Мероприятия по снижению уровня шума в системах кондиционирования
Опубликовано: 16 сентября 2010 г.
2390
Н. Копылов
Низкий уровень шума очень важен при работе систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Ведь шум – один из основных факторов, нарушающих комфортное состояние людей, пребывающих в помещении. Поэтому при проектировании и подборе соответствующего оборудования обязательно должны учитываться его акустические характеристики.
Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.
Допустимый уровень шума еще в большей степени, чем температура и относительная влажность воздуха, зависит от характера использования помещения и вида осуществляемой в нем деятельности. Соответствующие нормативы приведены в СНиП 23-03-2003 «Защита от шума». Наиболее строгие требования предъявляются к палатам больниц, жилым комнатам квартир, номерам гостиниц и спальным помещениям детских садов. Здесь уровень шума не должен превышать 35 дБ. Нормативы для школ, рабочих помещений управлений, торговых и развлекательных заведений несколько мягче: 40–60 дБ.
Передача шума от системы кондиционирования во внешнюю среду происходит двумя основными способами: по воздуху и через сооружения (посредством вибрации). Так называемый гидравлический шум, передаваемый через жидкости, текущие по трубам, в обычных кондиционерах ничтожно мал.
В обычной установке кондиционирования основными источниками шума, передаваемого по воздуху, являются:
• холодильный блок или внешний конденсатор с воздушным охлаждением;
• внутренние вентиляторы или фэнкойлы;
• вентиляторы центральной системы обработки воздуха;
• воздухоприемники, распределители воздуха и решетки системы циркуляции воздуха;
• насосы;
• внутренние блоки кондиционеров с испарителями и продувочными вентиляторами и др.
Среди основных источников шума при работе кондиционерного оборудования, наиболее часто используемого в помещениях малого и среднего объема, могут быть названы:
• в автономных кондиционерах моноблочного исполнения – компрессор и вентилятор теплообменника. В установках с воздушным охлаждением (дополнительно) – встроенные центробежные вентиляторы;
• в автономных кондиционерах типа Roof-Top (крышные) – вентиляторы конденсатора, компрессор и вентиляторы теплообменника;
• в вентиляционных секциях центральных кондиционеров шум и вибрация возникают от вентилятора и трансмиссии «мотор–вентилятор».
Уровень производимого оборудованием шума могут заметно повысить недостаточно отрегулированные и плохо отцентрированные вращающиеся элементы, изношенные подшипники и т.д.
Обычно кондиционеры для средних и малых помещений характеризуются уровнем шумового давления от 25 до 50 дБ. Значительно более шумными являются централизованные системы кондиционирования.
Рассмотрим основные методы борьбы с шумом.
Выбор места расположения кондиционера
Для установок, монтируемых снаружи здания, при выборе их расположения не допускаются как обратное проникновение шума в помещение, так и распространение его за границы определенной зоны – в пределах нормативов.
Рекомендуется избегать расположения установок внутри шахт и лестничных пролетов, так как уровень шума в них значительно возрастает. Кроме того, необходимо монтировать установки как можно дальше от дверей или окон. Даже несильный шум, который мог бы гаситься стеной, при его проникновении через открытую дверь или окно приводит к дискомфорту.
Звукоизоляция
Звукоизоляция предотвращает передачу на различные расстояния звуковых волн, производимых источником шума. Компрессор кондиционера может помещаться в звукоизолирующем коробе. Звукоизоляция стен и потолка специальных помещений производится с использованием «тяжелых» материалов – стенной кладки, стального листа, свинцовых пластин и т.д. Избыточная звуковая энергия частично поглощается стенами (переходя в тепловую), частично отражается обратно в направлении источника шума. На рис. 1 показана зависимость изоляционных свойств различных стен от их массы. Из графика видно: чем больше удельный вес стенной кладки, тем выше ее изоляционные способности.
Поглощение шума
Различные материалы в той или иной степени обладают свойством «гашения» звука, уменьшая амплитуду звуковых колебаний, снижая их отражаемость. Степень поглощения звука в помещении может быть определена по следующей формуле:
А = & • S,
где & – коэффициент поглощения звука материалом; S – площадь поверхности (м2), выполненной из материала, поглощающего звук или обработанного им.
К материалам, обеспечивающим гашение звука, относятся стекловата, минеральная вата, пенопласт с открытыми ячейками, пробка, ковролин и т.д. Они не могут полностью поглотить звук, но снижают его уровень. Опыт подсказывает, что шумно работающий кондиционер невозможно изолировать пенопластом, хотя сам по себе этот материал обладает очень высокими звукопоглощающими свойствами.
Правильный подбор звукопоглощающих материалов для покрытия стен или потолка позволяет в значительной степени устранить эффект возрастания уровня шума, имеющий место при наличии в помещении «твердых» стен.
