III. A ZAJ

A hang szerepe óriási az emberré

válásban → tagolt, hanggal közvetített

beszéd nélkül nincs emberi társadalom.

Hang és a környezeti zaj különböző

Hang: környezetünk természetes része

Környezeti zaj: akaratlan, vagy káros olyan

hang, amelyet emberi tevékenység kelt

Káros: ártalmas az ember egészségére

Zavaró zaj:

közösséget általában érintő jelenség,

több ember közel hasonlóan értékeli,

a jellemzőit meg lehet mérni,

egyszeri, sokszor nem reprodukálható,

→ nehézségek a mérték

meghatározásánál, a tárgyilagos

értékelésnél

társadalmilag fontos mozzanattá az

ipari forradalom óta vált,

Zajjellemző (zajindikátor): a környezeti

zajt leíró fizikai mennyiség, amely

kapcsolatban van a káros hatással

→ Zaj: fizikai alapok, emberek →

fiziológiai, pszichológiai válaszok

→ A zaj hatása: minden emberre más,

nagy a variabilitás

Mindenkit zavar → (növekvő hangerővel):

– zavarja az alvást,

– korlátozza pihenést, zavarja a munkát

– gátolja a beszéd megértését

– előbb átmeneti, majd maradandó

hallássérülés (diszkók)

– megbetegedések, pl. magas vérnyomás,

fejlődési rendellenesség, szexuális

zavar, szívinfarktusnál rizikótényező

Zajos környezet: zavaró, romlanak az

emberi kapcsolatok, társadalmi,

egészségügyi károk, pl. költözési indok

Korunk egyre nagyobb problémája,

életminőségben, gazdaságban károk.

Az Európai Unióban:

~ 100 millió embert zavar (20%)

~ 200 millió embert érint napközben

környezeti zaj (munkakiesés,

betegségek, balesetek, stb.) miatti

GDP kára ~ 0.2–2% (20-200 mrd

Є/év)

1. A hang fizikája

Fizikusoknál: ismert, vizsgán visszakérem

Hang: gázban (pl. levegőben), folyadékban

csak longitudinális hullámok alakulhat-

nak ki, mert itt nincsenek nyíró erők

Szilárd testben (longitudinális mellett)

fontos a transzverzális hullámterjedés

2. Az ember és a hang

A fül az ember legérzékenyebb szerve →

frekvenciában 3 nagyságrendet,

intenzitásban 14 nagyságrendet fog át

A fül egyik világhírű kutatója:

Békésy György (1899-1972)

Nobel-díj 1961-ben: a díjat a

Magyarországon elkezdett és jelentős

részben itt is elvégzett munkáért kapta

A fül felépítése:

→ hallójárat: rezonátor 2-5 kHz

frekvenciára (~15-szörös faktor)

→ középfül: hallócsontocskák, további

erősítés (~20 dB is lehet)

→ belső fül: itt alakul ingerületjellé a hang

csigatestben: hártyáscsiga, csontoscsiga

hártyáscsiga → 3 csatorna folyadékkal

elválasztó membránon ül a Corti-szerv

→ szőrsejtek → 50 ezer idegsejthez

kapcsolódik → jel az agynak

Lényeg: kis nyomásváltozásra → hallóideg

jele

A fül válasza az intenzitásra logaritmikus

A hallott frekvenciák: 20 Hz – 20 kHz

Korral csökken a felső határ

20 Hz alatt: infrahang

20 kHz felett: ultrahang

Élővilág: széles frekvenciatartomány,

jelentős variabilitás

kutya: ~ 30 kHz-ig hall

denevér: ~ 100 kHz-ig hall, így tájékozódik

Hangsebesség

levegő (20 oC, 1 atm.): v ≈ 343 m/s

folyadék, szilárd test: lényegesen nagyobb

sebességek, v ~ T ; (ρ a sűrűség)

levegő (0o) 331m/s

lev. (20o) 343

CO2 (0o) 259

O2 (0o) 316

He (0o) 965

réz 5010m/s

üveg 5640

kloroform (20o)

1004 m/s

alk. (20o) 1162

Hg (20o) 1450

víz (20o) 1482

A hang intenzitása:

