. A zaj környezeti hatásai A zaj a XVIII. század, az iparosodás óta életünk állandó kísérıjévé vált. A XX. században a közlekedés fejlıdésével a településeken élık zajterhelése folyamatosan emelkedett. A zajnak e két fı forrása mellett az építkezések zaja is jelentıs mértékben hat az emberekre. Az ember egyéb tevékenységei, mindennapi élete, háztartása, szórakozásai sem mentesek a zajkeltéstıl. Ebben a fejezetben azokról a fizikai, technikai és jogszabályi tudnivalókról lesz szó, amelyek a zajvédelem megértéséhez szükségesek.
A zaj emberre gyakorolt hatásai Az embernek az a szerve, amellyel a hangot érzékeli, igen bonyolult és kifinomult „mőszer”. A fülnek három fı részét különböztetjük meg: A külsıfül a fülkagylóból, a hallójáratból és az azt lezáró dobhártyából áll. A középfül a hallócsontocskákat (kalapács, üllı és kengyel) és az azokat felfüggesztı izmokat foglalja magába. A belsıfül tartalmazza azt a mechanikai-idegi átalakító szervet (a Corti-szervet), amely a egy folyadékban felfüggesztett, rugalmas hártyán elhelyezkedı, elektrokémiai elven mőködı sejtek millióinak csoportját jelenti. (A belsıfül mőködésének leírásáért kapott orvosi Nobel-díjat 1961-ben Békésy György.) A hallószervhez tartozik tágabb értelemben az idegi pályák kötege, amelyen a jel az agyba jut, továbbá az agyi átkapcsoló állomások, valamint az agykéregnek az a része, amelyet hallóközpontnak nevezünk. A zajnak csak a durvább hatásai észlelhetık magában a fülben, a zavarásérzet és más, jól ismert hatások az agyban keletkeznek. A zaj fıbb hatását az alábbi csoportokba foglalhatjuk: A halláskárosodás tulajdonképpen a hallásküszöb idıszakos vagy végleges megemelkedése, azaz az erıs hangok okozta nagyobb igénybevétel az érzékelı-sejtek kifáradásához vezet. Végletes esetben ezek a sejtek a hirtelen és erıs hang hatására részlegesen elpusztulhatnak. A zaj hat a beszéd érthetıségére, figyelmünkre a beszélgetés vagy elıadás során. Ha zajban kell beszélnünk, korlátozva érezzük magunkat, önkéntelenül küzdünk a láthatatlan gát ellen, felemeljük a hangunkat, ingerültebben leszünk. A zajnak alvászavaró hatása is van. Zajban nehezebben alszunk el, felébredünk, illetve nyugtalanul alszunk. Mérhetı az alvás fázisainak megzavarása, ébredés után fáradtabbnak érezzük magunkat. A zajosságérzet is mindennapi tapasztalatunk. Gyakori a megszokás, de vannak zajok, amiket mindig zavarónak érzünk. Azok a zajok is fárasztanak, amelyeket tudatosan nem fogunk fel, ill. csak akkor figyelünk fel rájuk, amikor elhallgatnak. Komfortérzetünket befolyásolják, nem tudunk feloldódni, kikapcsolni. Ugyanakkor vannak hangok, amelyeket pihentetınek érzünk (a természet hangjai: vízesés, levélzizegés, madárfütty
stb.), továbbá használunk bizonyos hangokat függönyként a zajok ellen (a walkman – halláskárosodást okozhat! –, háttérzene stb.). További hatások figyelhetık meg bizonyos testi és lelki folyamatokban (vérnyomás, légzésszám, feszültség stb.), az ember munkájában, teljesítményében, a figyelem vándorlásában, azaz hatása van a zajnak mindennapi életünkre az emberi magatartás és egymás-mellett élés zajainak következtében.
A zaj hatása az élıvilágra Annak ellenére, hogy a zajhatásait az emberek esetében is nehéz mérni illetve bizonyítani, kiterjedt kutatásoknak köszönhetıen számos állatfaj esetében sikerült kimutatni zaj által okozott károsodásokat. A zaj állatokra gyakorolt hatása nagy mértékben függ az egyed rendszertani besorolásától. Az állatok esetében a különbözı hangok érzékelése kulcsfontosságú a túlélésük szempontjából, hallásuk többnyire jóval kifinomultabb és érzékenyebb mint az emberé, így nagyobb mértékben reagálnak a zajokra. A zaj hatásai az állatok esetében is okozhat közvetlenül halláskárosodást valamint közvetett hatásként befolyásolja viselkedésüket, szaporodásukat valamint táplálkozásukat. Hosszú távú kutatásra alapozott eredmények elsısorban háziállatok, valamint kísérleti állatok esetében áll rendelkezésünkre. Vadon élı állatok egyedei és populációi esetében bekövetkezı változások és annak okainak vizsgálatához több éves adatsorok szükségesek. Laboratóriumi állatokon elvégzett kísérletek során kisemlısök (fehér egér, patkány, tengerimalac stb.) esetében 100 és 130 dB közötti értékeknél tapasztaltak halláskárosodást. Szintén kisemlısök esetében hosszú távon zajnak kitett egyedek vérnyomása növekedett, szaporodásukban zavar keletkezett, alacsonyabb számban és kisebb testtömegő egyedeket hoztak világra. Elsısorban egerek esetében magas volt a fejlıdési rendellenességgel született egyedek száma. Haszonállatok esetében az állatok viselkedésének megváltozását (pl. menekülési reakció), többek között magas vérnyomást, a vér összetevınek megváltozását (pl. tejelı marha esetében egy 97 dB hangerısségő traktor hatására jelentısen csökkent a vér hemoglobinszintje), valamint tejhozam csökkenést tapasztaltak. Hasonlóan a többi állatcsoporthoz a haszonállatokat is elsısorban a hirtelen bekövetkezı, nem állandó hanghatások zavarják a legjobban. A zaj vadon élı állatokra gyakorolt legnyilvánvalóbb hatása a menekülési reakció elıidézése. A különbözı fajok meglehetısen különbözı módon reagálnak a zajhatásokra. Egyesek képesek hozzászokni a zajokhoz, jó példa erre a városlakó állatok népes csoportja. Azonban számos faj esetében egy hirtelen bekövetkezett hanghatás (pl. szuperszónikus repülıgép által elıidézett hangrobbanás) elég ahhoz, hogy sikertelen legyen egy szaporodási ciklus (ez különösen madarak esetében jellemzı). Érdekességképpen meg lehet említeni, hogy egy galamb hallása a 10 Hz-alatti tartományban 50 dB-el érzékenyebb az emberénél. További gerinces (hüllık, kétéltőek, halak) és gerinctelen fajok esetében is van káros hatása a zajnak. A már említett fajokhoz hasonlóan, halláskárosodás, táplálkozási és szaporodási rendellenesség, pánik reakció, kannibalizmus és akár 50%-os élethossz csökkenés tapasztalható hang hatására. A számos megfigyelés és adat ellenére még további, összetettebb vizsgálatok szükségesek a zaj okozta pontos fiziológiai, populációdinamikai stb. változások feltárásához.
Alapfogalmak A hang fogalma. A hangtér jellemzıi A hang valamilyen közegben létrejövı rezgés. A vivıközeg szerint megkülönböztetünk: léghangot (a vivıközeg gáz, leggyakrabban levegı); folyadékhangot (a vivıközeg folyadék, leggyakrabban víz); testhangot (a vivıközeg valamilyen szilárd test).A hang a közegben hullám alakban terjed. Gázokban és folyadékokban csak hosszanti (longitudinális) hullámok keletkeznek, szilárd testekben ezen kívül más hullámtípusok is fellépnek: pl. haránt-, nyomási, hajlító-, csavaró, felületi (Rayleigh-)hullámok. A térnek azt a részét, amelyben a hanghullámok terjednek, hangtérnek nevezzük. A hangtér a hely és idı függvényében két mennyiséggel írható le, a gyakorlatban rendszerint a hangnyomást és a részecskesebességet adjuk meg. A hangnyomás a hangtér mérhetı adata. A részecskesebesség a vivıközeg elemi részecskéinek váltakozó (rezgés)sebessége, amellyel azok nyugalmi helyzetük körül rezegnek.. A szomszédos részecskék egymásnak adják át energiájukat, így történik a hullámterjedés. A hangsebesség a hullám terjedési sebessége. A c hangsebesség, m/s, a közeg tulajdonságaitól függ. Gázokban
ahol: κ – a fajhıviszony, po – a közeg statikus nyomása, Pa, ρo – a közeg nyugalmi sőrősége, kg/m3. Levegıben a hangsebesség lényegében az abszolút hımérséklettıl függ:
ahol: T – a levegı abszolút hımérséklete, K. A hangsebesség nagyságát különbözı hımérséklető levegıben, néhány gázban és folyadékban a 6.1. táblázat tartalmazza. Szilárd testekben a hangsebesség a hullámtípustól is függ. Legnagyobb sebességgel a tiszta longitudinális hullámok terjednek. Sebességük rudakban, cL, m/s:
ahol: E – az anyag rugalmassági modulusa, Pa, ρ – az anyag sőrősége, kg/m3.
