Seria: BUDOWNICTWO z. 93 Nr kol. 1514
Leszek DULAK*
Politechnika Śląska
OCENA ODDZIAŁYWANIA HAŁASU PRZEMYSŁOWEGO NA OBIEKT MIESZKALNY ZLOKALIZOWANY W SĄSIEDZTWIE ELEKTROWNI „CHORZÓW ”
Streszczen ie. B adania p rzep row ad zon e w ostatnich latach w naszym kraju w sk a zu ją na zn a czą cy w zrost za
grożenia środ ow iska g łó w n ie hałasem k om u n ik acyjn ym i p rzem y sło w y m . L iczn e publikacje nau kow e, p otw ier
dzają ogólne p r z eśw ia d czen ie i su b iek ty w n e o d czu cia m ieszk a ń có w p o lsk ich m iast o s zk o d liw o ści o d d zia ły w a nia hałasu zarów no na śro d o w isk o , ja k i na c zło w iek a p rzeb yw ającego w s ą sie d z tw ie źró d eł w ytw arzających hałas o dużym p o z io m ie. A utor pod jął próbę o c e n y od d zia ły w a n ia hałasu p r z em y sło w e g o na obiekt m ieszk a ln y zlokalizowany w blisk im s ą sie d z tw ie zakładu. O pierając s ię na u zysk an ych w y n ik a ch po m ia ro w y ch param etrów hałasu śro d o w isk o w eg o zid en ty fik o w a n o drogi p rzen o szen ia hałasu p r z em y sło w e g o do p o m iesz cz e ń w budyn
ku, a następnie o sza c o w a n o iz o la c y jn o ść a k u sty czn ą przegród zew n ętrzn ych narażonych b ezpośredn io na em isję hałasu źród łow ego, ok reślając je d n o cz e śn ie sp o só b m in im alizacji hałasu przen ik ającego do p o sz cz e g ó ln y c h mieszkań.
AN ASSESSMENT OF EFFECT OF INDUSTRIAL NOISE ON AN
APARTMENT HOUSE SITUATED IN THE NEIGHBOURHOOD OF THE POWER PLANT “CHORZOW”
Su m m ary. In v estig a tio n s w h ich have been carried out in Poland in recent years in d icate a considerab le in crease o f hazards for the en vironm en t m ain ly cau sed by industrial and traffic noise. N u m ero u s scie n tific publi
cations confirm the general c o n v ictio n and ind ividu al fe e lin g o f the inhabitants o f P olish to w n s co n cerning the detrimental e ffe c t o f n o ise both on the environm ental and peo p le liv in g near h ig h -le v e l so u rces o f noise. T he author o f the present paper has tried to a ssess the e ffe c t o f n o ise on an apartm ent h o u se situated not far from an industrial plant. B a sin g on the results o f m easurem ents o f the param eters o f environm ental n o ise , the paths o f the transmission o f n o is e to the interior o f bu ildin gs h a v e b een id entified , and the a co u stic insulating p ow er o f the external w alls, w h ich are d irectly e x p o sed to the e m issio n o f n o ise w a s assessed , determ ining a lso p o ssib ilities to minimize the n o ise penetrating into the ind ividu al flats.
1. W prowadzenie
Ustawiczne skargi mieszkańców obiektu budowlanego zlokalizowanego w sąsiedztwie elektrociepłowni „Chorzów” na uciążliwość hałasu generowanego z terenu elektrowni stano-
’Opiekun naukowy: Dr hab. Tadeusz Zakrzewski, prof. PŚ1.
w iły inspirację do przeprowadzenia szczegółowej oceny oddziaływania tego hałasu na środo
wisko, głów nie w obszarze lokalizacji zagrożonego obiektu mieszkalnego.
W tym celu zostały przeprowadzone badania akustyczne obejmujące pomiary równoważ
nego poziomu dźwięku A w d B oraz analizę widmową hałasu w wybranych punktach pomia
rowych. Opierając się na uzyskanych wynikach pomiarowych przeprowadzono następnie ocenę wpływu działalności zakładu przemysłowego na klimat akustyczny w pobliżu budynku mieszkalnego, jak i w jego wnętrzu.
Dodatkowo podjęto próbę oszacowania izolacyjności akustycznej przegrody zewnętrznej zagrożonego budynku, z wykorzystaniem hałasu przemysłowego bezpośrednio oddziałujące
go na frontową ścianę z oknem budynku zagrożonego oraz zaproponowano metodę ochrony przeciwdźwiękowej pomieszczeń mieszkalnych zlokalizowanych od strony zakładu przemy
słowego.
