ERGONÓMIA 5.2
Munkahelyiségek zajvédelme és akusztikai komfortja Tárgyszavak: zajvédelem; ergonómia; zajszint; irodai munka; szabvány; hangszigetelés.
Az értelmiségi/irodai munkavégzést a zaj még inkább zavarja, mint a fizikai dolgozókét. Az irodagépek, szellőzőberendezések, a szomszéd telefonbeszélgetése nem ártanak ugyan a hallásnak, de vegetatív panaszok már a 70 dB-es zajszint alatt felléphetnek (1. ábra). anyagelfáradás 130 dB 110
90
fizikai roncsolások, fájdalomhatár nagyothallás, fokozatos halláskárosodás zaj okozta idegesség, vegetatív panaszok
70 gyengülő teljesítmény, termelékenységcsökkentés 50 alvászavarok, ingerküszöb 30
érzékelési és hallásküszöb 0
1. ábra Zaj hatása emberre
Térakusztika és ergonómia Irodákban és hivatali helyiségekben 50-től 70 dB-ig emelkedő zajszintnél teljesítménycsökkenést állapítottak meg. Ezért a német munkahelyrendelet
„túlnyomórészt szellemi tevékenységek” végzéséhez 55 dB-es felső határértékeket ír elő. Az új és meglevő munkahelyiségek zaj elleni kialakítására vonatkozó 31 690 sz. DIN EN szabvány pedig „a szokásos irodai munkához” 45–55, „különös koncentrációt igénylő tevékenységekhez” 35–45 dB-t enged meg (de ezeket a határokat rendszerint jóval túllépik a hangos nyomtatók, másolók és telefonálók). A zajcsökkentés lehetőségei – a zaj keletkezésének megakadályozása a forrásnál, – burkolás, tokolás, árnyékolás falakkal és hangtompítás takarással, falbevonással. A leghatásosabbak természetesen a zajkeltés helyét érintő intézkedések, de a takarások korszerű módszereivel is jó eredményt lehet elérni: – csökkentik a helyiségben rögzített kibocsátók zaját, de a kívülről behatoló zajokat is, – kellemes akusztikai környezetet teremtenek, amely érthetőbbé teszi a beszédet (telefonon is) és kevésbé megerőltetővé a kommunikálás minden fajtáját, – mérsékelnek minden kísérő zajt, mivel az éles akusztika nem hangos, inkább visszafogott beszédre késztet. A rendszerint lyukacsos lemez mögé rejtett csupán nagy és közepes hangfrekvenciákat csillapító, porózus vagy rostos akusztikai anyagok és a hagyományos takarás puha szőnyeggel, vastag függönyökkel inkább tompa érzést kelt. Akusztikai komfortot csak a mély frekvenciák csillapítása teremt, megfelelő rezonátorokkal. A külső és a helyiségek közti hangszigetelés ma már minden épülettervezés feladatai közé tartozik, de a legtöbb építész számára még mindig „okkult” térakusztikát többnyire elhanyagolják. Még tantermek, konferenciahelyiségek esetében is legfeljebb annyi figyelem jut a hangtechnikai tanácsadónak, hogy kifeszítenek a mennyezet alatt legalább 100 mm távolságban egy alsó mennyezetet. De ha ennek hangelnyelése megfelel is a szabványos (DIN EN ISO 11654) 80%-nak, nem szavatolja a jó eredményt, mivel főként a 250 Hznél nagyobb frekvenciatartományban csillapít.
Kis helyiség – mély frekvenciák A beszédértés szempontjából fontos frekvenciatartomány 500-4000 Hz. Az ez alatt 63 Hz-ig terjedő alaphangtartomány, amely nagyrészt a hangszálak surrogásából áll, a beszédértéshez alig járul hozzá, viszont gerjesztheti a helyiség saját frekvenciáit. A beszédértést befolyásolja, ha – zavaró hangok hatolnak be az „értékes” frekvenciatartományba, vagy – mély (50–60 Hz-es) hangok magasakkal együtt szólva, ezeket valósággal elfedik („maszkírozzák”).
Ez utóbbi jelenség rendkívül megnehezíti több személy társalgását. Egy 3 vagy több férfiből álló társaság rögtön meghallja a különbséget, ha a helyiségben sikerült elnyeletni a 100 Hz alatti frekvenciákat, függetlenül attól, hogy a magasak (500 Hz fölött) csillapodtak-e.
