Pokud je v datovém listu systému uvedeno „95 dB“, nemusí to nutně říkat, jak hlučný bude na vašem pracovišti skutečně. Toto číslo se může vztahovat k energii vyzařované strojem nebo k tlaku v určitém bodě místnosti. Záměna těchto dvou pojmů vede k odhlučnění na základě nesprávných informací.

Ačkoli se hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku udávají v decibelech, odpovídají na dvě zcela odlišné otázky. Jedna říká, kolik zvuku stroj celkově vydává do svého okolí. Druhá měří, kolik z něj dopadá na vaše pracoviště.

Pro nákup, bezpečnost práce a plánování je někdy relevantní jeden údaj, jindy jiný. Právě zde v mnoha firmách vznikají nákladné nedorozumění. Tento článek porovnává hladinu akustického výkonu a hladinu akustického tlaku, demonstruje převod na příkladu výpočtu a vysvětluje, která hodnota v datovém listu stroje je pro vaše plánování skutečně důležitá. Potřebná matematika je omezena na jediný vzorec.

Příčina a následek ve dvou číslech

Radiátor ilustruje, jak tyto dvě veličiny spolu souvisí. Jeho topný výkon je fixní příkon uvedený na jeho typovém štítku, bez ohledu na místnost, ve které se nachází. Teplota, kterou cítíte u svého stolu, však závisí na velikosti místnosti, vzdálenosti od radiátoru a stěnách. Hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku jsou si velmi podobné. První popisuje příčinu, druhá následek v daném místě.

Proč je to v průmyslu víc než jen otázka terminologie? Při nákupu se porovnává nové zařízení na základě specifikací výrobce, zatímco specialisté na bezpečnost práce posuzují hladinu hluku na pracovišti operátora. Oba pojmy používají decibely, ale zřídka znamenají totéž. Ve skupině sta Group se v projektech pravidelně setkáváme s tím, že hodnota z datového listu a protokol o měření z výrobní haly se objevují vedle sebe a vzájemně si odporují. Ve skutečnosti tato dvě čísla popisují různé věci, které lze bezproblémově integrovat.

Co popisuje hladina akustického tlaku

Zvuk se šíří jako nepatrné kolísání tlaku vzduchu. Když toto kolísání narazí na ušní bubínek nebo membránu mikrofonu, lze ho měřit jako akustický tlak. V páru hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku je to veličina, kterou lze přímo odečíst měřicím zařízením.

Hladina akustického tlaku je proto platná pouze pro přesný bod, kde bylo měření nebo výpočet provedeno. Dva metry daleko může stejný běžící stroj produkovat zcela odlišnou hodnotu.

Referenční hodnota 20 mikropascalů a logaritmická stupnice

Lidské ucho zpracovává obrovský rozsah. Rozdíl mezi prahem sluchu 20 mikropascalů a prahem bolesti je přibližně faktor jeden milion. Aby se tento rozsah udržel v poměru, naměřený tlak p se vztahuje k referenční hodnotě p₀ a výsledek se logaritmizuje. Vzorec je Lp = 20 · log(p / p₀). Tento faktor jeden milion se tak rovná 120 dB.

Decibel je jak jednotka, tak i výpočetní pravidlo pro hladinu akustického tlaku. Zvýšení o 6 dB znamená dvojnásobný akustický tlak , i když ucho tento krok nevnímá jako zdvojnásobení hlasitosti.

Hladina akustického tlaku vážená křivkou A a lidské ucho

Protože ucho vnímá nízké tóny jako výrazně tišší než střední frekvence při stejném tlaku, je tato vlastnost replikována i v měřicí technice. Hladina akustického tlaku vážená křivkou A využívá standardizovaný frekvenční filtr podle normy DIN EN 61672-1 a vyjadřuje se v dB(A) nebo LpA.

Dvě spouštěcí hodnoty, při jejichž překročení musí zaměstnavatelé jednat, se vztahují k této hodnotě, přičemž horní hranicí je 85 dB(A). Náš článek o hladinách hluku na pracovišti popisuje konkrétní důsledky těchto limitů.

Hladina akustického výkonu popisuje samotný zdroj.

Akustický výkon měří celkovou akustickou energii, kterou stroj vyzařuje za sekundu ve všech směrech. Vzdálenost, velikost místnosti a plocha stěny nejsou důležité. Lis má stejný akustický výkon v prázdné montážní hale jako později v plně obsazené továrně.

Jak se měří něco, co nelze přímo zachytit mikrofonem? Hodnota se vypočítá z mnoha hladin akustického tlaku měřených na povrchu, který obklopuje stroj jako skořepina. Metoda uzavírající plochy podle normy ISO 3744 je jednou z nejběžnějších metod. Proto je také hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku neoddělitelně spjata, protože bez měření akustického tlaku nelze akustický výkon vůbec určit.

