Työpaikkamelun torjunta

Ääni

Ääni määritellään väliaineen pitkittäisinä värähtelyinä, toisin sanoen väliaineen hiukkaset värähtelevät ääniaallon etenemissuunnassa. Äänen korkeuden aistimus riippuu äänen taajuudesta: mitä suurempi taajuus, sitä korkeampi ääni. Korva aistii noin 20–20 000 Hz:n taajuiset äänet, kun äänen voimakkuus on riittävän suuri.

Melu

Melu on epämiellyttävää ääntä, joka muodostuu tavallisesti monista eritaajuisista äänistä. Iskuäänet voivat olla kestoltaan niin lyhyitä, ettei korva ehdi niitä aistia tai aistii ne todellista hiljaisempina. Siitä huolimatta ne voivat olla vaarallisia kuulolle. Erittäin voimakas melu voi aiheuttaa tärykalvon repeämisen.

Melu on yksi suurimmista työhygieenisistä ongelmista työpaikoilla aiheuttaen nykyisin vuosittain lähes 1000 uutta olisko parempi käyttää täsmällistä tietoa eli vuonna 2002 ilmoitettiin 821 meluvammaa työperäisten sairauksien rekisteriin, joka on 17 % kaikista ilmoitetuista ammattitaudeista ? tilastoitua ammattitautitapausta. Kuulovamman vaaraa aiheuttavana melutasona pidetään 85 dB(A):n tasoa jatkuvassa altistuksessa. Vielä tämän tason alapuolella voi melulla olla haitallisia vaikutuksia: esimerkiksi sydämen syke ja verenpaine saattaa nousta. Lisäksi hyvin pienetkin melutasot voivat häiritä työskentelyä ja näin lisätä virhesuorituksia.

Äänitehotaso

Koneiden ja laitteiden meluisuutta vertailtaessa tarvitaan yksiselitteinen suure, joka ei riipu laitteen sijoituspaikasta eikä mittausetäisyydestä laitteesta. Tällainen suure on koneen A-painotettu äänitehotaso L_WA (melupäästö). Euroopan unionin konedirektiivissä mainitaan muun muassa: Koneen ohjeissa on ilmoitettava koneen aiheuttama äänitehotaso, jos työntekijän melualtistus ylittää 85 dB(A) työskentelypaikalla. Äänitehotasot tulee määrittää standardisoiduilla menetelmillä.

Useissa kansainvälisissä standardeissa annetaan suunnittelijoille ohjeita vähämeluisten tuotteiden kehittämisestä, koneiden meluisuuden vertailusta sekä työtilojen akustoinnista melutasojen alentamiseksi. Kaikissa edellä mainituissa standardeissa äänitehotaso on keskeinen suure. Se ei siis periaatteessa riipu mittausetäisyydestä eikä koneen sijoituspaikasta. Jos kone asennetaan keskelle hallia tai seinän lähelle, koneen äänitehotaso ei muutu. Kuitenkin seinäheijastuksista johtuen melutaso seinän lähelle asennetun koneen vieressä on suurempi kuin hallin keskelle asennetun koneen vieressä. Lisäksi melutaso muuttuu mitattaessa koneen eri kohdista ja eri etäisyyksiltä.

Äänitehotason määrittäminen

Kuopion aluetyöterveyslaitoksen akustiikan laboratorio (T023) on FINAS:n akkreditoimana testannut koneiden ja laitteiden äänitehotasoja vuodesta 1994 alkaen. Testausmenetelmässä tutkittava laite ympäröidään hypoteettisella pinnalla, jolta melunäytteet taltioidaan. Näytteistä lasketaan äänitehotaso (kuva 1).

Laboratorion seinä- ja kattokiilat absorboivat 99% äänestä ja kova lattia heijastaa äänen. Laboratorio on eristetty tehokkaasti maan värähtelyistä, joten melutaso laboratoriossa on alle 0 dB(A). Laboratorio osallistuu myös vähämeluisten tuotteiden kehittelyyn.

Meluntorjunta

Tehokkaimmin melua voidaan torjua jo koneiden hankintavaiheessa valitsemalla koneita, joiden A-painotettu äänitehotaso L_WA on mahdollisimman pieni. Tällainen kone aiheuttaa halliin pienimmän A-äänitason.

Mikäli meluisia koneita on hankittu työpaikalle, tehokkain tapa torjua melua on koneiden kotelointi. Kotelon sisäpinnalle tulee asentaa ääntä absorboiva materiaali, jolloin kotelon ääneneristävyys paranee olennaisesti. Kotelon seinärakenteen massan kaksinkertaistaminen lisää eristävyyttä tyypillisesti noin 6 dB. Kuitenkin matalilla taajuuksilla eristävyyttä huonontaa resonanssi-ilmiö ja korkeilla taajuuksilla ns. koinsidenssi-ilmiö. Työtiloissa melualtistusta voidaan alentaa myös väliseinillä, joiden yläpuolelle kattoon asennetaan mineraalivilla tai asentamalla yksinomaan villaa seinä- ja kattopintoihin.

