ГОСТы ГОСТ Р ЕН 12354-5-2012 Акустика зданий. Часть 5. Шум инженерного оборудования

6 Неопределенность расчета

Неопределенность расчета уровней шума инженерного оборудования в зданиях зависит от входных данных об источниках и структурах, сложности моделируемой ситуации, преобладающих механизмов звукопередачи и соответствующего диапазона частот. Следует отличать неопределенность исходных данных об источнике шума и неопределенность расчета звукопередачи. Значения указанных неопределенностей будут отличаться в зависимости от вида оборудования, но количественной информации об этом пока еще недостаточно.

Обобщенным показателем неопределенности является расширенная неопределенность оценки одним числом (корректированных по A или по C уровней шума), которая при коэффициенте покрытия 2 может быть равна до 5 дБ для исходных данных об источнике шума и 5 дБ для расчетных значений звукопередачи. При предполагаемой независимости этих составляющих суммарная неопределенность, таким образом, будет достигать 7 дБ. Основываясь на опыте применения сопоставимых расчетных моделей, в таблице 2 представлена оценка неопределенности для разных типов источников шума. Для уточнения и детализации приведенных в таблице неопределенностей необходимы дополнительные исследования и сравнения.

Таблица 2​

Общая оценка расширенной неопределенности
для различных видов инженерного оборудования здания
​

 

Приложение A
(обязательное)

Перечень основных обозначений​

A - Эквивалентная площадь звукопоглощения приемного помещения; м²

Aref - Стандартная эквивалентная площадь звукопоглощения, равная 10 м²; м²

As - Эквивалентная площадь звукопоглощения помещения источника; м²

c₀ - Скорость звука в воздухе; м/с

d - Расстояние между элементом, излучающим шум, и контрольной точкой в помещении; диаметр воздуховода; м

Dn,s - Приведенная разность уровней при косвенной воздушной звукопередаче через систему s; дБ

Dt,i - Потери при звукопередаче элементом i системы; дБ

Dt,oi - Потери звуковой мощности для отверстий воздуховода или устройства при звукопередаче снаружи внутрь; дБ

Dt,io - Потери звуковой мощности для отверстий воздуховода или устройства при звукопередаче изнутри наружу; дБ

Ds,i - Звукопередача элементу i в помещении источника; дБ

Di - Вносимые потери глушителя шума или других элементов воздуховода; дБ

DW - Коэффициент звукоизоляции звуковой мощности кожухом (ограждением); дБ

DC,i - Коэффициент связи источника, установленного на несущем элементе здания i; дБ

Dsa,i - Коэффициент преобразования структурного шума в воздушный для несущего элемента i; дБ

DΩ - Индекс направленности излучающего элемента или источника в помещении; дБ

e - Число элементов между помещением источника и приемным помещением

Ei,a - Энергия колебаний элемента i, возбужденная воздушным шумом; Дж

Ei,s - Энергия колебаний элемента i, возбужденная структурным шумом; Дж

f - Среднегеометрическая частота полосы частот; Гц

kₘ - Средняя по частоте переходная динамическая жесткость упругой опоры m, Н/м

l - Длина элемента, измеренная вдоль осевой линии воздуховода; м

lref - Опорная длина, lref = 1 м; м

Ln - Суммарный приведенный уровень звукового давления в помещении от всех источников; дБ относительно 20 мкПа

LnT - Суммарный стандартизованный уровень звукового давления в помещении от всех источников; дБ относительно 20 мкПа

Ln,d,i - Приведенный уровень звукового давления шума, переданный через трубу или воздуховод от источника i, дБ относительно 20 мкПа

Ln,a,j - Приведенный уровень звукового давления воздушного шума, переданный через конструкцию здания от источника j; дБ относительно 20 мкПа

Ln,s,k - Приведенный уровень звукового давления структурного шума, переданный через конструкцию здания от источника k; дБ относительно 20 мкПа

L₀ - Уровень звукового давления в помещении источника и/или снаружи воздуховода; дБ относительно 20 мкПа

Ln,a,ij - Приведенный уровень звукового давления в приемном помещении, обусловленный возбуждением элемента i в помещении источника и переданный излучающему элементу j в приемном помещении; дБ относительно 20 мкПа

Ln,s,ij - Приведенный уровень звукового давления структурного шума в приемном помещении, созданный источником, установленным на несущем элементе здания i в помещении источника, и переданный от возбужденного элемента i в помещении источника излучающему элементу j в приемном помещении; дБ относительно 20 мкПа

LW, LWa - Уровень звуковой мощности источника воздушного шума; дБ относительно 1 м·Вт

LW,in - Уровень звуковой мощности на входе воздуховода; дБ относительно 1 м·Вт

LW,out - Уровень звуковой мощности на выходе воздуховода; дБ относительно 1 м·Вт

LW,unit - Уровень звуковой мощности модуля; дБ относительно 1 м·Вт

LWs,c - Уровень звуковой мощности источника структурного шума; дБ относительно 1 м·Вт

LWs,inst - Уровень звуковой мощности структурного шума, переданного несущему элементу, на котором он установлен (переданная мощность); дБ относительно 1 м·Вт

mi - Поверхностная плотность элемента i; кг/м²

m - Число элементов i в помещении источника, участвующих в звукопередаче; число источников шума, связанных с передачей шума по воздуховоду, число упругих опор

n - Число элементов j в приемном помещении, участвующих в звукопередаче; число источников воздушного шума; число ответвлений воздуховода

o - Число источников структурного шума

Q - Коэффициент направленности излучения элемента

Q' - Эффективный коэффициент направленности источника с учетом ближнего звукового поля

ri - Среднее расстояние от поверхности источника до элемента i

Ri - Звукоизоляция элемента здания i

Rij,ref - Звукоизоляция побочного шума от элемента i из помещения источника к элементу j в приемном помещении с опорным значением площади Sref = 10 м²; дБ

Roi - Звукоизоляция воздуховода при звукопередаче снаружи внутрь; дБ

Rio - Звукоизоляция воздуховода при звукопередаче изнутри наружу; дБ

S₁ - Площадь первого элемента (i = 1) системы звукопередачи в помещении источника; м²

Sco - Площадь открытого конца воздуховода; м²

Si - Площадь возбужденного элемента i или несущего элемента i в помещении источника; м²

Sd - Площадь воздуховода, находящаяся под воздействием шума в помещении; м²

Scd,d - Площадь выходного поперечного сечения части, находящаяся под воздействием шума в помещении; м²

Scd,u - Площадь поперечного сечения воздуховода на входе части воздуховода, находящаяся под воздействием шума в помещении; м²

St - Суммарная площадь ограждающих поверхностей помещения; м²

T - Время реверберации; символ транспонирования вектора; с

Tref - Стандартное время реверберации; Tref = 0,5; с

Ts,i - Время структурной реверберации элемента i; с

V - Объем помещения; м³

Winj,i - Звуковая мощность структурного шума, переданная источником в опорный элемент здания i; Вт

Winc,i - Звуковая мощность воздушного шума, падающего на элемент i; Вт

Wsc - Звуковая мощность источника структурного шума; Вт

Y - Механическая подвижность (=1/Z) (комплексная величина); м/Н·с

Re(Yi) - Реальная часть подвижности элемента i в точке возбуждения; м/Н·с

Z - Механический импеданс (комплексная величина); Н·с/м

ΔL'W - Снижение уровня звуковой мощности единицей оборудования или единицей длины элемента; дБ

ΔL'W,i - Снижение уровня звуковой мощности элементом i; дБ

Ω - Телесный угол, в который происходит излучение; рад

τi - Коэффициент звукопроницаемости элемента i для воздушного шума; Ri = -10lgτi

σi - Коэффициент излучения свободных изгибных волн элемента i

 

Приложение B​

(справочное)​

Источники воздушного шума в системах вентиляции​

B.1 Уровень звуковой мощности вентиляторов

Уровень звуковой мощности вентиляторов должен указываться производителями в технической документации на вентилятор в соответствии с [40], [42]. Справочники и руководства предоставляют различные методы оценки уровня звуковой мощности вентиляторов, полученные на основе экспериментальных и теоретических исследований (см., например, [1]).

B.2 Уровень звуковой мощности потокового шума

Уровень звуковой мощности шума, генерируемого потоком воздуха на клапанах, решетках, демпферах, глушителях, различных частях воздуховодов, может быть измерен в соответствии с ЕН ИСО 7235. В справочниках и руководствах содержится множество методов расчета уровня звуковой мощности потокового шума, генерируемого различными элементами вентиляционных систем (см., например, [1]). Однако звуковая мощность потокового шума зачастую больше зависит от положения элемента в системе (взаимодействия между элементами), чем от свойств самого элемента.

Приложение C​

(справочное)​

Источники воздушного шума​

C.1 Источники шума

C.1.1 Инженерное оборудование гидромассажных ванн

Структурный и воздушный шум инженерного оборудования гидромассажных ванн измеряют в соответствии с [39] в специальной установке (см. приложение D). Воздушный шум характеризуется уровнем звуковой мощности LWA и может быть рассчитан по 4.3.

