Millainen melu meitä häiritsee?

Millainen melu meitä häiritsee? Valtteri Hongisto meluntorjunnan dosentti, Aalto-yliopisto yliopettaja, Turun ammattikorkeakoulu etunimi.sukunimi@turkuamk.fi 5851 888 Turun ammattikorkeakoulu Energiateollisuuden tutkimusseminaari Älyä energiajärjestelmään varmasti ja vastuullisesti. 3.1.18 Marina Congress Center, Helsinki 1

Sisäympäristöryhmä, Turun ammattikorkeakoulu hengen ryhmä 8 fyysikkoa/di:tä 1 rakennusinsinööri 1 psykologi 5 väitellyttä Toimintamuodot Julkinen tutkimus, % Palvelutoiminta 58 % Opetus 2 % Laboratoriot 2 m 2 3 kaiuntahuonetta 2 psykofysiikan huonetta 1 kaiuton huone (Salossa) 1 ilmastoinnin tutkimushalli 2

Melun määritelmä Ääni, joka on kuulolle haitallista tai häiritsevää. Ei-toivottu ääni Mikä tahansa ääni katsotaan meluksi, jos se on epämiellyttävää, voimakasta tai se häiritsee käynnissä olevaa aktiviteettia. Toleranssi melulle riippuu yleensä ympäristöstä Ympäristöt Koti Hotelli Pihamaa Luonto Koulu Toimisto Tehdas Teatteri Jne. Aktiviteetti Uni Rentoutuminen Opiskelu Lukeminen Työnteko Kommunikointi Kuuntelu Jne. 3

Esimerkkejä äänen meluksi kokemisesta Puheäänet avotoimistossa: keskittymishaitta Puheäänet luennon aikana: kommunikointihaitta Naapurin äänet: kotirauhan ja reviirin rikkoutuminen Yöajan äänet: unihaitta Lentokoneen ylilento Ennakoimattomat äänet Tarpeettomat äänet Kontrolloimattomat äänet Erityispiirteitä sisältävät häiritsevät äänet (sensoriset tekijät): näistä mainittu laissa. ÄÄNILÄHDE Fysikaaliset ominaisuudet äänitaso, taajuusjakauma, aikavaihtelut IHMINEN JA YMPÄRISTÖ Tilannetekijät työtehtävän tyyppi, keskittymistarve, mieliala, väsymys, ulkoiset paineet Psykologiset ominaisuudet informaatiosisältö, tarpeellisuus, kontrolloitavuus, koettu hallinta, asenteet Sensoriset tekijät terävyys, karheus, tonaalisuus, vaihteluvoimakkuus, impulssimaisuus Keskusteluhaitta tilan kaikuminen, puheen peittyminen, puheäänen korottamisen tarve Yksilölliset ominaisuudet meluherkkyys, kuulonalenema, jännittyneisyys, persoonallisuus KOKEMUS Hyödyllinen ääni vai häiritsevä melu 4

Merkittävimmät melut Suomessa Tieliikennemelu asuinympäristöissä: yli 55 db meluraja pihamaalla ylittyy lähes 8. suomalaisen pihamaalla. Häiritsevyys, unen häiriintyminen, sydän- ja verisuonisaurauksien riski Avotoimistomelu: yli. työskentelee toimistoissa Turhat puheäänet häiritsevät ja vähentävät työtehoa jopa % Työpaikkamelu teollisuudessa, ravintoloissa ja rakennustyömailla: häiritsee työntekoa ja kommunikaatiota vuosittain noin kuulovammaa turvallisuusriski Rautatieliikennemelu: (. asukasta) Lentoliikennemelu: (. asukasta) Marginaaliset: energiateollisuus, tuotantoteollisuus, musiikki, ampumaradat, 5

ANOJANSSI projekti Julkinen tutkimusprojekti Aikataulu: 16-18 Tavoite on kehittää menetelmiä, joilla voidaan arvioida ympäristömelun 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

Toteuttava tutkimusryhmä Turun ammattikorkeakoulu Valtteri Hongisto, TkT akustiikka Jenni Radun, PsT, psykologi, Jukka Keränen, TkT akustiikka David Oliva, FM fysiikka Petra Virjonen FM, väitöskirjaopiskelija Jarkko Hakala, rakennusinsinööri AMK Henna Maula, FM, fysiikka, väittelee 18 Pekka Saarinen, FT fysiikka 7