Referenční hodnota jeden pikowtat

Pro akustický výkon P platí specifická referenční hodnota P₀ jednoho pikowattu, tj. 10⁻¹² wattů. Vzorec je LW = 10 · log(P / P₀). I malé hladiny výkonu tedy vedou k vysokým hladinám akustického tlaku.

• 1 miliwattů akustický výkon odpovídá 90 dB
• 0,1 W To odpovídá 110 dB
• 1 W To odpovídá 120 dB

Pouze nepatrný zlomek hnacího výkonu stroje se ve skutečnosti přemění na zvuk. Při práci s hladinou akustického výkonu a hladinou akustického tlaku je důležité si uvědomit, že ačkoli obě stupnice vypadají podobně, jsou založeny na různých referenčních hodnotách , a proto je nelze přímo odečíst.

Co znamená označení LWA

V datových listech je akustický výkon obvykle uváděn s dvojitým indexem. Hladina akustického výkonu LWA kombinuje W pro výkon s A pro frekvenční vážení. Protože je nezávislá na místě instalace, je vhodná jako neutrální srovnávací hodnota mezi dvěma systémy, jejichž budoucí umístění ještě není určeno.

Hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku v přímém srovnání

Když je postavíme vedle sebe, rychle se ukáže, proč by se tyto dvě hodnoty nikdy neměly přímo porovnávat. Ačkoli hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku sdílejí stejnou jednotku, vztahují se k různým fyzikálním veličinám s různými referenčními hodnotami.

Přehled rozdílu mezi hladinou akustického tlaku a hladinou akustického výkonu:

Pravidlo, které se v našich projektech osvědčilo, zní: Výkon patří stroji, tlak patří místu. Pokud v dokumentu chybí index a specifikace vzdálenosti, zůstává nejasné, která z těchto dvou hodnot je míněna. Rychlý dotaz u výrobce je pak levnější než nesprávně dimenzované řešení.

Převod hladiny akustického výkonu na hladinu akustického tlaku

Pro převod hladiny akustického výkonu na hladinu akustického tlaku potřebujete tři informace: hladinu zdroje, vzdálenost k uvažovanému bodu a způsob šíření zvuku.

Vzorec pro bodový zdroj ve volném poli

Pokud malý zdroj volně vyzařuje všemi směry, jeho výkon je rozložen po kulovém povrchu. V tomto případě Lp = LW − 20 · log(r) − 11 dB, kde r je vzdálenost v metrech. Pro stroj na zvukově odrážející tvrdé podlaze je relevantní pouze polokoule; místo 11 dB se odečte 8 dB.

To vede ke známému pravidlu: každé zdvojnásobení vzdálenosti snižuje hladinu zvuku ve volném poli o 6 dB. Umístění reproduktoru přímo u zdi nebo do rohu místnosti má opačný účinek; pro každou polovinu vyzařovací plochy se přidají přibližně 3 dB. Vzorec tedy přesně popisuje, jak se akustický výkon převádí na akustický tlak.

Praktický příklad výpočtu

Příklad z každodenního života v hale činí vzorec hmatatelným:

• Počáteční hodnota: stroj na podlaze haly s hladinou akustického výkonu LWA 100 dB(A)
• Vzdálenost: Pracoviště ve vzdálenosti 4 metrů, 20 · log(4) má za následek přibližně 12 dB.
• Faktura: 100 dB(A) − 12 dB − 8 dB = přibližně 80 dB(A)
• Srovnání: Ve vzdálenosti 8 metrů přibližně 74 dB(A), ve vzdálenosti 2 metrů přibližně 86 dB(A)

V tomto příkladu určuje, zda je překročena horní spouštěcí hodnota, to, zda je stanoviště operátora vzdáleno dva nebo čtyři metry.

Proč výpočet v hale poskytuje pouze spodní limit

V reálném sále je přímý zvuk doplněn zvukem odraženým od stropu, stěn a přilehlého zařízení. Zatímco v blízkosti zdroje dominuje přímý zvuk, odražený zvuk se s rostoucí vzdáleností stává významnějším. Naměřená hodnota je proto ve větších vzdálenostech často znatelně vyšší než výsledek získaný ve volném poli.

To nepředstavuje rozdíl v hladině akustického výkonu a hladině akustického tlaku, ale spíše další složku místnosti, kterou jednoduchý vzorec nezohledňuje. Náš článek o akustice místností v průmyslových halách vysvětluje, jak lze tuto složku cíleně snížit.

Často kladené otázky o hladině akustického tlaku a hladině akustického výkonu

V diskusích o hladině akustického tlaku a hladině akustického výkonu se obzvláště často objevují tři otázky.

Může být hladina akustického tlaku vyšší než hladina akustického výkonu?

