§ 34. Звукоизолирующие ограждения и конструкции

Как можно видеть из приведенных в § 33 расчетов, шум в окружающей среде в ряде случаев существенно зависит от звукоизоляции ограждающих конструкций. Поэтому правильный выбор звукоизолирующих конструкций и их расчет имеют большое значение для успешного решения вопроса снижения шума. Есть определенное различие в подходе к устройству звукоизолирующих конструкций для проектируемых объектов и уже эксплуатируемых. Так, если в стадии проектирования речь идет только о выборе соответствующей конструкции, обеспечивающей требуемую звукоизоляцию, то для условий эксплуатации возникает, кроме того, необходимость улучшения звукоизолирующих качеств различных ограждений. С этих позиций и будем рассматривать вопросы устройства звукоизолирующих ограждений и конструкций.

Прежде всего необходимо определить величину требуемой звукоизоляции R_тр. Применительно к рассмотренным случаям проникновения шума в окружающую среду эта величина, равная требуемому снижению шума ΔL_тp, определяется следующим образом. При излучении шума через стенки канала (рис. 69, в) величина R_тр (в дБ) стенок канала определяется в стадии проектирования как

R_тр=R_к=L_P-ΔL_Р+10lg(F_н/F)-20lgr-ΔL^оп_P-L_доп-11 (28)

где обозначения те же, что и в выражениях (22), (23) и (26). Для эксплуатируемых установок, когда обнаруживается недостаточная звукоизоляция стенок канала, величина добавочной звукоизоляции ΔR_тр равна требуемому снижению шума, определяемому по формуле (26).

Если шум излучается через строительные ограждения шумного помещения (рис. 69, г), то требуемая звукоизоляция (в дБ) при проектировании определяется на основании выражений (22) и (24) как

R_тр=10lg∑ⁿ_i=110 ^0,1L_Pi-10lgB+10lg F_огр-20lg r-L_доп-5, (29)

а при эксплуатации, когда известен средний уровень звукового давления L_cp (в дБ) в шумном помещении, - как

R_тр=L_cp+10lg F_огр-L_доп-ll. (30)

Повышенный шум в жилой застройке связан с недостаточной звукоизоляцией окон и световых проемов. Попутно отметим, что определяемая выражением (30) R_тp для данного случая равна превышению измеренного уровня звукового давления в жилой застройке над допустимым при условии, что это превышение обусловлено только проникновением шума через ограждения помещения.

После определения R_тр необходимо запроектировать такую конструкцию, чтобы ее звукоизоляция R в каждой частотной полосе была бы не ниже R_тр, т. е. R≥R_тр. Поскольку эффект изоляции звука основан на его отражении, то звукоизолирующие ограждения делают из материалов с большим акустическим сопротивлением (из бетона, кирпича, металла, стекла и т.д.). Наиболее часто применяют однослойные и многослойные звукоизолирующие конструкции. Из теории и практики звукоизоляции известно, что в частотной характеристике однослойного ограждения есть несколько областей, где звукоизоляция подчиняется определенным закономерностям, в частности область, в которой R меняется по так называемому закону масс

R=20lg mf-47,5,

где m - поверхностная плотность, кг/м² (масса 1 м² ограждения); f - частота звука, Гц. Из этого выражения можно сделать два важных вывода; величина R увеличивается с возрастанием массы ограждения, а для одного и того же ограждения зависит только от частоты звука.

