Tema: Ljus

Interaktionsdesign grundkurs C1 :: 2011/12
Human Factors :: Hörselsinnet
Hörselsinnet
Sammanfattning av kapitel 5.2 Ljud i boken:
Arbete och teknik på människans villkor
Ljud och buller
Önskvärt och icke önskvärt ljud
En människa omges ständigt av ljud – ljud hon vill höra (t.ex. samtal och radio) och ljud
hon tvingas att höra, till exempel brum från ventilation och buller från trafik.
För en given individ (och given tidsperiod) kan man dela upp ljud i önskvärt ljud respektive icke önskvärt ljud. Vidare brukar icke önskvärt ljud användas som definitionen på
buller. Denna definition innebär att det som är buller för en individ inte behöver vara det
för en annan och att det som för en individ upplevs som buller vid en tidpunkt inte behöver upplevas som buller vid en annan tidpunkt.
När vi i vardagslag talar om buller refererar vi i allmänhet till ljud som de flesta människor skulle vilja slippa i de allra flesta situationer.
Många faktorer påverkar om ett ljud är önskvärt eller icke önskvärt, till exempel tidpunkten, varaktigheten, styrkan och frekvenssammansättningen. En annan viktig faktor
är om ljudet upplevs som meningsfullt eller ej (till exempel en TV på hög volym). Detta
innebär att det inte går att mäta buller på ett enkelt och generellt (allmängiltigt) sätt.
När vi talar om bullernivå avses ofta ljudets styrka utan hänsyn till om ljudet är önskvärt
eller ej, trots att det senare oftast är mer intressant ur människans perspektiv. En metod
för att kunna ange ett mått på ljudets störningsgrad hade varit välkommen, men
svårigheterna är uppenbara på grund av den starka individuella variationen människor
emellan. Till exempel kan ett knappt hörbart brus från en värmepump uppfattas som
väldigt störande för en individ, medan en annan individ inte ens registrerar ljudet.
Visa ljud kan uppfattas som obehagliga i stunden men ändå vara önskvärda, som till
exempel ett ilsket tutande eller gnisslande bromsljud som varnar oss för en fara i trafiken.
Människan har också mycket god förmåga att via ljud avgöra om en specifik process fortgår som den ska eller om något avviker. Om kylskåpet börjar låta annorlunda eller tystnar blir vi snabbt uppmärksamma på att något inte är som det brukar. Ljudet när vi
borrar, svarvar eller spikar kan också ge information om hur arbetet framskrider samtidigt som det uppmärksammar oss på potentiella problem.
Buller i arbetslivet
Buller i betydelsen icke önskvärt brusljud är ett problem i dagens arbetsliv. 2005 hade över
en miljon människor i Sverige någon form av hörselskada (57% män och 43% kvinnor).
Mer än 60% av dessa hörselskadade är samtidigt aktiva i arbetslivet.
Inom många branscher är buller ett av de största arbetsmiljöproblemen. Enligt en undersökning från 2005 uppger sig drygt 40% av alla arbetstagare alltid vara störda av buller i
form av störande eller tröttande ljud. Andelen skiljer en del mellan olika arbetsmiljöer –
1
Interaktionsdesign grundkurs C1 :: 2011/12
Human Factors :: Hörselsinnet
störst är den inom tung industri. En annan utsatt miljö är daghem och fritidshem där
bullret ökat kraftigt under senare år, bland annat på grund av allt större barngrupper.
När man arbetar inom barnomsorg och fritidsverksamhet har man också sämre möjligheter att använda skyddsutrustning mot bullret än vad man har inom industrin. Kontorslandskap står också för högt eller besvärande buller i form av störande samtal, telefonsignaler, bullrande datorer och ventilationsanläggningar.
Hos en människa avtar hörselförmågan naturligt med åldern. Det som berörs mest är
förmågan att höra ljud med hög frekvens. Bullerinducerade hörselskador drabbar delvis
samma frekvensområde, vilket ibland gör det svårt att diagnosticera en bullerskada.
Bullerproblem är ett stort arbetsmiljöproblem, som förutom inverkan på hörandet ofta
har andra negativa effekter som sömnstörningar, försämrad arbetsprestation, stress samt
ökad risk för olyckor.
Fysikaliska grunder och hörselergonomiska begrepp
Det vi uppfattar som ljud består i fysikalisk mening av mycket små tryckvariationer i
luften. Det lägsta ljudtryck som det mänskliga örat kan uppfatta ligger på 0,02 mPa
(vilket är 5 miljarder gånger lägre än atmosfärtrycket) och det högsta ligger på cirka 100
Pa (ungefär en tusendel av atmosfärtrycket). Det man brukar kalla smärtgränsen för en
människa ligger på cirka 20 Pa (120 dB).
