Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине "Строительная физика"

Расчет световой и акустической среды в помещении

ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ

Руководитель работы

Закируллин Р.С.

“ ” 20 г.

Исполнитель

Студент группы .

Иванов И.И.

“ ” 20 г.

Оренбург 2008

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Архитектурно-строительный факультет Кафедра теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики

Задание на курсовую работу

Расчет световой и акустической среды в помещении

Перечень выполняемых работ:

по разделу «Светотехнический расчет помещения»:

1) построение инсоляционного графика, анализ инсоляционного режима;

2) расчет естественного освещения помещения;

3) проектирование искусственного освещения и светоцветовой среды в помещении; по разделу «Акустический расчет помещения»:

1) расчет уровня шума в помещении;

2) расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и геометрических отражений.

Перечень графического материала:

1) инсоляционный график;

2) расчетные схемы инсоляции, естественного и искусственного освещения помещения;

3) расчетная таблица коэффициента естественного освещения;

4) расчетные схемы и таблицы уровня шума в помещении;

5) расчетные схемы индекса изоляции шума и геометрических отражений.

Дата выдачи задания “ ” 20 г.

Руководитель Закируллин Р.С. Исполнитель студент группы Иванов И.И.

Срок защиты работы “ ” 20 г.

Содержание

Введение ……………………..……………………….………………8

3.1 Светотехнический расчет помещения……………….………….9

3.1.1 Построение инсоляционного графика, анализ инсоляционно-

го режима………………………………………………..……………………9

3.1.2 Расчет естественного освещения помещения……………….13

3.1.3 Проектирование искусственного освещения и светоцветовой среды в помещении……………………………………………………..…..24

3.2 Акустический расчѐт помещения……………………..……….28

3.2.1 Расчет уровня шума в помещении……………………..…….28

3.2.2 Расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и геометрических отражений……………………………...…………………34

Список использованных источников……………………...……….40

7

Введение

Целью курсовой работы является ознакомление с методикой расчетов световой и акустической среды в помещении.

В курсовой работе выполняются следующие виды расчетов для заданного помещения, находящегося на 2 этаже строящегося 9-этажного жилого здания: анализ инсоляционного режима, расчет естественного и искусственного освещения помещения, расчет уровня шума в помещении, расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и геометрических отражений. Заданным районом строительства является г. Оренбург.

План типового этажа и фасад строящегося здания взяты из каталога [1]. Оформление курсовой работы ведется в соответствии с требованиями [2]. Курсовая работа выполняется по методике, изложенной в литературе [3-4].

8

3.1 Светотехнический расчет помещения

3.1.1 Построение инсоляционного графика, анализ инсоляционного режима.

3.1.1.1 Определяем географические координаты района строительства: г. Оренбург расположен на 52^о северной широты и 55^о восточной долготы. По карте часовых поясов (с. 214 [3]) находим, что г. Оренбург относится к V часовому поясу со средним меридианом 60^о .

Определяем разницу между солнечным и декретным временем для г. Оренбурга для летнего периода (с. 213-215 [3]).

Разница между долготой г. Оренбурга и средним меридианом часового пояса: 60^о – 55^о = 5^о . Разница между местным солнечным и поясным временем для г. Оренбурга: 5^о х 4 мин = 20 мин.

Учитывая, что г. Оренбург находится западнее среднего меридиана пояса, для определения поясного времени полученную разницу прибавляем к солнечному полдню: 12 ч 00 мин + 0 ч 20 мин = 12 ч 20 мин.

Декретное время в г. Оренбурге: 12 ч 20 мин + 1 ч = 13 ч 20 мин.

С учетом перехода на сезонное летнее время в г. Оренбурге солнечный полдень по часам составляет: 13 ч 20 мин + 1 ч = 14 ч 20 мин.

3.1.1.2 Строим инсоляционный график для дней равноденствия для широты г. Оренбурга (52^о с. ш.) для солнечного времени. Инсоляционный график строим по первому способу, приведенному на с. 215-216 [3]. Схема построения инсоляционного графика приведена на рисунке 3.4. Инсоляционный график для г. Оренбурга (52^о с. ш.) приведен на рисунке 3.5.