Нужно отметить, что точный расчет звукоизоляции различных ограждений довольно сложен, поэтому в практических условиях конструкцию звукоизолирующего ограждения, обеспечивающего требуемую величину R_тр, выбирают по справочнику [8] или рассчитывают, используя приближенные методики. Расчет изоляции плоского однослойного ограждения от воздушного шума состоит в построении частотной характеристики звукоизоляции этого ограждения. В зависимости от материала ограждения принимаются следующие методы расчета. Для материалов с поверхностной плотностью m от 100 до 1000 кг/м² (бетон, железобетон, кирпич и т. д.) расчет проводится в такой последовательности:

1) определяется средняя поверхностная плотность ограждения т, кг/м²;

2) на бланке графика, по оси абсцисс которого в логарифмическом масштабе отложены частоты f, Гц, а по оси ординат - величины звукоизоляции R ограждения, строится частотная характеристика звукоизоляции, состоящая из четырех прямолинейных участков АВ, ЕС, CD и DE (рис. 74, а). Для этого по данным табл. 42 в зависимости от поверхностной плотности ограждения т находят значения частот f_B, f_C, f_D, по которым определяют положения точек В, С и D и соответствующие этим частотам значения R_B, R_C и R_D. Через точки В и С проводят горизонтальный отрезок ВС. Из точки В влево вниз проводят прямую АВ с наклоном 6дБ на октаву. Точки С и D соединяют прямой линией, имеющей подъем 7,5 дБ на октаву. От точки D вправо проводят горизонтальную прямую до точки Е, соответствующей частоте f=8000 Гц;

Рис. 74. Графики частотной характеристики звукоизоляции однослойного ограждения из строительных материалов: а - график для построения частотной характеристики звукоизоляции; б - частотная характеристика звукоизоляции

3) по полученной кривой определяют значения звукоизоляции R для 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц и значения R переносят на бланк, по оси абсцисс которого отложены среднегеометрические частоты октавных полос (рис. 74,6).

Частотная характеристика звукоизоляции однослойного тонкого ограждения из металла, стекла и других материалов определяется аналогичным образом и имеет вид, изображенный на рис. 75, а [7]. Координаты точек В и С находятся по табл. 43. Наклон отрезка ВА принимается равным 5 дБ на каждую октаву для конструкций из органического и силикатного стекла и 4 дБ - для других материалов. Наклон отрезка CD составляет 8 дБ на октаву.

Рис. 75. Графики частотной характеристики звукоизоляции тонких ограждений: а - плоских; б - цилиндрических

Для цилиндрической стальной оболочки диаметром D мм и толщиной стенки h мм частотная характеристика звукоизоляции имеет вид ломаной линии, показанной на рис. 75, б. Координаты точек В и С определяются по формулам:

f_B=1,6•10⁶/D; R_B=74-20lg D/h; f_C=12•10⁴/h; R_C=31

Отрезки BA и CD проводятся соответственно с наклоном 6 и 8 дБ на октаву.

При устройстве составных ограждений (перегородок с окнами, дверьми и т. д.) необходимо учитывать, что с особой легкостью шум проникает через всевозможные неплотности в ограждениях, существенно снижая их звукоизоляцию, поэтому такие ограждения должны иметь звукоизоляцию входящих в них «слабых» элементов по возможности близкой к звукоизоляции основного ограждения.

Одним из распространенных и эффективных способов снижения шума машин и оборудования, установленных непосредственно на территории жилой застройки, является устройство на них звукоизолирующих кожухов, полностью закрывающих источники шума, что позволяет значительно уменьшить шум машин, поскольку устраняется свободное (прямое) распространение звуковых волн. Конструкции применяемых кожухов весьма разнообразны. В зависимости от вида машины, условий ее эксплуатации они бывают стационарными, съемными или разборными, имеют смотровые окна, открывающиеся дверцы для обслуживания, проемы для ввода различных коммуникаций. Эффективность звукоизолирующего кожуха зависит не только от звукоизоляции его отдельных элементов, но и герметичности. Особенно это важно при установке кожуха на машину, работа которой должна проходить при определенных температурах, что вынуждает делать систему обдува. С этой целью в кожухе делаются отверстия для прохода воздуха, оборудованные глушителями шума, которые должны обеспечить снижение шума не ниже требуемой звукоизоляции стенок кожуха и не обладать излишне большим аэродинамическим сопротивлением. Наиболее подходящи для этого щелевидные глушители из звукопоглощающего материала толщиной 50 мм, расположенного с одной или двух сторон щели, ширина которой должна быть в пределах 10-20 мм для одностороннего расположения материала и 30-40 мм для двустороннего. Длина глушителя должна определяться расчетом (см. § 36), обычно она составляет 500-700 мм.