Ljudets styrka
Man har valt att ange ljudstyrka med en logaritmisk storhet, där ljudtrycksnivån anges i
decibel, dB. Ljudtrycksnivåerna i arbetslivet ligger normalt mellan 30 och 120 dB.
För att förstå decibelskalan bör man känna till följande:
0 dB motsvarar hörtröskeln = det lägsta ljudtryck som örat kan uppfatta (0,02 mPa).
En ökning på 3 dB innebär en fördubbling av ljudstyrkan.
Ljudtryck p
(Pa)
Ljudtrycksnivå
(dB)
Exempel
0,000020
0
förekommer sällan
0,000063
10
naturen
0,00020
20
svag viskning
0,00063
30
tyst förortsgata
0,0020
40
svag radiomusik
0,0063
50
dämpat tal
0,020
60
normalt tal
0,063
70
stark radiomusik
0,20
80
mindre verkstad
0,63
90
stor bullrig verkstad
2,0
100
trä- och metallbearbetning
6,3
110
diskotek / nattklubb
20
120
rockkonsert
130
smärtgränsen
jetflyg under start
63
Observera! En ökning på 3 dB innebär en fördubbling av ljudstyrkan men
det mänskliga örat uppfattar en fördubbling av ljudstyrkan först vid en ökning
på 10 dB. En ökning på 3 decibel är knappt märkbar för de flesta människor.
2
Interaktionsdesign grundkurs C1 :: 2011/12
Human Factors :: Hörselsinnet
Vid ljudtrycksmätningar (mätningar av ljudtrycksnivån) kan man beräkna den totala
ljudtrycksnivån i en given punkt från två eller fler ljudkällor om man känner till de enskilda ljudkällornas karakteristik.
Om man även är intresserad av ljudets riktning, kan man under vissa villkor använda
ljudintensitetsnivån som ett alternativt mått på ljudstyrka.
Som ett mått på den totalt angivna ljudeffekten från en given ljudkälla använder man
storheten ljudeffektnivå, som även den anges i dB. Ljudeffektnivån är oberoende av omgivningens ljudegenskaper och är ett användbart mått för att jämföra olika ljudkällor.
Ljudets frekvens
Ljudfrekvens handlar om tonhöjden och för det mänskliga örat går vi från låga bastoner
till höga diskanttoner. Ett (ungt) mänskligt öra kan uppfatta frekvenser mellan cirka 20
och 20 000 Hz.
Ljud med en frekvens under cirka 20 Hz kallar man infraljud, och ljud med en frekvens
över cirka 20 000 Hz kallar man ultraljud. Mänskligt tal ligger till större delen mellan
frekvenserna 100 Hz och 5000 Hz.
Buller består ofta av en blandning av ljud med olika frekvenser och styrka och det går i
allmänhet inte att karakterisera buller i termer av vare sig frekvens eller styrka.
Hörselintryck av ljud
Själva hörselintrycket påverkas av ljudstyrka och ljudfrekvens – man talar i detta sammanhang om den så kallade hörnivån hos en ton, mätt i enheten phon. Hörnivån för en
ton är lika med ljudtrycksnivån i dB hos en ren ton med frekvensen 1000 Hz som hörs
lika stark som i denna ton. Utifrån detta har man skapat begreppet hörnivå i ett försök
att efterlikna hörselsinnets sätt att väga samman ljudstyrka och frekvenskänslighet.
För att ytterligare efterlikna människans hörsel använder man olika standardiserade så
kallade vägningsfilter (A–D), vilka anges som dB(A), dB(B), dB(C) och dB(D). A-filtret
är det vanligast förekommande och man talar då om A-vägd ljudtrycksnivå.
Ett alternativt sätt att ange hörselintrycket är det så kallade bullertalet. Både hörnivå och
bullertal är approximativa och samtidigt komplexa bedömningsmetoder.
Tidsvarierat ljud
Förutom hörnivå och bullertal kan man beskriva och ange värden för hur en ljudnivå
varierar med tiden. Den ekvivalenta ljudnivån är benämningen för medelvärdet av ett
ljud som varierar över tid. Graden av uppkomna hörselskador relaterar väl till den ekvivalenta ljudnivån vid medelhöga och höga nivåer, men inte för lägre nivåer.
