ZAJVÉDELEM Koren Edit 5.

Zajcsökkentési lehetőségek emisszió transzmisszió immisszió forrás vevő hangteljesítményszint LW hangnyomásszint Lp hangosságszint LN átviteli út

emissziócsökkentés a zajforrásnál: kisugárzott zajteljesítmény csökkentése – aktív védekezés (pl. a berendezés vagy a technológia módosítása, gépjárműforgalom kitiltása) transzmisszió csökkentése az átviteli úton: a zajterjedési viszonyok módosítása – passzív védekezés (pl. gépek tokozása, zajvédő falak) immissziócsökkentés a vevőnél: a vevőt érő zajterhelés kiküszöbölése – passzív védekezés (pl. zajvédő sisak, füldugó) (tokozás: gépek zajvédő burkolattal történő ellátása) emissziócsökkentés: megelőzés transzmisszió csökkentése immisszió csökkentése utólagos zajcsökkentési módok A zajcsökkentési lehetőségekkel a következő tematika szerint foglalkozom: Aktív zajvédelem: a zajkibocsátás csökkentése Zajcsökkentés az átviteli úton: falak alkalmazása zárt térben gépek tokozása hanggát (köznapi szóhasználattal: zajvédő fal) alkalmazása Utólagos zajcsökkentés: zajterhelés csökkentése a vevőnél 8. Előadás: Közlekedési zaj csökkentése – gyakorlati megoldások

Zajkibocsátás csökkentése Testhanggerjesztésű zajok: testhang csökkentésének lehetőségei – gép működési elvének módosítása, fordulatszám, sebesség csökkentése – a gerjesztő erő csökkentése: a gerjesztési helyeken segédtömegek elhelyezése (pl. vékony lemezek megmunkálásakor) – a testhang terjedésének akadályozása rugalmas elemek közbeiktatásával – léghang-kisugárzás csökkentése, pl. szendvicsszerkezettel (Léghanggerjeszztésű és testhanggerjesztésű zajforrások: ld. az 5. Előadást) Testhang: szilárd testben keletkező mechanikai rezgés, amelynek a frekvenciája a hallható tartományba esik  a test (gép) felülete léghangként sugározza ki  a testhang csökkentésével megelőző/aktív zajvédelem valósítható meg (rugalmas elemek közbeiktatása: pl a gép „házát” nem mereven, hanem rugókkal rögzítjük) (szendvicsszerkezet: a léghang kisugárzása általában a gépek borítólemezeinek útján történik, ezért bizotsítani kell a lemezrezonanciák elkerülését) A gyakorlatban ritkán törekednek a zajkibocsátás csökkentésére, inkább az utólagos zajcsökkentést alkalmazzák!

2. Léghanggerjesztésű zajok: áramlási zaj csökkentésének lehetőségei – zajszegény áramlástechnikai működés megválasztása (pl. levegőhűtés helyett vízhűtéses motor) – kisebb áramlási sebesség (pl. kisebb fordulatszámú, nagyobb átmérőjű ventilátor) – turbulenciák elkerülése (az alkatrészek áramlástechnikailag legmegfelelőbb kiképzése) – hangtompító alkalmazása légnemű anyagot szállító csővezetékben (olyan csatornarendszer, amely gátolja a hang terjedését, de csak kis mértékben akadályozza a szabad áramlást) hangtompítók:

Zajcsökkentés az átviteli úton Csillapítás: a közeg részecskéinek tehetetlensége miatt a hang intenzitása a hangterjedés irányában csökken I = I0 · e ·d ahol I0 az eredeti hangintenzitásszint I az átjutó hang intenzitása  csillapítási tényező d fal vastagsága Levegőben:   10 –11 · f 2 ( f a frekvencia Hz-ben) a csillapítás annál nagyobb, minél nagyobb a falvastagság és a hang frekvenciája, azaz a mély hangokat nehezebb csillapítani fal d I0 I A zajcsökkentési módszerek bemutatása előtt két jelenséget kell megismerni: -csillapítás -hajlítási hullámok gerjesztése Pontforrás esetén a hangintenzitás 2 okból csökken a hangforrástól távolodva: 1. a kisugárzott hangteljesítmény egyre nagyobb felületen oszlik el, 2. a levegő (vagy más közeg) csillapító hatása miatt. A rajzon fal szerepel, de ez lehet egy adott vastagságú levegőoszlop is. Mély hangoknál kisebb a csillapítás, mert I/ I0 = e·d akkor nagy a csillapítás, ha I/I0 kicsi, azaz e·d kicsi minél nagyobb  és d , ·d annál kisebb, ekkor e·d is kisebb  nagyobb frekvenciáknál nagyobb

