Miten ympäristömelua pitäisi mitata, jotta tulos edustaisi koettua häiritsevyyttä?

Transkriptio

1 Miten ympäristömelua pitäisi mitata, jotta tulos edustaisi koettua häiritsevyyttä? Valtteri Hongisto meluntorjunnan dosentti, Aalto-yliopisto yliopettaja, Turun ammattikorkeakoulu Turun ammattikorkeakoulu Meluntorjuntapäivät, Jyväskylä

2 Akustiikan ryhmä, Turun ammattikorkeakoulu 8 hengen ryhmä Turussa Toimi vuoden 15 loppuun osana Työterveyslaitosta liikkeenluovutus Toimintamuodot Julkinen tutkimus, % Palveluliiketoiminta 45 % Opetus 5 % Ympäristöakustiikka 5 op Rakennusakustiikka 3 op Laboratoriotilat m 2 3 kaiuntahuonetta (mm. FINAS akkreditoidut testit) 2 psykoakustiikkahuonetta 2

3 Tausta Häiritsevyys on ympäristömelun vaikutuksista keskeisin Ohjearvot keskiäänitasolle L Aeq VnP 993/1992 STM 545/15 Melun erityispiirteistä annettavat sanktiot k em. ohjeissa: kapeakaistaisuus: 3, 5 vai 6 db? Vaiko portaittainen? impulssimaisuus: 5 vai db? Vaiko portaittainen? Muita erityispiirteitä pientaajuinen yöaikainen melu sisätiloissa amplitudimodulaatio? lyhytkestoiset meluhuiput lyhytaikaiset melua aiheuttavat tapahtumat alueen taustamelutaso ja melun signaalikohinasuhde Ei-akustiset tekijät mm. meluherkkyys, asenteet lähteeseen (tarpeellisuus, pelot), luottamus toimijoihin ja virkamiehiin, maisemavaikutukset ja huolestuneisuus terveysvaikutuksista. Guski 1999: Poikkileikkaustutkimuksissa havaitusta melun häiritsevyydestä 3 % selittyy äänitasosta 3 % ei-akustisista tekijöistä 3 % mittausvirheistä 3

4 Erityispiirteet A-painotettu taso [db] Äänenpainetaso [db] A-painotettu taso [db] Äänenpainetaso [db] L C -L A =37 db > db Jaksollisesti sykkivä ääni Kapeakaistainen ääni Impulssimainen ääni Pientaajuinen ääni Aika [s] Taajuus [Hz] Aika [s] Taajuus [Hz] 4

5 Päivä Yö klo 7-22 klo 22-7 T =15 h T =9 h Ohjearvot ulkona L A,eq,T [db] L A,eq,T [db] Asumiseen käytettävät alueet, virkistysalueet taajamissa, hoitolaitosten alueet 55 Edelliset, mutta uudet alueet Oppilaitosten alueet 55 - Loma-asumisen alueet, leirintäalueet, virkistys- ja luonnonsuojelualueet 45 Ohjearvot sisällä, ulkoa kantautuva melu L A,eq,T [db] L A,eq,T [db] Asuin-, potilas- ja majoitushuoneet 35 3 Opetus- ja kokoontumistilat 35 - Liike- ja toimistohuoneet 45 - Päivä Yö Yö klo 7-22 klo T =15 h T =9 h T =1h Asuinhuoneistot, palvelutalot, vanhainkodit, L A,eq,T [db] L A,e q,t [db] L A,eq,T [db] päiv ähoitopaikat ja v astaav at Asuinhuoneet ja oleskelutilat 35 3 Muut tilat ja keittiö Nukkumiseen tarkoitetut tilat, unihäiriötä aih. melu 25 Kokoontumis- Huonetila, jossa edellytetään ja opetushuoneistot yleisön saavan hyvin puheesta selvän ilman äänenvahvistuslaitteiden käyttöä Muut kokoontumistilat T yöhuoneistot (asiakkaiden kannalta) Asiakkaiden vastaanottotilat ja toimistohuoneet 45 - HUOM. Jos melu on luonteeltaan iskumaista tai kapeakaistaista, mittaus- tai laskentatulokseen lisätään 5 db ennen sen vertaamista taulukon arvoihin. Kaista Päivä Yö Kuulo- [Hz] klo 7-22 klo 22-7 kynnys L Zeq,1h L Zeq,1h A B C , ,7 31, , , , , ,3 L Zeq [db] 8 6 HUOM. Mitattuun keskiäänitasoon lisätään laskennallinen impulssikorjaus, jonka suuruus on 5 tai db riippuen melun impulssimaisuudesta. Mitattuun keskiäänitasoon lisätään laskennallinen kapeakaistakorjaus, jonka suuruus on 3 tai 6 db riippuen m elun kapeakaistaisuudesta , Taajuuskaista [Hz] A B C 5