A T periódusidı az a legrövidebb idı, amely alatt a rezgés periodikusan ismétlıdik. A hang f frekvenciája az egy másodpercre esı teljes rezgések száma, mértékegysége a hertz (Hz). A frekvencia a periódusidı reciproka:
A hangsebességbıl és a frekvenciából számítható a hullámhossz:
Az emberi fül a 20…16 000 (kivételesen a 16…20 000) Hz frekvenciatartományba esı hangokat érzékeli. Az ennél kisebb frekvenciájú hangokat infrahangnak, míg a hallástartomány fölé esı hangokat ultrahangnak nevezzük (6.1.ábra). Az érzékelésnek nem csak frekvencia-, hanem hangnyomás-korlátai is vannak. A még éppen hallható hangok frekvenciafüggvényét hallásküszöbnek nevezzük. A legkisebb hallható hang hangnyomása kb 1,4·10–5 Pa. A hallásküszöb alá esı hangok a küszöb alatti hangok. A hang erısségét növelve elérjük a fájdalomküszöböt. A fájdalomküszöb is függ a frekvenciától, de kisebb mértékben, mint a hallásküszöb. A fájdalomküszöb feletti hangokat szuperhangnak hívjuk.
A normális hallásterület A gyakorlatban általában a hangnyomás effektív értékét használjuk, a mőszerek is elsısorban ezt mérik. A hangnyomás effektív értékének p e jelébıl az „e” indexet
rendszerint elhagyjuk, és p hangnyomáson annak effektív értékét értjük. Ennek matematikai kifejezése:
ahol: T – az integrálási idı (idıállandó). Szinuszos tisztahang esetén az effektív érték:
ahol: pmax – a hangnyomás legnagyobb pillanatnyi értéke (amplitúdója), Pa. A hangtér másik fontos jellemzıjének, a részecskesebességnek az effektív értéke hasonlóképp írható fel:
A hanghullám I intenzitása, W/m2, a hangnyomás és a részecskesebesség szorzatának idıbeli átlagával egyenlı:
ahol a felülvonás az idıbeli átlagolást jelenti. A hanghullám W teljesítménye, W, a hangforrást körülvevı teljes felület és az intenzitás szorzatával egyenlı.
A közeg nyugalmi sőrőségének és a hullám sebességének szorzatát Zo fajlagos akusztikai impedanciának, más néven akusztikai keménységnek nevezzük, Pa s/m:
ahol:
ρo – a közeg nyugalmi sőrősége, kg/m3, c – a hangsebesség, m/s. Az intenzitás és a hangnyomás közötti összefüggés síkhullám esetén:
I= p 2 ρ 0 c Az S felületen áthaladó teljesítmény:
Hanghullámok Szabad síkhullám esetén a hullámfrontok síkok, a terjedés egydimenziós. A hullámfrontok c sebességgel akadálytalanul haladnak a tér egyik irányába, pl. az x irányba. A szabad síkhullám egyenlete:
A részecskesebességre ugyanilyen alakú egyenletet írhatunk fel. Síkhullám esetén a hangnyomás és a részecskesebesség azonos fázisban van. Ennek a másodrendő parciális differenciálegyenletnek a megoldása az a hangnyomás és részecskesebesség-függvény, amely kielégíti a fenti egyenletet:
és
ahol: pmax, vmax – a hangnyomás ill. a részecskesebesség csúcsértéke (amplitúdója), ω – 2 · π · f a kör frekvencia, k – ω/c = 2π/λ a hullámszám.
A térben minden irányban terjedı gömbhullámok legegyszerőbb esete, ha a hangforrás a térfogatát periodikusan változtató, ún. lélegzı gömb. Ebben az esetben a hangnyomás t idıben és a középponttól r távolságban
ahol: A – a hullámra jellemzı amplitúdó-tényezı, N/m. Gömbhullám esetén a hangnyomás amplitúdója nem független a távolságtól, hanem a hangforrás középpontjától való távolsággal fordítva arányos. A részecskesebesség csak a hangforrástól a hullámhosszhoz viszonyítva nagyobb távolságban, az ún. távoltérben van a hangnyomással fázisban. A hangforrás és a távoltér határa közötti térrészt közeltérnek nevezzük. A részecske sebessége távoltérben:
A síkhullámok intenzitása a távolság függvényében –a veszteségektıl eltekintve – nem változik, mivel a felület, amelyen a teljesítmény eloszlik, állandó. Gömbhullámok esetén az intenzitás r távolságban:
ahol: W – a hangforrás teljesítménye. Ha a hangtér valamely helyén két vagy több hullám találkozik, interferencia következik be (szuperpozíció elve). Amikor azonos frekvenciájú és amplitúdójú, azonos fázisú hullámok találkoznak, az amplitúdó megkétszerezıdik. Ha a fáziskülönbség 180°, akkor az eredı 0 lesz, a két hullám kioltja egymást. Az interferencia gyakori esete, amikor a hangvisszaverıdés következtében két azonos frekvenciájú, ellenkezı irányban haladó hullám találkozik. Ilyenkor állóhullám jöhet létre, amelynek l/2 távolságokban helyhez kötött maximumai és ezek között nullapontjai (csomópontjai) vannak.
Szintek A hangtér jellemzıi nagy értéktartományt fognak át. A hangnyomás gyakorlatban elıforduló értékei pascalban 106 nagyságrend különbségőek. A hangintenzitás, ill. a hangteljesítmény, W/m2 ill. W, a hangnyomással való négyzetes összefüggés miatt 12
nagyságrendet fog át. A gyakorlatban ezért ezeket a mennyiségeket nem természetes egységben adjuk meg, hanem szintekkel számolunk, decibelben, dB. A szintek számolásakor használt mennyiségek mindig effektív értékek. A hangnyomásszint, Lp, dB:
ahol: po = 2·10–5 Pa, a hangnyomás alapértéke. Az LI hangintenzitásszint, dB:
ahol: Io = 10–12 W/m2, a hangintenzitás alapértéke. Az LW hangteljesítményszint, dB:
ahol: Po = 10–12 W, a hangteljesítmény alapértéke. A szintek összegzésekor a hangnyomás négyzeteket, a hangintenzitásokat ill. a hangteljesítményeket kell összeadni. Az Le eredı szint:
ahol: Li – az i-ik összegzendı szint. Két azonos szint eredıje 3-mal több az összetevıknél. Különbözı nagyságú szintek esetén a kisebbik szint (3 dB-nél) kevesebbel járul hozzá az eredı nagyságához, pl. 60 dB és 70 dB eredıje Le = 70,4 dB.
Rezgések esetében a szintek helyett inkább a rezgés gyorsulását (m/s2) szoktuk meghatározni. Ha mégis gyorsulásszintet használunk, azt a hangnyomásszinthez hasonlóan kell képezni ill. összegezni:
ahol: a0 =10–6 m/s2.
Hangszínkép A hangnyomásszintek ábrázolását a frekvencia függvényében hangszínképnek nevezzük. A tisztahang (szinuszos hang) színképe az adott frekvenciához tartozó egyetlen függıleges vonal. Összetett periodikus hang színképe vonalas. Összetett, nem periodikus hang esetén folytonos színképet kapunk. A frekvencia elemzéséhez sávszőrıket, ill. digitális technikát használunk. A sávszőrık a hangenergiát meghatározott frekvenciahatárok között, azaz meghatározott frekvenciasávban átengedik, e sávon kívül azonban visszatartják. A környezeti zajmérésekben leggyakrabban oktáv-vagy tercszőrıket alkalmazunk, de vannak keskenyebb sávú szőrık is. Az alkalmazott szőrık szerint oktávsávos, tercsávos vagy keskenysávú elemzésrıl beszélünk. A digitális berendezések ugyanezeket a jelenségeket számsorokkal képzett mőveletek útján állítják elı. Oktávsávok esetén az ff felsı határfrekvencia az fa alsó határfrekvencia kétszerese, a középfrekvencia pedig a határfrekvenciák mértani középértéke, azaz
Tercsávok esetén az alsó és a felsı határfrekvencia hányadosa logaritmikusan éppen harmada az oktávsávénak:
Hangszínképet nemcsak hangnyomásszintekkel, hanem hangteljesítmény-szintekkel is felrajzolható. A szabványos oktáv-és tercsáv-középfrekvenciákat és a sávhatárokat a 6.3. táblázat tartalmazza. Keskenysávú elemzés esetén a sáv-hangnyomásszintek mellett minden esetben meg kell adni a sávszélességet.