Pl. ha a fal rögzítéseinek távolsága 0,6 m, és a frekvencia 300 Hz Hajlítási hullámok: ha a fal összemérhető a hullámhossz felével, a beeső léghang a falban hajlítási hullámokat (testhang) gerjeszt  a fal ezt léghangként kisugározhatja, azaz hangforrássá változik Pl. ha a fal rögzítéseinek távolsága 0,6 m, és a frekvencia 300 Hz  = 340/300 = 1,1 m  hajlítási hullámok keletkeznek Hajlítási hullámok kiküszöbölése: többrétegű falak alkalmazása 0,6 m Összemérhető: kb. nagyságrendileg megegyezik a légrést kitöltő homok megakadályozza a belső rezgést

hanggátló szerkezet jellemzői: – léghanggátlás (a szerkezettől függ) Hanggátló szerkezetek: csendes és zajos tereket elválasztó szerkezetek (pl. géptermet a vezérlőhelyiségtől elválasztó fal, épületek hangszigetelő nyílászárói) hanggátló szerkezet jellemzői: – léghanggátlás (a szerkezettől függ) – léghangszigetelés (a beépítési körülményekkel együtt meghatározott jellemző) gép1 gép2 kezelő hanggátlás növelésének lehetőségei: – tömeg növelése – többrétegű szerkezet kialakítása; rétegek közötti légrés növelése, légrésbe helyezett hangszigetelő anyag Léghanggátlás (ld. a 4. előadást): a hangintenzitás csökkenése visszaverődés és elnyelés következtében, akadályon való áthaladáskor. R = 10 lg (Ibeeső / Iáthaladó) Hanggátlás növelésének lehetőségei: - tömeg növelése: vastagabb fal – nagyobb csillapítás - többrétegű szerkezet kialakítása, rétegek közötti légrés növelése, légrésbe helyezett hangszigetelő anyag : hajlító hullámok kialakulásának csökkentése

tokozás hatékonyságát növelő tényezők: összetett felületek hanggátlása: az eredő hanggátlást a gyengébb minőségű rész határozza meg  fontos a nyílászárók megfelelő hangszigetelése Tokozás: a gépi zajforrást nagy hanggátlású burkolattal veszik körül, amely megakadályozza a zaj szétsugárzását. tokozás hatékonyságát növelő tényezők: – többrétegű fal, a belső oldal hangelnyelő anyaggal való bélelése – a tok és a zajforrás (gép) ill. a padló rugalmas kapcsolata – minél teljesebb zárás, hézagok lezárása gép Összetett felületek hanggátlása: Pl. az egyébként nagy hanggátlású tégla- és betonépületeknél kedvezőtlen az egyrétegű ablak/ajtó beépítése Tokozás: akkor előnyös ha kiterjedt hangtérben csak néhány jelentős zajforrás található. Részleges tokozást is alkalmaznak, ha technológiai okok miatt nyílást kell hagyni a burkolaton – ezzel is lehet jó eredményt elérni. A tokozáshoz hasonló elven alapul a zajvédő fülke: az embert (pl. gépkezelőt) „veszik körül” nagy hanggátlású szerkezettel.