2. O pis sytuacyjny układu: zakład przem ysłowy - środow isko - obiekt chroniony
R ys. 1. Plan sytuacyjny z za zn a czo n y m i punktam i pom iarow ym i Fig. 1. S ite plan, ind icating the m easuring poin ts
Na rys. 1. przedstawiono plan sytuacyjny części zakładu, w której zlokalizowane są główne źródła hałasu w postaci wentylatorów kotłów, usytuowanych na wolnym powietrzu, oraz część obszaru zewnętrznego przylegającego do elektrowni, na którym zlokalizowany jest obiekt mieszkalny. Kolejnymi liczbami całkowitymi n = 1 , 2 , 3 , ... ,12 oznaczone zostały punkty pomiarowe. Punkty pomiarowe nr 9 i 10 zostały zlokalizowane w odległości dwóch metrów od elewacji budynku, na poziomie parteru i drugiego piętra (ostatnia kondygnacja), natomiast punkty nr 11, 12 zlokalizowano wewnątrz pomieszczeń w budynku, na parterze i pierwszym piętrze. Wszystkie wyniki dotyczące widma poziomu hałasu dla punktów pomia
rowych 9-M2 zostały uśrednione z sześciu kolejnych pomiarów.
3. Analiza w yników pom iarow ych
Po wstępnym przeanalizowaniu wyników zlokalizowano główne źródła hałasu na terenie elektrowni, którymi zgodnie z wcześniejszymi przewidywaniami okazały się wentylatory kotłów nr 64, 65 i 66.
Rys. 2. R ozkłady p o z io m u ró w n o w a żn eg o w p orze dnia p o d cza s eksploatacji ko lejn o w łą cza n y ch k o tłó w Fig. 2. Distribution o f eq u iv a len t le v e ls during the day w h en the b oilers are subseq uently en g a g ed
Maksymalne poziom y hałasów we wszystkich punktach pomiarowych obserwuje się pod
czas pracy trzech kotłów, czyli przy maksymalnej wydajności przepływu czynnika roboczego.
Jest to przypadek realizowany bardzo sporadycznie tylko wówczas, gdy temperatura powie
trza zewnętrznego jest mniejsza od -20°C . Z tego powodu ocenę oddziaływania hałasu prze
m ysłowego na wydzielony obiekt chroniony przeprowadzono z uwzględnieniem pracy dwóch kotłów.
W myśl rozporządzenia [1] i normy [2] porównano zmierzone wartości z dopuszczalnymi.
Tablica 1 Porównanie poziom ów hałasu przy elewacji zagrożonego budynku wielorodzinnego, usytuowanego przy ul. M. Rodziewiczówny, z wartościami dopuszczalnymi, wyrażonymi
w równoważnym poziomie dźwięku A w d B
P rzezn a czen ie terenu
D o p u szcza ln y p o zio m hałasu od źród ła typu zakład p rzem y sło w y , dB
cza s od n iesien ia 8 godz.
dnia
c za s od n iesien ia 1 godz.
nocy T eren zab u d ow y m ieszk a n io w ej w ielorod zin nej i za
m ieszk an ia zb io ro w eg o 50 4 0
Punkt pom iarow y nr 9 6 7 57
Punkt pom iarow y nr 10 71 60
Tablica 2 Porównanie dopuszczalnego poziomu hałasu w pomieszczeniach przeznaczonych do
przebywania ludzi z wartościami pomierzonymi w punktach 11 i 12, przy oknach zamkniętych
R odzaj p o m iesz cz e ń
D o p u szcza ln y p o z io m d źw ięk u A przenikający do p o m ieszczeń od w szy stk ich źró d eł hałasu łączn ie, dB cza s o d n iesien ia 8 god z.
dnia
c za s o d n iesien ia 1 godz.
nocy
P o m ie sz c ze n ia m ieszk a ln e w budynkach m ieszk aln ych 4 0 3 0
Punkt pom iarow y nr 11 4 6 3 5
Punkt pom iarow y nr 12 4 7 3 8
Z analizy otrzymanych wyników pomiarowych zauważyć można wyraźne przekroczenia dopuszczalnych wartości poziomu dźwięku A na terenie lokalizacji obiektu mieszkaniowego, wynoszące około 20 dB, zarówno w porze dnia, jak i w nocy. Również w pomieszczeniach mieszkalnych budynku, zlokalizowanych po stronie zakładu przemysłowego, obserwuje się nieznaczne przekroczenia, zarówno dla pory dnia, jak i nocy, wynoszące odpowiednio od 5 do 8 dB.