6 ANOJANSSI projekti Julkinen tutkimusprojekti Aikataulu: Tavoite on kehittää menetelmiä, joilla voidaan arvioida melun häiritsevyyttä elinympäristöissä Projekti tuottaa ensisijaisesti tieteellisiä artikkeleita, joiden kautta voidaan saavuttaa paras mahdollinen vaikuttavuus Potentiaalisina hyödyntäjinä viranomaiset, yritykset, standardisointielimet, tiedeyhteisö ja oppilaitokset Rahoitus: Tekes, 6 % Yritykset ja ministeriöt, 25 % Turku AMK, 15 % Vastuullinen tutkija: Valtteri Hongisto 6

7 Toteuttava tutkimusryhmä Turun ammattikorkeakoulu Valtteri Hongisto, TkT akustiikka Annu Haapakangas, PsM, psykologi, väitös 6-17 Jukka Keränen, TkT akustiikka David Oliva, FM fysiikka Petra Virjonen FM, akustiikan väitöskirjaopiskelija Jarkko Hakala, rakennusinsinööri AMK Henna Maula, FM, fysiikka, väittelee 18 Pekka Saarinen, FT fysiikka 7

8 ANOJANSSI TP2: Kuuntelukokeet Tavoitteena on määrittää, miten melun erityispiirteistä tulisi sanktioida tieteelliseen kokeelliseen näyttöön perustuen. Työpaketti käsittää useita laboratoriossa tehtäviä psykoakustisia kuuntelukokeita. Koehenkilöt arvioivat äänen häiritsevyyden asteikolla -. Käytetään sekä synteettisesti että reaalielämässä nauhoitettuja ääninäytteitä. Kokeet toteutetaan Turun psykoakustisissa testihuoneissa, joissa taustamelutaso alle kuulokynnystason ( db L Aeq ) Kuuntelukokeiden aiheet: 1. Kapeakaistaisuus 1 2. Amplitudimodulaatio 1 3. Melun spektri: alhainen äänitaso 4. Melun spektri: voimakas äänitaso 5. Impulssimainen melu 6. Amplitudimodulaatio 2 7. Kapeakaistaisuus 2 8. Avoin 8

9 ANOJANSSI TP2 Koe 1: Tonaalisuus - Tavoite ja menetelmät Tavoitteena selvittää, minkälainen sanktio kapeakaistaisesta melusta tulisi asettaa eri ääneksen taajuuksilla ja ääneksen erottuvuuksilla Laboratoriokokeeseen osallistui koehenkilöä. Jokainen koehenkilö kuunteli tonaalista ääntä, joiden taso oli 25 db L Aeq. Häiritsevyys Näiden seassa soitettiin 14 referenssiääntä, joiden taso oli db. Referenssiäänissä ei ollut tonaalista komponenttia. Niitä käytettiin sanktion määrittämiseen Kustakin äänestä arvioitiin sen häiritsevyys asteikolla -. Koe toistettiin myös äänitasolla 35 db L Aeq L Aeq [db] k - C.I. k k + C.I. 45 Oliva & Hongisto 17 Sisäilmastoseminaari Tässä tapauksessa sanktio oli k = 5.3 ± 1.1 db. 9

10 Äänenpainetaso [db] ANOJANSSI TP2 Koe 1: Tonaalisuus - Koeäänet Taajuus [Hz] Ääni T3 Ääni T7 Ääni T11 Ääni T15 Ääni T19 8 Ääneksen taajuuksia tutkittiin viisi. Kuvassa on esitetty ääneksen erottuvuus tasolla A3, mikä harvoin ylittyy elinympäristöissä. Äänenpainetaso [db] Taajuus [Hz] Ääni T12 Ääni T11 Ääni T Ääni T9 8 Kaikilla taajuuksilla ääneksen erottuvuutta tutkittiin neljällä eri tasolla A1-A4. Kuvassa ääneksen taajuus on 2 Hz. Äänesten erottuvuuden tasot: A1: 5 db, A2: db, A3: 17 db ja A4: 25 db. Äänenpainetaso [db] R1 R3 R5 R7 R9 R11 R13 Tausta Taajuus [Hz] Referenssiäänet R1-R14. R2 R4 R6 R8 R R12 R14 8 Oliva & Hongisto 17 Sisäilmastoseminaari