Elérhető zajcsökkentést meghatározó tényezők: Zajárnyékoló fal (hanggát): a védendő objektumot „eltakarja” a zajforrás elől. forrás vevő Elérhető zajcsökkentést meghatározó tényezők: – fal anyaga, szerkezete, vastagsága – fal magassága és hosszúsága – a falnak a zajforráshoz és a védendő létesítményhez viszonyított helyzete – a zajforrás frekvencia-színképe (zajcsökkentés gyakorlati felső határa: 15 dB) Hanggát: Hatékonyságát csökkenti, hogy a hanghullámok megkerülik a falat (ld. elhajlás 2. előadás.)  akkor használják, ha egyéb módszerek alkalmazása lényegesen költségesebb vagy bonyolultabb lenne. Általában közlekedési zaj elleni védekezésre használják.

a zajcsökkentés (L) számítása feltételezzük, hogy a falon átjutó hang elhanyagolható (végtelen hanggátlás) a fal felső élén elhajlás történik: a hang nem a d, hanem az a+b távolságot teszi meg (feltételezzük, hogy a fal végtelen hosszú: a szélein történő elhajlás elhanyagolható) L = 10 · lg (20 N) [dB], ha  < 120 º és N > 1 ahol N = 2 · ( / ) ún. Fresnel-szám  = (a + b) – d útkülönbség  a hullámhossz a b d  heff L a zajforrásnál és a vevőnél mérhető hangnyomásszintek különbsége (ha  > 120 º, akkor az összefüggés bonyolultabb, nem foglalkozom vele) Itt is látható (mint a csillapításnál): a mély hangokat nehezebb csökkenteni [minél nagyobb a hullámhossz (kisebb a frekvencia), annál kisebb a zajcsökkentés]

a hanggát elhelyezése és magassága – a hanggátat a zajforráshoz lehető legközelebb célszerű elhelyezni! – a hanggát méretezése: a) a megkívánt zajcsökkenés ismeretében kell meghatározni a Fresnel-számot (N), majd az útkülönbséget () és ebből a gátmagasságot b) gyakorlatban alkalmazott megoldás: hatásos gátmagasság számítása a b d  heff Hanggát elhelyezése: műszaki, biztonságtechnikai szempontok szerint megengedhető legkisebb távolságban a zajforrástól. heff  2ab/(a+b) alkalmazása: d ismert, a forrás és a fal távolságát a lehető legkisebbre kell venni heff  2ab/(a+b)

c) nomogram használata LA [dB] [ábra: Vp. 92. o. 79. ábra] heff [m]

a hanggát hosszának meghatározása széles hanggátak: többszörös elhajlás jön létre, ezért a fal szélességét is figyelembe kell venni F V a s b d  = (a + s + b) – d a hanggát hosszának meghatározása a hanggát véges hosszúsága miatt a fal szélein is elhajlás jön létre: V Széles hanggát: 0,4 m-nél szélesebb (pl. épület, zajárnyékoló töltés) Hanggát hossza: az eddigiekben feltételeztük, hogy a hanggát „végtelen hosszú”, azaz elhanyagoltuk a szélein történő elhajlást (ábra felülnézetből) F

a heff kétszerese lesz a szükséges hossz a hanggát optimális hossza: az észlelési pontban kialakuló hangnyomásszint (ami a 3 diffrakciós úton terjedő hanghullámok erdője) legfeljebb 0,5-1 dB-lel haladja meg a végtelen hosszú hanggáttal kapott értéket a heff kétszerese lesz a szükséges hossz mozgó zajforrás esetén: a vevő felől nézve a hanggát 160º-os szöget fedjen le 160º (Optimális hossz számítása: a részletes számítások nem fontosak)

a fal véges hanggátlása a nem tökéletes hanggátlás miatt a falon közvetlenül átjutó energia növeli az észlelési pontban a hangnyomásszintet  Az észlelési pontban kialakuló hangnyomásszint összetevői: – a falon közvetlenül átjutó hang: Lp1 = L0 – R – a diffrakciós úton érkező hang: Lp2 = L0 – L’ F V [Az eddigiekben feltételeztük, hogy a falon átjutó hang elhanyagolható (végtelen hanggátlás).] Az észlelési pontban kialakuló hangnyomásszint 2 részből tevődik össze: a falon közvetlenül átjutó energia (Lp1): Lp1 = L0 – R (L0 az a hangnyomásszint, ami az észlelési pontban hanggát nélkül észlelhető lenne, R a hanggátlás) a diffrakciós úton érkező energia (Lp2): Lp2 = L0 - L’ (L’ a zajcsökkenés mértéke, figyelembe véve a hanggát felső és oldalsó élein való elhajlást) Eredő hangnyomásszint: decibelek összeadásának szabálya szerint. Az eredő hangnyomásszint végül nagyobb lesz, mint amit az elején meghatároztunk, mint megkívánt zajcsökkentést, mivel hozzáadódik a falon közvetlenül átjutó, és a fal szélein elhajló hang. [Illetve a kívánatos zajcsökkentés meghatározásánál ezt figyelembe kell venni.] Az eredő hangnyomásszint: Lp = 10 lg [100,1(L0 – R) + 100,1(L0 – L’)]