2:;m

Wegysége

A

PI

Teljes térbe való izotróp sugárzásnál:

22

1~

4 rI

r

PI

Visszavert hangok esetén nem igaz

– pl. zárt teremben → I nem ~ 1/R2

Az emberi hallás vizsgálata:

Hallásküszöb: 1kHz-nél I0 = 10–12

W/m2

Fájdalomküszöb (halláskárosodás):

~ 100 W/m2

A hang intenzitásszintje:

mérőszám: decibel (dB) → a fül

tulajdonságai miatt használjuk ezt

D(dB) = 10 . 10

log (I/I0) [dimenzió nélküli]

dB → Viszonyszámra ad felvilágosítást ― a

fizika, a gazdasági és a műszaki élet

máshol is alkalmazza

Ember hangérzete: fül logaritmikus → 14

nagyságrend → legérzékenyebb szervünk!

Emberi tapasztalatok:

– ΔdB ~ 1 dB a legkisebb észrevehető,

– ΔdB ~ 3 → ~ kétszeres intenzitás

ΔdB = 3 = 10 . lg (I2/I0) – 10

. lg (I1/I0) =

1

2

01

02 lg10lg10I

I

II

II

→ I2/I1 = 100.3

≈ 2 → kétszeres

intenzitás

– ΔdB ~ 10 dB → hangintenzitás 10-szeres

→ a hangosságérzet növekedése más

arányú, mint az intenzitásnövekedés

Példák:

hallásküszöb

suttogó falevél

suttogás

beszélgetés (1 m)

autó belseje

autó kifogó nélkül

diszkó

vészsziréna

(W/m2)

10–12

10–11

10–10

3.10–6

10–4

10–2

1

100

dB

0

10

20

65

80

100

120

140

─ Hallható hang: 20 Hz – 20 kHz →

hangosságérzet szintje → frekvencia-

függő kifejezője: fon

Harvey Fletcher (1884-1981) és Wilden A.

Munson (1902-1982) → 1933-ban

→ Fletcher–Munson diagram

A hangosság frekvenciafüggését széleskörű,

sok emberen végrehajtott kísérletekben

határozták meg

Fon: a hang hangossága → 1 kHz-es hang

intenzitásszintjével egyezik a fon

számértéke

Frekvenciafüggés: fontos jellemző

Zenei hangok → időben változnak

A hang nyomása

Az intenzitás jó közelítésben:

I~p2 →

2

00

~

p

p

I

I

Hallásküszöb: 20μPa → fájdalomküszöb

~100 Pa

Időbeni lefutás: hangnyomással is leírható

Hangnyomás-szint (sound pressure

level): SPL

0

lg20)(p

pdBSPL

0

lg20)(p

pdB

hangnyomásszint:

A hallásküszöb 1 kHz-nél → nem ’0’

Ok: vizsgálatok szerint a hallásküszöb:

1 kHz-nél nem pontosan 10-12

W/m2 →

nem változtatták meg

3. A zajvédelem elemei és eszközei

→ A zaj hatása: minden emberre más,

nagy az egyéni variabilitás:

→ 20-30 dB különbségek is vannak

Átlagosan:

– 55-60 dB: korlátozza pihenést, zavarja

a munkát

– 60-70 dB: gátolja a beszéd megértését

– 80-90 dB: átmeneti, majd maradandó

hallássérülés (diszkók: 95-100 dB)

– > 65 dB: szívinfarktus rizikótényező

Zajos környezet: zavaró, romlik az

emberi kapcsolat, társadalmi,

egészségügyi károk → emberek kerülik

3.1. A zavaró zaj különböző típusai

folyamatos (pl. ventil., hűtő, légkondi.),

indikátora: átlagos hangosság

időszakos (pl. repülőgép, porszívó),

indikátora: hangkitettségi szint (sound

explosure level – SEL) → kifejezi a

hangosságátlagot és a zaj időbeni

lefutását egyben; max. nyomásszint

zajimpulzusok: rövid, hirtelen

hangszintváltozás (pl. robbantás,

kalapálás), indikátor: max. nyomásszint,

SEL

Alapzajon kiemelkedő egyetlen hang:

egy frekvencia körül lényegesen erősebb

zaj (pl. vibrációk, fütyülés), indikátor:

