Контроль уровней проникающего шума трансформаторных подстанций
Шум является одним из наиболее распространенных и агрессивных факторов городской среды, воздействующих на здоровье человека. Борьба с шумом является весьма актуальной проблемой, от решения которой во многом зависит возможность комфортного проживания в жилых зданиях или пребывания в нормируемых помещениях общественных зданий.
В настоящее время строится большое количество жилых и административных зданий, торговых центров, спортивных объектов и т.п. Для всех вновь возводимых зданий, а также реконструируемых объектов необходимо электроснабжение. Необходимое электроснабжение обеспечивают трансформаторные подстанции (далее по тексту - ТП), которые трансформируют напряжение 10кВ или 20кВ в напряжение 0,4кВ. Трансформаторные подстанции выполнены как отдельно стоящими строениями, так и встроенными объектами. Как правило в трансформаторной подстанции находятся четыре помещения: два трансформаторных блока (луч А и луч В с сухими или масляными силовыми трансформаторами), помещение РУ-10(20)кВ, помещение РУ-0,4кВ. Необходимо отметить, что масляные трансформаторы размещают только в отдельно стоящих строениях, т.к. они пожароопасны.
В процессе трансформации силовые трансформаторы выделяют большое количество тепла, поэтому для трансформаторных блоков требуется значительный воздухообмен, достигающий в зависимости от мощности трансформатора величины - 104м3/ч. Воздухообмен в трансформаторных блоках ТП обычно осуществляться с помощью естественной приточно-вытяжной вентиляции через жалюзийные решетки ворот и жалюзийные решетки стен трансформаторных блоков, расположенных на фасаде или фасадах здания (в случае выполнения ТП отдельно стоящим строением или встроенным объектом на первом этаже какого-либо здания). Если встроенная ТП находится в подвальных этажах здания, то для обеспечения необходимого воздухообмена применяется приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением[1].
Источниками шума в ТП являются трансформаторы. Если встроенная ТП находится в подвальных этажах здания, то источниками шума являются также системы приточно-вытяжной вентиляции.
Давайте рассмотрим пути проникновения шума в нормируемые помещения жилых и общественных зданий.
Сначала рассмотрим отдельно стоящее строение ТП (см. рис. 1).
Как было указано выше, воздухообмен в трансформаторных блоках такой ТП осуществляется с помощью естественной приточно-вытяжной вентиляции через жалюзийные решетки ворот и жалюзийные решетки стен. Шум на прилегающую к зданию ТП территорию проникает двумя путями:
- воздушный шум от трансформатора проникает на прилегающую территорию через открытые проемы воздухообмена (жалюзийные решетки), и металлические ворота, имеющие слабую звукоизоляцию;
- структурный шум трансформатора распространяется на ограждающие конструкции строения ТП, в том числе ворота и двери. Металлические ворота и двери работают как мембраны, преобразуя структурный шум в воздушный. На прилегающей к строению ТП территории шумы, распространяющиеся рассмотренными путями, суммируются и далее «суммарный» шум проникает в нормируемые помещения через окна.
Обычно путем 2 пренебрегают и виброопоры, снижающие частотные амплитуды структурного шума, для трансформаторов не устанавливают. И напрасно! Достаточно часто шум, распространяющийся путем 2 является если не определяющим, то сопоставимым по уровням с шумом, распространяющимся путем 1.
При размещении ТП в жилых и общественных зданиях, рассмотрим два варианта размещения:
1) Размещение ТП на первом этаже здания (см. рис. 2). При таком размещении воздухообмен в трансформаторных блоках, как правило, осуществляется с помощью естественной приточно-вытяжной вентиляции через жалюзийные решетки ворот и жалюзийные решетки стен.
2) Размещение ТП в подземном этаже здания. При таком размещении воздухообмен в трансформаторных блоках осуществляется с помощью приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением.
Рассмотрим пути проникновения шума в нормируемые помещения при указанных вариантах размещения ТП в жилых и общественных зданиях.
Для варианта размещения 1 возможны две ситуации:
- нормируемое помещение находится в здании, соседнем со зданием, в котором размещено ТП. В этом случае пути проникновения шума такие же, как и в случае с отдельностоящим строением ТП;
- нормируемое помещение находится в здании, в котором размещено ТП. В этом случае помимо «суммарного» шума, проникающего через окно, добавляется шум от ограждающих конструкций самого нормируемого помещения. Этот шум возникает при проникновении структурного шума непосредственно от трансформаторов.