hanggátak a gyakorlatban hanggát zárt térben a visszaverődések miatt kevésbé hatásos  hangelnyelő anyag alkalmazása célszerű hangelnyelő anyag F V [A gyakorlati megoldásokról részletesen lesz szó a következő előadásban (közlekedési zaj csökkentésének lehetőségeivel kapcsolatban).] hanggátak a gyakorlatban általában előregyártott elemek (beton, műanyag, fém, ezek kombinációja) zajárnyékoló töltés: nagy területen védelme esetén célszerű

Zajcsökkentés a vevőnél Egyéni zajvédő eszközök: (125 - 8000 Hz közötti frekvenciatartományban hatásosak) hallásvédő füldugó (csillapítása: 9 - 32 dB) zajvédő fültok (csillapítása: 8 - 45 dB) zajvédő sisak (csillapítása: 12 - 47 dB) Zajvédő fültok: fejhallgatóhoz hasonló, félgömb/kagyló alakú tok helyezkedik a fülkagyló körüli felületre A tok belsejében hangelnyelő anyag van. Zajvédő sisak: egész fejet lefedő sisak, a fülrészén külön zajvédő szerkezet van.

Közlekedés okozta zajterhelés csökkentésének lehetőségei járművek hangszigetelése hangelnyelő útburkolat kialakítása (porózus aszfalt) forgalom korlátozása, sebességkorlátozás

zajárnyékoló létesítmények építése meglevő épületek hangszigetelése új utak/épületek tervezésekor zajvédelmi szempontok figyelembe vétele

Zajcsökkentés forgalomkorlátozási módszerekkel forgalom elterelése a sűrűn lakott városrészekből más útvonalakra – hátránya: a kerülő (hosszabb) útvonalakon nő a zajterhelés  nagyobb területet érinthet – pl.: átmenő forgalom elterelése a várost elkerülő utakra É Elkerülő utak: létesítése előtt részletes vizsgálat szükséges (nemcsak a zajterheléssel érintett terület nőhet, hanem pl. a levegőszennyezés is) Ábra: (Sáenz 337.o.) Göteborg, Svédország 1970-ben Göteborg belvárosát 5 zónára osztották. A zónák határát csak gyalogosok, tömegközlekedési járművek és megkülönböztető jelzést használó járművek keresztezhetik (szaggatott vonal: busz). Az egyéb, zónák közötti és átmenő forgalmat a körgyűrűre terelték. (Az összes jármű-kilométer kb. 7 %-kal nőtt.)

nehézgépjárművek közlekedésének korlátozása kötelező útvonal kijelölése, amely elkerüli a lakóterületeket éjszakai órákban/hétvégén lakóterületek közeléből a nehézgépjárművek kitiltása komplex intézkedések tömegközlekedés fejlesztésére és részarányának növelésére a városi közlekedésben sűrű tömegközlekedési hálózat, nagy járatsűrűség, relatív olcsóság, tömegközlekedési csomópontoknál parkolóhelyek létesítése átmenő forgalom kitiltása a lakóövezetekből, belváros egyes részeiből a forgalom teljes kitiltása, stb. Nehézgépjárművek: 1 db 3,5 t-nál nehezebb jármű elhaladása a forgalmi jellemzőktől függően akkora zavaró hatást okozhat, mint 40 személygépkocsi! 80 km/h alatt a nehézgépjárművek zajkibocsátása nem nagyon függ a sebességtől  hiába van sebességkorlátozás a zajvédő fal kevésbé hatékony: relatíve kisebb a magassága a járműhöz képest, a zaj domináns összetevője alacsony frekvenciájú, amit kevésbé csillapít a fal Komplex intézkedések: előnye: levegőszennyezés is csökken, üzemanyag-megtakarítás, kedvezőbb városkép hátránya: drága a tömegközlekedés fejlesztése