3.1.1.3 Определяем продолжительность инсоляции в точке А за время с 7 до 17 часов по методике, изложенной на с. 218 [3]. Нормативная продолжительность инсоляции для широты г. Оренбурга составляет 2 ч 30 мин в день (с. 209 [3]). Для определения продолжительности инсоляции совмещаем расчетную точка А на рисунке 3.6 с точкой 0 инсоляционного графика и ориентируем график по направлению к северу. Наносим высоты зданий, проекции 6, 7, 12, 17 и 18-часовых лучей, а также характерных для инсоляции лучей солнца. Части зданий в плане, препятствующие инсоляции, заштриховываем. Из рисунка 3.6 видно, что точка А в течение дня инсолируется один раз: с 10 ч 30 мин до 17 ч 00 мин (общая продолжительность инсоляции - 6 ч 30 мин). Продолжительность инсоляции полностью удовлетворяет нормативам.

9

Рисунок 3.4 – Построение инсоляционного графика для г. Оренбурга (52^о с. ш.)

10

Рисунок 3.5 – Инсоляционный график для г. Оренбурга (52^о с. ш.)

11

Рисунок 3.6 – Определение продолжительности инсоляции (М 1:500)

12

3.1.1.4 Строим тени с учетом окружающей застройки и проектируемого здания с помощью инсоляционного графика (рисунок 3.7) и определяем границы территории, где инсоляция ниже нормы (с. 218-219, 209-211 [3]). Тени строим от обоих зданий через каждый час от 6 до 18 ч без учета наложения теней на фасады зданий. Для построения теней поочередно совмещаем угловые точки обоих зданий на рисунке 3.7 с точкой 0 инсоляционного графика и ориентируем график по направлению к югу, отмечаем на линиях соответствующих высот зданий через каждый час проекции угловых точек зданий и обводим области теней. Территорию, где инсоляция ниже нормы, заштриховываем (рисунок 3.7).

3.1.1.5 Определяем зоны инсоляции в помещении путем построения траектории движения 4-х углов оконного проема по внутренней стороне стены по принципу построения теней (с. 218-219 [3]). Строим план расчетного помещения в масштабе 1:50 (рисунок 3.8), в том же масштабе на инсоляционном графике (рисунок 3.5) наносим цену делений горизонталей и указываем высоты низа и верха окна от пола (соответственно 0,9 и 2,4 м). Определяем световые пятна на поверхности пола через каждый час без учета наложения их на стены.

3.1.2 Расчет естественного освещения помещения.

3.1.2.1 По карте светоклиматического районирования (с. 90 [3]) определяем, что г. Оренбург относится к III поясу светового климата и к зоне с неустойчивым снежным покровом. Ландшафт в районе строительства ровный горизонтальный, кроме строящегося здания на территории застройки находится 5-этажное здание. Определяем азимут фасада расчетного светового проема - 150^о и расстояние от расчетного окна до фасада противостоящего здания - 22 м (указаны на рисунке 3.1).

3.1.2.2 С учетом пояса светового климата определяем нормированное значение коэффициента естественной освещенности (к.е.о.) е _н , % (формула (4.12), с. 108 [3]):

е _н ^{I, II, IV, V} = е _н ^III m C , (3.1)

где е _н ^{I, II, IV, V} – значение к.е.о. для данного пояса, %;

е _н ^III - нормированное значение к.е.о. (для жилых комнат по табли-

це 4.14, с. 103 [3] е _н ^III = 0,5 %); m – коэффициент светового климата (определяем по таблице 4.11, с. 100 [3], для III пояса m = 1);

C – коэффициент солнечности климата (определяем по таблице

1З

Рисунок 3.7 – Построение теней (М 1:500)

14

Рисунок 3.8 – Определение зоны инсоляции в помещении (М 1:50)

15

4.12, с. 100 [3], для III пояса независимо от азимута расчетного окна коэффициент C = 1). Таким образом, по формуле (3.1) нормированное значение к.е.о. равно: е _н = е _н ^III m C = 0,5 х 1 х 1 = 0,5 %.