11 ANOJANSSI TP2 Koe 1: Tonaalisuus - Tulokset Kapeakaistaisesta melusta annettava sanktio on positiivinen, jos taajuus on 29 Hz tai tätä suurempi ja erottuvuus on db (taso A2) tai tätä suurempi. Sanktiota ei tarvita millään taajuudella, jos erottuvuus on 5 db tai pienempi (Kuva 2). Tulokset eivät puolla nykyohjeiden vakiosanktiointeja 3, 5 tai 6 db. Tulokset tulisi ottaa huomioon ohjeistuksessa. - k [db] * A1 A2 A3 A4 * Ääneksen taajuus [Hz] * * * * * * * * Oliva & Hongisto 17 Sisäilmastoseminaari 11

12 ANOJANSSI TP2 Koe 2: Amplitudimodulaatio Tavoitteena selvittää, miten amplitudimodulaation syvyys ja taajuus vaikuttavat häiritsevyyteen. koehenkilöä arvioi 35 moduloidun äänen häiritsevyyden, taso 35 db L Aeq modulaatiotaajuudet f: Hz modulaatiosyvyydet DL: 1-16 db Sanktion laskemiseksi arvioitiin myös 11 moduloimatonta ääntä, tasot: db L Aeq Sama koe toistettiin kahdelle spektrille: 1. tuulivoimalan ääni 2. tieliikenteen ääni Sanktio riippui modulaatiotaajuudesta ja modulaatiosyvyydestä muttei spektristä. Sanktio k, db Modulaatiotaajuus, Hz ΔL=1 db ΔL=2 db ΔL=4 db ΔL=8 db ΔL=16 db 12

13 Tuulivoimaloilla f=.5-.8 Hz DL=-8 db Tuulivoimaloita jossain määrin edustavat koepisteet ympyröity vihreällä Jatkokokeessa keskitytään erityisesti alueeseen f=.5-1. Hz DL=- db Sanktio k, db ΔL=1 db ΔL=2 db ΔL=4 db ΔL=8 db ΔL=16 db Modulaatiotaajuus, Hz 13

14 ANOJANSSI TP3: Kenttätutkimukset Tavoitteena on määrittää annosvastesuhteita eri ympäristömelulajeille asuinympäristöissä. häiritsevyyden riippuvuus äänitasosta Lisäksi halutaan määrittää, miten ei-akustiset tekijät säätelevät häiritsevyyttä. Toteutustapana ovat asuinympäristöissä tehtävät poikkileikkaustutkimukset. Päämielenkiinto on tutkia asukkaiden melukokemuksia melualueilla db L Aeq. Uutuusarvona on se, että käytetään samanlaisia kyselymenetelmiä eri alueilla, jolloin annosvastesuhteiden vertailukelpoisuus on mahdollisimman hyvä. Tutkittavat ympäristömelulajit 1. Tuulivoima 2. Tieliikenne 3. Polttovoima 4. Murskaamo 14

15 ANOJANSSI TP3: Tuulivoima - Tavoite ja menetelmät Tavoitteena oli selvittää, miten tuulivoimalamelu koetaan Suomessa alueilla, jossa on erittäin suuria tuulivoimaloita, vähintään 3 MW Kansainvälisesti uraa uurtava tutkimus, koska tähänastiset tutkimukset koskevat alle 3 MW voimaloita Kyselytutkimukseen kutsuttiin kaikki alle 2 km päässä voimaloista sijaitsevat taloudet 753 kpl, joista 426 vastasi kyselyyn Melutasot mallinnettiin pihamaalle Cadna A-ohjelmistolla: lisäksi melutasot tarkistettiin Ympäristoohjeen 4-14 mukaisen mittausohjeen mukaisesti (immissio) B A A. Porin Peittoo B. Iin Olhava C Hongisto ym. 15 Ympäristö ja Terveys lehti C. Salo Märynummi 15

