Rys Zmniejszenie poziomu hałasu z odległością od źródła w pomieszczeniu zamkniętym i w przestrzeni otwartej

Transkrypt

1 6.4. HAŁAS W POMIESZCZENIACH ZAMKNIĘTYCH Uzmysłowienie sobie faktu, że większość oeracji rodukcyjnych w rzemyśle elektromaszynowym odbywa się w omieszczeniach zamkniętych, urzytomnia nam waę odjęteo zaadnienia. Zaś rosty ekseryment z tym samym źródłem hałasu usytuowaneo w rzestrzeni otwartej, w omieszczeniu i w różnych jeo miejscach rzekonuje nas o konieczności wniknięcia w istotę zaadnienia. Wzory dotyczące oziomu hałasu w omieszczeniach zamkniętych odane zostały w unkcie 4.5, tutaj zaś rzyomnijmy najważniejsze, ilustrując je wykresami i rzykładami. Rys Zmniejszenie oziomu hałasu z odlełością od źródła w omieszczeniu zamkniętym i w rzestrzeni otwartej Najbardziej oczywiste orównanie akustyczne rzestrzeni otwartej i omieszczenia zamknięteo rzedstawia rys Widać tu, że o rzekroczeniu romienia raniczneo (wzór (4.45)) r = R 4Ω oziom hałasu w omieszczeniu utrzymuje się na stałym oziomie, odczas dy w rzestrzeni otwartej sadałby dalej. Co więcej, oziom hałasu w omieszczeniu zależy od stonia jeo wytłumienia, czyli średnieo wsółczynnika ochłaniania α. Ilościowo okazane zależności odzwierciedla wzór (4.55), który oddamy szczeółowej analizie dzie L i - oziom hałasu w omieszczeniu, L N - oziom mocy źródła, R - stała omieszczenia, Φ - wsółczynnik kierunkowości źródła, Ω - kąt bryłowy romieniowania źródła, A - owierzchnia ochłaniająca omieszczenia, S - jeo owierzchnia oraniczeń, D -index kierunkowości romieniowania źródła. Poddamy obecnie te zależności wszechstronnej analizie.

2 6.4.l WPŁYW WYTŁUMIENIA POMIESZCZENIA I LOKALIZACJI ŹRÓDŁA W zaadnieniach obliczeniowych hałasu w omieszczeniu każde rzeczywiste źródło redukujemy do unktoweo o wsółczynniku kierunkowym Φ = 1. Może się jedynie zmieniać istotnie lokalizacja źródła i związane z tym warunki romieniowania Ω. Aby te zmiany uwzlędnić w ostaci bezwymiarowej, używa się wsółczynnika kierunkowości romieniowania D = 4ΠΦ / Ω, który wskazuje w jaką część kąta ełneo romieniuje swą moc nasze bezkierunkowe źródło hałasu. Tak więc we wzorze (6.1) wsółczynnik D uzewnętrznia ołożenie źródła, zaś stała omieszczenia R jeo wytłumienie. Przyomnijmy tu co oznaczają łówne wartości D: D = l - romieniowanie źródła w ełną rzestrzeń, D = - romieniowanie źródła w ółrzestrzeń, D =4 - źródło rzy ścianie na odłodze, D =8 - źródło w narożu. Przy tych danych rzeanalizujemy kolejny rys. 6,9, rzedstawiający ostatnią część wzoru (6.1), czyli LI LN w funkcji odlełości od źródła r oraz wartości stałej omieszczenia R. Rys Obniżenie oziomu hałasu w omieszczeniu w funkcji odlełości r i jeo wytłumienia R (stała omieszczenia) Jak widać lokalizacja źródła (D) ma istotny wływ na oziom hałasu tylko w ramach romienia raniczneo dla r < r, czyli dla bezośredniej obsłui. Moą to być różnice nawet bliskie 10 db, jeśli orównamy różnice dla D = l i D = 8. W olu dalekim r > r jak widać na rysunku, liczą się jedynie własności omieszczenia, tzn. jeo średnie wytłumienie w ostaci α lub R. Na rysunku 6.9 widać więc wyraźnie dwie strefy zmienności oziomu hałasu w omieszczeniu. Strefa ierwsza (ole bezośrednie) charakteryzuje się sadkiem oziomu 0 db/ dekadę i oziomem wyjściowym tym wyższym, im większy jest wsółczynnik kierunkowości D. Strefa drua (ole dyfuzyjne) charakteryzuje się z kolei oziomem ustalonym zależnym tylko od stałej omieszczenia R, czyli od jeo własności eometrycznych i