A követelményeket tartalmazó új szabvány Az épületek és helyiségek akusztikájával foglalkozó szakirodalom kb. az 1980-as évek eleje óta megegyezik abban, hogy – bármilyen igényes használatú helyiségnek annál kevésbé szabad visszhangoznia, minél kisebb; – a beszédvisszhang idejének kell a legrövidebbnek lennie (a visszhang és a beszédérthetőség összefüggéseit a 18041 sz. DIN szabvány tartalmazza); – zenei közvetítésnél nem kerülendő, sőt kívánatos a hosszabb visszhangzás, amely az előadótermi élmény illúzióját kelti. Ezzel szemben irodában, tanteremben és minden, többek által egyszerre használt helyiségben a beszédnek a felületekről való zavaró visszaverődés nélkül, közvetlenül kell eljutnia az érintetthez vagy a telefonhallgatóhoz, mert különben minden jelenlévő egyre hangosabban beszél, amíg már senki „nem érti saját szavát.” (Az ilyen rossz akusztikájú termék tervezői rendszerint azzal mentegetőznek, hogy nem koncerttermet, „csak” konferenciatermet építettek.) A hibákból kiderül, hogy beszédértéshez sem elég a 250-ig, általában pedig a szokás szerinti 125 Hz-ig terjedő frekvenciákig foglalkozni az akusztikai problémákkal. Több kutató hangsúlyozza, hogy a visszhangidőnek nem szabad 20%-nál jobban meghaladnia az 500 és 1000 Hz-re kívánt értéket. Az új 18041 sz. DIN szabvány tehát csak visszatér arra, a szakemberek számára már régóta vitathatatlan tényre, hogy a 125 Hz alatti hangrezgések nem közvetítenek hasznos információt, tehát nem szabad a helyiségben felerősödniük. Mind a korábbi ismeretekhez, mind a szabványhoz képest újak viszont a stuttgarti Építésfizikai Fraunhofer Intézet kutatóinak azok a kísérleti eredményei, amelyek az artikulátlan zörejszerű mély hangok általi nagy beszédértéscsökkenésről és kiküszöbölésük gyakorlati építéstechnikai lehetőségeiről adnak hírt.
Kísérleti eredmények A feladat megoldására a klasszikus térakusztikából három lehetőség vezethető le: – falak ferdére állítása, – „diffúzorok” felszerelése és – a térgeometria megválasztása.
Kis helyiségekben enyhén ferdülő falakkal elkerülhetők az un. lebegő visszhangok, de a mély frekvenciákra ez sem érvényes. A speciális diffúzorok csak akkor lehetnének hatásosak, ha méretük nagyjából megegyezne a hullámhosszakéval, ez viszont elvenne az értékes térfogatból. A szűk tér problémája még érzékenyebben jelenik meg kedvezőtlen geometria, különösen konkáv (gömb vagy henger alakú) határfelületek között. Ha az akusztikusnak egyáltalán van beleszólási lehetősége (tehát az építés kezdete előtt), akkor derékszögű belső felületeket kell javasolnia, mégpedig az oldalfelületek nem egész számú viszonyaival, mert ekkor a helyiségek saját frekvenciái egyenletesebb eloszlásban lépnek fel. Ha erre nincs mód, akkor hangelnyelőket kell elhelyezni.
Új hangelnyelők Az említett Fraunhofer Intézet szakemberei rostmentes hangelnyelőik 1995 óta ismert sorozatának új tagjaként, ALFA néven kifejlesztettek egy mély frekvenciára optimált változatot, amely leépíti a túlzott rezonanciákat és felerősíti a saját frekvenciák közötti gerjesztést. Ez egyenletesebbé teszi az átvitelt 50 Hz-től fölfelé és helyettesíti a terjedelmes kazettás mennyezeteket és „basszuscsapdákat”. Az ALFA termékcsalád apró lyuggatott (lyukméret < 1 mm) fém-, fa- vagy műanyaglemezekből áll, amelyek a beeső hangenergiának több mint 70%-át elnyelik. Egy 0,5 mm vastag mikroperforált fémlemez hatására a mennyezet alatt 40 cm-nyire elhelyezve, egy 10x7x3 m-es, alig bútorozott visszhangos teremben a visszhangidő 125 Hz-tól felfelé a kívánt határokon belül van, benn tartózkodó személyek nélkül is. A fehéren lakkozott ALFA hangelnyelők további előnyei: – erős fényvisszaverés (több mint 99%-ban zárt felület), – egyszerű felszerelés (a nehezen kezelhető szokásos hangtompító anyagok nélkül), – könnyű – akár száraz, akár nedves – tisztítás. A sorozathoz tartozó 0,2 mm vastag, még finomabban perforált műanyagfóliákkal (amelyeket átlátszó, színes vagy nyomtatott kivitelben kínálnak) készíthetők erősen elnyelő ablakredőnyök, bevonhatók belső térelosztók. 125 Hz alatt azonban hosszabbodni kezd a visszhangidő, így a különféle porózus és rostos akusztikai anyagokat helyettesítő mikroperforált lemezekkel egymagukban nem lehet mindig eleget tenni a szabványelőírásoknak.
