Шумовий вплив об'єктів теплоенергетики на навколишнє середовище

Шум - це будь-який небажаний звук або сукупність звуків з частота­ми і фазами, розподіленими нерегулярно в часі.

Звук - це пружні хвилі, які поширюються в пружному середовищі у вигляді різних коливань. Зона середовища, у якій поширюються звукові хвилі, називається звуковим полем.

Під впливом коливань у звуковому полі навколишнього середовища виникають деформації розрідження і стиснення, що змінюють тиск у будь-яких точках порівняно з атмосферним.

Різниця між миттєвим повним тиском у точках звукового поля і серед­нім тиском, який спостерігають у незбуреному середовищі, називають звуковий тиск.

Звук поділяють на повітряний і структурний залежно від середовища, у якому поширюються пружні хвилі. Повітряний звук - складова звуко­вого поля, зумовлена передачею звуку від джерела до визначеної точки по повітрю або через захисні конструкції; структурний звук – складова звукового поля, зумовлена випромінюванням шуму вібрувальними захис­ними конструкціями або поверхнями.

Звук характеризується звуковим тиском, швидкістю і напрямком по­ширення звукових хвиль, інтенсивністю переносу звукової енергії. Коли­вальний процес у повітрі в багатьох випадках можна вважати адіабатич­ним, тому що градієнт температур у звуковій хвилі настільки малий, що можна знехтувати теплообміном між суміжними частинками. У нормаль­них атмосферних умовах (t = 20 °С ip_aTM = 0,1013 МПа) швидкість звуку в повітрі становить 344 м/с.

У звуковому діапазоні частот довжина хвилі змінюється від декількох десятків метрів до декількох сантиметрів. Під час поширення звукової хвилі відбувається перенос енергії. Середній потік її в якійсь точці сере­довища в одиницю часу, віднесений до одиниці площі поверхні, нормаль­ної до напрямку поширення хвилі, називають інтенсивність звуку І у ва­тах на метр квадратний (Вт/м²) у цій точці і визначають за формулою

__

І = vp, (6.1)

де v - миттєва коливальна швидкість, м/с; р - миттєвий звуковий тиск, Па; риска над vp означає усереднення в часі.

Людина органами слуху сприймає звуки в діапазоні частот/приблизно 20...20 000 Гц при найбільшій чутливості в діапазоні 1 000...5 000 Гц. Ни­жче 20 Гц знаходяться інфразвуки, а вище 20 000 Гц - ультразвуки, які людина не чує.

Шум від агрегатів в енергетиці може бути низько-, середньо- і висо­кочастотним (рис. 6.4). Спектр низькочастотного шуму має максимум у зоні частот нижче 300 Гц, спектр середньочастотного шуму - в області частот 300...800 Гц і спектр високочастотного шуму - в зоні вище 800 Гц.

Рис. 6.4. Спектри шуму: 1 - високочастотний (градирні); 2 - низькочастотний (компресор); З - середньочастотний

Шум характеризується частотним спектром, що вказує на розподіл енергії вздовж частотного діапазону (рис. 6.5). Це може бути тональний шум, якщо в ньому переважають звуки на окремих частотах (шум тяго-дутгьових машин), широкосмужний шум, що має безперервний спектр завширшки більш однієї октави (шум градирен), і мішаний, коли на су­цільні ділянки накладаються дискретні складові.

Шум від устаткування може мати різні тимчасові характеристики, тобто існують постійний і непостійний шуми (рис. 6.6).

Рис. 6.5. Характерні спектри шуму: і -тональний (тягодуттьові машини); 2 - мішаний; 3 - суцільний (зразкове джерело шуму)

Рис. 6.6. Тимчасові характеристики шуму: а - постійний; б - переривчастий; в - імпульсний

Виміряючи за допомогою шумоміру з динамічною характеристикою «повільно» за 8-годинний робочий день або за час виміру в приміщеннях жит­лових і громадських будинків, на території житлової забудови визначають постійний шум, наприклад від тягодуттьових машин, якщо рівень звуку змі­нюється в часі не більш ніж на 5 дБ, і непостійний, якщо більш ніж на 5 дБ.

Непостійний шум містить у собі коливальний у часі, переривчастий (від компресора зі змінним навантаженням) та імпульсний (під час підри­ву запобіжних клапанів) шуми.

Для коливального в часі шуму характерна безперервна зміна рівня звуку в часі; для переривчастого - ступенева (на 5 дБ і більше) з інтерва­лами 1 с і більше; для імпульсного - звукові сигнали тривалістю менше 1 с (при цьому різниця у вимірах шумомірів з динамічними характерис­тиками «імпульс» і «повільно» становить не менше 7 дБ).

Характеристикою постійного шуму є рівні звукового тиску в зазначених вище октавних смугах із середньогеометричними частотами. Характеристи­кою непостійного шуму слугує еквівалентний (за енергією) рівень звуку.

Шум дуже впливає на людину, навколишнє середовище, наслідки йо­го впливу дорівнюються впливові на тваринний світ від руйнації озоно­вого шару і кислотних дощів.