Для варианта размещения 2 также возможны две ситуации:
- нормируемое помещение находится в здании, соседнем со зданием, в котором размещено ТП. В этом случае источниками шума являются системы приточно-вытяжной вентиляции. Шум излучается через воздухозаборы систем приточной вентиляции, выбросы систем вытяжной вентиляции и от корпусов вентиляторов (если вентиляторы расположены открыто);
- нормируемое помещение находится в здании, в котором размещено ТП. Если нормируемое помещение примыкает через ограждающие конструкции (перекрытия, стены) к трансформаторному блоку или к венткамере, то воздушный шум от источников шума (трансформатора, вентиляторов) проникает через ограждающие конструкции в нормируемое помещение. К проникающему через ограждающие конструкции воздушному шуму добавляется шум от ограждающих конструкций самого нормируемого помещения при проникновении на них структурного шума от трансформаторов и вентиляторов. Также в нормируемое помещение, через окно, может проникать шум от воздухозаборов, выбросов систем приточно-вытяжной вентиляции.
В настоящее время жалоб на шум от оборудования ТП достаточно много. Это обусловлено большим количеством вводимых в эксплуатацию ТП. И если электротехническая часть проектных работ выполняется достаточно грамотно, то проблемам шума и вибрации (распространению структурного шума) проектировщики уделяют очень мало внимания.
По результатам рассмотрения жалоб территориальные органы Роспотребнадзора назначают проведение измерений уровней шума в жилых комнатах квартир или других нормируемых помещениях. Измерения уровней шума проводят территориальные ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии». Т.к. оборудование ТП работает круглосуточно, то измерения проводятся преимущественно в ночное время суток, после 23 часов. Если ТП выполнена отдельным строением, то как было указано выше шум, при работе трансформаторов ТП, проникает в нормируемое помещение через окно. Согласно МУК 4.3.2194-07«Контроль уровня шума на территории жилой застройки, в жилых и общественных зданиях и помещениях», измерения уровней шума проводятся в жилой комнате в трех точках при приоткрытой створке окна на 15 см (в режиме проветривания) и закрытой межкомнатной двери. Шум при работе оборудования ТП – постоянный. В большинстве случаев выявляется тональный характер шума. Тональности выявляются на третьоктавных частотах 100, 200 и 400Гц. Причем для сухих трансформаторов тональности выявляются преимущественно на третьоктавных частотах 200 и 400Гц. Для масляных – на третьоктавных частотах 100 и 200Гц, в некоторых случаях – на третьоктавной частоте 400Гц. Также могут выявляться тональности при работающих системах приточно-вытяжной вентиляции в широком третьоктавном диапазоне – 31,5 – 630Гц.
Если ТП встроенная и нормируемое помещение жалобщика находится в том же здании, что и ТП, то возможны 2 варианта проведения измерений:1) если окно нормируемого помещения ориентировано[2] на ворота, решетки, воздухозаборы систем приточной вентиляции, выбросы систем вытяжной вентиляции, вентиляторы, расположенные открыто, то измерения уровней шума в нормируемом помещении проводятся, как с приоткрытом, так и с полностью закрытом окном помещения;
2) если окно не ориентировано на элементы ограждения трансформаторных блоков ТП, на воздухозаборы, выбросы и вентиляторы, расположенные открыто, то измерения уровней шума в нормируемом помещении проводятся с полностью закрытом окном помещения.
При выявлении превышений допустимых санитарными нормами значений уровня звука по шкале «А» и уровней звукового давления в октавном частотном диапазоне 31,5 – 8000Гц, представленных в СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» необходимо выполнить шумо-виброзащитные мероприятия. Причем практически всегда нужно начинать с выполнения виброзащитных мероприятий.