Meluntorjunnan simulointi

Koneiden A-painotettuja äänitehospektrejä tarvitaan lähtötietoina mm. ODEON-ohjelmassa, jolla ennustetaan meluntorjuntatoimenpiteiden vaikutuksia työntekijöiden altistustasoihin. Lisäksi tarvitaan tiedot työtilan ominaisuuksista, kuten tilan mitat ja pintojen absorptiokertoimet. Menetelmä on tehokas myös ennustettaessa suunnitteilla oleviin työtiloihin syntyviä A-äänitasoja. Mikäli melutasot ylittävät tavoitearvot, voidaan ohjelmalla edelleen simuloida eri meluntorjuntatoimenpiteiden vaikutuksia (mm. kotelot, väliseinät, absorbentit ja vaimentimet) työntekijöiden melualtistukseen. Tällä tavoin löydetään torjunnan kannalta ja taloudellisesti optimaalinen meluntorjuntaratkaisu suunnitteilla olevaan työtilaan. ODEON-ohjelmaa on kuitenkin pääasiassa käytetty jo olemassa olevien hallien meluntorjuntatoimenpiteiden optimointiin. Erityisesti vanhoista koneista ei ole tiedossa äänitehospektrejä, joten koneiden äänitehospektrit joudutaan mittaamaan paikan päällä. Intensiteettimenetelmä soveltuu näihin mittauksiin hyvin. Intensiteettimenetelmällä tietyn koneen äänitehospektri voidaan mitata vaikka ympärillä on muita koneita käynnissä.

ODEON-ohjelmassa äänilähteestä lähetetään tyypillisesti tuhansia äänisäteitä, jotka kuljettavat mukanaan koneen äänitehospektri-informaation. Säteet heijastuvat seinäpinnoista geometrian lakien mukaisesti ja absorboituvat pinnoille määriteltyjen absorptiokertoimien mukaisesti. Kuvassa 2 on halli, jossa on yksi kone keskellä hallia. Äänilähteestä lähtee aluksi kaksi sädettä. Jonkin ajan kuluttua säteitä on lähtenyt enemmän, kuva 3. Simuloinnin tulos A-äänitasoina (SPL(A)) ennen meluntorjuntatoimenpiteitä on esitetty kuvassa 4 värikarttana. Kuvassa 5 on tulos kun hallin kattoon on asennettu mineraalivillaa. Koneen vieressä melutason on pysynyt muuttumattomana, mutta kauempana koneesta melutaso on alentunut. Eri meluntorjuntavaihtoehtoja simuloimalla voidaan verrata niiden vaikuttavuutta työntekijöiden altistumiseen ja näin löydetään kyseiseen ongelmaan paras ratkaisu. Esimerkiksi absorptiomateriaalin määrä, laatu ja sijoituspaikka voidaan optimoida.

Puheen selvyys

Huonetilassa kaikuilmiön yhteydessä ääni voidaan jakaa kolmeen osaan: äänilähteeltä suoraan kuulijalle saapunut ääni, 50 ms aikana tulleet heijastukset ja 50 ms jälkeen tulleet heijastukset. Ensimmäisen 50 ms:n aikana tullut ääni yhtyy täysin ihmisen havainnoissa, joten se on hyödyllistä puheen ymmärrettävyyden kannalta ja sitä kutsutaan sen vuoksi hyötyääneksi. Vastaavasti 50 ms:n jälkeen tullut ääni huonontaa puheen ymmärrettävyyttä ja sitä voidaan kutsua haittaääneksi. Hyötyäänen energian osuus äänen kokonaisenergiasta on siis olennainen puheen ymmärrettävyyden kannalta ja siitä käytetään nimitystä selvyys D (Deutlichkeit). Selvyys on parhaimmillaan kun se on lähellä arvoa 1 ja huonoimmillaan kun se on lähellä nollaa. ODEON-ohjelmalla voidaan määrittää puheen selvyys D esim. luokkahuoneissa ja auditorioissa. Puhujan paikalta lähetetään puhujan keskimääräistä spektriä äänisäteinä oktaavikaistoittain. ODEON-ohjelma tulostaa värikarttana puheen selvyyden D tilan eri kohdissa (Kuvat 6 ja 7). Vertailemalla erilaisia akustointiratkaisuja voidaan huonetilan suunnitteluvaiheessa valita ääniteknisesti ja taloudellisesti paras vaihtoehto.