Ochrona przed hałasem w halach przemysłowych. Stosowanie materiałów ściennych i stropowych

Dopuszczalne wartości hałasu na stanowisku pracy zostały określone w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 6 czerwca 2014 r. Ponadto wymagania te oraz metodykę pomiarów kontrolnych przedstawiono w normie PN-N-01307:1994, zaś wytyczne do pomiarów hałasu w miejscu pracy w PN-ISO 9612:2009.

Ochrona przed hałasem w hali przemysłowej

Ze względu na zakres częstotliwości wyróżniamy trzy rodzaje hałasu: infradźwiękowy, słyszalny i ultradźwiękowy. Każdy z nich ocenia się, stosując różny zestaw parametrów i odpowiednie wartości graniczne. Zgodnie z ww. dokumentami hałas słyszalny na stanowisku pracy jest oceniany za pomocą trzech parametrów:

• poziom ekspozycji na hałas – odniesiony do 8-godzinnego (L_EX,8h) lub przeciętnego tygodniowego wymiaru pracy (L_EX,w),
• maksymalny poziom dźwięku A (L_A,max),
• szczytowy poziom dźwięku C (L_C,peak).

Przy czym uznaje się, że hałas nie przekracza dopuszczalnego poziomu, jeżeli wartość każdego z nich jest mniejsza od określonych progów. W normie PN-N-01307:1994 podano także dopuszczalne wartości hałasu wyrażone za pomocą równoważnego poziomu dźwięku A (L_Aeq,T) w czasie T pobytu pracownika na stanowisku pracy wymagającym podwyższonej koncentracji uwagi.

Dopuszczalne wartości poziomów hałasu słyszalnego w środowisku pracy

W Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 6 czerwca 2014 r. określono dopuszczalne wartości hałasu ultradźwiękowego. Jest on oceniany za pomocą równoważnych poziomów ciśnienia akustycznego w pasmach 1/3 oktawy o częstotliwościach od 10 do 40 kHz odniesionych do 8-godzinnego lub przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy oraz maksymalnych poziomów ciśnienia akustycznego. Pod pojęciem hałasu infradźwiękowego rozumie się dźwięki z zakresu częstotliwości 1–20 Hz. Do jego oceny używa się równoważnego poziomu dźwięku L_eq skorygowanego z charakterystyką ważenia G (przy 8-godzinnym dobowym lub tygodniowym wymiarze czasu pracy nie może przekroczyć wartości 102 dB) oraz nieskorygowanego szczytowego poziomu dźwięku L_peak (nie może być większy od 145 dB).

Należy podkreślić, że wymagania dotyczące hałasu infradźwiękowego określono w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 29.11.2002 r., które zostało uchylone w 2014 r. Formalnie więc jego poziom w miejscu pracy nie podlega ocenie.

Dopuszczalne wartości poziomów hałasu ultradźwiękowego w środowisku pracy

W celu obniżenia hałasu na stanowisku pracy oraz ograniczenia jego emisji wewnątrz hali przemysłowej lub na zewnątrz – do środowiska, najczęściej stosuje się trzy podstawowe metody techniczne:

• zabudowa źródła hałasu lub wydzielonego miejsca pracy za pomocą przegród budowlanych o odpowiedniej izolacyjności akustycznej;
• zastosowanie materiałów dźwiękochłonnych na ścianach i suficie hali;
• zamontowanie ekranów/barier akustycznych pomiędzy stanowiskami.

Najskuteczniejszą metodą ograniczenia hałasu w hali przemysłowej jest wykonanie szczelnej przegrody pomiędzy jego źródłem a obszarem odbiorczym. W takim przypadku stopień redukcji niepożądanych dźwięków zależy od izolacyjności akustycznej zastosowanej przegrody budowlanej (ściany, stropu), która na ogół jest większa od 20 dB. Wyłożenie ścian i sufitu hali materiałami dźwiękochłonnymi umożliwia obniżenie hałasu średnio o 4–6 dB. Z kolei ekrany akustyczne pozwalają na jego redukcję (w obszarach znajdujących się za nimi) maksymalnie o kilkanaście dB. Dlatego na etapie projektowania hali przemysłowej należy dobierać konstrukcję jej ścian, stropów, dachu, uwzględniając także właściwości dźwiękoizolacyjne zastosowanych przegród – tylko w ten sposób można skutecznie ograniczyć drogi transmisji hałasu wewnątrz i na zewnątrz hal.

Niestety nie ma zdefiniowanej minimalnej izolacyjności akustycznej przegród stosowanych w halach przemysłowych. Norma krajowa PN-B-02151-3 określa te wartości, odnosząc się wyłącznie do budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej, np. dla wybranych stanowisk pracy, m.in. pomieszczeń administracyjnych, pokojów nauczycielskich czy klas szkolnych. Ze względu na obowiązujące przepisy prawne nadrzędnym zadaniem jest nieprzekraczanie dopuszczalnych poziomów hałasu w miejscu pracy. Oznacza to, że izolacyjność akustyczna przegród w halach powinna być dobierana do rodzaju działalności z uwzględnieniem źródeł i poziomów emitowanych dźwięków charakterystycznych dla danej gałęzi przemysłu oraz w taki sposób, aby zredukować hałas na poszczególnych stanowiskach do dopuszczalnych wartości.