Проводим ориентировочный анализ естественного освещения по

формуле (4.13), с. 110 [3]:

S e

S o ^{п н з о зд К К η} , (3.2)

100τо 1r

где S _о - площадь окна (в свету), м² ;

S _п - площадь пола расчетного помещения, м² (S _п = 12,96 м² ); e _н - нормированное значение к.е.о., % (е _н = 0,5 %);

К _з - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение в процессе эксплуатации (по таблице 4.15, с. 104 [3] К _з = 1,2);

о - световая характеристика (по таблице 4.16, с. 104 [3] = 15); К _зд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями (по таблице 4.17, с. 105 [3] К _зд =1,1);

- общий коэффициент светопропускания окна, рассчитывается

по формуле (4.13), с. 110 [3]:

τ0 = τ1 τ2 τ3 τ4 τ5, (3.3)

где τ₁ - коэффициент светопропускания материала (по таблице

4.18, с.105 [3] τ₁ =0,8); τ₂ - коэффициент, учитывающий потери света в переплѐтах светопроѐма (по таблице 4.18, с.105 [3] τ₂ =0,65); τ₃ - коэффициент, учитывающий затенение несущими конструкциями (по таблице 4.18, с.105 [3] τ₃ =1); τ₄ - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (по таблице 4.19, с.105 [3] τ₄ =1); τ₅ - коэффициент, учитывающий затенение защитной сеткой, устанавливаемой под фонарѐм (с.110 [3] τ₅ =0,9); тогда по формуле (3.3) общий коэффициент светопропускания:

τ₀ = 0,8 х 0,65 х 1 х 1 х 0,9 = 0,46;

r ₁ - коэффициент, учитывающий повышение к.е.о. при боковом ос-

16

вещении благодаря свету, отражѐнному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, для нахождения r ₁ требуется определить средневзвешенный коэффициент отражения ρ_ср по формуле (4.16), с.110 [3]:

ρ ×S +ρ ×S +ρ ×S

ρ =_ср ^{ст ст пт пт п п} , (3.4) S S S ст+ пт+ п

где ρ_ст – коэффициент отражения стен (по таблице 4.28, с. 117 [3] для светло-лимонной окраски ρ_ст = 0,5); ρ_пт – коэффициент отражения потолка (по таблице 4.28, с. 117 [3] для побелки ρ_пт = 0,75); ρ_п – коэффициент отражения пола (по таблице 4.28, с. 117 [3] для паркета светлого (ρ_п = 0,3);

S _ст – площадь стен, определенная без вычета площади окна и двери (S _ст = 2 (L + B ) х Н = 2 (3,6 + 3,6) х 2,7 = 38,88 м² ;

S _пт – площадь потолка (S _пт = 12,96 м² ); S _п – площадь пола (S _п = 12,96 м² ); следовательно коэффициентρ_ср по формуле (3.4) равен:

0,5 38,88 0,75 12,96 0,3 12,96

ρ = _ср 0,51;

38,88 12,96 12,96

тогда для расчетной точки М по таблице 4.20, с. 106 [3]: r ₁ = 1,6.

По формуле (3.2) рассчитываем площадь окна, удовлетворяющую нормативным требованиям:

12 ,96 0,5 1,2 15 1,1

S ₀ 1,74м .²

100 0,46 1,6

По рисунку 3.3 проектная площадь окна составляет: S _пр = 2,7 м² ,

т. е. полностью удовлетворяет нормативам.

3.1.2.3 Проводим проверочный расчет естественного освещения на рабочей поверхности помещения – расчет к.е.о. в точке М и в точках, удаленных через каждый 1 м в обе стороны по разрезу помещения с помощью графиков Данилюка (с. 431-432 [3]), определяем величины к.е.о. в помещении без учета (е ^б ) и с учетом (е ^б _р ) затенения окружающей застройкой (формулы (4.17)-(4.24), с. 110-121 [3]). Расчетные схемы для определения количества лучей приведены на рисунках 3.9-3.11. Рисунок 3.9 выполняем на кальке.

Расчет к.е.о. для каждой расчетной точки проводим по формуле

(4.17), с. 110 [3]:

17

e рб (εбq εздR r ) 1 τ0 , (3.5)

K _З

где ε_б - геометрический к.е.о. в расчѐтной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба, определяющийся по графикам Данилюка; q - коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачного неба (определяем по таблице 4.25, с.108 [3]); ε_зд - геометрический к.е.о. в расчѐтной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отражѐнный от фасада противостоящего здания, определяющийся по графикам Данилюка;

R - коэффициент, учитывающий относительную яркость фасада противостоящего здания (определяем по таблице 4.26, с.109 [3]).