Járművek sebességének korlátozása városon kívül van értelme (60 km/h alatt a zajkibocsátás csak kis mértékben függ a sebességtől), pl. település mellett elhaladó autópálya hatékonyabb, ha kisebb a nehézgépjárművek aránya (azok zajkibocsátása kevésbé függ a sebességtől) Sebességkorlátozás [km/h] Zajcsökkenés a nehézgépjárművek arányának függvényében [dB(A)] Könnyű járművek Nehéz-gépjárművek   0 % 10 % 30 % 100 % 90 80 3 - 4 2 1 60 2 - 3 7 - 9 7 5

Zajárnyékoló létesítmények Zajárnyékoló létesítmények típusai hangvisszaverő típus hangelnyelő típus: a fal zajforrás felőli felülete valamilyen porózus anyagból készül (pl. üveggyapot, kőzetgyapot, poliuretán) – akkor alkalmazzák, ha a visszavert hang jelentős zavaró hatást okozna Zajárnyékoló létesítmény: fizikailag hanggát, általános szóhasználattal zajvédő fal Típusok: minden fal visszaver ill. elnyel valamennyit a beeső hangból, csak különböző mértékben; nem lehet élesen elhatárolni

elhelyezési lehetőségek: Zajárnyékoló létesítmények tervezése: a megkívánt zajcsökkentés alapján meghatározható a fal optimális elhelyezése, magassága, hossza és hanggátlása elhelyezési lehetőségek: Elhelyezés: általában a zajforráshoz a lehető legközelebb (ld. az előző előadást) Kivétel: ha az út bevágásban van, akkor a rézsű tetejére

többsávos utak: a sávok közé helyezett második hanggát csökkenti a távolabbi sávokból érkező zajt fénykép: Versailles, Franciaország (Env. Noise Barr. 40.o. 3.8)

hangvisszaverődés kezelése: hanggát méretezése: 160º hangvisszaverődés kezelése: Méretezés: ld. az előző előadást (effektív magasság számítása, hossz: 160º-os látószög) a 2. módszerrel csökkenthető a hanggát hossza Hangvisszaverődés: ferde fal alkalmazásával kedvezőbb visszaverődési viszonyok érhetők el

A hanggát hatékonyságának növelése hajlított fal: közelebb kerül a zajforráshoz, ezért kisebb magasság szükséges (Fényképek a következő dián!)

ábra: Zeist, Hollandia (E.N.B. 19.o. 2.2) ábra: Dordrecht, Hollandia (E.N.B. 19.o. 2.4)

diffrakció csökkentését célzó megoldások: alagút: diffrakció csökkentését célzó megoldások: T-alakú hanggátak relatív zajcsökkentő hatása [dB] az egyszerű függőleges falhoz képest: Alagút: olyan, magas épületekkel sűrűn beépített helyeken, ahol a fal nem elég Ábra: Genova, Olaszország (E.N.B. 144.o. 5.90) Diffrakció csökkentése: azért fontos, mert a fal felső élén való elhajlás csökkenti leginkább a hatékonyságot 1,4 2,0 3,1 hangelnyelő anyag 2 m 1 m

Hanggát tervezésének további szempontjai Y-alakú hanggát: + 10 dB 2 m 1 m Hanggát tervezésének további szempontjai biztonsági követelményeknek való megfelelés (távolság a forgalmi sávtól) szélnek, időjárási hatásoknak való ellenállás költség vizuális szempont: a tájba való illeszkedés Y-alakú hanggát: (a forgalom felőli oldalon hangelnyelő anyag) 10 dB-lel nagyobb zajcsökkentés, mint az egyszerű függőleges falnál Vizuális szempontok: azért fontos, mert lehet, hogy a tájba nem illeszkedő falat a lakosság kevésbé tolerálja, mint magát a zajt!