3
Interaktionsdesign grundkurs C1 :: 2011/12
Human Factors :: Hörselsinnet
Ljudets påverkan på människan
BILD: Ytteröra, mellanöra & inneröra (Holmgren, 1987)
Ljud förmedlas via ytterörat och hörselgången till trumhinnan och mellanörats hörselben
(hammaren, städet och stigbygeln), varefter det förmedlas vidare till innerörat. Innerörat
består i sin tur av vätskefyllda kanaler uppdelade på hörselsnäckan med hörselsinnesorganet
och båggångsapparten med balansorganet. I hörselsnäckan finns tre parallella kanaler
som skiljs åt av tunna membranväggar och på ett av dessa membraner finns de hårceller
som är de egentliga sinnescellerna. Det är via dessa som vibrationer i vätskan överförs till
hörselnerven, som i sin tur leder informationen vidare till olika delar av hjärnan där
ljudet tolkas och ger upphov till sådant som försvarsreaktioner, förståelse av tal, osv.
Hjärnan och hörselsinnets nervsystem kan lära sig att undertrycka signaler som inte är av
intresse för individen. Det medför bland annat att vi reagerar kraftigt på ett nytt ljud
men mindre eller kanske inte alls när det upprepas.
Temporär och permanent hörselnedsättning
Hörselnedsättning hos en individ innebär att individens hörtröskel vid någon frekvens
överstiger den standardiserade hörtröskeln med mer än 20 dB. Hörselnedsättning kan
orsakas av mycket förutom buller: infektioner, giftiga ämnen, vissa läkemedel, skador,
sjukdomar och normalt åldrande. Eftersom bullerskador i allmänhet utvecklas långsamt
är de inte lätta att lägga märke till för den som drabbas. Ett undantag är temporär hörselnedsättning vid exponering av kraftigt buller, då man kan få öronsus och nedsatt hörsel i upp till ett dygn efter exponeringen. Detta kan vara en skyddsmekanism men också
ett förstadium till permanent hörselnedsättning. Den typ av ljud man utsätts för och den
tid man utsätts för dessa ljud ger upphov till olika typer av skador i hörselorganen, till
exempel skador i trumhinnan, hårcellerna, innerörat och hörselbenen.
Fysiologiska reaktioner – stress
Exponering för buller kan bland annat medföra förhöjt blodtryck, minskad blodcirkulation i fingrarna, ökad muskelspänning och utsöndring av stresshormoner. Denna typ av
reaktioner är vanligtvis inte särskilt starka så länge man inte försöker kompensera – men
om man försöker kompensera och hålla uppe prestationsnivån på samma nivå som utan
buller kan det medföra en ökad stress (ökning av stresshormoner).
Andra effekter av bullerexponering är huvudvärk och sömnstörningar efter exponeringen.
Långvarig exponering för buller vid höga nivåer kan lida till psykosomatiska sjukdomar
och störd nattsömn på grund av buller kan påverka det allmänna hälsotillståndet.
4
Interaktionsdesign grundkurs C1 :: 2011/12
Human Factors :: Hörselsinnet
Maskeringseffekter
Buller kan maskera önskvärt ljud som till exempel samtal och varningssignaler. Omvänt
kan buller maskeras med ljud i form av musik. Vid lågt buller upplevs detta ofta positivt,
men om det är högt buller som ska maskeras kan musiken till slut upplevas som ett ännu
större bullerproblem. En allmän regel är därför att man vid utformning av varningssignaler tar hänsyn till maskeringseffekter – praktiska lyssningsprov bör alltid genomföras.
Subjektiva störningar och beteendereaktioner
En faktor som påverkar upplevelsen av att vara ”störd av buller” är möjligheten att förutsäga och kontrollera bullret. En annan är inställningen till själva bullerkällan (till exempel
kan man acceptera susandet från det egna ventilationssystemet men ha svårt för brummet
från grannens värmepump). Individuella skillnader i störningsgrad kan inte förklaras av
någon specifik bullerkänslighet (med undantag för hörselskadade) utan beror snarare på
det tillstånd personen för tillfället befinner sig i.
Mera komplexa arbetsuppgifter försvåras i buller medan enkla och monotona arbetsuppgifter påverkas mycket lite så länge bullernivåerna inte är extremt höga och motoriska
färdigheter påverkas generellt inte nämnvärt av måttligt buller.