Mély frekvenciákat elnyelő kompozit lemezek Olyan helyiségekben, amelyeknek mennyezete nem fedhető le teljesen, és a mély sajátfrekvenciáikat tartósan tompítani kell, bevált 1,5 x 1,0 m-es speciális akusztikai modulok (akár utólagos) beépítése.
– 50–500 Hz-es frekvenciatartományban elnyelő kompozitlemez-rezonátorok (Verbund-Platten-Resonatoren, VPR) 1–2,5 mm vastag acélrétege együtt rezeg a beleütköző hanghullámmezővel, miközben teljes felületével ráfekszik egy nagy belső csillapítású porózus vagy rostos hátlemezre. – Ha magasabb frekvenciák elnyelése is szükséges, akkor a rezonáló lemezt két tompítóréteg közé kell helyezni. Az így nyert „széles sávú kompakt elnyelő” (Breitband-Kompakt-Absorber, BKA) a VPR-rel kombinálva, egyetlen elemben fedi le a valamennyi kommunikációs helyiségben meghatározó frekvenciatartomány akusztikai szükségletét, ahol építészeti, berendezési stb. okokból nem használhatók a hagyományos textil, porózus vagy rostos hangelnyelők (2. ábra). 1,6 az acéllemez BKA elemek között
1,4
az elnyelés foka
1,2 1,0 0,8 0,6 VPR-elemek között
0,4 0,2 0,0 63
125
250
500
1000
2000
4000
frekvencia, Hz
2. ábra Hangelnyelés 1 mm-es rezonáló acéllemezekkel felszerelt csarnokban a 20354 sz. DIN EN szabvány szerint mérve
Alkalmazási példák Az intézet elméleti és kísérleti munkájának eredményeképpen a fejlesztések számos gyakorlati alkalmazásra találtak, különböző építészeti és ergonómiai keretfeltételek mellett kellemes akusztikai környezetet teremtve ún. kommunikációintenzív munkahelyeken: – Egy népfőiskola műemléki védelem alatt álló épületének előadótermében időnkénti 85 dB-es zajszintjét • 63 Hz-nél 5-ről 1,5 s-re, • 80 Hz-nél 1 s-ra sikerült csökkenteni előregyártott VPR-elemekkel (3. ábra).
9
0
visszhangidő, s
4
3 kiindulási helyzet 2 15 személy nyári öltözetben
28 VPR elemmel
1 15 személy téli öltözetben 0
31,5
63
125
250
500
1k
2k
4k
frekvencia, Hz
3. ábra A visszhangidő függése a frekvenciától egy falain és mennyezetén VPR elemekkel felszerelt tanteremben – A kutatók saját intézetük 5 helyiségének falára és mennyezetére is felszereltettek mély és közepes frekvenciákat különböző mértékben elnyelő VPR-elemeket. Minden látogatónak feltűnt a beszédértésben tapasztalt különbség a szokásoshoz képest. – Nagy, magas helyiségekben is végrehajtható az akusztikai korszerűsítés, akár műemlékvédelmi körültekintéssel is. Egy 2001. évi átalakítás, (de alig látható beavatkozás) nyomán 2400 m3 térfogatú műhelycsarnokban a visszhangidő 63 és 1000 Hz közötti 8-ról 1,3 s-re rövidült (4. ábra). – A Stuttgartban, más Fraunhofer Intézetekkel közösen üzemeltetett Office Innovation Center (OIC) a jövő irodája részére próbál ki és demonstrál elektronikai és szervezeti megoldásokat és a kommunikációt segítő térkialakításokat. Az irodainformációs központ (OIC) konferenciatermében a legmodernebb előadói közvetítő berendezések mellett zajszegény eszközöket válogattak ki, a térakusztikát pedig a mennyezet alatt és az ablakokon mikroperforált elemekkel, a falakon VPR modulokkal optimálták.
9 8 7
visszhangidő, s
6 5 4 3 2 1 0 63
125
250
500
1000
2000
4000
frekvencia, Hz eredeti állapot { átalakítva
4. ábra A frekvenciától függő visszhangidő a restaurált műhelycsarnokban Ezen kívül hangtompító fóliákat feszítettek ki szabadon egy többcélú csarnokban, továbbá „gondolkodó cellákat” szerelnek fel és kezelnek a térakusztikailag legújabb műszaki eredmények és napi megbeszélések alapján. (Dr. BorosTiborné) Fuchs, H.; Xuegin Zha; Drotleff, H.: = Lärmschutz und akustischer Komfort im Büro. = Zeitschrift für Arbeitswissenschaft, 56. k. 4. sz. 2002. p. 261–267. McBride, D. I.; Williams, S.: Audiometric notch as a sign of noise induced hearing loss. = Occupational and Environmental Medicine, 58. k. 1. sz. 2001. p. 46–51. Nash, J. L.: OSHA gets serious about hearing loss. = Occupational Hazards, 63. k. 4. sz. 2001. p. 41–43.