Геометрический к.е.о. ε_б , учитывающий прямой свет неба в каж-

дой расчетной точке, определяем по формуле (4.22), с.111 [3]:

εб = 0,01 n 1 n 2, (3.6)

где n ₁ - число лучей по графику Данилюка I, проходящих от неба

через световые проѐмы в расчѐтную точку на поперечном разрезе помещения; n ₂ - число лучей по графику Данилюка II, проходящих от неба че-

рез световые проѐмы в расчѐтную точку на плане помещения.

Геометрический к.е.о. ε_зд , учитывающий свет, отражѐнный от противостоящего здания, определяем по формуле (4.23), с.111 [3]:

ε_зд = 0,01n ₁ n ₂ , (3.7)

где n ₁ - число лучей по графику Данилюка I, проходящих от фаса-

да противостоящего здания через световой проѐм в расчѐтную точку на поперечном разрезе помещения; n - число лучей по графику Данилюка II, проходящих от фасада противостоящего здания через световой проѐм в расчѐтную точку на плане помещения.

Общие количества лучей по графикам Данилюка I и II определяем по формулам: n _1общ = n ₁ + n ₁ ; (3.8)

n _2общ = n ₂ + n ₂ . (3.9)

18

При вычислении по формуле (3.5) значений к.е.о. е ^б в помещении без учета затенения окружающей застройкой учитываем, что ε_зд = 0, а геометрический к.е.о. ε_б вычисляем по формуле:

ε_б = 0,01 n 1_общ n 2_общ . (3.10)

Для вычисления значения коэффициента q по таблице 4.25, с. 108 [3] определяем угловую высоту середины светопроѐма над рабочей поверхностью.

Для вычисления значения коэффициента R определяем индекс противостоящего здания в плане z ₁ и разрезе z ₂ по формулам (из таблицы 4.26, с.109 [3]):

l l

z ₁ ^з ; (3.11)

(P l a )

H l

z ₂ , (3.12)

(P l h ) ₁

где l _з – длина противостоящего здания (l _з = 35,8 м);

l – расстояние расчетных точек 1, М и 2 в помещении от внешней

поверхности наружной стены, м;

Р – удаление противостоящего здания (Р = 22 м); а – ширина окна в плане (а = 1,8 м);

Н – высота противостоящего здания (Н = 15 м);

h ₁ – высота верхней грани окна над условной рабочей поверхностью (h ₁ = 1,6 м).

Значения параметров для всех расчетных точек, подобранные по указанным выше таблицам [3] и рассчитанные по формулам (3.5)-(3.12) сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Значения параметров для расчета к.е.о.

Продолжение таблицы 3.1

3.1.2.4 По результатам расчетов строим кривые к.е.о. и прямую нормированного к.е.о. (рисунок 3.12). По характеру кривых к.е.о. делаем

ду», как наиболее подходящий для жилого помещения. В качестве типа источников света выбираем лампы накаливания, имеющие больший спектр излучения в желтой области, т. е. в области теплых цветов.

3.1.3.3 Определяем нормированную освещенность рабочей поверхности, по таблице 4.14, с. 103 [3] для жилых комнат она составляет 100 лк.

3.1.3.4 Разрабатываем схему размещения осветительных приборов в расчетном помещении – учитывая небольшую площадь комнаты применяем один светильник в центре потолка, т. е. над расчетной точкой М . Искусственное освещение рассчитываем по методу удельной мощности, т. е. по формуле (4.34), с. 173 [3] определяем количество ламп в светильнике:

WS

N , (3.12)

W л

где N – общее количество источников света во всех светильниках; W – удельная мощность общего равномерного освещения, Вт/м² (по таблице 4.43, с. 173 [3] для светильника с лампой накаливания при равномерном светораспределении W = 40 Вт/м² );

S – площадь пола помещения, м² (S = 12,96 м² );

W _л – мощность одного источника света, Вт (по таблице 4.31, с. 134 [3] для биспиральной криптоновой лампы БК220-100: W _л = 100 Вт).

Тогда по формуле (3.12) общее количество источников света в одном светильнике:

N

Для дальнейших расчетов берем один светильник с пятью лампами накаливания.