Frekvenciaszínkép
Hangterjedés A zajvizsgálat, a helyzetelemzés, a zajcsökkentést megalapozó tevékenység, valamint a mőszaki akusztikai tervezés területén az elsı lényeges lépés, hogy ismerjük a hangtérben a zajforrás okozta hangnyomásszint eloszlást. Egy adott zajhelyzet elemzésénél a hangnyomásszint eloszlás zajszintmérıvel megmérhetı. Amikor azonban egy olyan zajforrás, mint pl. egy zajos gyár még csak a rajzasztalon létezik, akkor ennek a zajkibocsátását valamilyen elméleti képlet segítségével meg kell becsülni annak érdekében, hogy megelızzük a kellemetlen zajhatásokat. Ezen számítások elvégzéséhez ismerni kell azokat a tényezıket, amelyek a hangforrások körül kialakuló hangtér energiaviszonyait, az elsugárzott hangenergia terjedését befolyásolják. A hangforrásokra jellemzı hangteljesítmény és a hangtér közötti kapcsolatra döntı hatással van • • • • •
a hangforrás alakja, a hangforrást körülvevı tér jellege (szabadtér, zárt tér), a hangforrás térben elfoglalt helyzete, a hangforrás az össz-hangteljesítményének mekkora hányadát sugározza a hangtér különbözı részeibe, a terjedés útjában levı hangakadály.
Az elıbbieknél kevésbé befolyásoló tényezı a tér állapota (a hımérséklet-eloszlás, a sőrőség, a szél sebessége, iránya, a páratartalom), hacsak nem nagyon hosszú a terjedési út.
Zajmérés és értékelés A zajterhelés (zaj-immisszió) jellemzésére olyan mennyiségeket kell használnunk, amely kifejezi a zaj emberre gyakorolt hatását. Erre a célra nem alkalmas a hallható hangok frekvenciatartományában (kb. 20 Hz és 16 kHz között) mért lineáris hangnyomásszint, dB(lin), mert ez a fizikai mennyiség nem veszi figyelembe a hallás tulajdonságait. A hallás sajátosságai közül a legfontosabbak a frekvenciától és intenzitástól függı érzet, a hangosságszint és a hangosság.
Hangosságszint, hangosság Az alábbi ábrán az egyenlı hangosságszintek görbéit ábrázoltuk, ismertebb nevükön a phon-görbéket. A görbék kétfülő hallásra, az emberrel szemben érkezı, szinuszos, szabadtéri hanghullámokra vonatkoznak. A görbéket sok emberen végzett kísérletek alapján állapították meg. A szaggatott vonallal rajzolt görbe a hallásküszöb-görbe. Tetszés szerinti frekvenciájú és intenzitású hang hangosságszintje annyi phon, amennyi az azzal szubjektíven azonosan hangosnak ítélt 1000 Hz-es tisztahang hangnyomásszintje, dB-ben. A hallószerv érzékenysége az egészen magas és a mély hangok felé jelentısen csökken, de a csökkenés mértéke függ az intenzitástól is, a görbék nagyobb hangnyomásszintek esetén laposabbak lesznek.
Az egyenlı hangosságszintek görbéi (phon-görbék) Két hang közül az egyiket akkor értékeljük szubjektíven kétszer olyan hangosnak, ha a hangosságszintek különbsége 10 phon. Az így megállapított hangosságskála son-ban, arányos a hangosságérzettel. 1 son 40 phonnak felel meg. Az N hangosság és az LN hangosságszint összefüggése:
A hangosságszintek meghatározására több eljárást dolgoztak ki, amelyekkel vizsgált zaj frekvenciaelemzésének eredményeibıl a hangosságszintek jó közelítéssel kiszámíthatók. Ezek közül a két legfontosabb a Stevens-és a Zwicker-eljárás. Ma már hangosságmérı mőszereket is forgalmaznak.
Súlyozott hangnyomásszintek
A zaj emberre gyakorolt hatásának jellemzésére szabványosan az A-hangnyomásszintet alkalmazzuk. Az A-hangnyomásszint a hangnyomásszint-mérıkbe beépített A-szőrıvel mért hangnyomásszint, amely a mőszerrıl közvetlenül leolvasható.
Az A- B-, C- és D-súlyozószőrő csillapítása a frekvencia függvényében Az A-szőrı a phon-görbékbıl származtatott súlyozószőrı, amely a halláséhoz hasonló hatást fejt ki a mért hangokra.. Az A-hangnyomásszint szabványos jele és mértékegysége: LpA vagy LA, dB, de alkalmazható az Lp vagy L, dB (A) jelölés is. A terc-, ill. oktávszintek ismeretében az Ahangnyomásszint számítható:
ahol: Li – az i-edik terc-vagy oktáv-hangnyomásszint, dB; Ki – az A-szőrı csillapítása az i-edik terc-vagy oktávsávban; n – a terc-vagy oktávsávok száma.
A mérési eredményeket a mőszer idıkarakterisztikája (idıállandója) is befolyásolja. Három idıállandót szabványosítottak: 3. lassú (S), megfelel hozzávetılegesen 4 dB/1000 ms jelváltozási sebességnek; a mőszer mutatója lassabban mozog, a zajt bizonyos mértékig átlagolja, a gyors változású zajt nem követi teljesen; 4. gyors (F), megfelel hozzávetılegesen 4 dB/125 ms jelváltozási sebességnek; a mőszermutató szaporán mozog, a zajt bizonyos mértékig átlagolja, csak az egészen gyors változású zajt nem követi teljesen; 5. impulzus (I), megfelel hozzávetılegesen felfutáskor 4 dB/35 ms, lefutáskor 4 dB/3000 ms jelváltozási sebességnek; impulzusos zajok csúcsainak mérésére használjuk, mert felfutáskor az igen gyors jeleket is követi, lefutása viszont késleltetett. A használt idıállandót egyes esetekben fel kell tüntetni a szint jelében. A szabványos jelölés: LAS, LAF vagy LAI, de találkozhatunk a régebbi jelöléssel is: a mértékegység jelében tüntették fel az idıállandó jelét: dB(AS), dB(AF vagy dB(AI). Az A-szőrı mellett szabványosítottak más súlyozószőrıket is (6.24.ábra), de ezek használata korlátozott. Rezgésméréskor is használunk súlyozást, az egész emberi testre ható rezgések esetében a súlyozószőrı átviteli függvénye:
azaz egy olyan aluláteresztı szőrı, amely kb. 5 Hz-ig nem változtatja a jelet, felette pedig az egyre nagyobb frekvenciájú összetevıket egyre jobban csillapítja.
Egyenértékő hangnyomásszint A környezetünkben észlelt zajok többsége nem állandó, hanem az idı függvényében kisebb vagy nagyobb mértékben változik. Az idıben változó zajok jellemzésére olyan állandó zajt keresünk, amelynek hatása az emberre ugyanaz, mint a vizsgált változó zajé. Ez a mennyiség az egyenértékő A-hangnyomásszint (egyenértékő A-szint), jele LAeq, mértékegysége dB. Ez lényegében az A-szőrıvel mért intenzitásátlagból képzett szint:
ahol: pA(t) – az A-szőrıvel súlyozott hangnyomás idıfüggvénye, (Pa), p0 – 2·10–5 Pa,
t1 és t2 – a vonatkoztatási idı kezdete és vége, (s), T – t2 – t1 a vonatkoztatási idı, (s). Az integráló zajszintmérık az egyenértékő A-hangnyomásszintet a képlet szerint mérik, és az eredményt közvetlenül kijelzik. Ha az egyes ti részidıkre vonatkoztatott i egyenértékő A-hangnyomásszinteket ismerjük, a T vonatkoztatási idıre az LAeq egyenértékő A-hangnyomásszint:
A zajt az idı függvényében akkor tekinthetjük állandónak, ha az A-hangnyo-másszintek ingadozása 5 dB-en belül marad. Állandó zaj esetén a szintek L Am átlaga közelítıen egyenlı az egyenértékő A-hangnyomásszinttel, tehát elegendı a szintek számtani átlagolása:
ahol: LAi – az A-hangnyomásszint pillanatnyi értéke, dB, n – a mérési adatok (minták) száma. Az idı függvényében változó zaj egyenértékő A-hangnyomásszintjét meghatározhatjuk a zaj statisztikai elemzésével is. Ekkor egyenlı idıközökben megállapítjuk az Ahangnyomásszint pillanatnyi értékeit, és ezeket osztályokba soroljuk. Másodpercenként legalább 2–3 adatot célszerő megállapítani, az osztályszélesség ne legyen nagyobb 5 dBnél. Ezek segítségével az LAeq egyenértékő A-hangnyomásszint:
ahol: Lj – a j-edik osztály határainak középértéke, dB, k – az osztályok száma, nj – a j-edik osztályba esı, egyenlı hosszúságú idıszakokra vonatkozó mérési adatok száma, N – Σ nj a mérési adatok összes száma a vonatkoztatási idı alatt.
