Якої висоти має бути шумозаглушувальна перешкода?

Висота перешкоди — це перший параметр, який багато проектів хочуть визначити якомога швидше, і часто його просто вгадують. Спокусливо припустити, що вища бар'єр від шуму перешкода працює краще в будь-якій ситуації. На практиці висота взаємодіє з розташуванням перешкоди, відстанню до споживача шуму та частотою шуму, і після певної межі кожен додатковий метр дає дуже незначний ефект. У цьому посібнику пояснюється, як насправді визначають висоту.

Коротка відповідь щодо висоти шумозаглушувальної перешкоди

А бар'єр від шуму має бути достатньо високою, щоб перервати пряму лінію зв’язку між джерелом шуму та приймачем, а також мати запас висоти для врахування релевантних частот і висоти приймача. У багатьох дорожніх і залізничних проектах ця висота становить від 2 до 4 м над найближчою проїзною поверхнею, а на промислових об’єктах і будівлях з кількома поверхами — ще вище. Точне значення визначається розрахунком конструкції звукозагороджувальної споруди, а не за таблицею.

Два емпіричні правила варто враховувати під час такого розрахунку:

• Якщо споруда не перериває лінію зв’язку, вона акустично є просто парканом, і бар'єр від шуму ефект буде помірним.
• Після того як лінія зв’язку перервана, додаткова висота сприяє зменшенню шуму — але з поступовим зниженням ефективності.

Як висота звукозагороджувальної споруди зменшує шум: дифракція

Звук поширюється не лише по прямих лініях. Коли хвиля досягає верхнього краю бар'єр від шуму споруди, частина її енергії вигинається навколо цього краю й продовжує поширюватися вниз у зону позаду. Це вигинання називається дифракцією, і саме воно є механізмом, завдяки якому звукозагороджувальна споруда працює.

Дифракція залежить від різниці між прямим шляхом від джерела до приймача й шляхом, що проходить над верхівкою перешкоди. Вища перешкода збільшує цю різницю шляхів, а більша різниця шляхів означає більше послаблення. Оскільки різницю шляхів вимірюють у порівнянні з довжиною хвилі звуку, та сама бар'єр від шуму висота має різний ефект на низьких і високих частотах: високі частоти послаблюються легше, а низькі басові ноти легше загинаються над верхівкою й є найважчою частиною шуму від транспорту й промислових об’єктів для контролю.

Правило лінії прямої видимості для шумозаглушувальних перешкод

Рекомендації щодо проектування у стандартних довідниках з акустики ґрунтуються на лінії прямої видимості. Перешкода, яка лише перериває пряму лінію між найдинамічнішим джерелом і приймачем, зазвичай забезпечує приблизно 5 дБ втрат при введенні. Щоб досягти близько 10 дБ, перешкода зазвичай має знаходитися помітно вище цієї лінії, так щоб приймач перебував глибоко всередині акустичної тіні.

Саме тому два параметри, що визначають проектування шумозахисного бар’єра, такі:

• Висота джерела. Вихлопні труби, обладнання на даху, жалюзі та вентилятори градирень розташовані на значній висоті, і бар’єр, розрахований на шум коліс на висоті 0,3 м, буде надто низьким для вентилятора на висоті 6 м.
• Висота приймача. Бар’єр, спроектований для односпадкового будинку, може зовсім не захищати вікна першого поверху, розташовані позаду нього. Якщо приймач розташований вище, висота бар’єра також має збільшуватися.

Чому розташування шумозахисного бар’єра важливіше за його висоту

Переміщення бар'єр від шуму розміщення бар’єра ближче до джерела або ближче до приймача часто забезпечує кращий ефект, ніж збільшення його висоти на один метр, і коштує менше.

• Ближче до джерела бар’єр перекриває більшу частину розбіжного звукового поля до того, як воно пошириться.
• Ближче до приймача зона тіні менша, тому коротший бар'єр все ще може закривати вікна, які мають значення.
• На насипах існуючий ухил можна використовувати як безкоштовну висоту, за умови, що лінія бар'єра стабільна й доступ до неї задовільний.

Корисна перевірка: якщо бар'єр від шуму на межі ділянки потрібно 5 м, запитайте себе, чи спрацювала б та сама лінія панелей біля обочини на висоті 3 м. На довгих коридорах відповідь часто — так.

Типові висоти шумозахисних бар'єрів залежно від призначення

• Місцеві дороги та житлові фасади: 2–3 м, часто поєднуються з акустичним огорожним дизайном, коли простір обмежений.
• Автомагістралі та швидкісні дороги: 3–4 м для основної ділянки, із локальним підвищенням навпроти вікон верхніх поверхів та там, де траса розширюється.
• Залізниці: 2 м до 4 м, з висотою, що відповідає вимогам до доступу з боку колії та зон обслуговування.
• Промисловий об’єкт: 3 м до 6 м, визначається висотою обладнання, а не рухом транспорту, і часто потребує поглинальних поверхонь для контролю відбиття між будівлями.
• Охолоджувальні вежі та машинні зали: висота відповідає рівню вентилятора або жалюзі й може перевищувати 6 м.