Zanotowane przekroczenia sugerowały powzięcie odpowiednich kroków mających na celu obniżenie wartości równoważnego poziomu dźwięku, poprzez zastosowanie odpowiednich środków technicznych w postaci ograniczenia emisji hałasu źródłowego lub też poprzez pro
pagację energii akustycznej między źródłem a obiektem chronionym. W związku z tym poja
wiła się potrzeba oceny m ożliwości zmniejszenia imisji hałasu w pomieszczeniach mieszkał-
nych analizowanego obiektu budowlanego. W tym celu podjęto próbę oszacowania wypad
kowej izolacyjności akustycznej ściany zewnętrznej i porównania jej z wymogami normo
wymi.
4. Pomiary izolacyjności akustycznej ściany zew nętrznej z w ykorzystaniem hałasu przemysłowego
Obecnie obowiązująca norma dotycząca pomiarów terenowych izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych ściany zewnętrznej i jej elementów [3] wyróżnia dwie grupy me
tod pomiaru izolacyjności akustycznej: metody „globalne” i metody „elementu”, odpowiednio dla ściany zewnętrznej i dla jej elem entów (np. okien).
Po przeanalizowaniu na miejscu m ożliwości realizacji badań zgodnie z cytowana normą [3], okazało się, że żadna z powyższych metod nie znalazła zastosowania w opisywanym przypadku ze w zględów technicznych (brak hałasu komunikacyjnego o odpowiednich para
metrach oraz brak m ożliwości generowania sztucznych sygnałów testowych za pom ocą gło
śnika ustawionego na zewnątrz badanego obiektu).
Z uwagi na zaistniałą sytuację podjęto próbę oszacowania izolacyjności akustycznej prze
grody z oknem wykorzystując jako sygnał nadawczy hałas przemysłowy docierający do bu
dynku z terenu Elektrowni „Chorzów”, adaptując do tego celu metody zalecane przez po
przednią normę [7], Podejście takie wydaje się uzasadnione ze względu na spełnienie nastę
pujących warunków:
- stosunkowo wysokie wartości poziom ów dźwięku generowanych przez filtry kotłów, - wyrównana charakterystyka widmowa generowanego hałasu w znacznym zakresie czę
stotliwości,
- ustalony charakter hałasu.
Zastosowane metody uwzględniają następujące zależności umożliwiające oszacowanie izolacyjności akustycznej właściwej R, przegrody zewnętrznej:
• dla przegrody pełnej
tf = 4 , . i - 4 , , 2 + i o i o g ^ - dB (1)
gdzie:
Leq,i - ekwiwalentny poziom ciśnienia akustycznego w odległości 2 m przed badaną próbką, z uwzględnieniem zjawisk odbicia od badanej próbki, w dB,
Leq,2 - ekwiwalentny poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu odbiorczym, uśredniony w tym pomieszczeniu, w dB,
S - pole powierzchni badanej próbki, w m2,
A - równoważna powierzchnia pochłaniająca pomieszczenia odbiorczego, zgodnie z normą [3], w m2,
• dla przegrody z oknem
* + 1 0 - l o g ^ Ł dB (2)
otw gdzie:
L2,otw - ekwiwalentny poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu odbiorczym, uśredniony w tym pomieszczeniu, przy oknach otwartych, w dB,
L2,zamk - ekwiwalentny poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu odbiorczym, uśredniony w tym pomieszczeniu, przy oknach zamkniętych, w dB,
T0tw i Tzamk - czasy pogłosu pomieszczenia mierzone przy badanej próbce otwartej i zamkniętej, zgodnie z ISO 354, w s.
W świetle obowiązującej normy [5], dotyczącej wymagań stawianych izolacyjności aku
stycznej przegród oraz elementów budowlanych, parametrami charakteryzującymi własności akustyczne wyszczególnionych elementów jest wskaźnik ważony izolacyjności akustycznej właściwej Rw wraz z widmowym wskaźnikiem adaptacyjnym C i Cir lub wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej RA2 lub RA1, które określone zostały zgodnie z normą [6]:
Rm = K + C dB (3)
R A2 — + C,r dB (4)
N a podstawie uzyskanych analiz widmowych w punktach zlokalizowanych na zewnątrz i wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych przedstawionych na rys. 3 oraz charakterystyki czasu pogłosu pomieszczenia, pokazanej na rys. 4, uwzględniając poprawki związane z poziomem tła akustycznego, wyznaczono odpowiednie charakterystyki izolacyjności akustycznej prze
grody zewnętrznej, a następnie ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej Rw.
