Определение ожидаемых уровней звукового давления в расчетных точках производится в зависимости от их взаимного расположения. Для определения ожидаемых УЗД применяют энергетический метод расчета, при котором рассматривается распространение звуковой энергии от источника до РТ с определением в ней интенсивности звука и соответствующих уровней. Уровень интенсивности звука равен:

L₁ = 10∙1g(I/I₀),

где I и I_о – соответственно интенсивность в данной точке и исходное значение интенсивности, равное I_о = 10^-12 Вт/м²

Между уровнем интенсивности звука и уровнем звукового давления (L) существует зависимость:

L_I = L + 10∙1g = L + ΔL_а,

где ρ₀c₀  – удельное акустическое сопротивление воздуха, равное 410 (Н с)/м³ при нормальных атмосферных условиях (T = 293 К и р_ст = 1034 ГПа); ρc – то же, при данных условиях (ρ – плотность воздуха, кг/м³; с – скорость звука в нем, м/с); ΔL_a – поправка на атмосферные условия.

Если данные атмосферные условия соответствуют нормальным, то

L_I  = L                                                                  (5.1)

В случаях расчетов, проводимых далее, поправкой ΔL_a можно пренебречь ввиду ее малости и считать, что выполняется равенство (5.1).

Сначала рассмотрим общий случай (рис. 5.4), когда в окружающую среду, где расположена расчетная точка, происходит излучение шума звуковой мощностью Р.

Интенсивность звука (I) в РТ будет равна:

,

где Ф – фактор направленности излучения шума; S – площадь, на которую распределяется звуковая энергия, м²; k – коэффициент, в общем виде учитывающий уменьшение интенсивности звука на пути его распространения за счет затухания в воздухе и наличия каких-либо преград.

В общем случае S = Ωr², где Ω – пространственный угол излучения звука, равный:

ü 4π для источников и мест излучения шума, расположенных в пространстве;

ü 2π – на поверхности территории или ограждающих конструкций зданий и сооружений;

ü π – в двухгранном углу, образованном конструкциями зданий и поверхностью территории.

Осуществив преобразования, получим выражение для уровня интенсивности звука, равного с учетом выражения (2.1) ожидаемому уровню звукового давления в РТ:

L = L_P^изл + 10∙lgФ – 10∙lgΩ – 20∙lgr – ΔL_P^оп,                         (5.2)

где L_P^изл – УЗМ шума, излучаемого в окружающую среду; ΔL_P^оп – снижение УЗМ на пути распространения шума в открытом пространстве.

При отсутствии препятствий и небольших (до 50 м) расстояниях ΔL_P равно нулю. При больших расстояниях становится заметным затухание звука в воздухе, особенно на высоких частотах. Это происходит благодаря поглощению энергии в процессе релаксации молекул воздуха, а также ее потерь вследствие теплопроводности и вязкости воздуха. В этих случаях:

ΔL_P^оп = β_а r / 1000,

где β_а – затухание звука в атмосфере, принимаемое по следующим данным:

Наличие ветра и растительности, характер рельефа земной поверхности и другие факторы влияют на значение ΔL_P^оп, увеличивая его или уменьшая. Нужно отметить, что выражение (5.2) получено для условий свободного распространения звука, т.е. без влияния отражений близко расположенных зданий и сооружений. В реальных условиях, особенно в городской застройке, спад уровня звукового давления происходит медленнее, чем по закону квадрата расстояния, поэтому в случае расположения РТ среди зданий нужно брать не 20∙1gr, a 15∙1gr.

Рассмотрим конкретные случаи расчета, наиболее часто встречающиеся на практике.

Случай 1

Источник шума (один или несколько) установлен на поверхности земли на определенном расстоянии r от РТ (рис. 5.5, а). Шум от него излучается непосредственно в окружающую среду. В данном случае

L_P^изл = L_P.

Величина Ф берется из паспортных характеристик машины, механизма. Для источников шума с равномерным излучением звука Ф = 1. Для осевых и центробежных вентиляторов, открытые всасывающие или выхлопные отверстия которых направлены в сторону РТ, Ф = 2.

Случай 2

Шум источника аэродинамического происхождения (вентилятора, компрессора и т.д.) распространяется по каналам (трубопроводам) и излучается в атмосферу через выходные (выхлопные или воздухозаборные) отверстия (рис. 5.5, б). В этом весьма распространенном случае

L_P^изл = L_P – ΔL_Pк.

Здесь L_P – УЗМ источника шума, излучаемого в сторону выходного отверстия; ΔL_Pк – снижение УЗМ при распространении звука по каналам от источника до выходного отверстия.

Снижение УЗМ (ΔL_Pк) определяется последовательно для каждого элемента (прямого участка, канала, поворота, тройника и т.п.) и затем суммируется, т.е.

,

где  – снижение УЗМ в отдельном i-м элементе; п – число этих элементов.

Естественное снижение шума в воздуховодах может быть значительным, и его необходимо точно определять для каждого элемента. При распространении шума по прямым участкам воздуховодов и каналов происходит затухание звука в результате его поглощения и рассеивания на стенках, в связи с этим снижение октавных УЗМ на прямых участках кирпичных и бетонных каналов при расчетах не учитывается. Снижение УЗМ на 1 м длины для металлических воздуховодов может быть определено по данным таблицы 5.2.

Таблица 5.2