C.1.2 Системы канализации

Структурный и воздушный шум приборов систем канализации измеряют в соответствии с [38] в специальной установке (см. приложение D). Воздушный шум выражают приведенным уровнем звукового давления Lan. Такой метод определения шума применим к участкам систем канализации, как правило, длиной около 3 м.

Уровень звуковой мощности воздушного шума для указанного участка рассчитывают по формуле

LW = Lan + 10lg(Aref/4) = Lan + 4. (C.1)​

Формулу (С.1) применяют при расчетах по 5.5.2.

C.1.3 Отопительные системы

Для котлов с горелками и принудительной подачей воздуха, используемых в отопительных установках, соотношение между номинальной мощностью P, кВт и корректированным по A уровнем звуковой мощности LWA, дБА, выражается формулой [12]

LWA = 54 + 12lgP. (C.2)​

Погрешность расчета по формуле (С.2) составляет ±5 дБА при значительной величине низкочастотных составляющих.

У котлов, оборудованных системой вытяжки, возможно снизить корректированный по A уровень звуковой мощности до 20 дБА.

C.2 Звукопередача в помещении источника

Если источники шума расположены вблизи элементов здания, то оценка уровня звукового давления может быть принята равной численному значению уровня звуковой мощности.

Для воздушного шума точечного источника теоретически показано [13]:

• при близком расположении точечного источника к стене прямое излучение является преобладающим, и звукоизоляция стены при диффузном поле не дает достоверной оценки звукопередачи шума через стену;
• в случае сильной направленности источника локальное возбуждение стены схоже с механическим возбуждением, и следует соблюдать осмотрительность, особенно на частотах ниже критической частоты стены.

Это показывает, что при значительной интенсивности прямого и ближнего полей источников звукопередача не может быть корректно оценена величинами, полученными для диффузного поля (Rij, Ds,i). В этом случае требуется проводить оценку звукоизоляции, разрабатывая соответствующие практические методы.

Звуковое поле в пространстве между относительно большим источником шума и близко расположенным элементом здания можно рассматривать как диффузное звуковое поле с малым затуханием, что приводит к высокому уровню звукового давления. По известному или рассчитанному уровню звуковой мощности ΔL'W соответствующей площадью (l×b) м² источника на расстояния h от элемента здания уровень звукового давления может быть рассчитан по формуле [14]

Lₚ ≈ L'W - 10lg[(l + b)h/π]. (C.3)​

 

Приложение D​

(справочное)​

Источники структурного шума​

D.1 Измерение уровня звуковой мощности источника структурного шума

D.1.1 Общие положения

Измерение уровня звуковой мощности структурного шума включает в себя измерение скорости вибрации источника в точках его контакта с опорной поверхностью (в условиях, когда движение этих точек не ограничено механическими и иными связями) и измерение элементов матрицы входных подвижностей источника для всех шести степеней свободы. Для источника или его частей с несколькими точками контакта уровень звуковой мощности рассчитывают по формуле

LWs,c = 10lg|ν̅sf*ᵀ Y̅ₛ⁻¹ν̅sf| / Wref, (D.1a)​

где ν̅sf - комплексный вектор скорости вибрации для точек источника со многими степенями свободы, мс;

Y̅ₛ - комплексная матрица входных подвижностей источника, м/Н·с;
- символ комплексного сопряжения;
T - символ транспонирования вектора;
Wref - опорная звуковая мощность, Вт; Wref = 1 пВт.​

Для единственной точки контакта и одной степени свободы данное выражение принимает вид

LWs,c = 10lg[(νsf²/Wref)(1/|Yₛ|)], (D.1b)​

где νsf - среднеквадратичное значение скорости вибрации источника в точке контакта, м/с;

Yₛ - входная механическая подвижность источника в точке контакта, м/Н·с.​

Методы измерений должны быть основаны на применении данных формул или на аналогичных формулах, полученных в условиях тех или иных приближений, применимых к конкретным видам или группам оборудования (см. также [15]). Некоторые примеры приведены в следующих разделах настоящего приложения.

D.1.2 Инженерное оборудование с высокой механической подвижностью источника

Машины и оборудование с относительно легким основанием и/или монтажными опорами могут рассматриваться как источники чисто силового возбуждения, прилагаемого перпендикулярно несущему элементу здания. Такое приближение допустимо, когда опорный элемент здания обладает очень большой жесткостью. Оно оправдано и в случае источника с несколькими точками контакта при наличии нескольких степеней свободы, если источник можно охарактеризовать одной силой или звуковой мощностью структурного шума. Для таких источников их входная механическая подвижность очень высока по сравнению с подвижностями несущих элементов здания и может быть принята равной опорному значению Ys,ref = 10⁻³ м/Н·с.

D.1.2.1 Гидромассажные ванны как пример инженерного оборудования с высокой подвижностью источника

В стандарте [39] определены методы лабораторных измерений воздушного и структурного шума инженерного оборудования здания. В нем рассматривается оборудование, связанное с конструкциями, обладающими низкой механической подвижностью (массивные полы или стены, с поверхностной плотностью не менее 220 кг/м²). Для структурных шумов лабораторный метод измерения заключается в следующем.

Испытуемое оборудование устанавливают на плиты трехплоскостного стенда, как показано на рисунке D.1 (ванну устанавливают в углу помещения и прикрепляют к полу и двум стенам). На каждой из трех плит измеряют среднюю (по плоскости) скорость вибрации и время структурной реверберации. На основе полученных результатов измерений рассчитывают структурную мощность, возбужденную в каждой из плит. В полученное значение структурной мощности вносят поправки на разность между входными механическими подвижностями плит и входной подвижностью образцовой плиты, определяя при этом три корректированные компоненты мощности LWs,n,i (i = 1 до 3).

1 - упругий слой
Рисунок D.1 - Схематичное изображение испытательного стенда с тремя плитами​

По результатам лабораторных измерений определяют четыре величины: мощность воздушного шума LWa источника (см. С.1) и три корректированные компоненты мощности LWs,n,i (i = 1, 2, 3).

Для рассматриваемого типа источника его механическая подвижность очень высока и может быть приравнена опорному значению Ys,ref = 10⁻³ м/Н·с. Поэтому уровень звуковой мощности источника структурного шума и коэффициент связи рассчитывают по формулам:

LWs,c = LWs,n,i - 10lgY∞,rec - 30 = LWs,n,i + 23, (D.2а)

DC,i = -10lgRe(Yup,i) - 30, (D.2b)​

где Y∞,rec - механическая подвижность образцовой плиты, принятая равной Y∞,rec = 5·10⁻⁶ м/Н·с;

Yup,i - верхний предел механической подвижности плиты после установки источника, м/Н·с.​

Поскольку разность LWs,c - DC,i представляет собой уровень мощности структурного шума, возбужденного в элементе здания i, называемый уровнем переданной мощности i и обозначаемый LWs,inst,i [см. формулу (18)], верхний предел ее компонент можно определить непосредственно, используя LWs,n,i, по формуле

LWs,inst,i = LWs,n,i + 10lg(Yup,i/Y∞,rec). (D.3)​

D.1.2.2 Эквивалентная сила источника для приемной плиты

Вибрация механизмов и оборудования с несколькими степенями свободы и с высокой входной механической подвижностью нескольких точек контакта может быть описана через одну силу, репрезентативную всему возбуждению. Данная сила, называемая эквивалентной силой Feq, перпендикулярна несущей строительной конструкции. Такое упрощенное описание обеспечивает отклик, эквивалентный отклику реального источника при некоторых ограничениях, связанных как с источником, так и с несущей конструкцией. Такой подход эквивалентен методу по D.1.2.1, но отличается формой представления результатов.

В данном методе измерений упруго установленную плиту применяют в качестве приемной конструкции, аналогичной приемному реверберационному помещению. Эквивалентный уровень силы рассчитывают по измеренной при работающем источнике скорости вибрации плиты ν² и следующим ее характеристикам: входная механическая подвижность в точке возбуждения Y, масса M и время структурной реверберации Tₛ по формуле

LF,eq = 10lg(2,2ν²M2π / TₛRe(Y)Fref²). (D.4)​

Примечание - Подобные методы измерений представлены в литературе для таких источников шума, как стиральные машины и вентиляторы (см. 5.1 и 5.6).

Для таких источников их входная механическая подвижность высока по сравнению с подвижностями несущих элементов здания и может быть принята равной опорной подвижности Ys,ref = 10⁻³ м/Н·с. Уровень звуковой мощности источника структурного шума рассчитывают по формуле

LWs,c = LF,eq + 10lg|Ys| = LF,eq - 30, (D.5a)​

где LF,eq - (эквивалентный) уровень силы источника, дБ;

Ys - механическая подвижность источника, м/Н·с; Ys,ref = 10⁻³ м/Н·с.​

Соответствующий коэффициент связи источника, установленного на несущем элементе здания i, в данном случае может быть выражен формулой

DC,i = -10lgRe(Yi) - 30. (D.5b)​

Для большинства несущих элементов здания данный коэффициент имеет отрицательное значение, указывающее, что фактическая мощность возбужденного в конструкции шума ниже мощности структурного шума источника.

В приложении F приведены рекомендации по оценке механической подвижности Yi несущих элементов.

