Какой высоты должна быть шумозащитная стена?

Высота стены — это первый параметр, который многие проекты стремятся определить как можно скорее, и зачастую его просто угадывают. Искушает предположение, что более высокая звуковой барьер стена работает лучше во всех ситуациях. На практике высота взаимодействует с расположением стены, расстоянием до приёмника и частотой шума, и после определённого уровня каждый дополнительный метр даёт крайне незначительный эффект. В этом руководстве объясняется, как фактически определяется высота стены.

Краткий ответ о высоте шумозащитной стены

А звуковой барьер должна быть достаточно высокой, чтобы прерывать прямую линию видимости между источником шума и приемником, плюс запас по высоте для учета значимых частот и высоты приемника. На многих дорожных и железнодорожных объектах такая высота составляет от 2 до 4 м над ближайшей проезжей поверхностью, а на промышленных и многоэтажных площадках — выше. Точное значение определяется расчётом конструкции шумозащитного экрана, а не таблицей.

При выполнении этого расчёта полезно помнить два эмпирических правила:

• Если экран не прерывает линию видимости, он с акустической точки зрения представляет собой просто забор, и звуковой барьер его эффект будет умеренным.
• Как только линия видимости прерывается, дальнейшее увеличение высоты даёт дополнительное снижение шума — однако с постоянно убывающей отдачей.

Как высота шумозащитного экрана снижает уровень шума: дифракция

Звук распространяется не только по прямым линиям. Когда звуковая волна достигает верхнего края звуковой барьер , часть её энергии огибает этот край и продолжает распространяться вниз, в область за экраном. Такое огибание называется дифракцией, и именно она обеспечивает работу шумозащитного экрана.

Дифракция зависит от разности между прямым путём от источника к приёмнику и путём, проходящим над вершиной преграды. Более высокая преграда увеличивает эту разность путей, а большая разность путей означает более сильное ослабление. Поскольку разность путей измеряется относительно длины волны звука, одинаковая звуковой барьер высота оказывает различное влияние на низкие и высокие частоты: высокие частоты ослабляются легче, а низкие басовые тона легче огибают вершину преграды и представляют собой наиболее трудную часть шума от транспорта и промышленных объектов для подавления.

Правило прямой видимости для шумозащитных экранов

Рекомендации по проектированию, приведённые в стандартных акустических справочниках, исходят из прямой видимости. Преграда, которая лишь перекрывает прямую линию между самым громким источником и приёмником, обычно обеспечивает примерно 5 дБ вставочного ослабления. Чтобы достичь примерно 10 дБ, преграда должна стоять заметно выше этой линии, так чтобы приёмник находился глубоко внутри акустической тени.

Вот почему два параметра, определяющих проектирование шумозащитного барьера, — это:

• Высота источника. Выхлопные трубы, оборудование на крыше, жалюзи и вентиляторы градирен расположены высоко, и барьер, рассчитанный на шум от колёс на высоте 0,3 м, окажется слишком низким для вентилятора на высоте 6 м.
• Высота приёмника. Барьер, спроектированный для одноэтажного дома, может не обеспечить никакой защиты для окон первого этажа, расположенных за ним. Если приёмник находится на возвышении, высота барьера должна увеличиваться пропорционально.

Почему положение шумозащитного барьера важнее его высоты

Перемещение звуковой барьер размещение барьера ближе к источнику или ближе к приёмнику зачастую даёт больший эффект, чем увеличение высоты на один метр, и обходится дешевле.

• Ближе к источнику барьер перехватывает бо́льшую часть расходящегося звукового поля до того, как оно распространится.
• Ближе к приёмнику зона тени меньше, поэтому более короткий барьер всё ещё может закрывать важные окна.
• На насыпях существующий уклон можно использовать как бесплатную высоту при условии, что линия барьера устойчива и доступ к ней приемлем.

Полезная проверка: если звуковой барьер на границе участка требуется 5 м, спросите, подойдёт ли та же линия панелей у бордюра при высоте 3 м. На длинных коридорах ответ зачастую положительный.

Типичные высоты шумозащитных барьеров в зависимости от применения

• Местные дороги и жилые фасады: 2–3 м, часто в сочетании с акустическим забором там, где мало места.
• Автомагистрали и скоростные трассы: 3–4 м для основного участка, с локальными увеличениями напротив окон верхних этажей и в местах расширения трассы.
• Железные дороги: от 2 м до 4 м, при этом высота определяется требованиями к доступу сбоку от пути и зазорами для технического обслуживания.
• Промышленное предприятие: от 3 м до 6 м; высота обусловлена габаритами оборудования, а не проездом транспорта, и часто требует звукопоглощающих поверхностей для контроля отражений между зданиями.
• Охладительные башни и машинные отделения: высота соответствует уровню вентиляторов или жалюзи и может превышать 6 м.