Izolacyjność akustyczna przegród budowlanych oraz wskaźniki jej oceny

Izolacyjność akustyczna przegrody budowlanej R określa, jaka część energii akustycznej, która na nią pada, przedostaje się na jej drugą stronę (ze względu na zastosowaną skalę logarytmiczną parametr ten jest wyrażany w dB). Warto wiedzieć, że dwukrotne zwiększenie energii akustycznej przenikającej przez przegrodę oznacza obniżenie R o 3 dB, natomiast dziesięciokrotne powoduje spadek o 10 dB.

Ocenę izolacyjności akustycznej przegród budowlanych utrudnia jej zależność od częstotliwości. Dla małych jest znacznie mniejsza niż dla dużych. Cecha ta znacznie komplikuje porównanie przegród o różnych konstrukcjach, dlatego wprowadzono jednoliczbowe parametry, tzw. wskaźniki, które znacznie ułatwiają ich ocenę. Otrzymuje się je poprzez zestawienie częstotliwościowych charakterystyk izolacyjności akustycznej przegrody z charakterystyką o znormalizowanym kształcie. Dokładna procedura wyznaczania ww. wskaźników jest określona w normach PN-EN ISO 717.

Przy ocenie izolacyjności przegród budowlanych od dźwięków powietrznych używa się następujących parametrów (wyrażanych w dB):

• R_w(C, C_tr) – ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej wraz z widmowymi wskaźnikami adaptacyjnymi C i C_tr,
• R_A1 = R_w + C – wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej stosowany do przegród wewnętrznych,
• R_A2 = R_w + C_tr – wskaźnik oceny izolacyjności akustycznej właściwej stosowany do przegród zewnętrznych.

Zgodnie z definicją R_A1 i R_A2 otrzymuje się z wartości R_w, C i C_tr. W katalogach producentów materiałów budowlanych na ogół są podawane wskaźniki R_w, C i C_tr, natomiast wymagania normowe stawiane przegrodom budowlanym określa się za pomocą R_A1 i R_A2. Dzięki zastosowaniu powyższych wskaźników za pomocą jednej liczby można łatwo porównać przegrody i wybrać taką, która zapewni wymaganą ochronę przeciwhałasową.

Ze względu na izolacyjność akustyczną rozróżniamy trzy podstawowe kategorie przegród budowlanych: pojedyncze jednorodne, podwójne i warstwowe. Pierwsze z nich mogą być ciężkie (masa powierzchniowa powyżej 100 kg/m²) lub lekkie. Typowa przegroda podwójna składa się z dwóch przegród jednorodnych, pomiędzy którymi znajduje się pustka powietrzna. W niej zaś mogą być umieszczone elementy konstrukcyjne, np. profile lub materiały dźwiękochłonne. Warstwowa z kolei powstaje z przylegających do siebie warstw o różnych parametrach fizycznych – masie, sztywności, porowatości itd.

Izolacyjność akustyczna jednorodnej przegrody budowlanej zależy przede wszystkim od jej masy. Przy czym im cięższa jest ściana, tym większa jest jej dźwiękoszczelność (np. podwojenie grubości ściany, a tym samym również jej masy, powoduje wzrost izolacyjności akustycznej przegrody o 6 dB). Zależność R od masy jest jednak sprzeczna z właściwościami termoizolacyjnymi przegrody, ponieważ pełne, masywne ściany mają niską izolacyjność termiczną. Dlatego w praktyce, w przypadku przegród jednorodnych, szuka się kompromisu pomiędzy ich izolacyjnością cieplną a akustyczną. Dźwiękoszczelność przegród podwójnych w dużej mierze zależy od ich konstrukcji, czyli od masy każdej z nich oraz szerokości pustki pomiędzy nimi. Dla warstwowych istotną rolę odgrywają właściwości fizyczne i kolejność poszczególnych warstw. Ich dźwiękoszczelność jest nieco większa niż dla jednorodnej przegrody pojedynczej o takiej samej masie, przy czym różnica ta jest bardziej widoczna dla wyższych częstotliwości.

Najefektywniejszą metodą podnoszenia izolacyjności akustycznej jest zamiana ściany pojedynczej lub warstwowej na podwójną, gdyż przy takiej samej masie wypadkowej pozwala zwiększyć dźwiękoszczelność nawet o kilkanaście dB.

Podczas projektowania ochrony przeciwhałasowej dla hali przemysłowej, oprócz poprawnego doboru masy/konstrukcji i rodzaju ścian oraz stropów, należy także uwzględnić możliwość przenoszenia hałasu między pomieszczeniami, tzw. drogą materiałową – poprzez wspólny strop (przenoszenie boczne). Dźwięki powietrzne emitowane w jednym pomieszczeniu wzbudzają drgania w stropie, który przenosi je do sąsiedniego pomieszczenia, gdzie zamieniane są z powrotem na falę akustyczną (hałas). Drogi boczne rozchodzenia się hałasu zależą od konstrukcji hali i na ogół są tworzone przez stropy. Przy nieumiejętnie wykonanym projekcie o wypadkowej izolacyjności akustycznej pomiędzy pomieszczeniami może zadecydować przenoszenie dźwięków na drodze bocznej, a nie bezpośredniej. W halach przemysłowych pierwsze z nich zazwyczaj ma mniejsze znaczenie ze względu na konieczność stosowania masywnych, ciężkich stropów o wysokiej wytrzymałości.

Analiza przenoszenia hałasu drogami bocznymi to stosunkowo trudne zagadnienie i na ogół jest przeprowadzana za pomocą specjalistycznych programów komputerowych. W dużym uproszczeniu dźwiękoizolacyjność na drodze bocznej jest równa co najmniej izolacyjności przegrody umiejscowionej na drodze bocznej, np. stropu, plus 3–6 dB.