Для выбранной лампы БК220-100 световой поток составляет 1450 лм (по таблице 4.31, с. 134 [3]), т.е. общий световой поток для пяти ламп равен 1450 х 5 = 7250 лм.

По таблице 4.39, с. 147 [3] выбираем светильник рассеянного света с лампами накаливания, схема распределения света, схема светильника и кривая светораспределения приведены на рисунке 3.13.

Рассчитываем освещенность в точке М на горизонтальной поверх-

ности от светильника по формуле (4.28), с. 171 [3]:

E _г = (I _α /Н _р ² ) cos³ α, (3.13)

25

где I _α - сила света светильника по направлению к точке, в которой

определяется освещенность, кд;

Н _р - расчетная высота подвеса светильника над уровнем горизонтальной плоскости, м (Н _р = 1,7 м); α – угол между оптической осью светильника и направлением к

расчетной точке (α = 0^о ).

Рисунок 3.13 - Схема распределения света, схема светильника и кривая светораспределения

Силу света определяем по формуле:

I _α = Ф /Ω, (3.14)

где Ф – световой поток, лм (для пяти ламп Ф =7250 лм);

Ω – телесный угол светильника (для сферического светильника определяем как полный телесный угол):

Ω = S/r² = 4πr²/r² = 4х3,14х1² /1² =12,56 ср. (3.15)

Тогда по формуле (3.14) сила света равна:

I _α = 7250/12,56 = 577 кд.

По формуле (3.13) находим освещенность расчетной точки М :

E _г = (577/1,7² ) cos³ 0 = 200 лк.

Освещенность полностью удовлетворяет нормативным требованиям, составляющим 100 лк.

3.1.3.5 Выполняем эскиз светоцветовой среды в помещении (ри-

сунок 3.14).

26

Рисунок 3.14 - Эскиз светоцветовой среды

27

3.2 Акустический расчѐт помещения

3.2.1 Расчет уровня шума в помещении.

3.2.1.1 Определяем допустимые уровни шума в рассчитываемом помещении по таблице 8.9, с. 316 [3]. Поправки к допустимым уровням шума для жилых помещений не предусмотрены. Данные представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Допустимые уровни шума в помещениях

3.2.1.2 Характеризуем транспортные потоки и другие источники внешнего шума в районе строительства (точки 1-4 на рисунке 3.2) и определяем их шумовые характеристики виде эквивалентных уровней звука L , дБА.

Характеризуем транспортные потоки по ул. Кирова двумя способами (расчетная точка 1 на рисунке 3.2). По первому способу уровень звука определяем по номограмме (с.

306, [3]).

Ул. Кирова является улицей с 4 полосами для движения в обоих направлениях, продольный уклон - 0˚. Поправки к L_{A экв} по таблицам 8.1 и 8.2, с. 307 [3] соответственно равны 1 и 0 дБА.

Общее количество проезжающих по ул. Кирова автомобилей за 1 час составляет 900 шт.

ГОУ ОГУ 270109.5008.09 ПЗ

28

Доля грузовых автомобилей составляет 10 %.

Средняя скорость автомобилей - 30 км/ч.

По этим данным с помощью номограммы (рисунок 3.15) определяем шумовую характеристику транспортного потока с учетом поправок: L_{A экв} = 66,5 + 1 + 0 = 67,5 дБА.

Рисунок 3.15 – Определение шумовой характеристики автомобильного транспорта

По второму способу уровень звука определяем по таблице 8.3, с. 307, [3]. Для ул. Кирова, являющейся магистральной улицей регулируемого движения с 4-мя полосами движения в обоих направлениях уровень звука составляет 76 дБА.

29

Из двух полученных значений уровня звука от транспортного шума для дальнейших расчѐтов выбираем наибольшее – 76 дБА.

Характеризуем другие источники внешнего шума.

В районе строительства находится три магазина (расчетные точки 2-4 на рисунке 3.2). По таблице 8.6, с. 310 [3] эквивалентные уровни звука составляют:

– для точки 2 (магазин овощи-фрукты) - 62 дБА; – для точки 3 (книжный магазин) - 67 дБА; – для точки 4 (молочный магазин) - 68 дБА.