Если нормируемое помещение находится в том же здании, что и ТП, а жалобщика беспокоит шум при закрытом окне помещения, при работе оборудования ТП, и измерения выявляют тональный характер шума на третьоктавных частотах: 100, 200 или 400Гц, то нужно начинать с виброизоляции трансформаторов. Трансформаторы нужно устанавливать на резиновые виброопоры. Хорошо обеспечивают снижение структурного шума виброопоры следующих типов: ОПВГ-60, ЕК, ЕМ. Причем наилучший результат снижения частотных амплитуд структурного шума показывает применение виброопор типа ЕМ. Виброопоры следует подбирать по нагрузке, близкой к максимальной (75 – 90% от максимальной нагрузки). При монтаже трансформатора на виброопоры необходимо использовать гибкие вставки на шинопроводах 0,4кВ. Если имеет место превышение уровней шума, при работе систем приточно-вытяжной вентиляции, то необходимо проводить виброзащитные мероприятия для вентиляторов вентсистем. В этом случае, для виброизоляции вентиляторов рекомендуется использовать виброопоры типа ЕМ, а также виброизоляторы ВИ-1 (при нагрузке поперек каналов перфорации). Виброопоры или виброизоляторы следует подбирать по нагрузке, близкой к максимальной (75 – 90% от максимальной нагрузки). Также необходимо установить гибкие вставки в местах присоединения воздуховодов к вентиляторам систем приточно-вытяжной вентиляции. Необходимо виброизолировать воздуховоды в местах их прохождения через стены и перекрытия здания. Зазоры между отверстиями в ограждающих конструкциях и воздуховодами должны быть заполнены эластичным пенополиуританом ППУ-Э, жгутами из материала «Вилатерм» и т.п. материалами.
Если нормируемое помещение находится в том же здании, что и ТП, при этом жалобщика беспокоит шум при открытом окне помещения и при этом фиксируются превышения допустимых уровней шума, следует выявить источники внешнего шума: открытые проемы воздухообмена, ворота на ограждающих конструкциях трансформаторных блоков ТП, а также воздухозаборы, выбросы и вентиляторы, расположенные открыто. Если в этом случае источниками внешнего шума являются трансформаторы, необходимо в первую очередь проводить их виброизоляцию для исключения передачи структурного шума на ворота. А далее, если это необходимо, проводить шумозащитные мероприятия. Наиболее эффективные шумозащитные мероприятия – звукопоглощающие облицовки стен и потолков трансформаторных блоков (см. рис. 3), установка пластинчатых глушителей шума или шумопоглощающих решеток на проемах воздухообмена. Установка глушителей шума или шумопоглощающих решеток (см. рис. 4) возможны если уменьшенные при таком мероприятии воздушные проемы (площадь воздушных проемов уменьшается ориентировочно в 2 раза) еще будут обеспечивать надлежащий воздухообмен в трансформаторных блоках.
Звукопоглощающая облицовка представляет собой звукопоглощающие минераловатные плиты на базальтовой основе толщиной 50 мм в один или два слоя (суммарная толщина двух слоев - 100мм) в оболочке из звукопрозрачного материала (стеклоткань), при плотном контакте с поверхностью стен и потолков. Поверх стеклоткани монтируется сварная оцинкованная металлическая сетка по каркасу из металлических профилей, которая фиксирует минераловатные плиты. Акустическая эффективность такой облицовки достигает 5-25дБ в октавном диапазоне частот 63 -8000Гц, что в большинстве случаев в купе с установкой виброопор для трансформаторов полностью решает проблему с шумом.
Если источниками внешнего шума являются системы приточно-вытяжной вентиляции, то возможные шумозащитные мероприятия: установка глушителей шума в трактах воздухозаборов систем приточной вентиляции и в воздуховодах нагнетания систем вытяжной вентиляции. Если вентиляторы расположены открыто – монтаж звукоизолирующих кожухов для вентиляторов.
Рассмотрим самый распространенный вариант - нормируемое помещение находится в здании, соседнем со строением ТП. Жалобщика беспокоит шум при открытом окне помещения и при этом фиксируются превышения допустимых уровней шума, при работе трансформаторов ТП. В этом случае необходимо в первую очередь проводить виброизоляцию трансформаторов для исключения передачи структурного шума на ворота. А далее, если это необходимо, проводить шумозащитные мероприятия, рассмотренные выше.
Далее рассмотрим пример выполнения шумо-виброзащитных мероприятий для трех отдельностоящих ТП. Для электроснабжения жилого комплекса были построены три отдельностоящие ТП1, ТП2 и ТП3 (см. рис. 5). В каждом из двух трансформаторных блоков ТБ-А, ТБ-Б ТП1, ТП2 и ТП3 установлены масляные трансформаторы ТМГ21-1000/10-У1 мощностью 1000 кВА. Воздухообмен в трансформаторных блоках ТБ-А, ТБ-Б ТП1, ТП2 и ТП3 осуществляется с помощью естественной приточно-вытяжной вентиляции.