A statisztikai elemzéshez célszerő a gyors (F) idıállandót használni, bár az egyenértékő A-hangnyomásszintre lényegében azonos értéket kapunk lassú (S) idıállandó használata esetén is. Más a helyzet, ha az impulzus (I) idıállandóval mérjük a zajt. A hirtelen változásokat tartalmazó zajokra ekkor nagyobb egyenértékő szintet kapunk a nagy lecsengési idı miatt. Az LAIeq és az LASeq különbsége annál nagyobb, minél több a zaj impulzustartalma. Ha a zajban nincs hirtelen változás, akkor itt sem tapasztalunk különbséget. Statisztikai elemzésre az alábbi táblázatban láthatunk példát. Az osztályok alsó és felsı határa, dB 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 85-90 90-95 Összesen:
Gyakoriság, nj 108 288 793 591 174 45 1 2000
Relatív gyakoriság, % 5,40 14,40 39,65 29,55 8,70 2,25 0,05 100,0
Kumulatív relatív gyakoriság, % 100,00 94,60 80,20 40,55 11,00 2,30 0,05
Közúti közlekedési zaj mérési eredményeinek statisztikai elemzése A mérési idı 600 s; számlálási periódus 0,3 s; osztályszélesség 5 dB; a mérési adatok száma 2000, idıállandó F. Az egyenértékő A-hangnyomásszint elızı képletével számolt értéke LAeq = 77,4 dB ≈ 77 dB.
Statisztikus szintek Az LN statisztikus szintnek azt a szintet nevezzük, amelyet a változó zaj a vonatkoztatási idı N %-ában meghalad. A statisztikus szintek meghatározását az elızı táblázat alapján mutatjuk be. Akumulatív relatív gyakoriságokat az osztályok alsó határaihoz rendeljük. A statisztikus szinteket interpolálással határozhatjuk meg. (Pontosabb, grafikus meghatározást Gauss-papíron végezhetünk.) A táblázat szerint pl. L95% = 65 dB; L11% = 80 dB. A statisztikus szintek felvilágosítást adnak a zajszintek változásának nagyságáról, azonban hatósági megítélésre, határértékekkel való összevetésre csak különös esetekben alkalmasak. Az L90…L99 mennyiségek a háttérzajnak, az L50 szint a szintek középértékének, az L1 a legnagyobb szintek átlagának felelhet meg.
Zaj-és rezgésmérés
A hangok mérésekor mindig szem elıtt kell tartanunk a vizsgálat célját. A leggyakoribb célok lehetnek: a zajterhelés megítélése (lakóhelyi vagy munkahelyi környezetben), a zajcsökkentés módszerének, eszközeinek megválasztása, tervezési adatok győjtése vagy a megvalósult tervek ellenırzése. Bármi is a célunk, arra kell törekednünk, hogy a vizsgált zaj jellemzıit torzítatlanul, a többi zaj hatásától függetlenül határozzuk meg. A nem vizsgált zajoknak a mérés idıpontjában is ható komponenseit, amelyeket erre az idıre sem tudunk elkerülni, alapzajnak nevezzük. Az alapzaj hatását le kell választanunk a mérés eredményeirıl, ez az eljárás az alapzaj-korrekció. Ilyenkor a következıképpen járhatunk el: a. Ha a mérés idejére az alapzajt ki tudjuk kapcsolni, alapzaj-korrekcióra nincs szükség, hiszen a mért értékek a vizsgált zaj jellemzıi. b. Ha az alapzaj kikapcsolására nincs lehetıségünk, akkor két állapotban mérünk: egyszer a vizsgált zaj és az alapzaj eredı jellemzıit határozzuk meg, egyszer pedig a vizsgált zajforrást kikapcsolva az alapzaj jellemzıit mérjük meg. Ezután a két eredmény alapján a vizsgált zaj jellemzıit számítással határozzuk meg. c. Ha erre sincs lehetıség, akkor a zajforrástól eltávolodva olyan helyet keresünk, ahol az alapzaj jellemzıi feltehetıen olyanok, mint az eredeti mérési pontban, s az alapzaj jellemzését ezen az új helyen végezzük el. Egyebekben a számítást ugyanúgy végezzük el, mint a b) pontban. A méréseknek mindig az a céljuk, hogy a vizsgálathoz szükséges mennyisége(ke)t meghatározzuk. A zajterhelés megítélésekor például az ún. megítélési szintet (LAM, korábban: mértékadó A-hangnyomásszint) kell megadnunk. LAM = LAeq + Kimp + Kton ahol: LAeq – az alapzaj-korrekció után kapott, a vizsgált zajra jellemzı egyenértékő Ahangnyomásszint, Kimp – a vizsgált zaj impulzusos jellegét kifejezı korrekciós tag, Kton – a vizsgált zaj tonális jellegét kifejezı korrekciós tag, A vizsgálati eljárásról szóló szabvány (ez esetben jelenleg: MSZ 18150-1:1998) pontosan közli a megítélési szint meghatározásának szabályait.
Mőszerek A hangnyomásszint meghatározásához analóg vagy digitális mőszereket használunk. Az analóg mőszerekben a mikrofon által elektromos jellé alakított hanghullám jelformáló áramkörökön át jut a kijelzıig, míg a digitális mőszerekben a jelet számokká alakítva számítógép határozza meg az eredményt.
A mőszerek közül az alábbi készülékek a legfontosabbak: mikrofon, hangnyomásszintmérı, jelrögzítı, kijelzı. A mikrofonok közül akusztikai mérésekre a kondenzátormikrofonok váltak be a legjobban. A mikrofon membránját rács védi a mechanikai sérülésektıl. Az elıerısítı általában egybe van építve a mikrofonnal. A mikrofonok mérete – általában inch-ben van megadva –a mérni kívánt frekvenciasávtól függ: ultrahangok méréséhez kisebb, infrahangokéhoz nagyobb átmérıjő mikrofont használunk. A környezeti zajok méréséhez legtöbbször 1/2”-os mikrofont alkalmazunk. Szabadtéri mérések során a vizsgált forrásból a hanghullámok kitüntetett irányból érkeznek, ezek méréséhez ún. szabadtéri mikrofont használunk. Szobában, teremben a sok visszaverıdés miatt a hullámok bármely irányból várhatók, ekkor a diffúz téri mikrofonok használata javasolható. A hangnyomásszint-mérı azokat az elektronikus jelformáló funkciókat látja el, amelyek során a jel a detektáláshoz szükséges formát kapja: erısítés, frekvenciaszőrés stb. A mőszeren beállíthatók az erısítés paraméterei (méréshatár), a szőréshez szükséges beállítások (súlyozószőrı, idıállandó). A jel általában a kimenetrıl tovább vezethetı jelrögzítıre (analóg kimenet), számítógépre vagy nyomtatóra (soros vagy párhuzamos kimenet). A mőszerek többsége ma már digitális (processzorvezérelt) eszköz. Jelrögzítıként analóg vagy digitális magnót ill. számítógépet használhatunk. A jelrögzítéskor a jelet olyan állapotában ırizzük meg, amelybıl a frekvenciaszínkép visszaállítható. Analóg jelrögzítın mágneses jelként, digitális berendezésben file formájában tároljuk az adatokat. Ha származtatott mennyiségeket rögzítünk, akkor adatrögzítésrıl beszélünk. A kijelzı mőszerek feladata a mérés eredményeinek általában grafikus megjelenítése. Ez történhet képernyın vagy papíron. Régebben szintírókat, XY-írókat használtak, ma inkább nyomtatókat és számítógépeket alkalmaznak erre a célra.