D.1.2.3 Метод замещения для определения эквивалентной силы источника

Для источников с высокой входной механической подвижностью можно разработать методы измерения Feq на основе принципа замещения (см. [11], [16]). Для этого измеряют выходную характеристику (уровень звукового давления излучения или уровень скорости вибрации) рассматриваемого источника и замещающего источника с известным (измеренным) уровнем силы. Эквивалентный уровень силы рассчитывают по формуле

LF,eq = LF,sub,source + (Lsource - Lsub,source). (D.6)​

На практике в качестве источника замещения можно использовать стандартную ударную машину. В приложении F приведены сведения об уровне силы для данного источника относительно приемной конструкции с малой механической подвижностью.

Уровень звуковой мощности источника структурного шума и коэффициент связи определяют по формулам (D.5).

D.1.2.4 Оборудование установок водоснабжения

Структурный шум, вызванный работой оборудования установок водоснабжения, устанавливается и измеряется в соответствии с ЕН ИСО 3822 в специальной испытательной установке и выражается уровнем звукового давления оборудования Lap. Исходя из данной величины определяют уровень звуковой мощности источника структурного шума и коэффициент связи (при механической подвижности источника, равной опорному значению Ys,ref = 10⁻³ м/Н·с) по формулам:

LWs,c = Lap - 10lg(Re(Y)σ/ωηm) - 22 ≈ Lap + 65 + 10lg(0,01f + 0,5√f) - 30; (D.7a)

DC,i = -10lgRe(Yi) - 30. (D.7b)​

В приложении F приведены рекомендации по оценке механической подвижности Yi несущих элементов.

D.1.2.5 Оборудование системы канализации

Структурный и воздушный шум систем канализации определяют в условиях стандартной лаборатории для рассматриваемой части систем канализации и конкретного способа монтажа в соответствии с [38] (см. рисунок D.2).

1 - входное отверстие; 2 - крепление к разделительной стене;
3 - помещение источника; 4 - приемное помещение
Рисунок D.2 - Стандартная испытательная установка
для оборудования системы канализации по [38]​

Канализационные трубы монтируют в помещении источника и присоединяют к испытательной стене. Измеряют излучаемый ими шум, а также структурный шум, излучаемый стеной. Вклад структурного шума затем вычитают, и результат выражают приведенным уровнем звукового давления Lan воздушного шума. Дальнейшее использование результатов см. в приложении C.

Для измерения структурного шума оборудование системы канализации монтируют вне приемного помещения и присоединяют трубы к разделительной стене. Измеряют (с учетом косвенной структурной звукопередачи) структурный шум, вызванный вибрацией, переданной стене через крепления, и излученный в приемное помещение. Измеряют также воздушный шум, передаваемый через стену в приемное помещение (когда трубы отсоединены от разделительной стены), который при необходимости вычитают из излученного структурного шума. Предложенный метод применим только для труб, являющихся источниками силового возбуждения (что имеет место в распространенном случае пластиковых труб, установленных на массивной конструкции). Для проверки применимости метода используют следующую процедуру. Измеряют акустические характеристики разделительной стены и выражают их через коэффициент отклика конструкции. Уровень структурного шума измеряют с поправкой на разность коэффициентов отклика между испытуемой разделительной и образцовой стенами. Результат называют характеристическим уровнем звукового давления источника структурного шума и обозначают Ln,sc.

С большой вероятностью можно предположить, что силовое возбуждение от источника направлено перпендикулярно несущей стене, поскольку рассматриваемым диапазоном возбуждения является только область низких и средних частот (на более высоких частотах нельзя пренебрегать влиянием моментов силы) и точки крепления труб к стенам обычно расположены далеко от краев стены (в противном случае влиянием моментов силы нельзя будет пренебречь даже в области низких частот). В этом случае можно рассматривать только одну степень свободы движения источника (перпендикулярно к стене). Кроме того, механическая подвижность трубы, как правило, намного выше, чем входная механическая подвижность несущей стены, что позволяет считать трубу источником силового возбуждения. Тогда подвижность источника можно считать равной Ys,ref = 10⁻³ м/Н·с.

Таким образом, характеристический уровень звуковой мощности источника структурного шума и коэффициент связи могут быть рассчитаны по формулам:

LWs,c = Lsc - LSSR + 34,7 - 10lgf² = Lsc + 8lgf + 23,5; (D.8а)

DC,i = -10lgRe(Yi) - 30, (D.8b)​

где Lsc - характеристический уровень структурного шума в соответствии с [38];

LSSR - структурная чувствительность образцовой стены в соответствии с [38].​

В приложении F приведены рекомендации по оценке механической подвижности Yi несущих элементов.

 

D.1.3 Инженерное оборудование с известной механической подвижностью источника

При известной механической подвижности источника на основе измеренных данных могут быть определены другие оценки характеристической мощности и коэффициента связи.

Как пример рассмотрим в качестве источника силового возбуждения стандартную ударную машину, входная механическая подвижность которой может быть определена как подвижность сосредоточенной массы (M = 0,5 кг; Yₛ = 1/jωM), которая прилагает возбуждение перпендикулярно плоскости несущего элемента i, имеющего действительную механическую подвижность Yₛ = 1/Zi. В данном случае характеристическая мощность и коэффициент связи рассчитываются по формулам:

LWs,c = LF - 5 - 10lgf ≈ 115 дБ относительно 1 пВт, на треть октавы; (D.9а)

DC,i = -10lgωMYi + 10lg[1 + (ωMYi)²] дБ. (D.9b)​

В приложении F приведены рекомендации по оценке механической подвижности Yi несущих элементов.

Оценку механической подвижности конкретного источника можно получить исходя из его конструкции. Такой подход основан на общих выражениях для подвижности основных частей машин, таких как сосредоточенная масса, балки, плиты, трубы и т.д. Для небольших источников хорошую оценку подвижности источника можно получить, представив его в виде сосредоточенной массы. Для источников с нежесткими опорами основой для расчета подвижности являются масса источника и жесткость его опор. В таблице D.1 приведены некоторые соотношения для подвижности типичных элементов зданий.

Таблица D.1​

Оценки механической подвижности типичных конструктивных элементов

​

Мощность источника и переданная мощность для двух типов несущих элементов, рассчитанные по данным формулам, показаны на рисунке D.3.

Примечание - Все зависимости приведены для
корректированных

по ​

A ​

уровней звуковой мощности.​

Рисунок D.3 - Мощность структурного шума ударной машины: характеристическая
мощность источника, переданная мощность для деревянного и бетонного пола​

D.1.4 Инженерное оборудование с малой механической подвижностью источника

Машины с массивными жесткими рамами и/или опорами наилучшим образом описываются как источники кинематического возбуждения, для которых скорость вибрации в точках контакта перпендикулярна несущему элементу здания. Однако такое приближение применимо только при условии упругого закрепления источника на несущем элементе здания. Это приближение может быть использовано и в случае источника с несколькими точками контакта при наличии нескольких степеней свободы, если источник можно охарактеризовать эквивалентной скоростью вибрации νeq, перпендикулярной опорным элементам здания. Такое упрощенное описание обеспечивает отклик, эквивалентный отклику реального источника при некоторых ограничениях, связанных как с источником, так и с несущим элементом.

Примечание - Методы измерений, реализующие данный подход, находятся в стадии разработки. Кроме этого, можно применять [36]*.
________________
* [36] соответствует ГОСТ Р 53573-2009 "Вибрация. Измерения вибрации, передаваемой машиной через упругие изоляторы. Общие требования".

Входной импеданс таких источников высок по сравнению с импедансами несущих элементов здания. В качестве образцового значения импеданса такого источника может быть принято Zs,ref = 10⁶ м/Н·с. Уровень звуковой мощности источника структурного шума рассчитывают по формуле

LWs,c = Lν,eq + 10lg|Zₛ + 10lg(νref²/Wref)| = Lν,eq. (D.10а)​

Соответствующий коэффициент связи включает в себя свойства упругих опор m, характеризующиеся их (средней по частоте) динамической переходной жесткостью kₘ, измеренными в соответствии с ЕН ИСО 10846-1, и определяется по формуле

DC,i = -10lg(kₘ²/ω²)Re(Yi) + 60. (D.10b)​

В приложение F приведены рекомендации по оценке механической подвижности Yi несущих элементов.

D.2 Крепление на упругих опорах

Характеристики упругих опор (упругих элементов, виброизоляторов) в соответствии с ЕН ИСО 10846-1 полностью описываются матрицей переходных динамических жесткостей (для шести степеней свободы). Однако для наиболее распространенных применений в строительстве достаточно знать переходную динамическую жесткость в направлении, перпендикулярном несущему элементу конструкции. Методы измерений переходной динамической жесткости k2,1 или усредненной по частоте переходной динамической жесткости kaν приведены в ЕН ИСО 10846-2. Последняя величина может быть выражена уровнем усредненной по частоте переходной динамической жесткости Lkaν (дБ относительно 1 Н/м). Используя переходную динамическую жесткость kₘ опоры, переходную подвижность упругой опоры можно рассчитать по формуле

Yk,m = jω/kₘ. (D.11)​

Таким образом, коэффициент связи в формуле (19e) преобразуется к виду

DC,i = 10lg[|Yₛ + Yi + jω/kₘ|² / |Yₛ|Re(Yi)]. (D.12)​

Разность между коэффициентом связи при наличии [формула (19e)] и при отсутствии [формула (19b)] упругой опоры характеризует влияние упругой опоры, т.е. изменение входной мощности (или разность уровня силы, приложенной к несущему элементу), и выражается формулой

ΔLW,inj = DC,i,rigid - DC,i,elastic = 10lg|1 + (jω/kₘ)/(Yₛ + Yi)|² ≈ 10lg|1 - ω²/ωₒ²|². (D.13)​

Данное приближение справедливо для массивного несущего элемента источника, подобного сосредоточенной массе (для которого резонансная частота определяется формулой ωₒ = kₘ/M), и идеальной упругой опоры. Для реальных опор на средних и высоких частотах данное приближение зачастую недействительно (из-за внутренних резонансов).