У разі зміни висоти екрану зміна має бути ступінчастою, а не похилою, а вища ділянка має простягатися достатньо далеко за точку прийому, щоб уникнути обходу звуку навколо кінця перегородки.

Зменшення ефективності

Залежність між висотою та ефективністю не є лінійною, і цей факт корисний під час бюджетних обговорень. Перші метри, що переривають пряму видимість, забезпечують найбільший ефект. Кожен наступний метр понад цю лінію дає менший приріст, ніж попередній, оскільки різниця довжин шляхів зростає повільніше, а також через те, що низькочастотний звук усе більше дифрактує над верхом перегородки, незалежно від її висоти.

Практичним наслідком є те, що дуже висока бар'єр від шуму рідко є ефективним рішенням для стійкої проблеми шуму. Коли додаткова висота перестає забезпечувати корисне послаблення, зазвичай доступні кращі варіанти: поглинаюча верхня частина, зміна орієнтації, друга перешкода ближче до джерела або обробка самого джерела.

Довжина, проміжки та бічне поширення

Висота працює лише за умови, що шумозахисна перешкода має достатню довжину. Звук обходить кінці короткої стіни так, ніби її й не існує, тому 5-метрова перешкода на фасаді завдовжки 20 м працює гірше, ніж 3-метрова перешкода на фасаді завдовжки 100 м. Зазвичай рекомендується збільшити довжину перешкоди приблизно на чотири її висоти за останнім споживачем, враховуючи обмеження ділянки.

Один-єдиний негерметичний проміжок також швидко нейтралізує ефект висоти: ворота, відсутня панель або негерметичне проходження комунікацій можуть пропускати більше шуму, ніж відводить стіна. Для бар'єр від шуму , герметичність у місцях з’єднання панелей має таке саме значення, як і висота самих панелей.

Навантаження вітром, фундаменти та вартість

Висота — це не лише акустичне, а й конструктивне рішення. Вітрове навантаження діє на відкриту площу бар'єр від шуму , і зростає з висотою — приблизно пропорційно площі, а також додатково через збільшення швидкості вітру з висотою поблизу землі.

• Перерізи стовпів та панелей мають збільшуватися з висотою, або відстань між стовпами має скорочуватися.
• Фундаменти зростають швидше, ніж сама загорожа, оскільки момент опрокидання залежить від висоти над основою.
• Доступ та обслуговування ускладнюються по мірі зростання висоти стіни, тому дуже високі загороди часто виконують у вигляді сходинкоподібних секцій.

Тому ефективним є таке проектування, за якого загорода має найменшу можливу висоту, що забезпечує потрібне послаблення шуму з достатнім запасом — а не максимальну доступну висоту.

Поширені запитання

Якою має бути висота шумозагороди, щоб вона була ефективною?

Достатньо високий, щоб перервати лінію зору між домінуючим джерелом і приймачем, а також із запасом, щоб приймач розташовувався глибоко всередині акустичного тіні. У дорожніх і залізничних проектах це зазвичай 2–4 м над проїзною поверхнею; на промислових об’єктах висоту визначають відносно висоти обладнання.

Чи подвоєння висоти призводить до подвоєння зменшення рівня шуму?

Ні. Втрати внаслідок встановлення перешкоди зростають значно повільніше, ніж висота, оскільки вони залежать від різниці довжин шляхів над верхнім краєм перешкоди, а не безпосередньо від її висоти. Перші метри, що переривають лінію зору, забезпечують найбільший ефект, а кожен наступний метр дає менший приріст, ніж попередній.

Чи може 2-метрова шумозаглушна перешкода бути достатньою?

Так, у певних ситуаціях: коли приймач розташований на одноповерховій будівлі поблизу низького джерела, на тихій дорозі з низьким рівнем нормативного шуму або там, де перешкоду можна розмістити біля приймача так, що коротка стіна все одно закриває вікна, які потрібно захистити. Вона недостатня, якщо приймач розташований на першому поверсі чи вище.

Що ще має значення, крім висоти?

Довжина бар'єра, його розташування щодо джерела та приймача, повітряна герметичність панелей, наявність поглинальних поверхонь у місцях, де інакше виникали б відбиття, а також частотний склад шуму. Короткий, але високий бар'єр із негерметичними воротами часто працює гірше, ніж довший, але нижчий бар'єр із правильною герметизацією.

Наступний крок

Надішліть нам план ділянки, висоти джерела та приймача й бажану величину зниження рівня шуму. Ми порекомендуємо бар'єр від шуму висоту разом із типом панелей, відстанню між стовпами та класом фундаменту, які їй відповідають, а також підтвердимо необхідну довжину та кроки для запобігання обходу шуму. Почніть із діапазону бар'єр від шуму або ознайомтеся з супутньою нотаткою про на скільки децибелів зменшують шум автостради шумозаглушувальні бар'єри для очікуваних показників ефективності.