átlagos hangosság + „büntetőjárulék”

Alacsony frekvenciájú zaj: 8-100 Hz

(Diesel-mozdony, hajók); sok km-re is →

jobban zavarnak, mint a fizikai

átlagokból adódnék; nincs nemzetközi

standard

3.2. Zajszintek meghatározása

Zaj: egyszeri jelenség → általában sok

frekvencia vesz részt benne

Átlagolási módszerek

Átlagolásnál probléma, hogy az emberi

fül az azonos intenzitás-szintű hango-

kat nem azonos hangosságúnak érzi

→ különböző átlagolások (A, B, C, D)

Átlagolási módok: gyakorlati feladatok-

ban eljárások → nem elemezzük

Csak C-t és A-t említjük:

C → 1 kHz alatt nagyobb súly, ~ követi a

tényleges hangintenzitást

A → hangosság szerint átlagol (1 kHz, 40

dB) → általában ezt alkalmazzák

A szerinti → az emberi fül válaszait követi

Zaj számmal történő jellemzője: átlagolás

dt

p

tp

TTL

T

eq

2

0 0

1lg10 , dB-ben adják meg

A szerint → egyenértékű (ekvivalens) zaj-

szint (hangosságátlag) → LAeq(T) (dB)

Lényeg: az idő szerinti integrálás előtt

frekvencia szerinti súlyozás A görbének

megfelelően → legtöbbször ezt adják

meg

A forgalomban lévő zajmérőkön mindig

van ilyen mód

Időlefutás szerint: időtartam, felfutás,

lefutás (idősúlyozás)

Gyors (F), lassú (S), impulzus (I) mód

A legtöbb hangmérőn vannak ilyen módok

Hang kitettségi szint (sound exposure

level – SEL)

Legtöbbször valamelyik meghatározása:

LAFMax, LASMax, LAIMax,

LAFMin, LASMin, LAIMin,

Sokszor frekvencia-kivágásban mért

érték

pl.: 1/3 oktávban (f körüli f/3 fr. tart.)

Ugyanannyi

akusztikus

energia 1 s

alatt

3.3. Zajjellemzők (zajindikátorok)

Olyan mennyiség, amely jellemzi a zaj

emberre való hatását

Mindig ’A’ szerint súlyozott átlagok

Ilyenek (EU): LAeq, Lday, Levening, Lnight

(a 24 óra felosztása: 7-19, 19-23, 23-7 helyi

idő)

Legfontosabb átlagos indikátor: Lden

10

10

10

5

10 108104101224

1lg10

nighteveningday LLL

denL

Néhány esetben járulékos szempontok:

– időszakos zajok

– alacsony zajimpulzus-szám (pl.

óránként egyszer)

– erős az alacsony frekvenciarész

– magas a hangkitettségi szint (SEL)

éjszaka

– erős hangkomponensek, zaj, zajim-

pulzusok

– hétvégék, év bizonyos részei

– külön védelem nappalra, estékre (pl.

diszkók közelsége)

– különböző forrású zajok együttese

– külön védelem nyílt, nyugodt (üdülő)

területekre

3.4. Zajszint-szabályozás

Zajjellemzőkben meghatározott határok:

olyan, hogy ne okozzon károkat

Nemzetközi ajánlások, országonként

eltérő szabályozások

EU direktíva (2002. június); intézkedési

terv, új zajpolitika

Példa ilyenre:

Zóna Nappali Éjszakai Nappali.

max

Éjszakai

max.

Pihenő 50 dB 40 dB 65 60

Lakó 55 dB 45 dB 70 65

Vegyes 60 dB 50 dB 70 65

Ipari 65 dB 55 dB 75 70

Lényeg: szintekben, zajjellemzőkkel →

zajtérképek: zajszintek térképen

EU → most van kidolgozás alatt az egységes

zajpolitika

– zajtérképek, amelyeket (EU direktíva

szerint) 2008-ig mindenütt el kellett

készíteni

– minden agglomerációról (>250 kfő)

– fő utakra (>3 mill. jármű/év), fő

vasútra (>30 kvasút/év), reptér

(>50000/év)