В приложение F приведены рекомендации по оценке подвижности Yi несущих элементов.

D.3 Оценка данных о мощности источника, упругих опорах и подвижности источника

В настоящее время систематических данных о структурном шуме от источников и элементов системы собрано недостаточно. Эти данные будут получены с помощью методов измерения, которые в настоящее время находятся в стадии разработки. В качестве примера на рисунке D.4 приведены уровни звуковой мощности некоторых источников структурного шума, полученные по результатам измерений силы или скорости вибрации [11], [17], [18]. Данные были преобразованы с помощью формул (D.5), (D.9) и (D.10).

Рисунок D.4 - Зависимости от частоты уровня характеристической мощности некоторых
источников структурного шума, определенные с помощью формул (D.5), (D.9) и (D.10)
на основании результатов измерений силы или скорости вибрации [11], [17], [18]​

 

Приложение E​

(справочное)​

Передача шума по элементам воздуховодов и трубопроводных систем​

Е.1 Общие положения

Акустические характеристики элементов системы при звукопередаче наружу и распространении шума вдоль воздуховода в зависимости от типа элемента выражаются несколькими величинами. Данные характеристики могут быть измерены стандартными методами.

На основе многочисленных экспериментальных и теоретических работ, справочников и руководств разработаны методы оценки потерь при передаче шума через элементы воздуховодов (см., например, [1], справочник [2] и [3]). Для некоторых видов элементов в настоящем приложении изложены подходы на основе руководства [1] и справочника [2].

Е.2 Стенка воздуховода

Звукоизоляцию Rio воздуховода при звукопередаче изнутри наружу рассчитывают по формуле

Rio = Li - Lₒ + 10lg(4Sd/A), (Е.1)​

где Li - уровень звукового давления внутри воздуховода, дБ;

Lₒ - уровень звукового давления в диффузном поле снаружи воздуховода, дБ;
Sd - общая площадь воздуховода, видимая из ограниченного пространства помещения, м²;
A - эквивалентная площадь звукопоглощения приемного помещения за пределами воздуховода, м².​

Звукоизоляцию Roi воздуховода при звукопередаче снаружи внутрь рассчитывают по формуле

Roi = Lₒ - Li + 10lg(Sd/4Scd), (Е.2)​

где Scd - площадь поперечного сечения воздуховода, м².

Примечание - Определение звукоизоляции для двух направлений звукопередачи по формулам (Е.1) и (Е.2) выполняют по [1]. В справочнике [2] формула для передачи изнутри определена несколько по-другому (ошибочно), хотя соотношение между двумя направлениями такое же, как в [1]. Обычно звукопередача для двух направлений на высоких частотах отличается на 3 дБ, т.е. Rio = Roi + 3 дБ.

В зависимости от материала (скорость звука в металле cL ≈ 5000 м/с) и диаметра воздуховода d (d = √(4Scd/π), для волновода круглого, овального и прямоугольного сечения) значения звукоизоляции в двух направлениях звукопередачи связаны зависимостью, выражаемой формулой

Roi = Rio - 10lg2[1 + (2π/kₒ²Scd)(fref/fR)²], (Е.3)​

где kₒ - волновое число в воздухе, м⁻¹, kₒ = 2πfₘ/cₒ;

fR - круговая частота, Гц, fR = cL/πd;
fref - опорная частота, Гц, fref = 8000 Гц.​

На низких частотах разность между этими величинами меньше, чем по формуле (Е.3), стремясь к нулю в случае прямоугольных и овальных воздуховодов.

Значения данных величин для некоторых типов воздуховодов можно найти в [19] и справочнике [2].

Е.3 Прямой воздуховод без облицовки

Снижение звуковой мощности при распространении шума по прямому необлицованному воздуховоду происходит в основном из-за звукопередачи через стенки воздуховода наружу, которую характеризуют звукоизоляцией Rio. Снижение уровня звуковой мощности на единицу длины воздуховода может быть рассчитано по формуле

ΔL'W = (a + 17,3710⁻ᴿⁱᵒ⁄¹⁰)/d, (Е.4)​

где a - постоянная затухания, зависящая от типа воздуховода и среды, перемещаемой в трубе.

Для гладких труб с жесткой заделкой в стене затухание определяется свойствами жидкости (см. [19]). Для газа под давлением p₀, Па, и температуры T, К, постоянную затухания рассчитывают по формуле

a = 0,15√((f/p₀)(T/293))¹⁄⁴. (Е.5)​

Для воздуховодов в системе вентиляции значение a стремится к нулю (a ≈ 0). Для легких металлических воздуховодов постоянная затухания варьируется от a = 0,08 для круглых до a = 0,02 для прямоугольных воздуховодов.

Если по трубе, жестко заделанной в стене, течет жидкость, то по эмпирической оценке a = 0,06.

Е.4 Прямой облицованный воздуховод/глушитель

Снижение звуковой мощности шума, распространяющегося по прямому облицованному воздуховоду, происходит за счет поглощения шума облицовкой, хотя передача шума наружу может иметь место на низких частотах. Снижение шума тонкой звукопоглощающей облицовкой можно оценить с помощью формулы (Е.4) при a = 17,37·α. Сведения о коэффициенте звукопоглощения приведены в [30].

Е.5 Воздуховод с переменной площадью поперечного сечения

Снижение звуковой мощности распространяющегося по воздуховоду шума с переменной площадью поперечного сечения зависит от отношения площадей r и от частоты (для расширяющегося воздуховода). При увеличении площади сечения принимается r < 1, при уменьшении - r > 1. Таким образом, снижение звуковой мощности рассчитывают по формуле

ΔL'W = 10lg(r + 1)²/4r, (Е.6)​

где r - отношение площадей поперечного сечения до и после изменения (Sbefor/Safter) по направлению распространения шума;

fₚ - верхняя частота плоской звуковой волны до изменения сечения воздуховода, Гц; fₚ = cₒ/2b или fₚ = 0,586·cₒ/d.​

Если воздуховод расширяется и f > fₚ, то ΔL'W = 0.

Е.6 Ответвления воздуховода

Снижение звуковой мощности при распространении шума по воздуховоду в несколько его ответвлений происходит в соответствии с отношением их площадей согласно формуле

(Е.7)​

где Sj - площадь поперечного сечения ответвления j, м²;

n - число ответвлений воздуховода.​

Формула (Е.7) справедлива в низкочастотной области. На более высоких частотах снижение шума в ответвлениях может отличаться.

Е.7 Воздухораспределительные устройства и отверстия

Звукопередача через воздухораспределительные устройства или отверстия в замкнутом пространстве определяется потерями звуковой мощности Dt,io и может быть измерена стандартными методами, которые учитывают так называемые отражения от конца воздуховода. Если измеряют вносимые потери Di устройства, то к ним добавляют отражения от конца. Для отверстий такие отражения могут быть учтены расчетом по формуле

Dt,io = 10lg[1 + Ω/4kₒ²Sco], (Е.8)​

где kₒ - волновое число (kₒ = 2πf/c₀) в воздухе, м;

Ω - угол излучения, рад.​

Если отверстие воздуховода расположено:

• в центре помещения, то Ω = 4π;
• на ограждающей плоскости помещения, то Ω = 2π;
• у примыкания двух плоскостей помещения, то Ω = π;
• в углу помещения, то Ω = π/2;

Sco - площадь отверстия воздуховода, м².​

Звукопередача в обратном направлении (из замкнутого пространства в воздуховод) определяется потерями при передаче Dt,oi, которые рассчитывают непосредственно по Dt,io при известном угле Ω

Dt,oi = 10lg(2·10ᴰᵗⁱᵒ⁄¹⁰) - 10lg[1,6 + Ω/2kₒ²Sco]. (Е.9)​

Е.8 Излучение отверстий

На уровень звукового давления в прямом и отраженном звуковом поле оказывает влияние отражение от границ помещения. На низких частотах это определяется индексом направленности излучения DΩ (см. ЕН 12354-4), а на высоких частотах влияние отражений снижается до 0 дБ. Индекс направленности рассчитывают по формуле

DΩ = 10lg(4π/Ω). (Е.10а)​

Примечание - Данная величина может быть определена более точно, если учесть частоту. Для отверстий на некотором расстоянии x от плоскости DΩ рассчитывают по формуле

DΩ = 10lg[1 + sin(2k₀ x)/2kₒx]. (Е.10b)​

Эта величина может изменяться от 3 дБ на низких частотах до 0 дБ на высоких частотах. Возможны сопоставимые оценки для других позиций [см. также ЕН 12354-3* (приложение D)].
________________
* ЕН 12354-3:2000 "Акустика зданий. Оценка акустических характеристик зданий по характеристикам элементов. Часть 3. Звукоизоляция внешнего шума".