Ano, teoreticky je to možné velmi blízko zdroje. U stroje v tovární hale hladina akustického tlaku překračuje hladinu akustického výkonu ve vzdálenosti přibližně 0,4 metru. To ilustruje, proč by hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku nikdy neměly být interpretovány jako dvě měření téže věci.

Jsou dB a dB(A) totéž?

Ne. Hodnota v dB(A) je frekvenčně vážená a nízkým frekvencím přikládá menší váhu, zatímco nevážená hodnota zachází se všemi frekvencemi stejně. U nízkofrekvenčního hluku, například z velkých ventilátorů nebo lisů, může být rozdíl značný. Váhování A lze použít jak pro hladiny akustického výkonu, tak pro hladiny akustického tlaku, proto se používají označení LWA a LpA.

Jaká hodnota by měla být zahrnuta v nabídce na nový stroj?

V ideálním případě obojí. Hladina akustického výkonu vám umožňuje porovnávat nabídky od různých výrobců, zatímco hladina akustického tlaku emise na stanovišti obsluhy určuje, co vaši zaměstnanci uslyší. Stanovení samostatných horních limitů pro hladinu akustického výkonu a hladinu akustického tlaku v požadavcích zabrání sporům po přejímacích zkouškách.

Která hodnota v datovém listu stroje je relevantní pro vaše plánování?

Specifikace výrobce pro emise hluku se řídí pevným formátem. U hladin hluku přesahujících 80 dB(A) v místě obsluhy musí datový list uvádět jak hladinu akustického tlaku emise, tak hladinu akustického výkonu stroje. Náš článek o směrnici EU o strojních zařízeních vysvětluje právní povinnosti, které tento požadavek stanoví . Pro účely plánování je obzvláště důležité pečlivě prozkoumat, jak je hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku specifikována v datovém listu.

Dvoumístná specifikace dle normy DIN EN ISO 4871

Datové listy podle této normy uvádějí každou hodnotu ve dvou částech. Naměřená hodnota L je uvedena spolu s nejistotou K, která zahrnuje odchylky měření a variabilitu v rámci produktové řady.

Pro vaše plánování je důležitý součet obou hodnot , protože pouze tento součet popisuje, co můžete od daného stroje v dané řadě očekávat. Toto dvouciferné číslo platí stejnou měrou pro hladinu akustického výkonu i hladinu akustického tlaku.

Úroveň emisí na stanovišti obsluhy se liší od úrovně ve vaší hale.

Hladina emisního akustického tlaku se stanoví podle řady norem DIN EN ISO 11201 až 11205 za specifických podmínek. Vždy se jedná o hladinu akustického tlaku váženou křivkou A v definovaném místě na stanovišti obsluhy. Ostatní hladiny hluku ve vaší hale a akustika samotné haly se neberou v úvahu.

Proto při porovnávání dvou systémů použijte hladinu akustického výkonu. Hodnota emisí je vhodná jako cílová hodnota pro stanoviště obsluhy, ale pro posouzení pracoviště během provozu jsou nakonec rozhodující měření na místě.

Použití hladiny akustického výkonu a hladiny akustického tlaku k určení vhodného opatření pro zvukovou izolaci

V praxi se hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku vzájemně doplňují a tvoří jasný přístup. Zvukovou izolaci plánujeme ve třech krocích:

• Stanovte cílovou hodnotu. Výchozím bodem je úroveň, kterou by pracoviště v budoucnu nemělo překročit, s bezpečnou vzdáleností od spodní spouštěcí hodnoty.
• Uspořádejte zdroje. Hladina akustického výkonu každého stroje v dané oblasti ukazuje, který zdroj určuje hladinu a kde bude mít dané opatření největší účinek.
• Stanovení velikosti opatření. Rozdíl mezi očekávanou a požadovanou hladinou hluku na pracovišti určuje zvukově izolační účinek, kterého musí kryt, stěna nebo kabina dosáhnout.

Tento výpočet je klíčový, zejména pro kryty strojů , určuje konstrukci stěn, spáry a přívod vzduchu. Proto před zahájením návrhu provádíme měření na místě a skenujeme prostředí 3D skenerem. Samotný datový list nemůže toto posouzení na místě nahradit, protože nezohledňuje specifické vlastnosti budovy.

Pro vaši firmu to konkrétně znamená: Porovnávejte stroje na základě jejich hladiny akustického výkonu, posuzujte pracoviště na základě jejich hladiny akustického tlaku a při výpočtu mezi těmito dvěma faktory berte v úvahu pouze vzdálenost a umístění. Hladina akustického výkonu a hladina akustického tlaku nejsou protichůdné, ale spíše dvě strany téže mince. Náš tým inženýrů, projektantů a interních instalatérů se postará o každý krok, od protokolu o měření až po plně instalovanou skříň. Pokud se váš datový list a měření neshodují, rádi s vámi budeme spolupracovat na interpretaci údajů. Kontaktujte nás pro konzultaci a začněte s měřením na vašem pracovišti.