniższe drganie nazywa sie drganiem odstawowym a wyższe tonami górnymi. Szumy mają widma ciągłe z mniej lub bardziej wydatnymi szczytami dla ewnych częstotliwości. Gdy oziom ciśnienia akustycznego jest stały dla wszystkich częstotliwości mówi się o szumie białym. Znajomość widm szumów jest bardzo ważna rzy zwalczaniu hałasów, gdyż ucho ocenia szumy na odstawie częstotliwości. Istotny z unktu widzenia technicznego zakres częstotliwości jest zawarty między Hz. Dla wentylacji średnie częstotliwości obejmują 8 asm oktawowych.

17 Ocena szumów Ocena w skali A Próg słyszalności - najsłabszy szmer słyszalny rzez zdrowe ucho ludzkie ma ciśnienie akustyczne ok. 20 mpa. Granica bólu leży w strefie ok. 20 Pa. Celem ułatwienia do oceny szumów odaje się stosunek ciśnienia akustycznego do ciśnienia odniesienia o = 20 Pa (róg słyszalności) Poziom ciśnienia akustycznego L 10lg 20lg, o o 2 db Poziom ciśnienia akustycznego wielkość fizyczna bezwymiarowa. Jednostkę miary nazwano decybelem.

18 Ocena szumów Skala oziomu dźwięku rozciąga się od rogu słyszalności do granicy bólu L 20lg 200 0,dB L 20lg ,dB

19 Ocena szumów Skala oziomu dźwięku (decybelowa) jest stosowana również do oceny intensywności dźwięku I i mocy dźwięku P. L L i w 10lg 10lg I I o P P o, db, db I o =10-12 W/m 2 P o =10-12 W

20 Poziom natężenia dźwięku: Poziom natężenia dźwięku o o o o o o w S S L S S S S P P L lg 10 10lg 10lg 10lg 10lg c S P 2 Ciśnienie akustyczne Oór akustyczny Moc dźwięku

21 Poziom natężenia dźwięku Poziom natężenia dźwięku jest dla danego źródła jest wielkością charakterystyczną. Nie zależy, tak jak oziom ciśnienia, od innych czynników (owierzchnia rzewodu, ochłanianie itd). Liczbowo jest równy oziomowi ciśnienia akustycznego, gdy oziom ciśnienia jest odniesiony do owierzchni S = 1m 2.

22 Dodawanie wielu źródeł dźwięku jest sumą: - intensywności I 1, I 2,... - kwadratów ciśnienia akustycznego 2 1, 2 2,... - natężenia dźwięków P 1, P 2,... Całkowity oziom dźwięku: L ges 10log(10 0,1 L 0,1 L ,1 L 1 n ) Gdzie: L 1, L 2, L n ojedyncze źródła dźwięku L ges 10logn10 0,1 L W szczególnym rzyadku, gdy wszystkie dźwięki mają jednakowy oziom

23 Większość hałasów jest złożona z szumów o różnych częstotliwościach. Dlatego w obliczeniach i badaniach akustycznych nie wystarcza rozatrywanie tylko jednego oziomu całkowitego. W wentylacji rozatruje się zakres częstotliwości między 44 Hz Hz Podzielony na oktawy (stosunek częstotliwości 2:1)

24 Pasma oktawowe szerokość oktawy asma tercjalne f m(edium) f u(er) f o(ver) Df okt f m f u f o

25 Ucho ludzkie nie jest jednakowo wrażliwe. Głośność odczuwalna subiektywnie nie ma żadnego związku ze zmierzalnym ciśnieniem akustycznym lub natężeniem dźwięku. Aby otrzymać miarę głośności zdefiniowano dla dźwięku 1000 Hz jednostkę głośności L fon: L I 10log ( fon) lub L 20log ( fon) I o o Głośność dźwięku o częstotliwości 1000 Hz jest równa liczbowo oziomowi dźwięku w db.

26 Celem odania głośności dźwięku o innej częstotliwości, orównywane były subiektywne dźwięki 1000 Hz o różnych głośnościach z dźwiekami o innej częstotliwości. Na tej odstawie ustalono ciśnienie akustyczne, do jakiego należy wyregulować dźwięk normalny czyli 1000 Hz. Przebadano wiele osób i według ich oinii dźwięk ten był tak samo głośny jak mierzony. Na tej odstawie ustalono krzywe jednakowej głośności. Zostały one zestawione o raz ierwszy w 1933 roku rzez Fletchera i Munsona, a nastęnie orawione rzez Robinsona i Dadsona.

27 Krzywe stałej głośności róg slyszalności Krzywe oisują zależną od częstotliwości wrażliwość ucha na dźwięki ojedyncze. Do oceny dźwięków nadają się tylko warunkowo.

28 Poziom ciśnienia akustycznego L (db(a) Szum 0 oczątek słyszalności, zmierzalny tylko w laboratorium 10 dźwięk właśnie słyszalny szet, czytelnia sokojna dzielnica mieszkaniowa cicha rozmowa, sokojne biuro normalna rozmowa, maszyna do isania (wyciszona) odkurzacz dom towarowy, głośne biuro dźwięk telefonu w odl. 1 m, szczekanie sa rzedział kolejowy intensywny ruch uliczny kolej odziemna Wołanie, krzyk samochód ciężarowy ociąg osieszny samolot, śmigło w odl. 3m

29 oniżej 35 db jest nieszkodliwy dla zdrowia i niemal stale nam towarzyszy db owoduje irytację owyżej 65 db owoduje zachowania agresywne owyżej 65 db owoduje zachowania agresywne 70 do 85 db stanowi róg szkodliwości dla zdrowia może rzy dłuższym działaniu owodować uszkodzenia słuchu 85 do 130 db może owodować trwałe uszkodzenia słuchu oraz różne dolegliwości i schorzenia owyżej 130 db to już ewne, trwałe uszkodzenia słuchu oraz na skutek wystęujących wibracji również uszkodzenia wewnętrznych organów człowieka

30

31

32

33 Tab. Krzywe oceny dla mierników Częstotliwość Hz krzywa A 63-26,1-0, ,1-0, , , ,2-0, , ,1-3 krzywa B