Környezeti zajforrások, zajcsökkentés A környezetünkben kialakuló zajviszonyokat számos tényezı határozza meg, de elsısorban meghatározó a zajforrás típusa és mőködési körülményei. A környezeti zajforrásokat az alábbi fıbb csoportokra oszthatjuk : Ipari (üzemi) zajforrások
Üzemi zajforrásnak tekintjük az ipari termelı és szolgáltató üzemeket, beleértve a területükön mozgó jármőveket, az épületek rendeltetésszerő használatát biztosító gépi berendezéseket (pl. kereskedelmi és lakossági szellızı-és klímaberendezések, transzformátorok stb.) A jelenlegi jogszabályi elıírásoknak megfelelıen ebbe a csoportba
tartoznak az ún. „szabadidıs” zajforrások (kulturális-, szórakoztató-, vendéglátó-, sportlétesítmény, -berendezés, -tevékenység) is. Közlekedési eredető zajforrás
A vízi és légi útvonalon, közúton, közlekedési területen mozgó gépjármő, várakozó(parkoló-) helyen, vasútvonalon, pályaudvaron, repülıtéren és egyéb fel/leszállóhelyen, kikötıben (együtt: közlekedési létesítményben) történı, a közlekedéssel közvetlenül összefüggı jármőmozgás, jármőmőködtetés. Zajcsökkentés során minden esetben az alábbi eljárások alkalmazhatóságát kell megvizsgálni: • • •
a kisugárzott zajteljesítmény csökkentése a gép, berendezés konstrukciós kialakításának vagy a technológia változtatásának segítségével, a zajterjedési viszonyok megváltoztatása (tokozás, zajvédı ernyık, teremakusztikai viszonyok módosítása stb.), az embert érı zajterhelés csökkentése (pl. munkahelyen egyéni védıeszközök alkalmazása, épületekben nyílászárók hanggátlásának növelése).
Egyes jellemzı üzemi zajok, azok csökkentési lehetıségei
Áramlási zajok, gépzajok Folyadékok és gázok áramlásakor zaj keletkezik Az aerodinamikai zajforrások igen elterjedtek és a legnagyobb intenzitású zajforrások közé tartoznak (pl. szellıztetı berendezések, gız-és gáznyomáscsökkentık, kompresszorok, pneumatikus gépek, biztonsági szelepek, sugárhajtómővek, propellerek, különféle égık kazánokban, kemencékben stb.) Ventilátorok
A ventilátorok zajteljesítmény-szintjeinek számítására több tapasztalati összefüggést használnak. A gyakorlatban bevált az alábbi összefüggés, amellyel az L W lineáris teljesítményszintet ± 4 dB hibával lehet számítani: LW ≈ 40 + 10 lgV + 20 lg ∆pö ahol: V – a légszállítás, m3/s, ∆pö – az összes nyomásnövekedés, Pa. Az LWokt oktáv-teljesítményszintek:
LWokt = LW + ∆LWokt ahol: ∆LWokt értékei az alábbi ábráról állapíthatók meg.
Ventillátorok zajteljesítmény-szintjei a frekvencia függvényében (Schirmer szerint 1989) Zajcsökkentés légcsatornákban
Csıben, csatornában terjedı zaj csökkenthetı, ha a csatornát hangelnyelı anyaggal béleljük. A hangelnyelı anyaggal bélelt csatorna D csillapítása, dB:
ahol: W1 – a zajteljesítmény a csatorna kezdeténél, W2 – a zajteljesítmény a csatorna végénél,
L1 – a hangnyomásszint a csatorna kezdeténél, dB, L2 – a hangnyomásszint a csatorna végénél, dB. Egyszerőbben meghatározható a D' helyettesítési csillapítás, dB: D' = L0 + Lb, ahol: L0 – a béleletlen csatorna végén a kilépésnél mért hangnyomásszint, dB, Lb – a bélelt csatorna végén, a kilépésnél mért hangnyomásszint, dB. Közelítıleg l hosszúságú csatorna D1 csillapítása, dB, az alábbi összefüggéssel számítható (Piening formula):
ahol: S – a csatorna szabad keresztmetszete, Kb – a szabad keresztmetszet kerületének bélelt része, α – a bélés anyagának elnyelési tényezıje; l – a csatorna hossza. Az összefüggés nem alkalmazható, ha az elnyelı felületek távolsága nagyobb a hullámhossznál : 2h //>// λ. Az összefüggés elsısorban kis elnyelés tényezık esetén ad használható eredményt. Abszorpciós zajtompítók
Az abszorpciós hangtompítókban a hangenergia hıvé alakul át. Az abszorpciós zajtompítók lényegében elnyelı anyaggal bélelt csatornák. A csillapítás közelítı számítására az elıbbi összefüggés használható. A csillapítás annál nagyobb, minél kisebb az elnyelı felületek 2h távolsága. A szükséges szabad keresztmetszetet ezért a csatornákban több párhuzamos részcsatornára osztják. Ezeket kulisszás zajtompítóknak nevezzük.
Kulisszás zajtompítók keresztmetszetei (Schirmer szerint 1989) 1. négyszög keresztmetszet szélsı csatornákkal; 2. négyszög keresztmetszet a széleken kulisszákkal; 3. kör keresztmetszet kör alakú kulisszákkal; 4. kör keresztmetszet egyenes kulisszákkal A kulisszák felületét a portól védeni kell, fıleg nagyobb áramlási sebességeknél. Borításra drótszövet, üvegfátyol, perforált lemez stb. vagy ezek kombinációja alkalmazható. A vastagabb fóliával való takarás csökkenti a csillapítást. Az abszorpciós zajtompítókkal viszonylag széles sávú csillapítást lehet kis nyomásveszteség mellett elérni. Hátrányuk, hogy nedvességre érzékenyek. Elsısorban ventilátoroknál, szellıztetı berendezésekben alkalmazhatók. Fel kell hívni a figyelmet, hogy a tompító alkalmazásával a ventilátor eredeti áramlástechnikai jellemzıi megváltoznak, ezért a tervezéskor erre minden esetben figyelmet kell fordítani. Reflexiós zajtompítók
A reflexiós zajtompítók kamrákból és összekötı csövekbıl állnak, amelyeken a levegı keresztüláramlik. A kamrák rugóként, a csövek tömegként mőködnek. Megfelelı kialakítás esetén a zajtompítók a zajt a forrás felé visszaverik, míg a levegıáramot átengedik. Hátrányuk, hogy jelentıs nyomáscsökkenést okoznak és csak meghatározott frekvenciatartományban hatásosak. Elınyük, hogy a kis frekvenciákon jó csillapítás érhetı el, egyszerő kivitelőek és hıre érzéketlenek. Igen nagy számban alkalmazzák ıket belsıégéső motorokhoz.
Reflexiós hangtompító elvi vázlata 1. kamra; 2. a kamrákat összekötı csı S: az összekötı csı keresztmetszete; l: az összekötı csı hossza Egy kamra fr rezonanciafrekvenciája, Hz:
ahol: c – a hangsebesség, S – a kamrákat összekötı csı keresztmetszete, l – a kamrákat összekötı csı hossza, V – a kamra térfogata. A zajtompító D csillapítása, dB, a rezonanciafrekvencián:
ahol: n – a kamrák száma. Az alábbiakban összefoglaljuk az áramlási zajok csökkentésének alapelveit : •
•
•
•
• • • •
Nagyzajú áramlási folyamat helyett kiszajú mőködtetés biztosítása sőrített levegıs hajtás helyett villamos hajtás, sajtológépeknél mechanikai kidobó, sőrített levegıs helyett. Zajszegény áramlástechnikai mőködés választása kis motoroknál vízhőtés léghőtés helyett, többfokozatú vagy folyamatos nyomáscsökkentés egy fokozat helyett, fogaskerék-szivattyú axiál-, vagy radiál dugattyú-szivattyú helyett, kis hőtıtornyoknál keresztáramú ventilátor axiálventilátor helyett. Akusztikailag optimális üzemelési körülmények kiválasztása áramlástechnikai gépek optimális illesztése a beépített rendszerhez, tekintettel a hatásfokra, a rendszer építıelemei rezonanciájának elkerülése. A rendszer építıelemeinek akusztikailag optimális elrendezése az áramlástechnikai géptıl messze elhelyezett egyéb elemek (görbületek, hıcserélık stb.), kerülni kell a nagy felülető, jó lesugárzó építıelemek csatlakozását az áramlásakusztikai forráshelyhez. Kisebb áramlási sebesség megválasztása ventilátorok kisebb fordulatszámmal és nagyobb átmérıvel. Kisebb méretek kialakítása járulékos lapátrács beépítésével szegmentálni az áramlást, többlyukú fúvóka beépítése az áramlásba. A turbulenciák elkerülése minden alkatrész áramlástechnikailag legmegfelelıbb kiképzése. Nagymérető és helyi nyomásváltozások elkerülése többfokozatú nyomáskiegyenlítés kiépítése, kiegyenlítı hornyok és furatok hidraulikus rendszerben.