– városképet rontó fal: – környezetébe illeszkedő fal: (1. ábra: E.N.B. 59. o. 4.5) (2. ábra: E.N.B. 59. o. 4.4)

a megfelelően kialakított fal (anyagválasztás, növényzet) kedvezően befolyásolja a látképet: (1. ábra: E.N.B.: 83.o. 4.45) (2. ábra: E.N.B. 106.o. 5.16) kedvező hatás: eltakarja a forgalmas út látványát

Hanggátak anyaga és szerkezete Földtöltés, domb előnye: természetesnek hat, vizuálisan illeszkedik a tájba növényekkel való beültetés esetén növelhető a zöldfelület olcsóbb lehet, ha az anyag rendelkezésre áll (pl. építkezés); tartós, kevesebb karbantartást igényel hátránya: nagy helyigény Földtöltés: ált. max. 25º-os lejtő alakítható ki (sziklából, kőből épült falnál lehet nagyobb)  nagy helyigény Füvesítés vagy más növényzet telepítése szükséges a talaj stabilizálásához. Pl. olyan helyeken alkalmazzák, ahol forgalmas országút, autópálya, vasút halad el egy település mellett (pl. Ménfőcsanak mellett is van az új, Győrt elkerülőm autópálya mellett) 25º

kedvező vizuális hatás Fa kedvező vizuális hatás gyakran alkalmazzák kisebb lakóházak védelmére („kerítésként”) ábra: 106.o. 5.17 ábra: 5.21 hangelnyelő típus: üreges fa szerkezet, pl. ásványgyapottal kitöltve elnyelő típusú fa zajvédő fal

anyaga: alumínium vagy acél általában hangelnyelő típusú fal Fémlemez perforált fém előlap hangelnyelő anyag acél tartóoszlop fém hátlap anyaga: alumínium vagy acél általában hangelnyelő típusú fal elnyelő típusú fém fal: Ábra: fémszerkezetű zajvédő fal egy eleme felülnézetből („előlap”= a forgalom felé eső felület) ábra: 5.25 ábra: 5.26

ábra: 5.30 ábra: 5.35 ábra: 5.66

– visszaverő típusú beton falak – elnyelő típusú beton falak szemcsés beton: ábra: 5.39 ábra: 5.42 ábra: 5.45 bordázott felület a nagyobb hangelnyelés érdekében

faforgács-beton: ábra: 5.44

tömör tégla: visszaverő fal perforált tégla: elnyelő fal ábra: 83.o. 4.42 ábra: 4.43 előnye: illeszkedik a városi épített környezetbe

Ütésálló üveg, akrilüveg Műanyag PVC fal: Ütésálló üveg, akrilüveg ábra: 5.49 ábra: 5.52 ábra: 5.54

– előnye: átereszti a fényt ábra: 5.56

a szerkezetnek szerves része a növényzet „Bio”-falak a szerkezetnek szerves része a növényzet előnye: természetesnek hat, növeli a zöldfelületet a földtöltéshez képest kisebb helyigény hátránya: folyamatos karbantartás, öntözést igényel növényzet acélváz öntözőcső táptalaj acélrács és geotextil talajszint alapozás beton/fa panelek föld növényzet Biofal: sokféle szerkezet lehet, ez itt 2 minta-keresztmetszet. Ábra: 1. 132.o. 5.68c 2. 5.68e 3. 133.o. 5.69/2

Biofalak ábra: 5.72 ábra: 5.75 ábra: 5.76

Növénysáv Növénysáv telepítése önmagában általában nem eredményez elégséges zajcsökkenést. 30 m széles lombhullató erdősáv: alacsony frekvenciatartományban 3-4 dB, magas frekvenciatartományban 10-12 dB zajcsökkentés közlekedési zaj: 10 dB zajcsökkentéshez 50 m széles erdősáv szükséges  lombhullató növényzet: télen a zajcsökkentő hatás elhanyagolható