Уровень звукового давления прямого звука отверстия воздуховода зависит от коэффициента направленности излучения отверстия, что существенно на высоких частотах, особенно выше f > 5/√Sco, и значение коэффициента направленности Q может изменяться от 4 до 8 для углов от 0° до 45°.

Часто оба эффекта характеризуют одним эффективным коэффициентом направленности, хотя представляется более верным, если прямой звук преобладает, и звукоизоляцию отверстия измеряют с отражением от свободного конца воздуховода. В качестве примера приведена иллюстрация из [1] для излучения под углом 45°.

Рисунок Е.1 - Коэффициент направленности излучения Q отверстий в различных местах
помещения для излучения под углом 45° как функция их площади и частоты
(комбинированный эффект влияния направленности излучения отверстий
вблизи отражающих поверхностей по [1])​

Согласно [41] средний уровень звукового давления в помещении определяется главным образом отраженным полем и, таким образом, справедлива формула (10).

 

Приложение F​

(справочное)​

Распространение шума в здании​

F.1 Звукопередача через соединения

Определение Rij на основе характеристик элементов и соединений рассмотрено в ЕН 12354-1. Звукопередачу через соединения определяют индексом снижения вибрации Kij. В ЕН 12354-1 описана звукопередача между смежными помещениями. Однако в случаях звукопередачи инженерного оборудования приемное помещение может иметь несколько соединений элементов, не связанных с помещением источника. Тем не менее, в таких ситуациях для каждого пути звукопередачи могут быть использованы те же формулы, при условиях:

• Kij не является инвариантной величиной для соединения, но должен быть определен для звукопередачи через каждое из соединений на рассматриваемом пути;
• необходимо учитывать звукопередачу не только посредством свободных изгибных волн, но и дополнительно волнами других типов, что можно сделать с помощью коэффициента коррекции ΔK.

Следует иметь в виду, что в случае нескольких путей звукопередачи между элементами i и j все они должны быть приняты во внимание как по отдельности, так и объединенные в Rij,ref. Эквивалентный индекс снижения вибрации между элементом i и j на нескольких соединениях на одном конкретном пути может быть оценен по формуле

, (F.1)​

где li,j - длина соединения элементов i и j, м;

ai, aj, ak - эквивалентные длины поглощения элементов i, j и k, м;
ΔK - коэффициент коррекции индекса снижения вибрации, учитывающий небольшое уменьшение его значения в связи с наличием других типов волн, отличных от свободных изгибных волн, дБ.​

В качестве первого приближения, применимого для хорошо демпфированных или не слишком малых элементов, эквивалентная длина их поглощения может быть принята численно равной площади этих элементов.

Согласно опубликованным данным значения ΔK принимают равными 4 дБ для двух соединений и 6 дБ для трех и более соединений. Результирующее значение для Kij, как правило, не бывает меньше минус 5 дБ, что соответствует суммарной звукопередаче структурного шума через конструкцию [20].

При наличии большого числа путей звукопередачи может быть более подходящим использование модели SEA (Statistical Energy Analysis), если рассматриваемые элементы могут быть включены в расчетные модели [21]. При использовании SEA-модели следует отметить, что существует прямая связь между индексами снижения вибрации и коэффициентами потерь, которые используются при оценке звукопередачи при SEA-моделировании. Для единичного соединения связь индекса снижения вибрации с коэффициентом потерь соединения ηij выражается формулой (F.2а), для комбинации нескольких соединений коэффициент потерь выражается формулой (F.2b):

Kij = -10lgηij(π²Si/cₒlij)√(fc,i/fc,j)√(fref f); (F.2a)

ηij = ηi,i+1 ηi+1,i+2 ... ηj-2,j-1 ηj-1,j / ηi+1* ηi+2* ... ηj-2* ηj-1*, (F.2b)​

где ηij - коэффициент потерь соединения элементов i и j;

ηi* - общий коэффициент потерь элемента i (=2,2/fTs,i);
lij - длина соединения элементов i и j (одно соединение) или между элементами i и i + 1 (несколько соединений), м;
fc - критическая частота элемента, Гц.​

F.2 Коэффициент преобразования структурного шума в воздушный

Для структурного шума важно учитывать в соответствии с формулой (18а) коэффициент преобразования структурного шума в воздушный Dsa. Он связывает звуковую мощность структурного шума, возбужденного в конструкции, с мощностью падающего на элемент воздушного шума, вызывающего в элементе свободные колебания той же энергии.

Для возбуждения, сила которого перпендикулярна однородному несущему элементу здания, коэффициент преобразования структурного шума в воздушный для несущего элемента здания согласно ЕН 12354-1 (приложение В) можно рассчитать по формуле

Dsa,i = 10lg(400fc,iσi/mi f²), (F.3)​

где fc,i - критическая частота элемента i, Гц;

σi - коэффициент излучения свободных изгибных волн элемента i;
mi - поверхностная плотность элемента i, м²;
f - среднегеометрическая частота полосы частот, Гц.​

Данная формула является точной для частот выше критической fc (σi ≈ 1) и обеспечивает хорошее приближение на всем диапазоне частот. Коэффициент излучения элемента можно оценить по ЕН 12354-1 (приложение В).

F.3 Подвижность несущих элементов здания

F.3.1 Однородные элементы

В области частот, превышающих наиболее низкую резонансную частоту f₁₁, механическая подвижность является действительной величиной и определяется поверхностной плотностью mi и изгибным моментом B' [22]. Для элемента i больших размеров (в центральной области элемента) подвижность определяют по формуле

Yi = Yi,∞ = 1/8√(miB') = (2,3cL ρt²)⁻¹ ≈ (150000t/fc)⁻¹, (F.4)​

где fc - критическая частота элемента, Гц;

mi - поверхностная плотность элемента, кг/м²;
ρ - (эффективная) плотность элемента, кг/м³;
cL - скорость продольных волн элемента, м/с;
t - толщина элемента, м.​

Резонансную частоту свободно опертой несущей пластины рассчитывают по формуле

f₁₁ = (cₒ²/4fc)(1/l₁² + 1/l₂²), (F.5)​

где l₁, l₂ - длина и ширина пластины, м.

Эффективное опирание пластины не может быть обеспечено при свободном опирании на нежесткие опоры, т.е. на легкие балки, что определяет нижнюю резонансную частоту.

Ниже резонансной частоты механическая подвижность становится комплексной величиной и определяется жесткостью несущего элемента.

В случае многослойных пластин подвижность определяется по той же формуле (F.4) с использованием эффективной поверхностной плотности и крутящего момента.

F.3.2 Элементы с балками

Элементы с балками в разных частотных диапазонах имеют различные характеристики в зависимости от резонансной частоты части пластины между балками [см. формулу (F.5)] [23]:

• при f < f₁₁ применяют формулу (F.4) с эффективной общей жесткостью изгиба B'eff = √(B'ₓB'ᵧ) и погонной массой m;
• при f > f₁₁ для возбуждения между балками:

a) для части пластины между балками применяют формулу (F.4);

b) для возбуждения балок применяют B' и m таврового профиля или определяют по формуле​

Ybeam = [4mb b√(w√(B'b/mb))]⁻¹.
​

F.3.3 Возбуждение у границ и углов

В соответствии с [24] механическая подвижность при возбуждении вблизи границ определяется по формулам:

• для жестких краев на расстоянии a от источника

Re(Yi) = Re(Yi,∞)[1 - J₀(2kB a)] ≈ Re(Yi,∞)[(kB a)² - ¼(kB a)⁴] для kB a ≤ 1; (F.6a)​

• для жесткого угла с гранями на расстоянии a, b от источника

Re(Yi) = Re(Yi,∞)[1 - J₀(2kB a) - J₀(2kB b) + J₀(2kB √(a² + b²))] ≈
≈ Re{Yi,∞((kB a)⁴/2)(b/a)²} для kB a ≤ 1. (F.6b)​

 

F.4 Измерения суммарной звукопередачи

F.4.1 Воздушная звукопередача

Суммарную воздушную звукопередачу через здание можно определить по результатам измерений по ЕН ИСО 140-4*, выражая ее, например, приведенной разностью уровней Dₙ между помещением источника и приемным помещением. Данная величина может быть использована для оценки суммарного приведенного уровня звукового давления от источника воздушного шума в случаях, когда все поверхности в помещении источника возбуждены только диффузным звуковым полем. В таком случае Ds,i = 10lg(S/Aₛ) для каждой поверхности i и формулы (12) и (13) могут быть объединены в формулу

(F.7)​

где Ln,a - приведенный уровень звукового давления воздушного шума, дБ;

LW - уровень звуковой мощности источника, дБ;
Aₛ - эквивалентная площадь звукопоглощения помещения источника, м²;
Rij - звукоизоляция для косвенного пути звукопередачи ij, дБ;
Dₙ - приведенная разность уровней между помещением источника и приемным помещением, дБ.​

________________
* ЕН ИСО 140-4 "Акустика. Измерение звукоизоляции в зданиях и строительных элементах. Часть 4. Измерение звукоизоляции воздушного шума между помещениями в натурных условиях".