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 spektriltään ärsyttävä melu 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 1/3 selittyy äänitasosta 1/3 ei-akustisista tekijöistä 1/3 mittausvirheistä edellisiin liittyen 8

Melun erityispiirteet A painotettu taso [db] 7 6 3 Jaksollisesti sykkivä ääni. 1. 2. Aika [s] Äänenpainetaso [db] 7 6 3 Kapeakaistainen ääni 63 125 2 8 Taajuus [Hz] A painotettu taso [db] 7 6 3 Impulssimainen ääni. 1. 2. Aika [s] Äänenpainetaso [db] 7 L C L A =37 db > db 6 3 Pientaajuinen ääni 31 63 125 2 8 Taajuus [Hz] Äänenpainetaso [db] 7 6 3 Suuritaajuinen ääni (sihisevä) 25 8 16 31 63 Taajuus [Hz] 9

VnP 993-1992 Suunnittelua koskevat ohjearvot Päiv ä 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 55 45 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 - HUOM. Jos melu on luonteeltaan iskumaista tai kapeakaistaista, mittaus- tai laskentatulokseen lisätään 5 db ennen sen vertaamista taulukon arv oihin.

STM 545-15 Ohjearvot sisätiloissa Päiv ä Yö Yö klo 7-22 klo 22-7 22-7 T=15 h T=9 h T=1h Asuinhuoneistot, palvelutalot, vanhainkodit, L A,eq,T [db] L A,eq,T [db] L A,eq,T [db] päivähoitopaikat ja vastaavat Asuinhuoneet ja oleskelutilat 35 3 Muut tilat ja keittiö Nukkumiseen tarkoitetut tilat, unihäiriötä aih. melu 25 Kokoontumis-,j ja opetushuoneistot y y y puheesta selvän ilman äänenvahvistuslaitteiden käy ttöä 35 - - Muut kokoontumistilat Työhuoneistot (asiakkaiden kannalta) Asiakkaiden vastaanottotilat ja toimistohuoneet 45 - 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 melun kapeakaistaisuudesta. 11

STM 545-15 Pientaajuinen melu nukkumiseen tarkoitetuissa huoneissa Kaista Päivä Yö Kuulo- [Hz] klo 7-22 klo 22-7 kynnys L Zeq,1h L Zeq,1h A B C 79 74 78.5 25 69 64 68.7 31.5 61 56 59.5 54 49 51 49 44 44 63 47 42 37.3 8 45 31.5 43 38 26.6 125 41 36 22 16 39 34 18 37 32 14.3 L Zeq [db] 8 6 25 31.5 63 8 125 16 Taajuuskaista [Hz] A B C 12

VnA 17-15 Tuulivoimalamelun ohjearvot Tuulivoimalan toiminnasta aiheutuva melupäästön takuuarvon perusteella määritelty laskennallinen melutaso ja valvonnan yhteydessä mitattu melutaso eivät saa ulkona ylittää melulle altistuvalla alueella melun A- taajuuspainotetun keskiäänitason (ekvivalenttitason LAeq) ohjearvoja seuraavasti: Päivä Y ö 7-22 22-7 L Aeq,7-22 L Aeq,22-7 Pysyvä asutus 45 Loma-asutus 45 Hoitolaitokset 45 Oppilaitokset 45 - Virkistysalueet 45 - Leirintäalueet 45 Kansallispuistot Jos tuulivoimalan melu on impulssimaista tai kapeakaistaista melulle altistuvalla alueella, valvonnan yhteydessä saatuun mittaustulokseen lisätään 5 db ennen sen vertaamista 3 :ssä säädettyihin arvoihin. 13

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 synteettisiä (1,2,5) että reaalielämän (muut) ääniä. Kokeet toteutetaan Turun psykofysiikan huoneissa, joissa taustamelutaso alle kuulokynnystason ( db L Aeq ) Kuhunkin kokeeseen rekrytoidaan koehenkilöä Kuuntelukokeiden aiheet: 1. Kapeakaistaisuus 1 2. Amplitudimodulaatio 1 3. Melun spektri 25-45 db 4. Melun spektri 35-65 db 5. Impulssimelu 1 6. Impulssimelu 2 7. Kapeakaistaisuus 2 8. Reaaliäänet 14