Częstotliwości środkowe pasm tercjowych, Hz
® --p .1 0 d z ie ń O - - p.9dzień — A— p.11noc ■ - -ór ■ -p.11 dzień
■A— p.12noc -p.12 dzień — ■ — p.10noc — S — p.9noc
Rys. 3. Analiza w id m o w a hałasu w punktach p o m ia ro w y ch 9, 10, 11 i 12, w p orze dnia i nocy Fig. 3. Sound level spectra at th e m easuring p oin ts 11, 12, in day and at nigh
1 ,4 0 (A 1,20 3 1,00 to
■2 0 ,8 0
a)
a 0 ,6 0
i/i
s 0 ,4 0
o 0,20 0,00
O C O O O IO O O O L O O O O O O O O O O O O O
i o c D o o o c \ i c o o i r > T - o o c o o o i n o o o i n o o
r r r f \ | ( M ( 0 ^ 1 f i < i ) C O O { M l D O l i ) r O O t- t- t- C N C N C O ^ I O
Częstotliwości środkowe pasm tercjowych, Hz -p.11 próbka zamknięta - - & -p.11 próbka otwarta -p.12 próbka zamknięta - - o - -p.12 próbka otwarta
Rys. 4. Czas p ogłosu w p o m iesz cz e n iu m ieszk a ln y m w punktach p o m iarow ych 11, 12 przy zam k n iętych i otwartych oknach
Fig. 4. Time o f reverberation o f quarters at th e m easuring points I I , 12, w hen the w in d o w s are shut and w hen the w ind ow s are open
Następnie zgodnie z punktem 6.2 normy [5] oraz wzorem (3), a także otrzymanymi wid
mami hałasu przem ysłowego stwierdzono, że wymagania dotyczące badanej ściany należy odnieść do wskaźnika RAi.
Na rys. 7 podano charakterystyki izolacyjności akustycznej właściwej dla okna i przegrody zewnętrznej wraz z wartościami jednoliczbow ego ważonego wskaźnika Rw i wskaźnika oceny izolacyjności akustycznej właściwej Rai otrzymanymi na podstawie pomiarów w porze dnia.
Częstotliwość Hz
K rz y w a n o rm o w a
- - O - o k n o p a r t a d z ie ń R w = 1 8 d B R a i = 1 7 d B --- • ---o k n o _ p ię tro - d z ie ń R w = 1 9 d B R a1 = 1 7 d B
* * O ■ ś c i a n a j r a r t e r - d z i e ń R w = 2 7 d B R a , = 2 5 d B --- M — - ś c ia n a _ p ię tro -d z ie ń R w = 2 5 d B R a . = 2 4 d B
R ys. 5. Izo la cy jn o ść aku styczna w ła ściw a o d n iesion a do w sk aźnika R A| dla ścian y zew nętrznej oraz dla ok-na.
D la pom iaru w y k o n a n eg o w porze dnia
Fig. 5. S p e c ific acou stic insulatin g p ow er related to the ind ex RAifor an exterior w a ll and for the w in d o w Meas
urem ents taken during th e day)
Tablica 4 Porównanie minimalnych wskaźników oceny RAi z wartościami pomierzonymi
R odzaj budynku Przegroda zew nętrzna w p o m ieszczen iu
M iarodajny p o zio m d źw ięk u A w dB w ciągu dnia na zew n ątrz budynku
665-70 715-75
B udynki m ieszk a ln e pokój 33 38
W skaźniki p om ierzon e parter II piętro
Raiuzyskan e p od czas pom iarów dzienn ych 25 24
Raiu zy sk a n e p o d cza s p om iarów nocn ych 24 23
Tablica 5 Porównanie wymaganej izolacyjności akustycznej okien stanowiących nie więcej niż 50%
wielkości przegrody zewnętrznej ze wartościami pomierzonymi wskaźników RA)
W ym agan y w sk aźn ik w ypadk ow ej iz o la c y jn o śc i akustycznej p rzyb li
żonej RAiprzegrody zew nętrznej w g tab licy 4
W ym agany w sk aźn ik o c en y iz o la cy jn o ści aku
styczn ej okien R A)
W skaźniki pom ierzone Raiuzyskan e podczas
pom iarów dziennych
Raiuzyskane podczas pom iarów nocnych
33 30 18 17
38 35 17 17
5. Wnioski i uw agi końcowe
Z analizy otrzymanych wyników pomiarowych rozkładu poziomu hałasu oraz charaktery
styk widmowych hałasu źródłowego generowanego w bezpośrednim sąsiedztwie terenu elek
trowni w obszarze lokalizacji obiektu chronionego wynika szereg następujących wniosków szczegółowych:
• Głównym źródłem hałasu, którego imisja występuje w obszarze lokalizacji budynku mieszkalnego, są wentylatory kotłów zainstalowane na terenie elektrowni w bliskim są
siedztwie budynku mieszkalnego.