Bullerpåverkan kan även ha indirekta effekter på arbetsprestationen som mental trötthet
och minskad motivation. Ibland blir sådana eftereffekterna starka trots att man inte
kunnat konstatera någon effekt under själva arbetet. Om bullret är oförutsägbart och
utanför den drabbades kontroll kan eftereffekterna bli mycket kraftigare.
Inverkan av infra- och ultraljud
Det är ganska lite känt om vilka effekter dessa typer av ljud har på människan, men
bland de effekter som har rapporterats (framförallt när det gäller infraljud), finns obehagskänslor, trötthet, huvudvärk, yrsel och illamående.
Mätmetoder
Objektiva mätdata:
Objektiva mätdata speglar inte alltid graden av störning och man bör därför i regel komplettera med subjektiva bedömningar från de som exponerade för störande ljud.
Samtidigt är objektiva mätdata av stor betydelse för:
− arbetshygieniska mätningar för att bedöma om det finns risk för hörselskador och/eller
om olika tillämpningsregler uppfylls,
− åtgärdsinriktade mätningar som ligger som underlag för bullerdämpande åtgärder,
− fastställande av angivna ljudeffekter när man ska klassificera eller välja utrustning som
utgör bullerkällor, liksom för att kontrollera ljudgarantin för dessa.
5
Interaktionsdesign grundkurs C1 :: 2011/12
Human Factors :: Hörselsinnet
Mätteknik
Ljudnivåmätare består av mikrofon, förstärkare, filter och visarinstrument, där mikrofonen i regel är den svagaste länken och bestämmer noggrannheten.
Olika typer av filter kan användas för säkrare bedömning av hörselskaderisken. Filtren
efterliknar örats sätt att uppfatta ljud. Vill man ha ett underlag för bullerdämpande åtgärder måste man också göra en frekvensuppdelad mätning av ljudet.
Man behöver också ta hänsyn till ljudens tidsaspekter.
− Integrerande ljudnivåmätare mäter den ekvivalenta ljudnivån under en vald tidsperiod
mellan en minut till en arbetsdag.
− Vid mätning av kraftiga så kallade transienter (som skott, hammarslag, etc.), krävs
impulsljudnivåmätare som kan registrera kortvarigt ljud.
Mätstrategier
Orienterande mätningar för en breda kartläggningar av möjliga problem.
− Mätning av ljudnivån i ett mindre antal fasta mätpunkter i öronhöjd och där personalen normalt befinner sig.
− Om ljudnivån varierar mer än 5-10 dB(A) mäts ekvivalenta ljudnivån under en viss tid
som minst bör omfatta en arbetscykel.
− Om personalen förflyttar sig på ett oplanerat sätt runt en bullerkälla, kan en integrerande ljudnivåmätare användas. Den kan då förflyttas i förhållande till bullerkällan på
ett sätt som motsvarar personalens rörelsemönster.
− Vid arbete som innebär förflyttning över större områden och/eller mycket varierande
arbetssituationer krävs alltid integrerande mätningar av den ekvivalenta ljudnivån och
dessa mätningar måste utföras över lång tid, ibland flera veckor.
− En strategi för orienterade mätningar är att göra jämförande mätningar vid sämsta
möjliga (alla tänkbara bullerkällor påslagna) och bästa möjliga (alla bullerkällor som
kan kontrolleras avslagna) bullersituation.
Fördjupade mätningar då åtgärder behöver vidtas.
− Vid fördjupade mätningar kan man utöka antalet mätpunkter, förlänga mättiden av
ekvivalentnivåer, göra frekvensanalys (för att bedöma hörselskaderisk), med mera.
− Om arbetshygieniska mätningar tyder på att man måste vidta åtgärder krävs nästan
alltid en frekvensanalys.
− Vid åtgärdsinriktade mätningar i större industrilokaler behöver man ofta lokalisera och
mäta ljudnivån orsakad av de starkaste bullerkällorna – helst med låg bakgrundsnivå.
Teknisk akustik
Bullerbekämpning
Systematisk bullerbekämpning bör omfatta (minst) något av detta: (i) minska eller eliminera bullret vid källan, (ii) hindra utbredning av bullret, (iii) minska exponering med
akustisk planering, (iv) hörselvård.
6
Interaktionsdesign grundkurs C1 :: 2011/12
Human Factors :: Hörselsinnet
(i) Minska bullret vid källan
− Förändra eller välj nya mekaniska konstruktionslösningar, nya material och/eller kombinationer av material. Utöka med skal, kåpor, skydd, med mera. Förändra geometrin
på pumpar, fläktar, kanalsystem med mera.