В некоторых ситуациях может быть необходимо измерение звукопередачи в обратном направлении, т.е. из приемного помещения в помещение источника. Приведенную разность уровней в таком случае рассчитывают по формуле

Dₙʳᵉᶜⁱ = Lᵣ - Lₛ - 10lg(Asource/Aref), (F.8)​

где Dₙʳᵉᶜⁱ - приведенная разность уровней звукового давления при звукопередаче из приемного помещения в помещение источника, дБ;

Lᵣ - уровень звукового давления в приемном помещении, созданный источником шума в этом помещении, дБ;
Lₛ - уровень звукового давления в помещении источника, рассматриваемого в качестве приемного помещения, дБ;
Asource - эквивалентная площадь звукопоглощения помещения источника, м².​

F.4.2 Звукопередача структурного шума

Суммарная звукопередача структурного шума через конструкцию здания определяется измерениями с применением ударной машины в соответствии с ЕН ИСО 140-7*. Звукопередачу можно также выразить приведенной разностью уровня возбуждающей силы и уровня звукового давления DFp,n по формуле

DFp,n = LF - Lᵣ - 10lg(A/Aref), (F.9)​

где DFp,n - приведенная разность уровней возбуждающей силы в помещении источника и уровня звукового давления в приемном помещении, дБ;

LF - уровень силы в помещении источника, дБ;
Lᵣ - уровень звукового давления в приемном помещении, дБ;
A - эквивалентная площадь звукопоглощения приемного помещения, м².​

________________
* ЕН ИСО 140-7:1998 "Акустика. Измерение звукоизоляции в зданиях и строительных элементах. Часть 7. Измерение звукоизоляции ударного шума полом в натурных условиях".

Вместо электродинамического возбудителя в некоторых случаях может использоваться ударная машина. В этих случаях уровень силы в октавных полосах принимают согласно таблице F.1. Примерно до 1000 Гц он равен LF = 10lg(2,5f/10⁻¹²) дБ или LF = 10lg(0,8f/10⁻¹²) дБ для 1/3-октавных полос, что близко к теоретически ожидаемым значениям [22].

Таблица F1​

Уровень силы LF относительно 1 пН для ударной машины в октавных полосах

​

Когда источник структурного шума можно считать источником силы, зафиксированным в точке измерения на конструкции здания, формулы (18) и (19) могут быть объединены в формулу

Ln,s = LWs,c + 30 - DFp,n. (F.10)​

Для структурного шума более практичным является измерение звукопередачи в противоположном направлении, т.е. создавая звуковую мощность в приемном помещении и измеряя уровень скорости в точке возбуждения или в точке в помещении источника. Разность уровней при этом рассчитывают по формуле

DFp,nʳᵉᶜⁱ = Lᵣ - Lν,s - 10lgf² + 109,5, (F.11)​

где DFp,nʳᵉᶜⁱ - приведенная разность уровня возбуждающей силы в помещении источника и уровня звукового давления в приемном помещении, дБ;

Lν,s - уровень скорости вибрации в помещении источника в точке, где приложена возбуждающая сила, дБ относительно 10⁻⁹ м/с;
Lᵣ - уровень звукового давления в приемном помещении с источником воздушного шума в этом помещении, дБ относительно 20 мкПа;
f - среднегеометрическая частота полосы частот, Гц.​

 

Приложение G
(справочное)

Уровни шума на низких частотах​

Созданные источниками шума или элементами здания уровни звукового давления в помещении на низких частотах и измеренные в соответствии с [41] являются средними по помещению за исключением зоны на расстоянии 0,5 м от его границ.

Но реально они имеют разброс, изменяясь в широких пределах в зависимости от положения точки измерения. Стандартное отклонение обычно обратно пропорционально числу мод в единице объема (модальной плотности) [25], [26], [27], [28]. Стандартное отклонение уровней на низких частотах для октавных полос рассчитывают по формуле

σρ,oct ≈ (1 + 0,2/n(f)) с n(f) = 4πVf²/c₀³ + πSₜf/2c₀² + L/8c₀, (G.1)​

где σρ,oct - стандартное отклонение уровня звукового давления в октавной полосе, дБ;

n(f) - модальная плотность, Гц⁻¹;
c₀ - скорость звука в воздухе (c₀ ≈ 340 м/с), м/с;
V - объем помещения, м³;
Sₜ - площадь ограждающих поверхностей помещения, м²;
L - общая длина границ помещения, м;
f - среднегеометрическая частота октавной полосы, Гц.​

Из-за различных типов форм колебаний в помещении данный разброс является следствием обычно низкого уровня звукового давления в центре помещения по сравнению со средним по помещению. Такое различие может быть обусловлено так называемой поправкой Уотерхауса (Waterhouse correction), учитывающей особенности помещения [см. формулу (G.2) и рисунок G.1]. Тем не менее, опыт показывает, что разность уровней в октавных полосах, как правило, меньше, и для середины помещения на расстоянии не менее 2 м от стены она стремится к половине от указанных на рисунке значений. Поправку Уотерхауса рассчитывают по формуле

CW = 10lg[1 + c₀Sₜ/8fV]. (G.2)


Рисунок G.1 - Пример зависимости поправки Уотерхауса
от частоты для двух высоких прямоугольных помещений нижнего этажа​

При оценке уровней звукового давления в соответствии с настоящим стандартом даже на низких частотах применялась теория диффузного звукового поля. Некоторые исследования показывают, что при этом уровни шума завышены по сравнению с измеренными средними уровнями в помещении на низких частотах. Уровни звукового давления на низких частотах, определенные с учетом стандартного отклонения в соответствии с формулой (G.1), позволяют определить доверительные границы для результатов измерений.

 

Приложение H​

(справочное)​

Руководство по проектированию систем инженерного оборудования​

H.1 Общие положения

Проектирование помещений с инженерным оборудованием, их расположение в здании и на строительных конструкциях часто должно выполняться на ранней стадии планирования, когда еще нет подробных данных. На этом этапе детальные расчеты невыполнимы. В целях облегчения принятия некоторых конструктивных решений могут быть применены нижеследующие эмпирические правила. Они даны для систем вентиляции, но в общем случае могут быть применены и к другому сопоставимому оборудованию помещений (например, отопительному оборудованию, лифтам и т.д.).

H.2 Выбор оборудования

Важно, чтобы вентиляционная установка и система воздуховодов по параметрам давления и потоку воздуха были оптимизированы в отношении шума. В сложной системе воздуховодов с несколькими поворотами и изменяющимися размерами происходит большое падение давления, в силу чего вентилятор должен работать при повышенном полном давлении. Это в совокупности с неблагоприятными условиями для потока воздуха вызывает высокие уровни шума и вибрации в воздуховодах, а также шума, передаваемого через конструкции. Как правило, наилучший энергоэффективный режим работы является самым бесшумным. Бесшумная вентиляционная установка обычно включает в себя: воздуховоды с большим поперечным сечением, умеренными радиусами поворота, с рассекателями потока; камеры выравнивания давления до и после вентилятора; низкокомпрессионные активные шумоглушители. Разработка такой системы экономически более эффективна, чем последующие затраты на вибро- и звукоизоляцию конструкций здания с целью выполнения установленных требований по шуму и вибрации.

Необходимо планировать обслуживание и поддержание системы в исправном состоянии во избежание увеличения уровня шума системы при работе в неоптимальном режиме. Необходима регулярная замена воздушных фильтров и балансировка линий электропередачи. Износ виброизоляторов, особенно под воздействием химических веществ или в коррозионной среде, может ухудшить их характеристики. Функционирование виброизоляторов необходимо регулярно проверять.

H.3 Расположение помещения инженерного оборудования и вентиляционной установки

Помещения с инженерным оборудованием по возможности отделяют от помещений, где шум нежелателен. Маленькие кладовки, туалеты и т.д. могут быть использованы для уменьшения звукопередачи.

Для размещения оборудования предпочтительны большие помещения. Необходимо располагать вентиляционную установку подальше от плит и стен. Желательно, чтобы имелся доступ к установке со всех сторон, а шумоглушители располагались вблизи от установки. Необходимо проектировать воздуховод таким образом, чтобы обеспечить в нем воздушный поток с минимальными потерями давления. Для этого следует избегать, если возможно, резких изгибов и поворотов основного воздуховода.

Воздуховоды прямоугольного сечения имеют гораздо меньшую звукоизоляцию, чем круглые. Не следует располагать прямоугольные воздуховоды вблизи легких стен или подвесных потолков. Рекомендуется использовать закрытые шахты с достаточной звукоизоляцией, чтобы предотвратить передачу шума в другие пространства.

Воздухозаборные и выпускные устройства не должны создавать избыточные уровни шума вблизи здания, измерить которые можно по ЕН 12354-4. Для защиты от воздействия шума могут быть использованы глушители и экраны.

Н.4 Звукоизоляция помещений инженерного оборудования

Предпочтительными для стен и плит являются жесткие материалы, такие как кирпич, бетон и т.п.