TP2 Koe 1: Tonaalisuus - Tavoite ja menetelmät Tavoitteena selvittää, minkälainen sanktio kapeakaistaisesta melusta tulisi asettaa eri ääneksen taajuuksilla ja ääneksen erottuvuuksilla. 9 8 7 Laboratoriokokeeseen osallistui koehenkilöä. Jokainen koehenkilö kuunteli tonaalista ääntä, joiden taso oli 25 db L Aeq. Häiritsevyys 6 5 4 Näiden seassa soitettiin 14 referenssiääntä, joiden taso oli 19-45 db. Referenssiäänissä ei ollut tonaalista komponenttia. Niitä käytettiin sanktion määrittämiseen. 3 2 1 Kustakin äänestä arvioitiin sen häiritsevyys asteikolla -. Koe toistettiin myös äänitasolla 35 db L Aeq. 25 3 35 L Aeq [db] k -C.I. k k + C.I. 45 Oliva et al. 17 Build Environ/Oliva & Hongisto 17 Sisäilmastoseminaari Tässä tapauksessa sanktio oli k = 5.3 ± 1.1 db. 15

Äänenpainetaso [db] TP2 Koe 1: Tonaalisuus - Koeäänet 6 3 31.5 63 125 2 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] 6 3 31.5 63 125 2 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] 7 6 3 31.5 63 125 2 R1 R3 R5 R7 R9 R11 R13 Tausta Taajuus [Hz] R2 R4 R6 R8 R R12 R14 Referenssiäänet R1- R14. 21-45 db L Aeq 8 Oliva et al. 17 Build Environ/Oliva & Hongisto 17 Sisäilmastoseminaari 16

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 ohjearvoja kehitettäessä. k [db] 14 12 8 6 4 2-2 -4 * A1 A2 A3 A4 * 1 29 8 2 Ääneksen taajuus [Hz] * * * * * * * * Oliva et al. 17 Build Environ/Oliva & Hongisto 17 Sisäilmastoseminaari 17

Millaista on jaksollisesti amplitudimoduloitu ääni? Kantoaalto, jonka amplitudia (syvyys) moduloidaan (taajuus) syvyys jakson kesto t taajuus 1/t 18

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:.25-16 Hz modulaatiosyvyydet L: 1-16 db Sanktion laskemiseksi arvioitiin myös 11 moduloimatonta ääntä, tasot: 29 49 db L Aeq Sama koe toistettiin kahdelle spektrille: 1. tuulivoimalan ääni 2. tieliikenteen ääni Sanktio riippui modulaatiotaajuudesta ja modulaatiosyvyydestä muttei spektristä. Tulokset lähetetään julkaistavaksi 18 Sanktio k, db 14 12 8 6 4 2 2.25.5 1 2 4 8 16 Modulaatiotaajuus, Hz ΔL=1 db ΔL=2 db ΔL=4 db ΔL=8 db ΔL=16 db 19

TP2 Koe 3: Pientaajuinen melu - Tavoite Pientaajuinen melu tarkoittaa ääntä, jossa bassot ovat korostuneita. Esim. Saksassa melu katsotaan pientaajuiseksi, jos L C -L A > db. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että jos A- äänitaso on alhainen ja vakio, korkeataajuiset äänet häiritsevät enemmän kuin matalataajuiset. Tavoitteena oli selvittää, miten spektriltään erilaiset tieliikenteen äänet koetaan, kun mittaluvun L C -L A arvoa vaihdeltiin alueella 25 db ja äänitaso vastaa sitä, mitä se voi olla asunnon sisätiloissa (25 45 db L Aeq ). Äänenpainetaso [db] 7 L C L A =37 db > db 6 3 Pientaajuinen ääni 31 63 125 2 8 Taajuus [Hz]

TP2 Koe 3: Pientaajuinen melu - Menetelmät Kentällä nauhoitettiin kolme kevyen liikenteen melua: F3: km/h F4: 8 km/h F5: -1 km/h Äänet F3-F5 suodatettiin neljän spektriltään erilaisen ulkoseinän läpi, jolloin saatiin 12 realistista sisätilan ääntä. Nämä 12 ääntä monistettiin tasoille 25, 3, 35, ja 45 db L Aeq jolloin ääniä yhteensä 6 kpl. koehenkilöä arvioi kunkin äänen häiritsevyyden asteikolla. Sound pressure level [db] 7 6 3 Traffic sound F3 normalized indoors 45 dba W6 W7 W W12 8 16 315 63 12 2 Frequency [Hz] Sound pressure level [db] 7 6 3 Traffic sound F4 normalized indoors 45 dba W6 W7 W W12 8 16 315 63 12 2 Frequency [Hz] Käytettyjen 12 äänen spektrit. L C L A arvot 1 26 db. Sound pressure level [db] 7 6 3 Traffic sound F5 normalized indoors 45 dba W6 W7 W W12 8 16 315 63 12 2 Frequency [Hz] 21

