Akustiske størrelser, del 4: Avanserte størrelser

Så langt i denne serien har vi sett på hvordan desibel brukes til å beskrive styrken til lyder (Del 1), hvordan vi kan kompensere for at vi mennesker hører noen lydfrekvenser bedre enn andre (Del 2), og hvordan vi kan komme fram til desibeltall på lyder som varierer betydelig i tid (Del 3). Det vi har sett på så langt kan ses på som byggesteiner. Disse byggesteinene lar oss bygge opp de akustiske størrelsene som brukes i støyregelverk i Norge og andre land. I denne delen skal se nærmere på disse mer avanserte størrelsene, og hvordan de brukes til å definere sentrale begreper i støyregelverk, begreper som rød og gul sone.

Rød og gul sone

For å finne noen eksempler på størrelser som brukes, la oss slå opp i Norges kanskje viktigste støyregelverk, nemlig Klima- og miljødepartementets retningslinje T-1442/2016: Retningslinje for behandling av støy i arealplanlegging. Denne definerer to støysoner på denne måten:

rød sone, nærmest støykilden, angir et område som ikke er egnet til støyfølsomme
bruksformål, og etablering av ny bebyggelse med støyfølsom bruksformål skal unngås
gul sone er en vurderingssone, hvor bebyggelse med støyfølsom bruksformål kan
oppføres dersom avbøtende tiltak gir tilfredsstillende støyforhold.

Rød og gul sone i Stavanger — Veitrafikkstøykart for Stavanger, med rød og gul sone markert. (Bilde: Stavanger Kommune)

For hver type støykilde, er det angitt en eller flere akustiske størrelser som grenseverdier for de to sonene. Hvis en av grenseverdiene for rød sone er overskredet et område, er dette området i rød sone. Hvis ikke, vil området være i gul sone hvis en av grenseverdiene for gul sone er overskredet. Hvis ingen av grenseverdiene er overskredet i området, setter T-1442 ingen begrensninger for hva slags bebyggelse som kan oppføres der.

La oss se på hvilke akustiske størrelser som brukes i retningslinja:

Én av disse er allerede kjent fra tidligere deler av denne serien, nemlig $L_\mathrm{AFmax}$ . Denne finner vi ved å:

A-veie i frekvens
Fast-veie i tid
Finne maksimalverdien i tid, altså den største verdien av $L_\mathrm{AF}(t)$

Resten av størrelsene har vi derimot ikke sett før. La oss se nærmere på dem nå.

Day, evening og night

En tilfeldig fabrikk — Din hypotetiske nabo.

Det kan ofte være greit å kunne skille mellom støy på forskjellige tider på døgnet. Hvis fabrikken ved siden av huset ditt støyer litt om dagen mens du uansett er på jobb, er det kanskje ikke så farlig. Hvis den derimot støyer like mye om kvelden når du vil sitte ute på balkongen og lese, er det verre. Og hvis den støyer like mye om natta når du skal sove med åpent vindu, er det enda verre igjen.

Derfor har det blitt definert tre døgnstørrelser, for støy på dagtid, kveldstid, og nattestid. Disse er alle A-veide ekvivalentnivå. Fra Del 3 vet vi at ekvivalentnivå samler opp all lyden i en gitt tidsperiode og representerer den som ett nivå. Dette nivået tilsvarer nivået til en jevn lyd som ville ha gitt deg samme støydose over perioden som den lyden du faktisk var utsatt for. A-veide ekvivalentnivå regnes generelt ut som

$p_{\mathrm{eq},T} = \sqrt{ \frac{1}{T} \int_{T_1}^{T_2} p^2_\mathrm{A}(t) \, \mathrm{d}t } , \qquad L_{\mathrm{eq},T} = 20 \log \left( \frac{p_{\mathrm{eq},T}}{p_\mathrm{ref}} \right) ,$

hvor $p_\mathrm{A}$ er A-veid lydtrykk og $T$ er en tidsperiode fra tidspunktet $T_1$ til $T_2$ .