3 ochłaniających. Granice tych dwu stref określa znany już romień raniczny r = R D / 16Π = R / 4Ω, wyznaczony orzez rzecięcie się asymtot ola dyfuzyjneo i bezośrednieo. Wedłu tej definicji wyznacza się omiarowo wartość romienia raniczneo omieszczeń zamkniętych. Z unktu widzenia zastosowań najbardziej ważną srawą, ozostałą do ilościoweo naświetlenia, jest ocena efektywności wytłumienia omieszczenia jako środka redukująceo oziom hałasu. Weźmy więc od uwaę źródło hałasu o mocy N w omieszczeniu o owierzchni oraniczeń S i średnim wsółczynniku ochłaniania α l. Wtedy stała omieszczenia wynosi R 1 = A1 / (1 α1) = Sα 1 / (1 α 1), zaś na mocy (6.1) oziom hałasu w omieszczeniu będzie Po dodatkowym wyłożeniu ścian i innych oraniczeń materiałem o dużym ochłanianiu będziemy z kolei mieli stąd łatwo znaleźć obniżenie oziomu hałasu uzyskane rzez dodatkowe wytłumienie omieszczenia Przerowadzając obliczenia dla każdeo z asm oktawowych oddzielnie (z uwai na zmienność α = α ( f ), możemy oszacować sodziewaną obniżkę oziomu w oktawach Znając zaś widmo źródła hałasu, można z kolei zaleźć obniżenie oziomu hałasu dla daneo źródła, Zauważmy rzy tym (rys 6.7 i 6.8), że rzy r > r we wzorze (6.) dominują czynniki zależne jedynie od wytłumienia W takim razie obniżkę hałasu w olu dyfuzyjnym omieszczenia można oszacować z zależności Dla wielu omieszczeń rodukcyjnych mimo dodatkoweo wytłumienia średni wsółczynnik ochłaniania nie rzewyższa wartości α = 0, 3 W takich rzyadkach można osłuiwać się wzorem jeszcze bardziej uroszczonym, dyż

4 W monorafii Pierce [77, s 66] wzorem tym należy osłuiwać się wtedy, dy równoważną owierzchnię ochłaniania A szacujemy z omiarów czasu ołosu T60 za omocą uroszczoneo wzoru Sabine (4.41) : T60 = 0,161V / ( α S ).Jeżeli natomiast używamy dokładneo wzoru Eyrina T 60 = 0,161V / S ln ( 1 α )) być ważne i wzorem wiodącym ozostaje (6 3), zastrzeżenie to rzestaje być ważne i wzorem wiodacym ozostaje ( 6.3 ). Dal zilustrowania zakresu dokładności i sosobu osłuiwania się odanymi wzorami rozważmy rzykład. Przykład. Warsztat mechaniczny o wymiarach owierzchni 10 x 7,5 m i wysokości 5 m ( S=35 m ) charakteryzuje się średnim wsółczynnikiem w aśmie Hz równym α = 0, 1 ; ( A 1 =0,1x35=3,5 m ; R 1 =3,5:0,9=6, m ). W omieszczeniu tym działa unktowe źródło dźwięku w dostatecznym oddaleniu od oraniczeń (Q=1). W rezultacie dodatkoweo wytłumienia omieszczenia średni wsółczynnik ochłaniania Dźwięku zwiększył się dwukrotnie α = α 1 = x 0,1 = 0,, A = 65 m, R = 65 0,8 = 81, m. Obliczmy rzy takich danych sadek oziomu hałasu w omieszczeniu w odlełości r = 3,5 m od źródła. Wykonując obliczenia mamy : - ze wzoru (6.) : L I =3, db, - ze wzoru (6.3) : L I = 3, 6 db, - ze wzoru (6.4) : L I = 3, 0 db. Jeśli α = 5α1, co jest na oół nieosiąalne, to : - ze wzoru (6.) : L I = 7, 9 db, - ze wzoru (6.3) : L I = 10 db, - ze wzoru (6.4) : L I = 7 db. Analizując wyniki otrzymane w rzykładzie, można owiedzieć, że jeśli wzór (6.) daje wyniki dokładne, to dwa ozostałe dają wyniki rzybliżone. Odchylenia od wartości dokładnej otrzymane za omocą wzoru (6.3) wynikają z założenia r > r r i jeśli dla daneo omieszczenia jest ono sełnione, to otrzymane wyniki są orawne (są one zawsze orawne dla ola dyfuzyjneo). Jak widać z rzykładu wariant ierwszy jest na ranicy sełnienia założeń, zaś wariant drui nie sełnia założeń ola dyfuzyjneo. Błędy w ostatnim wzorze (6.4) wynikają z omówionych wyżej rzyczyn, lecz są one komensowane szacunkowym uwzlędnieniem właściwości omieszczenia (A zamiast R). Sumując wnioski uzyskane z rzykładu, zwłaszcza jeo wariantu ierwszeo, można owiedzieć, że uzyskana zodność wyników jest dostateczna dla obliczeń raktycznych. Jednak w rzyadku omieszczeń o większej kubaturze i różnych odlełościach od źródła zaleca się stosować wzór dokładny (6.). Zalecenie to otwierdzają rezultaty racy [40], w której rzerowadzono analizę teoretyczną i ekserymentalną stosowalnosci

5 teo wzoru w odniesieniu do hal rodukcyjnych. Przytoczone wyżej rozumowanie odnosi się do hal o kształtach reularnych. Hale wielokondynacyjne lub jednokondynacyjne o kształcie niskim i wydłużonym nie dają się oisać za omocą rostych modeli, zaś zależności na sadek oziomu hałasu mają tu charakter emiryczny i można je znaleźć w [ 101, 10, 77, r.6]. Sumując wnioski dotyczące hałasu w omieszczeniach rodukcyjnych można stwierdzić, że dzięki akustycznie racjonalnej lokalizacji źródła można w olu bliskim uzyskać sadek oziomu hałasu rzędu ~10 db. Podobneo rzędu obniżenie oziomu da się uzyskać w olu dalekim rzez istotne wytłumienie omieszczenia (atrz rzykład).