Если участку необходимо изменить высоту, это изменение должно быть ступенчатым, а не наклонным; более высокий участок должен выступать за пределы приёмника на достаточное расстояние, чтобы исключить огибание звука вокруг конца перегородки.

Убывающая отдача

Зависимость между высотой и эффективностью не является линейной — этот факт полезно учитывать при обсуждении бюджета. Первые метры, перекрывающие прямую видимость, дают наибольший эффект. Каждый следующий метр сверх этой линии даёт меньший прирост по сравнению с предыдущим, поскольку разница хода звуковой волны растёт всё медленнее, а низкочастотный звук всё активнее дифрагирует над верхней кромкой независимо от высоты.

Практическое следствие заключается в том, что чрезмерно высокая звуковой барьер редко является эффективным решением упорной проблемы шума. Когда дополнительная высота перестаёт обеспечивать полезное ослабление, обычно доступны лучшие варианты: поглощающий верхний участок, изменение ориентации, вторая преграда ближе к источнику или обработка непосредственно на источнике.

Длина, зазоры и фланкирование

Высота работает только в том случае, если шумозащитный барьер достаточно длинный. Звук распространяется вокруг концов короткой стены так, будто стена отсутствует; поэтому 5-метровый барьер на фасаде длиной 20 м показывает худшие результаты, чем 3-метровый барьер на фасаде длиной 100 м. Рекомендации обычно предписывают удлинение барьера примерно на расстояние, в четыре раза превышающее его высоту, за последним приёмником — с учётом ограничений площадки.

Единственный негерметичный зазор также быстро сводит на нет эффект от высоты: ворота, отсутствующая панель или негерметичное технологическое отверстие могут пропускать больше шума, чем удаляет стена. звуковой барьер для EV, герметичность в местах стыков панелей имеет такое же значение, как и высота самих панелей.

Ветровая нагрузка, фундаменты и стоимость

Высота — это структурное, а также акустическое решение. Ветровая нагрузка действует на открытую площадь звуковой барьер , и она возрастает с увеличением высоты — примерно пропорционально площади, плюс дополнительный эффект от роста скорости ветра с высотой вблизи земли.

• Секции опор и панелей должны увеличиваться по мере роста высоты, либо расстояние между опорами должно уменьшаться.
• Фонды растут быстрее, чем сам экран, поскольку опрокидывающий момент зависит от высоты над основанием.
• Доступ и техническое обслуживание становятся сложнее по мере увеличения высоты стены, поэтому очень высокие экраны зачастую разделяют на ступенчатые секции.

Следовательно, эффективный проект — это самый короткий экран, обеспечивающий требуемое ослабление шума с достаточным запасом, а не самый высокий из доступных.

Часто задаваемые вопросы

Какой высоты должен быть шумозащитный экран, чтобы быть эффективным?

Достаточно высокая, чтобы прерывать прямую видимость между доминирующим источником и приёмником, плюс запас, обеспечивающий нахождение приёмника глубоко внутри акустической тени. На автомобильных и железнодорожных объектах это обычно 2–4 м над проезжей частью; на промышленных площадках высота определяется исходя из высоты оборудования.

Удваивается ли снижение шума при удвоении высоты?

Нет. Вносимые потери растут значительно медленнее, чем высота, поскольку зависят от разности длин путей звука над верхним краем экрана, а не напрямую от высоты. Первые метры, перекрывающие прямую видимость, дают наибольший эффект, а каждый последующий метр добавляет меньшее снижение по сравнению с предыдущим.

Может ли шумозащитный экран высотой 2 м быть достаточным?

Да — в конкретных ситуациях: когда приёмник расположен на одноэтажном здании рядом с низкоуровневым источником, на тихой дороге с низким нормативным уровнем шума или там, где экран можно установить близко к приёмнику, так что даже короткая стена закрывает все затрагиваемые окна. Такой экран недостаточен, если приёмник находится на первом этаже или выше.

Что ещё имеет значение помимо высоты?

Длина барьера, его положение относительно источника и приёмника шума, герметичность панелей, наличие звукопоглощающих поверхностей в местах, где иначе возникли бы отражения, а также частотный состав шума. Короткий высокий барьер с негерметичными воротами зачастую демонстрирует худшую эффективность по сравнению с более длинным, но низким барьером, правильно загерметизированным.

Следующий шаг

Направьте нам планировку участка, высоты источника и приёмника шума, а также требуемый уровень снижения шума. Мы порекомендуем звуковой барьер высоту с соответствующим типом панелей, расстоянием между опорами и классом фундамента, а также подтвердим необходимую длину и ступенчатое расположение для предотвращения огибания звука. Начните с диапазона звуковой барьер или ознакомьтесь с сопутствующей справочной запиской о том, на сколько децибел снижают шум дорожные шумозащитные барьеры для получения ожидаемых показателей эффективности.