16 ANOJANSSI TP3: Tuulivoima - Tulokset Erot kokemuksissa suuria alueiden välillä: yksittäisestä alueesta saatuja kokemuksia ei tule yleistää toiseen! Häiritsevyys kasvaa, kun db ylittyy. Annos-vaste-suhde linjassa kansainvälisten tutkimusten kanssa. Jotkut ei-akustiset tekijät selittivät melun häiritsevyyttä paremmin kuin äänitaso L Aeq. Melun erittäin häiritseväksi sisätiloissa kokevien osuus [%] %HA Janssen et al. 11 (J Acoust Soc Am) Hongisto et al. 17 (Lähetetty arvioitavaksi) L Aeq [db] Kuinka häiritsevänä koet tuulivoimaloiden äänet sisällä asunnossasi? 1. Ääni ei kuulu. 2. Ääni kuuluu muttei häiritse. 3. Ääni häiritsee jonkin verran. 4. Ääni häiritsee melko paljon. 5. Ääni häiritsee erittäin paljon. Melun häiritsevyys suurempi, jos Äänitaso ulkona on suurempi; Etäisyys voimaloihin on pienempi; Asenne tuulivoimaa kohtaan oli kielteisempi; Asenne maisemavaikutuksia kohtaan oli kielteisempi ja Luottamus virkamiehiin ja/tai toimijoihin oli kielteinen. Henkilö koki huolta tuulivoimamelun terveysvaikutuksista. Alleviivatuissa syy-seuraus-suhde. Hongisto ym. 15 Ympäristö ja Terveys lehti: 16

17 ANOJANSSI TP5: Julkisivut - Tavoite Talojen julkisivurakenteiden ilmaääneneristävyydestä ei systemaattista tutkimustietoa. Ilmaääneneristävyysmittaus ISO mukaan taajuusalueella - Hz. Ympäristömelua myös Hz alapuolella, mutta ilmaääneneristävyyksiä ei yleensä mitata alle Hz (vaatii erityiskalustoa ja -osaamista) Tietoa pientaajuuksien ääneneristyksestä tarvitaan, jotta voidaan laskea ympäristömelun äänenpainetaso sisätiloissa arvioida täyttyykö pientaajuisen melun yöajan toimenpiderajat Tavoitteena on mitata vähintään eri vuosikymmenillä rakennetun pientalon tai kesämökin julkisivun ääneneristävyys taajuusalueella - Hz ja äänitasoero taajuudella 5- Hz. 17

18 ANOJANSSI TP5: Julkisivut- Esimerkki eräästä mittauksesta DL' [db] R' [db] R' 45,w = 39 db R' 45,w +C = 38 db R' 45,w +C -31 = 37 db R' 45,w +C tr = 35 db R' 45,w +C tr,-31 = 31 db R'45 ISO f [Hz] f [Hz] Kolme kaiutinta ja tehovahvistinta tuottavat testiäänen seinälle Äänenpainetaso ulkoseinällä mitataan 5 pisteessä Äänenpainetaso huoneessa: 5 keskellä ja 4 nurkassa Taustamelutaso mitataan kaikissa 9 pisteessä Jälkikaiunta-aika Hz Alle Hz ilmoitetaan vain äänitasoero DL 18

19 ANOJANSSI TP5: Julkisivut - Tuloksia Projekti on puolivälissä Tilastoa äänitasoeron terssiarvojen jakautumasta on kuvassa. Julkisivujen äänitasoero vaihtelee pientaajuuksilla 5 ja 45 db välillä. Äänitasoero riippuu taajuudesta rakennusmateriaalista ikkunoiden pinta-alasta mittauspaikasta: nurkissa tasot jopa db korkeampia mooditaajuuksilla DL' [db] Taajuus [Hz] Minimi 9% persentiili % persentiili Maksimi 19

20 YHTEENVETO Projekti on tulosten osalta vielä alkutekijöissään, joten vastausta otsikon kysymykseen ei vielä osata esittää. Projektissa tarkastellaan sekä audiologista äänenlaatua että ei-akustisia tekijöitä hyvin monipuolisesti. On odotettavissa, että projektin jälkeen ymmärretään häiritsevyyteen yhteydessä olevia tekijöitä (äänitaso, erityispiirteet, eiakustiset tekijät) ja niiden keskinäisiä painoarvoja erilaisilla ympäristömelualueilla merkittävästi paremmin kuin ennen projektin alkamista. Miten ympäristömelua pitäisi mitata, jotta tulos edustaisi koettua häiritsevyyttä?

21 Kiitos huomiosta! Valtteri Hongisto meluntorjunnan dosentti, Aalto-yliopisto yliopettaja, Turun ammattikorkeakoulu Turun ammattikorkeakoulu Meluntorjuntapäivät, Jyväskylä