De tre ekvivalentnivåene for dag, kveld og natt er:

$L_\mathrm{day}$ : A-veid ekvivalentnivå i perioden 07–19 (12 timer)
$L_\mathrm{evening}$ : A-veid ekvivalentnivå i perioden 19–23 (4 timer)
$L_\mathrm{night}$ : A-veid ekvivalentnivå i perioden 23–07 (8 timer)

Hvis du for eksempel bor ved siden av en støykilde som støyer like mye hele døgnet, vil disse tre nivåene være like. Hvis støykilden derimot varierer gjennom døgnet, slik veitrafikk for eksempel gjør, vil denne variasjonen gjenspeiles i forskjeller mellom day-, evening- og night-nivåene.

Lden: Samlet dag-kveld-natt-nivå

I prinsippet kunne vi sette støygrenser ved å definere grensenivåer i både $L_\mathrm{day}$ , $L_\mathrm{evening}$ og $L_\mathrm{night}$ . Imidlertid er det mer praktisk å bruke én akustisk størrelse som grense. En slik størrelse må ikke bare ta hensyn til den samlede støyen over hele døgnet, den må også ta hensyn til at støy på kvelds- og nattestid er mer irriterende.

Lden-støykart for Oslo sentrum — Du kan finne Lden-støykart for Norge på miljøstatus.no. Her er Oslo sentrum.

EU har derfor definert en størrelse som kalles day-evening-night level, eller dag-kveld-natt-nivå på norsk. Denne regnes ut ved å legge sammen de forskjellige nivåene for dag, kveld og natt med straffetillegg. Støy på kveldstid får et straffetillegg på 5 dB, mens støy på nattestid får et tillegg på 10 dB. På denne måten får vi én størrelse som nesten alltid kan forutsi den midlere støyirritasjonen til en stor gruppe mennesker på en grei måte.

Dag-kveld-natt-nivået betegnes som $L_\mathrm{den}$ og regnes ut som

$L_\mathrm{den} = 10 \log \left( \frac{12}{24} 10^{L_\mathrm{day}/10} + \frac{4}{24} 10^{(L_\mathrm{evening}+5)/10} + \frac{8}{24} 10^{(L_\mathrm{night}+10)/10} \right) .$

Denne formelen ser kanskje litt kompleks ut. Det den egentlig gjør er å midle sammen $L_\mathrm{day}$ , $L_\mathrm{evening}$ og $L_\mathrm{night}$ over hele døgnet på en måte som tar hensyn til at dagtidsperioden er 12 timer, kveldstid er 4 timer og nattestid 8 timer. Den legger også til 5 dB til støyen på kvelden og 10 dB til støyen på natta.

For å belyse $L_\mathrm{den}$ videre kan vi sammenligne den med det A-veide 24-timers ekvivalentnivået $L_\mathrm{Aeq,24h}$ , som vi så på i Del 3. Forskjellen mellom de to er i bunn og grunn bare straffetilleggene i $L_\mathrm{den}$ . Hvis vi har en støysituasjon der all støyen faller på dagtid, trigges ingen straffetillegg, og de to størrelsene får like verdier. Hvis all støyen faller på kveldstid, sørger kveldstillegget for at $L_\mathrm{den}$ blir 5 dB høyere. Hvis all støyen faller på nattestid, blir $L_\mathrm{den}$ 10 dB høyere på grunn av nattillegget. Og hvis støyen er helt jevnt fordelt over hele døgnet, kan vi regne ut at de samlede straffetilleggene gjør at $L_\mathrm{den}$ blir 6,4 dB høyere enn $L_\mathrm{Aeq,24h}$ .

Statistiske nivå

I tabellen over ser vi også to statistiske størrelser, nemlig $L_\mathrm{5AF}$ og $L_\mathrm{5AS}$ . Disse finner vi i T-1442 under støysonegrensene for støy fra vei, bane, flyplass og motorsport. De to størrelsene er definert ut fra hendelser, som her blir forbipasseringer av enkeltkjøretøy, -tog, eller -fly.