Стенки кожуха выполняются из листовых несгораемых материалов (стали, дюралюминия, пластмасс и др.). Внутренняя поверхность кожуха обязательно должна облицовываться звукопоглощающим материалом толщиной 30-100 мм (меньшая величина - для высокочастотного шума, большая -для низкочастотного) с целью уменьшения плотности звуковой энергии внутри кожуха и в конечном итоге для повышения его эффективности. Очень важно, чтобы кожух непосредственно не соприкасался с изолируемой машиной, поэтому должны быть приняты соответствующие меры по виброизоляции. На рис. 76, а показана конструкция звукоизолирующего кожуха для центробежного вентилятора, состоящего из металлического корпуса 1 толщиной 1,5 мм и слоя звукопоглощающего материала 2 (минераловатных плит) толщиной 50 мм. Для предотвращения проникновения шума в местах прохождения воздуховодов через кожух сделаны уплотнения из резины 3, причем сами воздуховоды подсоединены к вентилятору через гибкие вставки 4. Вентилятор установлен на виброизоляторы 5. Установка такого кожуха существенно снижает шум вблизи вентилятора (кривые 1 и 2, рис. 76, б соответственно, спектры шума до и после установки кожуха). Как показывает опыт, при установке кожуха на вентилятор должны быть приняты меры по звукоизоляции выходящих из кожуха воздуховодов. Возможен также такой вариант, когда на входе и выходе вентилятора ставится трубчатый глушитель, который одновременно повышает звукоизоляцию и снижает шум, распространяющийся по воздуховодам.

Рис. 76. Звукоизолирующий кожух для центробежного вентилятора (а); спектры шума (б)

Требуемая эффективность звукоизолирующего кожуха определяется по формуле

ΔL_кож.тр=L-L_доп+5, (31)

где L - рассчитанный по формуле (22) уровень звукового давления в расчетной точке или измеренный уровень; L_доп - допустимый уровень по нормам, дБ.

При проектировании необходимо обеспечить снижение шума кожухом ΔL_кож, которое было бы не меньше требуемой эффективности ΔL_кож.тр.

Величина ΔL_кож для некоторых конструкций кожухов со стенками плоской формы приведена в табл. 44.

Величина ΔL_кож в общем виде зависит от звукоизоляции стенок кожуха, его размеров, наличия и качества звукопоглощающей облицовки, источника шума и других факторов и приближенно равна

ΔL_кож=R+10lgα, (32)

где R - звукоизоляция стенок кожуха, дБ, определяемая по приведенным данным (в начале параграфа); α - реверберационный коэффициент звукопоглощения облицовки внутренней поверхности кожуха, определяемый по табл. 45 или другим данным.

Если расчет по формуле (32) показал, что для принятой конструкции кожуха величина ΔL_кож оказалась меньше требуемой ΔL_кож.тр, то необходимо увеличить толщину стенки кожуха, применить другой материал для него или заменить звукопоглощающий материал на более эффективный.

Изготовлению шумящего оборудования, в частности весьма шумных передвижных компрессорных станций (ИКС), в специальном звукоизолированном исполнении уделяется большое внимание. Ряд зарубежных фирм выпускает ПКС не только в стандартном исполнении, но и в шумозаглушенном. Компрессор и двигатель закрываются кожухом-капотом, оклеенным изнутри звукопоглощающим материалом; система выхлопа двигателя снабжается глушителем и т. д. Все это позволяет снизить шум ПКС на 5-10 дБА.

Продажа Шин и дисков в Нижнем Новгороде linaris.ru.