Megadandó mindenütt: Lden 55 – 75 dB 5

dB-enként és 75 dB felett

Szint:

L = LAeq + KImp + KHang + Knaprész + Kspec

Meghatározásra előírások, javaslatok

Példa: Prága zajtérkép részlete

A Lágymányosi Campus környékének

zajtérképe (2007)

→ A közlekedés (városokban az autók) a

legnagyobb gond

Zajtérképek → időben változnak → állandó

monitorozást, megfigyelést és

karbantartást igényelnek

Védekezés:

– jogi szabályozás: országok jogrendje,

betartatása

Magyar jogszabály 1995. évi LIII

törvény 89. §-a felhatalmazása

alapján: 8/2002. (III. 22.) KöM-EüM

együttes rendelete

Nemzetközi standardok (ISO 1996

(környezeti zaj), ISO 3891 (repülés),

ISO 9613 (becslések)

– technikai zajvédelem:

forrásnál

terjedésben

megfigyelőnél

4. A zajvédelem főbb technikai elemei

4.1. Forrás zajkibocsátásának csökkentése

Számos lehetőség, minden tényleges esetben

erőfeszítés → sokszor gazdasági

szempontoknak ellentmond → hatósági és

társadalmi kontroll

– együttműködés a zajkibocsátóval

Eszközök: zajforrás átalakítása, forrásnál

árnyékolás, jó felfügg., rezgéscsillapítók

Általában motorok: 0.001% – 0.02% az

akusztikus teljesítmény (pl. 55MW

repülőgépmotor ~ kW akusztikus zaj)

Példa:

közlekedés (az egyik legnagyobb

probléma)

Azonos zajkibocsátásnál az emberek

megítélése: repülőgép – autó – vonat)

Autók zajkibocsátása 20 év alatt

~ 8 dBA-val csökkent → zaj azonos, mert

sokkal több autó

motorok zajcsökkentése: számos

lehetőség

→ 10-15 dBA nyereség elérhető

4.2. A zajterjedés befolyásolása

Akadály: legfontosabb lehetőség

→ áthaladást akadályozza, de általában

nem abszorbeál → visszaver a forrás felé

Legfontosabb paraméterek

a tömeg → nehéz sűrű anyagok jó

akadályok, könnyű, rugalmas, porózus

anyagok rossz hangszigetelők

rugalmas tulajdonság (puhaság):

abszorbeálja az akusztikus energiát,

nem jól rezeg

Falak, elválasztók:

– Sima, kemény felület (simított beton,

fém, csempe) → jó hangvisszaverők

– Porózus, lágy anyagok: elnyelők

– Merev, könnyű anyagok: rossz

hangszigetelők

– tervezett hangszigetelő falak,

hatékonyságuk frekvenciafüggő és

magasságuktól függ

– épületegyüttesek helyzetének tervezés,

visszaverődés csökkentése

– hangelnyelő felületek

– felszín (járószint) tervezése

– uralkodó széljárások figyelembe vétele

stb.

Mindig a tényleges feladathoz illeszkedő

megoldás

Gyakorlatra példa: magas, alaktervezett fal

Minden anyagra más, tervezni kell

Tervezés elengedhetetlenül fontos része a

zajvédelemnek

4.3. A zajcsökkentés a fogadónál

Eszközök: számos lehetőség van

– nyílászárók (20-40 dB-t csökkenthet)

→ kis rések, lyukak jelentősen

megváltoztatják a tulajdonságokat

– füldugók

– aktív fülvédelem → hangkioltás fülre

alkalmazott interferenciával

Minden tényleges esetre → megoldást

keresni

4.4. A zajvédelem jövője

A környezetvédelem egyik legfontosabb

problémája → modern világ velejárója

A világ országai, így az EU is a műszaki

kutatás eredményeinek alkalmazásában

és az együttműködésben keresik a

megoldást:

– zajmonitorozás, módszertani

egységesítés

– zajforrások felkutatása

– tájtervezés elveinek egységesítése

– épülettervezés fontos része

– zajtérképek elkészítése, karbantartása

– zajszintek megadása, betartatása

Óriási fejlődés, átalakulás előtt álló terület!

Magyarországon most még kevésbé fejlett