3.2.1.3 Рассчитываем ожидаемый уровень звука в точке В отдельно от каждого источника внешнего шума и находим суммарный уровень шума в точке В , последовательно сложив все уровни звука по номограмме (рисунок 7.5, с. 291 [3]). Расчѐт ожидаемых уровней звука производим по формуле (8.1), с. 347 [3]:

L A тер = L A экв – ΔL A рас – ΔL зел – ΔL экр, (3.16)

где L _Aэкв – расчетный уровень звука от источника шума, дБА;

ΔL _Aрас – снижение уровня звука над поверхностью земли за счет расстояния от источника шума до расчетной точки, дБА;

ΔL _зел – снижение уровня звука зелеными насаждениями, дБА;

ΔL _экр – снижение уровня звука экранирующими шум сооружениями, дБА.

Для расчета снижения уровня звука за счет расстояния определяем расстояния от расчетных точек 1-4 до проекции точки В на горизонтальную плоскость (по рисунку 3.2):

– для точки 1 – 12,5 м; – для точки 2 – 26 м;

– для точки 3 – 40,5 м; – для точки 4 – 36 м.

Высоты от расчетных точек до середины светопроема расчетного помещения на 2 этаже (до точки В ) составляют: – для точки 1 (от поверхности земли) – 4,5 м; – для точек 2-4 – 3,5 м.

Реальные расстояния от точки В до расчетных точек источников шума определяем по теореме Пифагора как гипотенузу прямоугольного треугольника, катетами которого являются расстояния от источников шума до проекции точки В на горизонтальную плоскость и высоты от ра-

30

счетных точек до середины светопроема рассчитываемого помещения (до точки В ):

– для точки 1 – 13,3 м;

– для точки 2 – 26,2 м;

– для точки 3 – 40,7 м; – для точки 4 – 36,2 м.

По графику (рисунок 8.24, с. 347 [3]) определяем снижение уровня звука в зависимости от расстояния между источником шума и расчѐтной точкой В (данные приведены на рисунке 3.16):

– для точки 1 – 3 дБА;

– для точки 2 – 10 дБА;

– для точки 3 – 13,5 дБА;

– для точки 4 – 13 дБА.

Рисунок 3.16 - Определение снижения уровня звука

Зеленых насаждений и экранирующих сооружений между расчетной точкой В и источниками шума 1-4 нет, поэтому значения ΔL _зел и ΔL _экр принимаем равными нулю. Тогда по формуле (3.16) ожидаемые уровни звука в точке В отдельно от каждого источника внешнего шума равны:

L_{A тер1} = 76 – 3 – 0 – 0 = 73 дБА; L_{A тер2} = 62 – 10 – 0 – 0 = 52 дБА;

31

L_{A тер3} = 67 – 13,5 – 0 – 0 = 53,5 дБА; L_{A тер4} = 68 – 13 – 0 – 0 = 55 дБА.

Расчетные данные уровней звука от внешних источников шума

сводим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Уровни звука от внешних источников шума

Для нахождения суммарного уровня шума в точке В последовательно от меньшего к большему попарно складываем все ожидаемые уровни звука по номограмме (рисунок 7.5, с. 291 [3]). Указанная номограмма приведена на рисунке 3.17. Уровни звука располагаем в возрастающей последовательности: 52,0; 53,5; 55,0 и 73,0 дБА. В результате последовательного логарифмического сложения получаем суммарный уровень звука в точке В :

53,5 – 52,0 = 1,5 дБА => 53,5 + 2,3 = 55,8 дБА;

55,8 – 55,0 = 0,8 дБА => 55,8 + 2,6 = 58,4 дБА;

73,0 – 58,4 = 14,6 дБА => 73,0 + 0,1 = 73,1 дБА.

Таким образом, суммарный уровень звука от внешних источников шума в точке В составляет: L_{A тер} = 73,1 дБА.

3.2.1.4 Рассчитываем ожидаемый максимальный уровень звука L_{A пом} , дБА, от внешних источников шума в точке М расчетного помещения (по формуле (8.2), с. 347 [3]):

32

L_{A пом} = L_{A тер} – R_{A oк} , (3.17)

где R _Aok – снижение уровня звука конструкцией окна, дБА (по таблице 8.20, с. 350 [3] при открытой форточке R_{A oк} =10 дБА).

Тогда по формуле (3.17) ожидаемый максимальный уровень звука от внешних источников шума в точке М равен:

L_{A пом} = 73,1 – 10 = 63,1 дБА.