TP2 Koe 3: Pientaajuinen melu - Tulokset Pienitaajuisuuden kasvu ei kasvattanut häiritsevyyttä alueella 25 3 db L Aeq. Alueella 35 45 db L Aeq havaittiin lievä häiritsevyyden kasvu, kun bassojen osuus kasvoi (L C -L A > db) verrattuna siihen, kun bassot olivat alhaisella tasolla (L C -L A < db). Tilastollinen analysointi tekemättä. L A ei siis selittänyt häiritsevyyttä kovin hyvin. Tätä paremmin häiritsevyyttä selitti ISO 532 standardin Loudness, joka voidaan laskea spektristä. Edellisestä riippumattomassa kokeessa 4 havaittiin samanlaiset tulokset äänitasoalueella 35 7 db. Annoyance Rating Annoyance Rating 9 8 7 6 5 4 3 2 LC-LA < db LC-LA = [ - ] db LC-LA > db Linear (LC-LA < db) Linear (LC-LA = [ - ] db) Linear (LC-LA > db) 1 24 29 34 39 44 Target LAeq [db] 9 8 7 6 5 4 3 2 LC-LA < db LC-LA = [ - ] db LC-LA > db Linear (LC-LA < db) Linear (LC-LA = [ - ] db) Linear (LC-LA > db) 1 25 3 35 45 55 6 65 Measured ISO 532 (phon) 22

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 35 65 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 23

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 et al. 17 J Acoust Soc Am/Hongisto ym. 15 Ympäristö ja Terveys lehti C. Salo Märynummi 24

ANOJANSSI TP3: Tuulivoima - Tulokset Annosvastesuhde ei poikennut siitä, mitä on aiemmin julkaistu pienille.15 3 MW voimaloille. Häiritsevyys kasvaa, kun db ylittyy. YMa 17-15: 45 db päivällä, db yöllä Melun erittäin häiritseväksi sisätiloissa kokevien osuus [%] %HA 9 8 7 6 3 Mean Lower bound of 95% C.I. Upper bound of 95% C.I. [25 3) [3 35) [35 ) [ 45] L Aeq [db] Hongisto et al. 17 J Acoust Soc Am/Hongisto ym. 15 Ympäristö ja Terveys lehti 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. Lisäksi alueet eroavat merkittävästi häiritsevyyskokemusten suhteen. 25

ANOJANSSI TP3 - Tiemelu Asuinympäristökysely lähetettiin 37 asukkaalle 18 eri asuinalueella, jotka valittu eri nopeusrajoitusalueilta (- km/h) ja asuntotyypeistä (kerros- vai pientalo). Vastaajia 835 (27.2% vastausaste) Äänitaso mallinnettiin pohjoismaisen mallin mukaan. KYSYMYS: Kuinka paljon tieliikenteen äänet häiritsevät, vaivaavat tai ärsyttävät sinua ollessasi sisällä kotonasi? Ei lainkaan Erittäin paljon Annosvastesuhde kertoo %HA riippuvuuden äänitasosta. %HA on 8, 9 ja vastanneiden osuus Tie- tai asuntotyypillä ei ollut suurta merkitystä annosvastesuhteeseen. 26

YHTEENVETO Millainen melu meitä häiritsee? Evidenssi Normit ylittävä tie- ja tuulivoimamelu. Voimakkaasti tonaaliset äänet (kapeakaistaiset äänekset), kun ääneksen taajuus yli 3 Hz. Yli 1 Hz voimakasta amplitudimodulaatiota sisältävät äänet. Suuritaajuiset äänet enemmän kuin pientaajuiset äänet. Impulssimaiset äänet vielä tutkimatta. Vaatii jatkoanalyysiä Äänet, jonka aiheuttajaan suhtaudutaan negatiivisesti. 27

Kiitos huomiosta! Valtteri Hongisto meluntorjunnan dosentti, Aalto-yliopisto yliopettaja, Turun ammattikorkeakoulu etunimi.sukunimi@turkuamk.fi 5851 888 Turun ammattikorkeakoulu 28