Фактор шуму стає все більш визначальним серед екологічних факто­рів, що в розвинених країнах лімітують.

Дослідження медиків показали, що шум високої інтенсивності нега­тивно впливає на людський організм. Щодо впливу шуму на навколишнє середовище виділяють медичний, соціальний та економічний аспекти, які варто розглядати у взаємозв'язку.

Медичний аспект впливу на людину пов'язаний з тим, що шум погір­шує її функціональний стан. Функціональні розлади нервової системи настають раніше, ніж зниження слухової чутливості. Медики відзначають «шумову хворобу», що характеризується комплексом симптомів: зни­женням слухової чутливості, зміною функції травлення, серцево-судинною недостатністю, нейроендокринним розладом.

Обстеження показали, що приблизно у 70 % населення кров'яний тиск і частота пульсу підвищуються з підвищенням інтенсивності шуму більш ніж на 10 % від фонового (природнього). Фахівці стверджують, що через підвищений шум (транспорт, заводи, енергооб'єкти) захворюва­ність у містах збільшується на 30 %, тривалість життя зменшується на 8-10 років, працездатність знижується мінімум на 10 %, а ефективність відпочинку - майже вдвічі.

Як видно з рис. 6.7, на якому подано зону чутності людини, шум від енергетичного устаткування може у певних випадках навіть перевищува­ти больовий поріг.

Рис. 6.7. Зона чутності людини: 1— поріг чутності; 2 — больовий поріг чутності; З - зона чутності; 4 - зона мовлення людини; 5 - зона шуму від енергетичного устаткування

У 70-ті роки минулого століття в багатьох країнах було прийнято до­сить ефективні закони про шум, що дозволили боротися з наслідками ви­робничих шумів.

Відповідно до санітарних норм, розрізняють граничнодопустимий (ГДР), допустимий і максимальний рівні шуму. Граничнодопустимий рі­вень - такий рівень, за якого в результаті щоденної (крім вихідних днів) роботи (не більше 40 годин на тиждень) протягом усього робочого пері­оду не виникають захворювання або відхилення в здоров'ї, що виявляють сучасними методами досліджень. Дотримання ГДР шуму не виключає порушення здоров'я в надчуттєвих людей.

Допустимим називають рівень шуму, що не викликає в людини знач­ного занепокоєння та істотних змін показників функціонального стану організму.

Максимальним вважають рівень, що відповідає максимальному вимі­рові приладу (шумоміра), визначеному візуально, або значення рівня зву­ку, що перевищує протягом 1 % часу виміру фоновий рівень під час ре­єстрації автоматичним пристроєм.

Шум від енергетичного устаткування в інфразвуковій та ультразвуко­вій зонах може також становити небезпеку для здоров'я обслуговуючого персоналу і жителів навколишнього району.

Інфразвук на робочих місцях, у житлових і громадських приміщен­нях, на території житлової забудови регламентують санітарні норми.

Щоб виміряти шумові характеристики устаткування, зокрема енерге­тичного, є декілька методів: точні, технічні та орієнтовні.

Точними методами можна вимірювати шумові характеристики тіль­ки частини енергетичного устаткування, що має невеликі габаритні роз­міри. Зазвичай такі вимірювання за допомогою ревербераційних або за­глушених камер виконують спеціалізовані організації.

Технічні методи менш точні, але дозволяють робити виміри в при­міщеннях великого об'єму або на відкритому просторі.

Найбільше застосовують для визначення шумових характеристик енергетичного устаткування орієнтовний метод, що забезпечує прийнят­ну для акустичних розрахунків точність.

Якщо виконати всі вимоги до великогабаритного енергетичного устат­кування неможливо, то користуються такими рекомендаціями: виміри проводять на відстані 1 м від корпусу агрегату, а вимірювальна поверхня повторює форму машини в загальних рисах (паралелепіпед, циліндр, сфера) і не враховує окремих несуттєвих деталей джерела шуму.

У багатьох випадках в енергетиці використовують засоби індивідуаль­ного захисту (ЗІЗ).

На енергетичному об'єкті, подібному ТЕС, шум створює група дже­рел, класифікація яких дозволяє враховувати особливості і значення їх шумового впливу як усередині приміщень, так і в навколишньому сере­довищі. Ці дані потрібні для проектування, модернізації, розширення ТЕС, порівняльного аналізу шумності устаткування, вибору заходів щодо шумоглушення. У класифікації джерела шуму враховують такі фактори:

- місце розміщення джерел (усередині приміщень або просто неба);

- рівень випромінюваної звукової потужності;

- характер шуму (тональний або широкосмужний);

- часова характеристика випромінюваного шуму (тимчасовий, по­стійний або переривчастий);

- характер спрямованості шуму від джерела;

-розміщення над рівнем землі (для джерел просто неба).
Для реальних об'єктів проводять комплекс заходів щодо зменшення шуму в усіх трьох напрямах. Заходи вибирають на підставі техніко-економічного розрахунку.

Якщо заходи для шумоглушення передбачено в проекті, то витрати на них у декілька разів менші, ніж витрати в умовах енергетичних підпри­ємств, що працюють.