Рисунок 3.17 – Номограмма для логарифмического суммирования уровней звука

3.2.1.5 Рассчитанный уровень звука в точке М (63,1 дБА) значительно превышает допустимые нормативные значения (таблица 3.2) как эквивалентного уровня звука (40 дБА), так и максимального уровня звука (55 дБА). В таких случаях рекомендуется применение специальных шумозащитных оконных конструкций.

3.2.1.6 Характеризуем источники внутреннего шума в расчетном помещении. Эквивалентные уровни звука бытовых шумов приведены в таблице 8.7, с. 312 [3]. Выбираем по таблице четыре вида одновременно действующих шумов и определяем их эквивалентные уровни звука:

– радиомузыка – 83 дБА;

– наполнение ванны – 45 дБА; – детский плач – 78 дБА; – разговоры людей – 66 дБА.

Максимальный кратковременный внутренний уровень шума определяем путем сложения по номограмме (рисунок 3.17) эквивалентных уровней звука. Уровни звука располагаем в возрастающей последовательности: 45; 66; 78 и 83 дБА. В результате последовательного логарифмического сложения получаем максимальный кратковременный уро-

33

уровень звука в точке М :

66,0 – 45,0 = 21,0 дБА => 66,0 + 0,0 = 66,0 дБА;

78,0 – 66,0 = 12,0 дБА => 78,0 + 0,3 = 78,3 дБА; 83,0 – 78,3 = 4,7 дБА => 83,0 + 1,3 = 84,3 дБА.

Таким образом, максимальный уровень звука от выбранных внутренних источников шума в точке М составляет: L_{М внут} = 84,3 дБА.

3.2.1.7. Проводим анализ пикового ожидаемого уровня шума одновременно от внешних и внутренних источников в точке М помещения, сложив ожидаемый уровень шума от внешних источников с максимальным кратковременным внутренним уровнем шума по номограмме (рисунок 3.17):

84,3 – 63,1 = 21,2 дБА => 84,3 + 0,0 = 84,3 дБА.

Рассчитанный пиковый уровень звука в точке М также значительно превышает допустимые нормативные значения (таблица 3.2).

3.2.2 Расчет индекса изоляции шума, времени реверберации и геометрических отражений.

3.2.2.1 Определяем индекс изоляции воздушного шума R_W , дБА, по графику (рисунок 8.29, с. 353 [3]) для внутренней стены расчетного помещения. Материал стены – керамзитобетон плотностью 1000 кг/м³ и толщиной 0,2 м, т.е. поверхностная плотность равна (рисунок 3.18): m = 1000 х 0,2=200 кг/м² . По рисунку 3.18 определяем индекс изоляции воздушного шума материалом стены: R_W = 43,5 дБ.

Рисунок 3.18 – Определение индекса изоляции воздушного шума

34

3.2.2.2 Рассчитываем время реверберации расчетного помещения для частот 125, 500, 2000 Гц.

Определяем воздушный объем помещения:

V = 3,6 х 3,6 х 2,7 = 35 м³ .

Определяем общую площадь внутренних поверхностей, складывая площади пола, потолка и стен:

S _общ = 12,96 + 12,96 + 38,88 = 64,8 м² . Общую эквивалентную площадь звукопоглощения А _общ , м² , для соответствующих частот определяем по формуле (9.11), с. 386 [3]:

А _общ = Σ α х S + Σ А + _доб х S _общ , (3.18)

где Σ α х S – сумма произведений площадей отдельных поверхно-

стей S , м² , на их коэффициент звукопоглощения α для данной частоты (определяем по таблице III.1а, с. 434 [3], учитывая, что выбранные отделочные материалы для стен и потолка относятся к клеевым краскам, покрытие пола – паркет);

Σ А – сумма ЭПЗ слушателей и кресел, м² (определяем по таблице III.1в, с. 436 [3], для двух слушателей в мягких креслах с пористым заполнителем);

α _доб – коэффициент добавочного звукопоглощения, в среднем может быть принят 0,09 на частоте 125 Гц и 0,05 на частотах 500-4000

Гц (с. 386, [3]).

Расчетные значения перечисленных параметров и коэффициентов сводим в таблицу 3.4.