Többlyukú fúvóka beépítése az áramlásba Bal oldali csı: nagy zajkibocsátású megoldás; jobb oldali csı: zajszegény megoldás
Áramlási akadály hatása a zajkeltésre Az akadálymentes áramlás gerjeszti a legkisebb zajt
Gépzajok csökkentése Mechanikai eredető zajok csökkentése
A gépzajok csökkentésének két alapvetı feladatot különböztethetünk meg : zajcsökkentett (zajszegény) géptípust kell kifejleszteni, tehát lehetıség van a konstrukció megváltoztatására vagy meglevı géptípus zaját kell a felhasználás helyén csökkenteni. A tervezés legfontosabb kiinduló adata a gép zajteljesítmény-szintje. Jelenleg még ritka eset, amikor a gyártó a gép mőszaki adatai között a zajteljesítmény-szintet megadja, ám várhatóan a közeljövıben jogszabályi elıírás jelenik meg egyes zajos gépek, gépi berendezések kötelezı zajkibocsátás-vizsgálatára vonatkozóan, amely elıírja a vizsgálat részletes menetét, illetve kibocsátási határértéket is rögzít. Ugyancsak kötelezı lesz ezekben az esetekben a zajteljesítmény-szint terméken, vagy kísérı dokumentumban való feltüntetése. Ha nincs gyári adat, a teljesítmény-szintet méréssel kell meghatározni. Zajcsökkentési célokra azonban nem elegendı az A-teljesítményszint ismerete. Az Ateljesítményszintek elsısorban a követelményekkel való összehasonlítások céljára használhatók. Zajcsökkentés esetén meg kell határozni a színképet is, így elsısorban az oktáv-teljesítményszinteket, kivételes esetekben a tercsávos, vagy keskenyebb sávú elemzés is indokolt lehet.
Meglevı zajforrások esetén, a teljesítményszintek meghatározása után a zajforrásokat kell azonosítani, azaz meg kell határozni, hogy egyes gépek, géprészek milyen mértékben járulnak hozzá a kibocsátott zajhoz. A zajforrások azonosításának eszközei: megfigyelés; egyes egységek kikapcsolása mellett végzett mérés; mérés különbözı üzemállapotokban; a zaj idıbeli változásának regisztrálása; frekvenciaelemzés (oktáv-, terc-vagy keskenysávú); rezgésmérés a gép felületén; közeltéri mérés. Lehetıséget ad a zajforrások azonosításában a hazánkban (elsısorban mőszerezettség hiány miatt) még korlátozott mértékben alkalmazott intenzitásmérés. A mechanikai eredető zajok csökkentésének fıbb lehetıségei: • • •
• •
•
rezgéstanilag méretezett alapozás, a gép dinamikus kiegyensúlyozása; a fordulatszám csökkentése (hátrány a teljesítmény csökkenése); a gép rendszeres karbantartása, kenése, a kopott alkatrészek cseréje; felületek rezgésének csökkentése egyrészt merevítéssel, (itt figyelembe kell venni, hogy a merevítés megnöveli a rezonanciafrekvenciát, ha ez egybeesik más gerjesztés frekvenciájával), másrészt az anyag alkalmas megválasztásával (pl. fa, mőanyag alkalmazásával, illetve dübörgésgátló anyagok felhordásával stb.); rezgı felületek felületnagyságának csökkentése; egyes elemek (lemezek, felületek, rudak, csövek) rugalmas csatlakoztatása pl. rugalmas alátétekkel a gép többi részeihez, ezáltal a rezgést nem viszik át olyan elemekre, amelyeknek rezgése felesleges; fémes, kemény alkatrészek ütközésének kiküszöbölése, helyettesítése mőanyaggal; ütközéses jellegő zajok keletkezésének megakadályozása a fellépı erıhatás, erıváltozás idıbeli „elnyújtásával” .
Rezgésszigetelt (rugalmas) gépalapozás
a) présgép „úsztatott”alapozása (1. rezgésszigetelı anyag; 2. „úszó” betonalap); b) szivattyú rezgéscsillapító elemekre való felállítása
Sugárzó (rezgı) felület csökkentése elkerülése (pl. hulladéktároló kialakításánál) 1. lemezfalú szekrény; 2. hálós kialakítású szekrény
Csıvezeték testhang-szigetelése 1. nem szigetelt csıszerelés; 2. helytelen testhangszigetelés acélrugóval; 3. csıbilincs rugalmas betéttel; 4. testhangszigetelés rugalmas felfüggesztéssel
Ütközéses jellegő zajok keletkezésének megakadályozása a fellépı erıhatás erıváltozás idıbeli „elnyújtásával” (pl. présgép kivágó szerszámának geometriájával) 1. bélyeg; 2. ellendarab; 3. lemez; 4. matrica a) ferde szerszám él; b) kúpos szerszám él; c) „hullámos” szerszám él Tokozás
A gépek zajkibocsátása eredményesen csökkenthetı, ha a gépet nagy eredı hanggátlású tokkal vesszük körül. Teljesen zárt tokkal, helyes kialakítással igen nagy zajcsökkenés érhetı el. A tokon lehetnek ablakok, ajtók, a megmunkálandó anyag be-és kivitelére csillapított nyílások. Ha a gép kezelése nem teszi lehetıvé a teljes körülzárást, részleges tokozást alkalmazhatunk. Részleges tokozás esetén az elérhetı zajcsökkentés igen korlátozott. (A tokozás elvi kialakítását, a „kerülı hang-utak” lehetséges módozatait mutatja be az alábbi ábra. Zárt tok esetén külön megoldandó feladat a gép hőtése.
Kerülı hang-utak gép tokozása esetén (elvi vázlat) B1: tokrészek rossz illesztési hézagain (ajtók, szerelı-, megfigyelı nyílások); B2: rosszul záró gépelem-átvezetéseken; B3: a tokfal és a gépegységek rossz illesztésén; B4: feleslegesen hagyott nyílásokon; C1: a tok gépre való merev kapcsolódásán; C2: géprészek tokon történı merev átvezetésén; C3: gerjesztett részeken át; D1: a tokból kivezetı géprészeken át; D2: a határoló felületelemeken
Tokozott gépi berendezés szellıztetésének megoldása (elvi vázlat) a) friss levegı; b) meleg levegı 1. tokfalazat elnyelı anyaggal burkolt acéllemezbıl; 2. hangcsapdák a be- és kiáramlási nyílásokra; 3. szellıztetı ventilátor; 4. a friss levegı és meleg levegı keveredését elválasztó fal A tok belsı felületeit hangelnyelı anyaggal célszerő burkolni, hogy megakadályozzuk a tokon belül a hangnyomásszintek jelentıs növekedését. Az elérhetı ∆Ltok hangnyomásszint-csökkenés, dB:
ahol: R – a tok falának hanggátlása, dB, S – a tok felülete, m2, Atok – az egyenértékő elnyelési felület a tok belsejében, m2, Atok =
So
– az átlagos elnyelési tényezı a tok belsejében; So a teljes belsı felület (beleértve a padlót is), m2.
Zajvédı fülkék
A zajvédı fülkék (kezelı fülkék) a zajos környezetben teljes védelmet nyújthatnaka fülkében tartózkodó számára. Akkor elınyösek és hatékonyak, ha pl. a gép kezelése nem igényli a gép mellett való tartózkodást, hanem elegendı csak a gép külsı figyelése, irányítása. A zajvédı fülkék sok tekintetben hasonlók a tokokhoz, csak épp a zajforrás és a megfigyelı helyzete fordított. A zajvédı fülke R e eredı hanggátlása, dB :
ahol: Lpt – a hangnyomásszint a teremben (a fülkén kívül), dB, Lpf – hangnyomásszint a fülkében, dB, S – a fülke felülete, m2, A – az egyenértékő elnyelési felület a fülkében, m2. A zajvédı fülkét ajtóval és ablakokkal látják el. A hangnyomásszintek számításánál a fülke eredı hanggátlásával kell számolni. A kielégítı hanggátlás elérésére az ajtót, ablakokat gondosan kell tervezni. Mivel a résmentes zárás alapvetı követelmény, gyakran kell mesterséges szellıztetést alkalmazni.