Расстояние от ТП1 до корпуса 5 составляет 19м, расстояние от ТП2 до корпуса 5 – 25м, расстояние от ТП3 до корпуса 5 – 32м. Жители корпуса 5 жилого комплекса пожаловались в ТО Управления Роспотребнадзора города Москвы на сильный шум при работе трансформаторов ТП1, ТП2 и ТП3. По поручению ТО Управления Роспотребнадзора города Москвы сотрудником ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве» были проведены измерения уровней шума в ночное время суток (c 23:00 до 23:50) в жилой комнате квартиры одного из жалобщиков. Необходимо отметить, что окно жилой комнаты квартиры находится в 20м от ТП1, в 26м от ТП2 и в 33м от ТП3.
В результате проведенных измерений было установлено, что на момент проведения измерений уровни суммарного шума, в том числе при работе оборудования ТП1, ТП2 и ТП3, проникающие в жилую комнату квартиры корпуса 5, превышали допустимые для ночного времени суток значения на 16 дБ по шкале «А», на 4дБ на частоте 250Гц, на 21 дБ на частоте 500Гц и на 6дБ на частоте 1000Гц. Причем была выявлена тональность на третьоктавной частоте 400Гц. Субъективно шум трансформаторов отчетливо прослушивался.
Управляющая компания жилого комплекса поручила фирме СтопШум (ИП Эшмекеев А.Н.) разработать и выполнить шумо-виброзащитные мероприятия для снижения уровней шума трансформаторов ТП1, ТП2 и ТП3, проникающего в прилегающую жилую застройку.
Для разработки шумо-виброзащитных мероприятий были выполнены акустические расчеты уровней проникающего шума. В качестве исходных данных были использованы уровни шума на прилегающей к ТП1, ТП2 и ТП3 территории, в 1м от ворот с жалюзийными решетками и в 1м от стен с жалюзийными решетками трансформаторных блоков. Измерения уровней шума в 1 от ограждающих конструкций трансформаторных блоков ТП1, ТП2 и ТП3 проводились ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве». Акустические расчеты показали, что уровни звукового давления в расчетных точках, выбранных в корпусах 5 и 6 жилого комплекса, при работе трансформаторов ТП1, ТП2 и ТП3, превышают допустимые санитарными нормами значения для дневного и ночного времени суток. По результатам акустических расчетов были разработаны и выполнены следующие шумо-виброзащитные мероприятия:
1) каждый из шести трансформаторов был установлен на виброизолированную раму (см. рис. 6). Для виброизоляции рам были использованы виброопоры ЕМ. Модели виброопор были подобраны по нагрузке на опору - 90% от максимальной;
2) в трансформаторных блоках были выполнены звукопоглощающие облицовки стен, потолков и частей ворот (см. рис. 7).
После выполнения работ были проведены измерения уровней шума у фасадов корпусов 5 и 6 жилого комплекса в ночное время суток. У фасада корпуса 6 не было выявлено превышений уровней шума для ночного времени суток. У фасада корпуса 5 было выявлено превышение на 3дБ допустимого уровня звукового давления на частоте 500Гц, а также превышение на 2дБ допустимого уровня звука по шкале «А».
Далее были выполнены дополнительные шумозащитные мероприятия – был произведен монтаж поворотов воздуховодов с внутренней звукопоглощающей облицовкой для вентиляционных решеток стен трансформаторных блоков (лучи Б) ТП1 и ТП2 (см. рис. 8).
После выполнения дополнительных шумозащитных мероприятий были проведены измерения уровней шума в ночное время суток в той же жилой комнате квартиры корпуса 5, где ранее, до проведения шумо-виброзащитных мероприятий, были выявлены превышения уровней шума при работе трансформаторов. Были проведены измерения как при работе трансформаторов, так и при полностью выключенном электротехническом оборудовании ТП1, ТП2 и ТП3. Измерения показали, что уровни шума в жилой комнате корпуса 5 жилого комплекса, при работе трансформаторов ТП1, ТП2, ТП3, не превышают допустимые значения для ночного времени суток. Причем не было выявлено никаких тональностей в третьоктавном диапазоне частот.
Выполненный комплекс шумо-виброзащитных мероприятий привел к снижению уровней проникающего шума, до допустимых санитарными нормами значений.