При использовании легких двойных стен необходимо обеспечить основную частоту резонанса двойной стены значительно ниже собственных частот вентиляционной установки. Это может быть достигнуто за счет увеличения массы стены (например, наложением 3-5 слоев гипсокартона с каждой стороны), применением упругих упоров или каналов, созданием больших воздушных зазоров и использованием максимального количества звукопоглощающего материала.

Н.5 Звукоизоляция структурного шума и виброизоляция

Н.5.1 Массивная структура

Как правило, масса части установочной плиты, меньшей или почти равной площади вентиляционной установки (почти покрывающей площадь под установкой), должна превышать массу установки. Масса плиты может быть увеличена дополнительным слоем бетона, в противном случае следует использовать установку меньшей массы. Плиты толщиной 220-250 мм являются предпочтительными.

Резонансные частоты плиты fstructure необходимо рассчитывать по отношению к суммарной массе вентиляционной установки и плиты, а жесткость плиты с учетом ширины пролетов между опорами. Первая резонансная частота должна быть выше любой частоты вращения вентиляционной установки funit, с учетом частоты вращения электродвигателя, вентилятора, охлаждающих компрессоров, насосов и др. Резонансная частота изоляторов fisol должна быть еще ниже, удовлетворяя условию fisol < funit/4. Резонансные частоты не должны совпадать. Нагрузка опор установки может быть неодинакова. Нагрузка опор вызывает статическую осадку b виброизолятора, равную 320/fisol² мм. Максимально допустимая осадка виброизоляторов 25 мм для стальных пружин и 12 мм для резиновых виброизоляторов, что соответствует минимальной частоте fisol = 3,6 Гц для стальных пружин и 5,2 Гц для резиновых виброизоляторов.

Н.5.2 Легкая структура

Вентиляционную установку не следует устанавливать непосредственно на плавающие полы, газобетонные плиты, деревянные конструкции или конструкции из стальных пластин. Рекомендуется применять устройство, в котором вентиляционная установка устанавливается на жестком профиле с большим моментом инерции. Упорами рам вентиляционной установки должны быть жесткие стены или жесткие колонны, не имеющие жесткого контакта с другими частями здания. Даже небольшие по площади контакты могут стать причиной звукопередачи через конструкции здания. В некоторых случаях целесообразно упруго подвешивать установку на крыше.

Виброизоляторы проектируются с основной резонансной частотой fisol по крайней мере в три раза меньшей, чем резонансная частота структуры fstructure. Виброизоляторы, а также конструкции должны проектироваться с максимально возможным коэффициентом потерь. Не рекомендуется применение балок как неотъемлемой части системы виброизоляции конструкции.

Н.6 Трубы и воздуховоды

Вибрирующие части инженерного оборудования, которые устанавливают на внешние или внутренние виброизоляторы, т.е. двигатель, вентилятор, насосы и т.п., не должны подсоединяться к конструкциям здания, так как это значительно увеличит структурный шум.

Электрическая арматура, трубы водоснабжения, гидравлические шланги, воздуховоды и т.д. не должны быть прикреплены непосредственно к конструкции здания. Хомуты должны быть оснащены изоляционным материалом или быть жестко закрепленными на опорах (например, на бетонных блоках), которые опираются на упругие прокладки на плите. Упругие материалы, используемые для подкладок и хомутов, должны сохранять упругие свойства при физических и климатических нагрузках (т.е. быть стойкими к воздействию влаги, щелочи и органических соединений).

Воздухораспределительные устройства в помещении по-разному передают шум в зависимости от их местоположения. Воздухораспределители, расположенные в углах, увеличивают низкочастотный шум в помещении. Выбор воздухораспределителей должен приниматься с учетом их местоположения.

 

Приложение I​

(справочное)
​

Примеры расчета​

I.1 Система вентиляции

Система вентиляции обслуживает небольшое офисное здание. На рисунке I.1 изображены: система вентиляции с вентилятором и указаны его размеры; офисное помещение, которое вентилирует данная система; замкнутое пространство, через которое проходит воздуховод. В таблице I.1 приведены этапы расчета и исходные данные (в основном из [1] и [2]). Пример включает расчет шума вентилятора в помещении h, потокового шума глушителя c в помещении h, потокового шума в воздухозаборниках в помещении и шума, излученного воздуховодом e в окружающее замкнутое пространство.

Рисунок I.1 - Пример вентиляционной системы
​

Таблица I.1​

Пример расчета шума, излучаемого в помещение h (рисунок I.1),
и шума вентилятора через выходные отверстия (решетки)

​

В результате приведенный уровень звука A в помещении h, излучаемого выходными отверстиями, будет равен 36 дБА, а уровень звука C в том же диапазоне частот равен 48 дБС.

Принимая во внимание также направленность поля на расстоянии 2 м [формула (3b)], результат будет выше на 1 дБ.

Таблица I.2​

Пример расчета шума в помещении h (рисунок I.1) и
потокового шума глушителя через выходные отверстия (решетки)

​

Поскольку уровень звука A, излучаемый одним отверстием, равен 9 дБА, то его влиянием можно пренебречь.

Таблица I.3​

Пример расчета шума в помещении h (рисунок I.1)
и потокового шума, излученного выходными отверстиями (решеткой)

​

В результате приведенный уровень звука A в помещении, излучаемого выходными отверстиями (двух решеток), равен 33 дБА, а уровень звука C в том же диапазоне частот равен 38 дБС. Данное значение меньше величины шума, обусловленного вентилятором, но его следует учитывать.

Таблица I.4​

Пример расчета шума в помещении h (рисунок I.1): суммарный уровень,
обусловленный вентилятором, потоковый шум, обусловленный глушителем,
и потоковый шум, излучаемый выходными отверстиями (решетками)

​

Таким образом, суммарный уровень звука A в помещении равен 34 дБА, уровень звука C - 45 дБС.

Таблица I.5​

Пример расчета шума, обусловленного элементом e воздуховода на рисунке I.1

​

Таким образом, суммарный уровень звука A в замкнутом пространстве равен 16 дБА, уровень звука C - 34 дБС.

 

I.2 Гидромассажная ванна

Рисунок I.2 представляет гидромассажную ванну (далее - ванна), установленную на пол ванной комнаты (помещение источника шума) и с одной стороны прикрепленную к стене. Косвенная структурная звукопередача происходит по полу и стене. Бетонный пол имеет толщину 200 мм, бетонная стена - 100 мм. В данном примере рассчитывается структурный шум, передающийся по диагонали в приемное помещение. Побочные пути звукопередачи указаны на рисунке I.3.

​

Размеры:
- длина соединения пола со стеной 4 м;
- размеры помещения источника (3×4×2,5) м;
- размеры приемного помещения (5×4×2,5) м;
- толщина бетонного пола 200 мм;
- толщина бетонной стены 100 мм​

Рисунок I.2 - Схема установки ванны


Рисунок I.3 - Побочные пути косвенной звукопередачи​

Каждый уровень звукового давления побочного шума Ln,s,ij рассчитывают по формуле (18а) (см. 4.4.1) по соответствующим переданным мощностям, корректирующему коэффициенту и звукоизоляции побочного шума по формуле

Ln,s,ij = LWs,inst,i - Dsa,i - Rij - 4.​

Лабораторные измерения для ванны [39]

В лаборатории ванну устанавливают на стенде с тремя плитами, по каждой из которых передается компонента мощности LW,s,n,i (мощность корректирована на толщину бетонной плиты 100 мм с характеристической подвижностью Y∞,rec = 5·10⁻⁶ м/Н·с). Результаты измерений приводят в 1/3-октавных полосах частот.

Звуковая мощность, передаваемая через конструкции

В рассматриваемом примере ванна прикреплена к полу (индекс 1) и к одной стене (индекс 2), поэтому рассматривают только две компоненты мощности.

Каждую компоненту переданной мощности LWs,inst,i рассчитывают по формуле

LWs,inst,i = LWs,n,i + 10lg(Y∞,i/Y∞,rec), ​

где Y∞,i - характеристическая подвижность приемной плиты (пола или стены), рассчитываемая в соответствии с [39].

В данном примере для стены Y∞,2 = 5·10⁻⁶ м/Н·с и для пола Y∞,1 = 1,25·10⁻⁶ м/Н·с.

Коэффициент преобразования структурного шума в воздушный

Корректирующий коэффициент рассчитывают для каждой приемной плиты (пола и стены) по формуле (20b) (см. 4.4.4), которая преобразуется к виду

Dsa,i = 10lgηi - Ri + 10lg(2πfmi/ρc) - 10lgσi ,​

где ηi - коэффициент потерь приемной плиты;

Ri - звукоизоляция.​

Звукоизоляция побочного шума

Четыре значения звукоизоляции побочного шума Rij рассчитывают по ЕН 12354-1.

В таблицах I.6 и I.7 представлены результаты расчетов в октавных полосах уровня звукового давления, генерируемого в приемном помещении полом и стеной соответственно. В таблице I.7 представлен суммарный уровень шума.

Таблица I.6а​

Приведенный уровень звукового давления Ln,s,1 в
приемном помещении, обусловленный звукопередачей через пол

​

Таблица I.6b​

Приведенный уровень звукового давления в приемном
помещении, обусловленный звукопередачей через стену

​

Таблица I.7​

Суммарный приведенный уровень звукового
давления Ln,s,1, создаваемого ванной в приемном помещении

​

Таким образом, приведенный уровень звука A в приемном помещении, обусловленный шумом ванны, равен 26 дБА.