6.5.2. A közúti és a vasúti közlekedési zaj A közlekedés a környezetében – fıútvonalak, vasúti fıvonalak mentén – esetenként akár 80 dB-t is elérı, illetve megközelítı egyenértékő A-hangnyomásszinteket okozhat. Jelentıségét az is emeli, hogy a közlekedési zaj a lakosság igen nagy hányadára kiterjedı terhelést okoz. Az utakon különbözı típusú és zajkibocsátású jármővek különbözı üzemállapotban, változó sebességgel haladnak, az okozott zajt a fentieken kívől a környezeti viszonyok (pl. beépítettség, az útburkolat fajtája és állapota stb.) is befolyásolják. Közlekedési zaj esetén ezért az utat vagy vasútvonalat tekintjük egyetlen egységes vonalszerő zajforrásnak. Az út-vagy vasútvonal zajkibocsátását az úttól meghatározott távolságban, akadálytalan terjedés feltételezése mellett meghatározott egyenértékő Ahangnyomásszinttel jellemezhetjük. A vonatkoztatási távolság (a vonatkozó számítási szabványelıírások szerinti referenciapont) utak esetén 7,5 m, vasutak esetén 25 m. Közlekedési zaj megítélési ideje (az egyenértékő A-hangnyomásszint, LAeq vonatkoztatási ideje) az elıírások szerint nappal 16 óra, éjszakai idıszakban 8 óra.
A közúti és vasúti közlekedés által okozott zaj a forgalmi adatok, valamint a terepviszonyok, az építmények és az út (vasút) egymáshoz viszonyított elhelyezésének ismeretében számítható.
A közúti közlekedés zajcsökkentési lehetıségei •
Zajcsökkentés a gépjármővek szerkezeti változtatásai nélkül Az egyes jármővek zajkibocsátás-vizsgálati eredményei egyértelmően azt mutatják, hogy ugyanolyan típusú jármővek zajszintje között is jelentıs különbség adódhat. Ez egyértelmően a gyártási-szerelési körülmények közti különbségre vezethetı vissza. Tehát a gyártási és szerelési fegyelem növelésével a zajszint szerkezeti változtatás nélkül is csökkenthetı. Ugyancsak érdemes itt szólni a gépjármővezetık vezetési stílusa közti különbség zajkibocsátásra gyakorolt jelentıs hatásáról is. A zajkibocsátás szempontjából egyértelmő, hogy a kisebb fordulatszámokon való üzemelés kisebb kibocsátással jár együtt, mint a nagyfordulatszám melletti. Ezen utóbbi során jellemzı a „padlógázas” gyorsítás, mely ugyancsak fokozza a zajemissziót, mivel magával hozza a zajcsúcsok megjelenését a zaj-idı függvényben. A „sportos” vezetéssel együtt járó, a gumiabroncs-zajt is megnövelı nagy gyorsítások a kisebb sebességfokozatokban történı hosszú „kihúzatás és hirtelen fékezések mellett a gépkocsivezetı (motorkerékpár vezetıje) a hangtompító betétek kiszerelésével, az ajtók csapdosásával, és számtalan egyéb módon is kelthet közösséget (különösen az éjszakai órákban) zavaró, elkerülhetı zajt. E zajforrások megszüntetésében az oktatásnak és a tömegtájékoztatási eszközöknek igen fontos szerepük van.
Személygépkocsi hajtási és gumiabroncszaja a menetsebesség függvényében (Dr. Buna 1982) •
•
Zajcsökkentés a szerkezet megváltoztatásával A speciális konstrukciós megoldások lehetıségeivel részleteiben itt nincs mód foglalkozni, azonban megjegyzendı, hogy itt is a gerjesztı hatások elkerülése jelenti a leghatásosabb módot a zajcsökkentésre. Az égési gerjesztés nagyságát elsısorban a motor tervezési adatai, a fordulatszám és a furat, valamint az égési eljárás határozzák meg. Lehetıség van itt is – bizonyos korlátok mellett – zajforrás tokozására. Kutatások folynak jelenleg a gumiabroncs-zaj (gördülési zaj) csökkentési lehetıségeire is. Jelentıs mértékben befolyásolja ezen összetevı szerepét az abroncsszélesség, a kerékátmérı, a gumianyag lágysága, mintázata, az egyes útburkolattípusokkal való kölcsönhatása. Zajcsökkentés forgalomszervezés,i szabályozási eszközökkel A közúti közlekedést alapul véve, legfontosabb zajcsökkentést eredményezı forgalomszabályozási intézkedések: • a közúti forgalom (bizonyos jármőfajták) sebességének korlátozása; • a közúti forgalom nagyságának, volumenének korlátozása, bizonyos gépjármővek (pl. nagyteher) áthaladásának megtiltása, a forgalom elterelése; • a jelzılámpák összehangolt szabályozása, forgalomtól függı szabályozás, a jelzılámpák éjszakai kikapcsolása (villogó sárgára állítása);
• •
•
a különbözı sebességő gépjármővek részére külön forgalmi sáv kijelölése; a sebességváltozást szükségessé tevı okok, forgalmi akadályok elıjelzése. Zajcsökkentés a zajterjedés akadályozásával A számítási eljárás ismertetésekor már foglalkoztunk azzal, milyen hatást fejt ki egy árnyékoló létesítmény, fal, ernyı a zaj terjedési jellemzıire. A leggyakrabban elıforduló zajárnyékoló elvi megoldásokat mutatjuk be a 6.39. ábrán.
Zajárnyékoló létesítmények kialakítási lehetıségei
Jogszabályok a zaj-és rezgésvédelemrıl A környezeti zajvédelem területén az érvényes általános elıírásokat a Minisztertanács 12/1983. (V. 12.) MT számú, a zaj-és rezgésvédelemrıl szóló rendelete tartalmazza. Veszélyes mértékőnek és tilos zajkeltésnek minısíti azt a zaj-, illetve rezgésszintet, amely meghaladja a zaj-és rezgésterhelési, illetve zajkibocsátási határértéket. Ez a jogszabály tartalmazza a környezeti zaj-és rezgésvédelem legfontosabb szabályait, valamint meghatározza a hatósági hatásköröket és kijelöli a további szabályozás irányait. A rendelet igyekszik a hangsúlyt a megelızésre helyezni, az új létesítményekre tartalmaz részletes elıírásokat. A mőszaki tervezés során lehet ugyanis viszonylag kisebb költséggel – esetenként éppen többletköltség nélkül – megfelelı mértékő zaj-és rezgéscsökkentést elérni. A rendelet ezért különbséget tesz az újonnan létesülı és a már meglevı zaj-és rezgésforrások között. Az új létesítményekre szigorúbb elıírások vonatkoznak. A rendelet az újonnan létesülı zaj és rezgés szempontjából legjelentısebb forrásokra, tehát a közlekedéstıl, az ipari üzemektıl és az építkezésektıl származó zajra és rezgésre állapít meg követelményeket. Az újonnan létesülı üzemi létesítményben folytatott tevékenységre és az építési munkákra a rendelet egyedi zajkibocsátási (emissziós) határértékek megállapítását teszi kötelezıvé már a tervezés fázisában. Ilyenkor a tervezı köteles az elsıfokú környezetvédelmi hatóságtól zajkibocsátási határértéket kérni és annak betartásáról gondoskodni is köteles (6.§). Ettıl csak akkor lehet eltekinteni, ha a zajterhelési határérték teljesülni fog és errıl a tervezı nyilatkozik. Hasonló az eljárás építési munka esetén is, de a zajkibocsátási határértékeket a kivitelezınek kell megkérnie, illetve betartásáról is neki kell gondoskodnia. A meglevı létesítmények zajcsökkentését fokozatosan, hosszabb idı alatt lehet megoldani (11.§). A rendelet a meglevı üzemi létesítményekre is lehetıvé teszi az egyedi zajkibocsátási határértékek elıírását. A meglevı közlekedési létesítmények forgalma által okozott zaj és rezgés mértékének jelentıs csökkentése belátható idın belül nem valósítható meg. A közlekedési zajra vonatkozó határértékek elsısorban új létesítményekre értelmezhetık. Ennek megfelelıen a rendelet a meglevı közlekedési létesítmények esetében csak szők körre, az emberi egészség védelme érdekében halaszthatatlan feladatokra korlátozza az intézkedés lehetıségét (14.§). A rendelet a zajvédelem sajátosságainak megfelelıen az általános védettségen túl fokozottan védett területeket különböztet meg. Ezek mindig összefüggı területek, ahol a követelmények szigorúbbak, a zaj elleni védettség jobban érvényesül. A zajvédelem
sajátosságai következtében egész városok vagy régiók kiemelése nem lehetséges. Fokozottan védetté így egyes lakónegyedek, gyógy-és üdülıterületek, a települések egyes kulturális mőemléki vagy pihenési célokat szolgáló részei nyilváníthatók. A csendes övezetek kijelölése a zaj ellen kiemelt, különleges védelmet igénylı létesítmények védelmét szolgálják. A csendes övezetek mindig egy meghatározott létesítményt vesznek körül, általában kisebb kiterjedésőek. Határértékek megállapítására itt nem kerül sor, a fı cél a zajforrások távoltartása a létesítménytıl (pl. forgalom megtiltása). Zajgátló védıterületek kijelölése indokolt olyan létesítmények környezetében, amelyek zajkibocsátása a szükséges mértékre nem csökkenthetı (19.§). A zajgátló védıterületen belül a zaj erıssége szerinti fokozatokban zajgátló övezeteket kell kijelölni. Cél a település fejlesztésének korlátozása a zajforrás irányába. A rendelet hatósági jogkörrel ruházza fel a környezetvédelmi hatóságot. Fıbb feladatai a következık: • • • • • • • •
közremőködés a területrendezési, területfejlesztési tervek jóváhagyásában, üzemi létesítmények és építési munka egyedi zajkibocsátási határértékeinek megállapítása, meghatározott közlekedési létesítmények létesítése során zaj-és rezgésvédelmi szakhatósági közremőködés, a rendelet által részletezett esetekben kötelezés az egyedi zajkibocsátási, illetıleg zaj-és rezgésterhelési határértékek megtartására, meghatározott esetekben zaj-, illetıleg rezgéscsökkentı létesítmények, berendezések létesítésének elıírása, a zajt, illetıleg rezgést okozó tevékenység korlátozása, illetıleg felfüggesztése, ha az okozott zaj vagy rezgés a környezetre közvetlen, súlyos veszélyt jelent, zaj-és rezgésbírság kiszabása, közremőködés a fokozottan védett területek, a csendes és a zajgátló övezetek kijelölésénél.