Рассчитываем средний коэффициент звукопоглощения внутрен-

ней поверхности комнаты на данной частоте (формула (9.12), с. 386 [3]):

А α ^общ . (3.19)

S общ

Время реверберации комнаты Т , с, на частотах до 1000 Гц нахо-

дим по формуле Эйринга (формула (9.13), с. 386 [3]):

Т , (3.20)

35

где φ( ) - функция среднего коэффициента звукопоглощения α (определяем по таблице (III.2, с. 437 [3]).

На частотах выше 1000 Гц время реверберации вычисляем по

формуле (9.14), с. 386 [3]:

Т , (3.21)

где m - коэффициент учитывающий поглощение звука в воздухе, определяем по таблице III.3, с. 437 [3] (при относительной влажности воздуха 50 %: m =0,0024).

Рассчитанные по формулам (3.19)-(3.21) значения параметров за-

носим в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 – Расчет времени реверберации

3.2.2.3 Рассчитываем геометрические отражения в заданном помещении от находящегося в нем источника звука – музыкального центра (точка Q на рисунке 3.19), строим геометрические отражения от потолка и от одной из стен помещения относительно места нахождения слушателя (точка М на рисунке 3.19) по методике, приведенной на с. 388-392 [3].

36

План и разрез помещения, а также схемы отражения от потолка и стены приведены на рисунке 3.19. Безразмерные величины u и v для расчетов геометрических отражений определяем по формулам (9.17), с. 389 [3]:

u a cos ) ; (3.22)

) , (3.23)

где a и b – половины сторон отражающих прямоугольников, м

(определяем по рисунку 3.19); γ – углы падения и отражения, град; λ – длина звуковой волны, м;

R _О – расстояния от источника до точек отражения О, м; R – расстояния от точек отражения О до слушателя, м.

При расчете в формулы (3.22) и (3.23) подставляем истинные значения расстояний R _О и R , а также углов γ, которые определяем по рисунку 3.19 методами начертательной геометрии.

Абсолютное отклонение ΔL , дБ, фактического уровня звукового давления в точке приѐма М от уровня, соответствующего строго геометрическому отражению, не превысит (формула (9.18), с. 389 [3]):

ΔL = 4,4(1/u +1/v ). (3.24)

Применение геометрических отражений можно считать допустимым, если ΔL не более 5 дБ, а наименьшая сторона отражателя (2a или 2b ) не менее, чем в 1,5 раза превышает длину волны λ.

Все расчетные значения параметров геометрического отражения от потолка и стены заносим в таблицу 3.5.

Из таблицы 3.5 видно, что абсолютные отклонения ΔL фактического уровня звукового давления в точке приѐма М от уровня, соответствующего строго геометрическому отражению, превышают 5 дБ во всех рассчитанных случаях как для стены, так и для потолка, для длин волн 2, 1 и 0,5 м соответственно. Т.е. применение геометрических отражений нельзя считать допустимым для этих длин волн. Второе условие применимости геометрических отражений (превышение в 1,5 раза наименьшей

37

Рисунок 3.19 – Построение геометрических отражений (М 1:50)

38

Таблица 3.5 – Расчет геометрических отражений

стороны отражателя над длиной волны) не нарушается при отражениях от потолка для длин волн 1 и 0,5 м, при отражениях от стены – для длины волны 0,5 м. Однако в целом применение метода геометрических отражений не допустимо даже в этих случаях.

Список использованных источников

1. Территориальный каталог типовых строительных конструкций и изделий для жилищно-гражданского строительства в Оренбургской обл. Кирпичные здания, каркасно-панельные здания, крупнопанельные и крупноблочные здания. ТК 88-2: сборник / отв. за вып. Хаустов. – Оренбург, 1983. – 216 с.

2. СТП 101-00 Общие требования и правила оформления выпускных квалификационных работ, курсовых проектов (работ), отчетов по РГР, по УИРС, по производственной практике и рефератов. – Оренбург: ОГУ, 2000. – 61 с.

3. Архитектурная физика: Учеб. для вузов: Спец. «Архитектура» / В.К Лицкевич, Л.И. Макриненко, И.В. Мигалина и др.; Под ред. Н.В. Оболенского . – М.: Стройиздат, 2003. – 448 с.

4. Закируллин Р.С. Методические указания к лабораторным работам по строительной физике / Р.С. Закируллин. – Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2003. – 58 с.