 

I.3 Санитарно-техническая система

На рисунке I.4 представлен пример приемного помещения, расположенного по диагонали ниже ванной комнаты с унитазом и смывным бачком, установленным на стене и прикрепленным к стене и полу. Указаны также побочные пути структурной звукопередачи. Помещения имеют следующие характеристики:

• размеры помещения источника в плане (4,52×3,40) м, высота 3,0 м, размеры приемного помещения в плане - (4,52×4,50) м, высота 2,75 м;
• пол/потолок: армированный бетон толщиной 180 мм, ρ = 2300 кг/м³, m = 414 кг/м²;
• разделительная стена и стена в нижнем помещении: гипсовые блоки толщиной 100 мм, ρ = 920 кг/м³; поверхностная плотность стен m' = 92 кг/м²; стены жестко связаны с окружающими конструкциями без упругих материалов;
• другие боковые стены: силикатные блоки толщиной 240 мм, ρ = 2000 кг/м³; m' = 490 кг/м² с облицовкой.

Влиянием стен, не участвующих в звукопередаче, можно пренебречь.

​

Примечание - В помещении источника стена и пол возбуждаются смывным бачком через монтажные опоры.

Рисунок I.4 - Пример звукопередачи шума санитарно-технической системы​

Указанные данные об источнике получены по результатам измерений с методом приемных плит по [39]. Использованный при расчетах спектр возбуждения является максимальным спектром мощности шума. Спектр получен путем записи всего процесса смыва (55 секунд) с определением на коротких интервалах времени эквивалентного уровня шума Leq и максимальной звуковой мощности на этих интервалах для каждой 1/3-октавной полосы (наихудший случай для всех частотных полос и всех временных интервалов). Измеренные уровни мощности и связанные с ними характеристики источника шума представлены в таблице I.8.

Таблица I.8​

Уровни звуковой мощности в октавных полосах и корректированные по A, передаваемой от
источника через конструкции (измерены по [39], характеристический уровень - по ЕН 12354-5)

​

Суммарные уровни звукового давления рассчитываются отдельно для двух побочных путей звукопередачи для каждых из возбужденных стен и пола и представлены в таблице I.9.

Таблица I.9​

Суммарные уровни звукового давления при звукопередаче через конструкции
здания для примера на рисунке I.4 и данными источника из таблицы I.8

​

Таким образом, приведенный уровень звука A в приемном помещении, вызванный унитазом и смывным бачком, равен 29 дБА.

 

Приложение ДА​

(справочное)​

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным национальным стандартам Российской Федерации (и действующим в этом качестве межгосударственным стандартам)

Таблица ДА.1​

Библиография
​

[1] VDI 2081, Sound production and reduction in ventilation systems (in German: Gerauscherzeugung und Larmminderung in Raumlufttechnischen Anlagen), VDI, 2000

[2] 2003 ASHRAE Handbook - Heating, Ventilating and Air-conditioning Applications, chapter 47, Sound and vibration control, ASHREA, 2003

[3] ARI-standard 885, Procedures for estimating occupied space sound levels in the application of air terminals and air outlets, 1998

[4] EN 12828, Heating systems in building - Design for water-based heating systems

[5] С Simmons, Measurement of Noise from Radiator Valves in the laboratory - A Proposal for a New Nordtest Method, SP Report 1996:31

[6] VDI 2566, Part 1: Acoustical design for lifts with a machine room; Part 2: Acoustical design for lifts without a machine room, VDI, 2001/2004

[7] T Alber, M Yankonis, HM Fischer and BM Gibbs, A new method to describe valve noise, CFA/DAGA Strasbourg, 2004

[8] M Spah, HM Fischer and BM Gibbs, Measurement of structure-borne sound power of mechanical installations, CFA/DAGA Strasbourg, 2004

[9] M Villot, Structure-borne sound from waste water installations in buildings, Proceedings Int. Congress on Sound and Vibration Stockholm, 2003

[10] GS Jagt, van der, Modelling of structure-borne sound transmission in pipe systems to building structures - a Framework, Proceedings Internoise Nice, 2000

[11] PH Heringa, e.a., Structure-borne sound from domestic appliances - Characterisation of emission and transmission, Internoise Aignon, 1988

[12] VDI 2715, Noise reduction at domestic hot water and central heating systems, VDI, 2000

[13] M Villot and С Guigou-Carter, Airborne sound insulation; case of a small airborne sound source close to a wall, ICA Kyoto Japan, 2004, Proceedings

[14] JW Verheij, Multi-path sound transfer from resiliently mounted shipboard machinery, PhD Thesis, TNOTPD Delft, 1982

[15] AT Moorhouse, On the characteristic power of structure-borne sound sources, J. of Sound and Vibration 248 (2001), 441-459

[16] T Hiramatsu, e.a., Studies on the reference vibration source to be used for the determination of vibromotive force of machinery by the reception plate method, Internoise Avignon, 1988

[17] E Gerretsen, Modelling structure-borne sound from equipment in buildings - current developments in EN 12354-5, Proc. ICA 2004, Kyoto, 2683-2686

[18] K-J, Buhlert, J Feldmann, A measuring procedure for determining structure-borne sound and its transmission, Acustica 42 (1979), 108-113

[19] VDI 3733, Noise at pipes, VDI, 1996

[20] WB Marx Wohle, Structural sound transmission in buildings - Comparison of experimentally observed values and theoretically evaluated values using the SEA method (in German), Acustica 72 (1990), 258-268

[21] Robert JM Craik, Sound transmission through Buildings using Statistical Energy Analysis, Gower Publishing Ltd, Hamshire, Vermont, 1996

[22] LM Cremer, ЕЕ Heckl, Ungar, Structure-borne sound, Springer-Verlag, Berlin, 1988

[23] E Gerretsen, Calculation of airborne and impact sound insulation between dwellings, Applied Acoustics 19 (1986), 245-264

[24] BAT. Petersson, Structural acoustic power transmission by point moment and force excitation, part II: plate-like structures, J. of Sound&Vibration 160 (1993), 67-91

[25] D Lubman, Precision of reverberant sound power measurements, JASA 56 (1974), 523-533

[26] С Simmons, Measurements of sound pressure levels at low frequencies in rooms - Comparison of available methods and standards with respect to microphone positions, Acta Acustica 85 (1999), 88-100

[27] M Vorlander, Revised relation between the sound power and the average sound pressure level in rooms and consequences for acoustic measurements, Acustica 81 (1995), 332-343

[28] RV Waterhouse, Interference patterns in reverberant sound fields, JASA 27 (1955), 247-258

[29] EN 1151-2, Pumps - Rotodynamic pumps - Circulation pumps having a rated power input not exceeding 200 W for heating installations and domestic hot water installations - Part 2: Noise test code (vibro-acoustics) for measuring structure- and fluid-borne noise

[30] EN 12354-6:2003, Building acoustics - Estimation of acoustic performance of buildings from the performance of elements - Part 6: Sound absorption in enclosed spaces

[31] EN 13141-3, Ventilation for buildings - Performance testing of components/products for residential ventilation - Part 3: Range hoods for residential use

[32] EN 13141-5, Ventilation for buildings - Performance testing of components/products for residential ventilation - Part 5: Cowls and roof outlet terminal devices

[33] EN 13141-6, Ventilation for buildings - Performance testing of components/products for residential ventilation - Part 6: Exhaust ventilation system packages used in a single dwelling

[34] EN 13141-7, Ventilation for buildings - Performance testing of components/products for residential ventilation - Part 7: Performance testing of a mechanical supply and exhaust ventilation units (including heat recovery) for mechanical ventilation systems intended for single family dwellings

[35] ISO 5135, Acoustics - Determination of sound power levels of noise from air-terminal devices, air-terminal units, dampers and valves by measurements in a reverberation room

[36] ISO 9611, Acoustics - Characterization of sources of structure-borne sound with respect to sound radiation from connected structures - Measurement of velocity at the contact points of machinery when resiliency mounted

[37] EN ISO 11546-1, Acoustics - Determination of sound insulation performances of enclosures - Part 1: Measurements under laboratory conditions (for declaration purposes) (ISO 11546-1:1995)

[38] EN 14366:2004, Laboratory measurement of noise from waste water installations

[39] EN 15657-1:2009, Acoustic properties of building elements and of buildings - Laboratory measurement of airborne and structure-borne sound from service equipment - Part 1: Simplified cases where the equipment mobilities are much higher than the receiver mobilities, taking wirlpool baths as an example

[40] EN 13141-4, Ventilation for buildings - Performance testing of components/products for residential ventilation - Part 4: Fans used in residential ventilation systems

[41] EN ISO 16032, Acoustics - Measurement of sound pressure level from service equipment in buildings - Engineering method (ISO 16032:2004)

[42] EN ISO 5136, Acoustics - Determination of sound power radiated into a duct by fans and other air- moving devices - In-duct method (ISO 5136:2003)

---

УДК 534.322.3.08:006.354
ОКС 91.120.20

Ключевые слова: звукоизоляция, уровень звукового давления воздушного шума, звукопередача структурного шума, инженерное оборудование здания, переданная мощность

---