A kulturális, szórakoztató, üdülési sport és más hasonló szolgáltatási tevékenység (a rendelet mellékletében felsorolt lista szerint) mőködése következtében keletkezı zajkeltés esetén az elsıfokú környezetvédelmi hatósági jogkört a helyi önkormányzat jegyzıje látja el, míg egyéb esetekben ez a feladat az illetékes környezetvédelmi felügyelıségé. A zajvédelmi rendelet elıírja, hogy a környezetünkben a határértéket túllépı zajkibocsátású üzem vagy közlekedési létesítmények üzemeltetıit, építési munka során a kivitelezıt zaj-, illetve rezgésbírság megfizetésére kell kötelezni. A bírság megállapításának módját a 2/1983. (V. 25.) OKTH rendelkezés melléklete tartalmazza, amelyet a 12/1990. (V.23.) KVM rendelet a következık szerint módosított: A zaj-és rezgésbírság összegét az
képlet alapján kell megállapítani, ha – új üzemi létesítmény üzembe helyezését, valamint építési munka során annak megkezdését, meglevı üzemi létesítmény esetén a környezetvédelmi hatóság által megadott határidıt követıen az okozott zaj meghaladja a megállapított zajkibocsátási határértéket; B = 2000 (2T2 + L + H + 50) képlet alapján kell megállapítani, ha új út, vasútvonal, polgári repülıtér létesítését követıen az okozott zaj vagy rezgés meghaladja a megadott zaj-, vagy rezgés terhelési határértékeket; B = 2000 (2T2 + L2 + H2 + 50) Cc képlet alapján kell megállapítani, ha • • •
új üzemi létesítmény üzembe helyezését, valamint építési munka során annak megkezdését, meglevı üzemi létesítmény esetén a környezetvédelmi hatóság által megállapított határidıt követıen az okozott rezgés meghaladja a megengedett rezgésterhelési határértéket.
A képletekben B – a bírság forintban kifejezett összege, T – a megállapított zajkibocsátási, illetıleg a megengedett zaj-, vagy rezgésterhelési határértékek dB-ben meghatározott legmagasabb túllépésének mértékszáma, amelynek értéke legfeljebb T = 30 lehet; L – azon szobák, H – közintézmények azon védendı helyiségeinek száma, amelyek ablaka elıtt a zajforrás által okozott zaj meghaladja a megengedett zajterhelési határértékeket, amelyek padlózatán az okozott rezgés meghaladja a megengedett rezgésterhelési határértékeket. Az L és H legmagasabb értéke az a) pontban szereplı képlet alkalmazása esetén: L = 800 db; H = 200 db
a b) pontban szereplı képlet alkalmazása esetén L = 1500 db; H = 500 db a c) pontban szereplı képlet alkalmazása esetén L =50db; H =30db Az a) pontban szereplı képlet C A tényezıjének értékét a
képlet alapján kell kiszámítani, ha a túllépéssel érintett helyiségek száma (L + H) nem éri el a 15-öt, egyébként a CA =1. A c) pontban szereplı képlet CC tényezıjének értékét a
képlet alapján kell kiszámítani, ha a túllépéssel érintett helyiségek száma (L + H) nem éri el az 5-öt, egyébként a CC =1. A bírság összegét a környezetvédelmi hatóság –az egyéb körülmények mérlegelésével – 0,2-tıl 1,5-ig terjedı szorzók alkalmazásával módosíthatja. 1,0-nél nagyobb szorzó csak akkor alkalmazható, ha a zajkibocsátási határérték-túllépés a 10 dB(A) mértéket meghaladja és annak kialakulása szándékos cselekmény vagy súlyos gondatlanság (pl. zajcsökkentı elem eltávolítása stb.) következménye. A bírság összegét a bírság kiszámításának alapjául szolgáló határérték ismételt túllépése esetén súlyosbító szorzókkal kell növelni. A súlyosbító szorzó értéke: • •
a határérték második alkalommal történı túllépésekor legfeljebb 1,5; a harmadik és minden további alkalommal történı túllépéskor legfeljebb 2 lehet.
A környezeti zaj-és rezgésterhelési határértékeket a 4/1984. (I. 23.) EüM sz. rendelet írja elı. A határértékek üzemi létesítményektıl, építkezésektıl és közlekedéstıl származó zajterhelésre, új lakó-, üdülı-és közösségi épületekben a külsı környezetbıl származó rezgések egyenértékő súlyozott rezgésgyorsulására vonatkoznak. A határértékek a nappali és éjszakai idıszakra vonatkozóan zaj esetén a rendezési tervekben megadott különbözı területi funkcióktól, rezgés esetén az épület jellegétıl függ. A különbözı
rendeltetéső helyiségekben megengedett egyenértékő A-hangnyomásszinteket nem az EüM rendelet, hanem az MSZ 18151/1–82. sz. szabvány tartalmazza. A megfelelınek mondható –és európai szinten is elismert, a ’80-as évek elején hatályba lépett – hazai szabályozás betöltötte feladatát és valóban jelentıs eredményeket értünk el a káros zajok elleni küzdelemben. Figyelembe kell venni azonban azt is, hogy a környezetvédelem olyan, „újnak” tekinthetı területérıl van szó, amelyet – nemcsak hazánkban, hanem a világ nálunk gazdaságilag fejlettebbnek mondható részén is – most kezdenek mind inkább súlyának megfelelıen kezelni. A 12/1983. (V. 12.) MT sz. rendelet hatálybalépése óta eltelt évek során bekövetkezett társadalmi, gazdasági változások és mőszaki-tudományos fejlıdés mindenképp indokolttá tette, hogy az alkalmazás során szerzett tapasztalatok alapján újra szabályozzuk a környezeti zaj és rezgés elleni védelmet. A kialakítandó új zajvédelmi szabályozás szakmai tervezete elkészült (korm. rend. tervezet), s várhatóan 2000-ben jelenik meg. A tervezett új szabályozás egy-két jelentısebb pontjára hívnánk fel a figyelmet. Ezek olyan problémákat hivatottak megoldani, melyek a minisztertanácsi rendelet alkalmazása során naponta jelentkeztek a hatósági munka során.