La oss se på det gjennom et eksempel. Når ett enkelt fly passerer, vil lydnivået øke når flyet nærmer seg, nå en topp, og avta når flyet beveger seg bort igjen. Hvis vi måler lydnivået med A-veiing i frekvens og Slow-veiing i tid, altså $L_\mathrm{AS}(t)$ , kan vi finne maksimalnivået $L_\mathrm{ASmax}$ for hendelsen. Når vi utvider perspektivet fra én forbipassering til alle forbipasseringer over en lengre periode, for eksempel et år, vil vi i prinsippet kunne måle $L_\mathrm{ASmax}$ for hver av dem. (I praksis beregnes disse verdiene i stedet; å måle alle forbipasseringer over et år hadde vært en håpløs oppgave.) Fra disse verdiene av $L_\mathrm{ASmax}$ kan vi finne $L_\mathrm{5AS}$ , som er definert som nivået som overstiges av kun de 5% mest støyende hendelsene.

Lavtflygende jagerfly — Forhåpentligvis er ikke dette en dagligdags hendelse for deg. (Bilde: Ben Salter; CC BY-SA 2.0)

Å sette grenser gjennom $L_\mathrm{5AF}$ og $L_\mathrm{5AS}$ begrenser altså hvor stor andel av hendelsene som kan støye over et visst nivå. Imidlertid setter det ingen grenser på nivået til de aller kraftigste hendelsene. For å ta et søkt eksempel, se for deg at de 4% mest støyende flyhendelsene ved huset ditt er lavtflygende jagerfly, mens de resterende 96% er høytflygende fly som du nesten ikke hører. Selv om dette er en intens støysituasjon, vil ikke $L_\mathrm{5AS}$ -grensa overstiges i dette tilfellet. Derfor kan vi se i tabellen over at $L_\mathrm{5AF}$ og $L_\mathrm{5AS}$ alltid opptrer i kombinasjon med $L_\mathrm{den}$ , som definitivt ville ha blitt oversteget i dette eksempelet.

Disse grensene kan også slå rart ut på andre måter. Hvis eksempelet over hadde hatt 6% kjempestøyende hendelser og 94% nesten stille hendelser, kunne vi ha paradoksalt ha kommet under en $L_\mathrm{5AS}$ -grense ved å øke antallet nesten stille hendelser slik at fordelingen blir f.eks. 4% og 96%. Dette viser hvor vanskelig det er å lage gode støymål og støygrenser!

Selv om T-1442 definerer $L_\mathrm{5AF}$ og $L_\mathrm{5AS}$ ut fra de 5% mest støyende hendelsene, finnes det også tilsvarende akustiske størrelser definert ut fra nivået som overstiges 5% av tida. Det finnes også størrelser definert ut fra andre prosentandeler enn 5%.

Oppsummering

Denne serien har tatt oss gjennom en grunnleggende beskrivelse av lydnivå, hvordan vi kan regne dem ut på en måte som tar hensyn til hvordan vi mennesker hører, og hvordan vi kan ta hensyn til at støy vanligvis ikke er jevn, men varierende i tid. Til slutt har vi nå sett hvordan alt dette kan settes sammen for å få de akustiske størrelsene som brukes i norsk lovverk, f.eks. for å definere grensene til rød og gul sone.

Hvis du har fulgt denne serien fra starten, håper jeg at du har klart å henge med og at du har fått en bedre forståelse av hvordan vi beskriver lydstyrke med tall. Hvis du skulle komme over andre akustiske størrelser som ikke ble diskutert i denne artikkelserien, håper jeg at serien hjelper deg å selvstendig kunne forstå dem.

Denne delen er den siste i serien om akustiske målestørrelser – i hvert fall for nå. Men legg gjerne igjen en kommentar hvis det er mer innenfor temaet akustiske størrelser du gjerne vil høre om!

Facebook

Twitter