− Vid transport av vätskor ska skarpa kanter, böjar och hinder i rörledningar och kanaler
undvikas, då dessa kan ge upphov till ljud på grund av turbulenta strömmar.
− Utforma vibrerande skal och kåpor med liten totalyta eller stor performeringsgrad.
− Inför förstyvningar på vibrerande maskindelar för att undvika resonansljud.
− Bygg så att vibrationer inte överförs till andra delar.
(ii) Hindra utbredning av buller
− Vibrationsdämpare för uppställning eller upphängning av maskiner, inkapsling av
maskiner, skärmar, absorbenter, förbättring av reduktionstal i väggar, golv och tak,
samt separerade stomsystem eller extra tjockt bjälklag, med mera.
− Minska ljudnivån i efterklangsfältet vid större avstånd från källan genom att arbeta
med absorbenter som till exempel glasull eller stenull.
− Vid ljudisolering hindrar man ljud från att sprida sig från en lokal till en annan. Ju
högre ytvikt en vägg har, desto mer isolerar den och ju högre frekvensen är desto mer
dämpas ljudet (upp till ett gränsvärde beroende på material). Dubbelväggar bestående
av två skikt med en luftspalt mellan kan isolera om man får tillräckligt hög ytvikt hos
skikten och tillräckligt bred luftspalt samt gärna har mineralull i spalten. Springor och
öppningar har en stor negativ inverkan.
− Ljud leds ofta i rör och kanalsystem från ventiler, propellrar, fläktar, och pumpar. Det
är därför viktigt att ha kanaldelar med ljudabsorberande material på väggarna.
− Minska spridning av stomljud från maskiner genom att ställa dem på vibrationsdämpande ben eller fundament som är isolerat från byggnadsstommen med elastiska fogar.
(iii) Akustisk planering
På alla planeringsnivåer ska man sträva efter att minimera exponering för skadligt och
irriterande buller och ta hänsyn till en mängd variabler.
− Arbetsmetoder: t.ex. bullrar nitning mer än automatsvetsning eller limning – men
samtidigt måste också hänsyn tas till andra typer av hälsorisker som kemiska, etc.
− Val av maskiner och annan utrustning.
− Placeringen av bullrande maskiner.
− Avståndet mellan bullerkällor och operatörer.
− Planering av underhåll av maskiner, då förslitning av maskiner och maskindelar ofta
ökar bullernivåerna.
(iv) Hörselvård
− Arbeta aktivt med regelbunden hörselkontroll och personliga hörselskydd.
− Valen av hörselskydd kräver uppgifter om ljudmiljön vid arbetsplatsen.
− Viktigt att försöka behålla möjligheter att få önskvärd information via hörseln samtidigt som man skyddas för buller. Nya elektroniska typer av kåpor dämpar höga ljudnivåer samtidigt som man fortfarande kan föra en normal konversation.
7
Interaktionsdesign grundkurs C1 :: 2011/12
Human Factors :: Hörselsinnet
Bestämmelser om buller
Det finns regleringar och bestämmelser kring ljud och buller samlade hos olika statliga
myndigheter.
− Arbetsmiljöverket har dels allmänna föreskrifter, dels föreskrifter som handlar om
speciella arbetsmiljöer, t.ex. storkök, förskolor, olika förarhytter. Reglerna finns på
Arbetsmiljöverkets hemsida (www.av.se).
− Det finns också EU-direktiv om både buller i arbete och omgivningsbuller.
− Boverkets byggregler anger en ljudklassningsstandard för bostäder och en del andra
lokaler (www.boverket.se).
− Socialstyrelsen har krav på bullerskydd som avser verksamheter i byggnader
(www.socialstyrelsen.se), naturvårdsverket anger krav som gäller under tiden då byggnadsarbete pågår och som gäller omgivningsljud som exempelvis fläktljud
(www.naturvardsverket.se).
− Trafikverket (förr Vägverket) har krav som avser ombyggnad och nyetablering av
vägar (www.trafikverket.se).
Referenser
Denna text är en sammanfattning baserad på kapitel 5.2 Ljud (s. 220-256) i boken:
Arbete och teknik på människans villkor
Stockholm: Prevent, 2008
ISBN 9789173651103
Bilden på örat (Holmgren, 1987) är hämtad från boken Arbete och teknik på människans
villkor och tabellen med värden för decibelskalan kommer från Statens skola för vuxna i
Härnösand (http://www.kursnavet.se/kurser/arbmiljo/kurs/ljudniva.htm).
8