• Poziom hałasu przem ysłowego generowanego do środowiska znacznie przekracza wartości normatywne zarówno w porze dnia, jak i nocy.
• W pomieszczeniach wewnętrznych budynku mieszkalnego również stwierdzono, przy oknach zamkniętych, przekroczenia poziomu hałasu maksymalnie dozwolonego.
• Do poszczególnych pomieszczeń w budynku, hałas przemysłowy przenika głównie przez przegrody zewnętrzne na skutek małej ich izolacyjności akustycznej.
• Mała izolacyjność akustyczna przegród zewnętrznych jest uwarunkowana głównie złym stanem technicznym okien oraz nieszczelnościami, jakie zauważono podczas ich oględzin.
• Zastosowanie okien o wskaźniku izolacyjności akustycznej RA, > 35 dB spowoduje obniże
nie poziomu hałasu przem ysłowego przenikającego z zewnątrz do wartości normatywnej zarówno dla pory dnia, jak i nocy.
Opierając się na przedstawionych badaniach, można jedynie w sposób przybliżony okre
ślać faktyczne wartości izolacyjności akustycznej zarówno okien, jak i ścian i nie stanowią one alternatywy badań laboratoryjnych. N ależy zauważyć jednak, że uzyskano satysfakcjo
nującą zbieżność wyników dla zaproponowanej metody, zarówno podczas pomiarów noc
nych, jak i dziennych.
LITERATURA
1. Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa, Dziennik Ustaw nr 66 z dnia 21.06.1998, nr 436 z dnia 13.05.1998.
2. PN -87/B -02151/02 Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budyn
kach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach.
3. PN-EN ISO 140-5:1998 Akustyka. Pomiar izolacyjności akustycznej w budynkach i izo
lacyjności akustycznej elementów budowlanych. Pomiary terenowe izolacyjności aku
stycznej od dźwięków powietrznych ściany zewnętrznej i jej elementów.
4. PN-EN ISO 140-2:1998 Akustyka. Pomiar izolacyjności akustycznej w budynkach i izo
lacyjności akustycznej elementów budowlanych. Wyznaczenie, weryfikacja i zastosowa
nie danych określających dokładność.
5. PN -99/B -02151-03 Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Izolacyj
ność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budow
lanych. Wymagania.
6. PN-EN ISO 717-1 Akustyka. Ocena izolacyjności akustycznej w budynkach oraz izola
cyjności akustycznej elementów budowlanych. Izolacyjność od dźwięków powietrznych.
7. P N -83/B -02154.05 Akustyka budowlana. Pomiar izolacyjności akustycznej w budynkach i izolacyjności akustycznej elementów budowlanych. Pomiary terenowe izolacyjności akustycznej od dźwięków powietrznych przegród zewnętrznych i ich elementów.
8. T. Zakrzewski: Akustyka budowlana, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997.
9. A. Lipowczan: Podstawy pomiarów hałasu, Główny Instytut Górnictwa, Liga Walki z Hałasem, Katowice - Warszawa 1987.
10. Ochrona środowiska przed hałasem i wibracjami, Raport ITB, Warszawa 1992.
Recenzent: Prof, dr hab. inż. Piotr Klemm
A bstract
The paper deals with acoustic investigations carried out in order to assess the effects o f the activities o f the power plant “Chorzów” on the acoustic climate o f the neighboring apartment house and its interior. Attempts have also been made to assess the acoustic insulating power of the outside wall o f this building, with regard to the industrial noise to which the frontal wall with a window is exposed. Basing on the acoustic insulating power o f the outside wall, determined in this way, an effective method o f sound-proof protection o f those rooms facing the industrial plant has been suggested.