В настоящее время для снижения уровня шума в помещении производят композиционные материалы – пластины со звукопоглощающими прослойками. Чаще всего используют пластины, имеющие одну либо две свинцовые прослойки со слоем пенопласта или другого звукопоглощающего материала.
В некоторых случаях требуется создание вокруг установки защитного акустического барьера. С этой целью применяют готовые панели, состоящие из стального листа и звукопоглощающих прокладок. Направленная к источнику шума поверхность таких панелей перфорирована, что позволяет обеспечить поглощение шума, а обратная сторона – сплошная, предотвращающая дальнейшее распространение звуковых колебаний. Высота панелей должна быть достаточной, чтобы не допускать прямого оптического просматривания установки. Снижение уровня шума установки, достигаемое при использовании таких панелей, может составлять до 12–15 дБ.
Отметим: звукопоглощающие материалы почти всегда накладываются на звукоизоляционные. Это обеспечивает одновременно и звукоизоляцию, и звукопоглощение.
В помещениях с «твердыми» стенами без звукопоглощающего покрытия целесообразно размещать кондиционеры, имеющие очень низкий уровень шума. К установкам, используемым в помещениях, конструкции которых хорошо поглощают шум, такие требования не предъявляются.
Борьба с вибрацией
Вибрация может распространяться по конструкциям на большие расстояния, «проявляясь» затем в виде акустического шума. Поглощение вибрации, передаваемой от элементов системы кондиционирования строительным конструкциям, осуществляется обычно с помощью антивибрационных подставок и прокладок (рис. 2). Как правило, в установках малой и средней мощности речь идет об эластичных прокладках из стекловолокна или эластомеров.
Установка шумоглушителей
Одна из эффективных мер по снижению аэродинамического шума в воздушном потоке в системах центрального кондиционирования – установка шумоглушителей.
По конструкции наиболее часто применяемые шумоглушители делятся на пластинчатые и трубчатые. Главная их особенность – наличие развитых поверхностей, облицованных звукопоглощающим материалом.
Пластинчатый шумоглушитель (рис. 3) представляет собой коробку из тонкого металлического листа, проходное сечение которой разделено пластинами или ячейками, облицованными звукопоглощающим материалом (минеральная вата, войлок из органических волокон, стекловолокно и пр.). При этом звукопоглощающий материал подвергается противоабразивной обработке – для снижения потерь напора из-за трения – или имеет покрытие из очень легкого синтетического материала (например, пластика). Ячейки могут располагаться между двумя слоями металлического перфорированного листа. Расстояние между ячейками колеблется от 75 до 300 мм, в зависимости от размеров шумоглушителя. При равенстве сечений на входе и выходе, увеличение количества ячеек приводит к снижению шума, но одновременно увеличивает потери давления.
Трубчатый шумоглушитель (рис. 4) выполняется в виде двух круглых или прямоугольных труб, вставленных одна в другую. Пространство между наружной (гладкой) и внутренней (перфорированной) трубой заполнено звукопоглощающим материалом (например, стекловолокном, покрытым тонким слоем пластика). Размеры внутренней трубы совпадают с размерами воздуховода, на котором устанавливают шумоглушитель.
Трубчатые шумоглушители применяют на воздуховодах диаметром до 500 мм.
Значение понижения шума в шумоглушителе (при равных показателях скорости воздушного потока) зависит, главным образом, от толщины и местоположения звукопоглощающих слоев, а также длины самого шумоглушителя (как правило, она стандартна – 600, 900 и 1200 мм).
В основном применение шумоглушителей является действенной мерой в диапазоне частот от 500 до 4000 Гц. При более низких частотах их эффективность намного ниже.
Лучший эффект достигается при размещении шумоглушителя в месте прохождения воздуховода через стену. В этом случае возникающие в помещении акустические колебания частично гасятся стеной, затем шумоглушителем и только потом передаются в воздуховод. Необходимо избегать установки шумоглушителя полностью вне помещения, так как шум может производиться и стенками воздуховода в самом помещении.
В отдельных случаях необходима установка секции шумоглушения. Она предназначена для снижения уровня шума, создаваемого центральным кондиционером (встроенными вентиляторами, насосами; потоками рабочих сред и т.п.)
Внутри секции шумоглушения закреплены звукопоглощающие пластины, которые изготавливаются, например, из нескольких слоев минеральной ваты специально подобранной плотности. Внешняя поверхность минеральной ваты усилена стекловолокнистым покрытием.
Секции шумоглушения производятся нескольких типоразмеров (от 0,5 до 2 м) с разным количеством звукопоглощающих пластин.
Меры, относящиеся к самому источнику
Хорошие шумовые характеристики системы кондиционирования, прежде всего, обеспечиваются правильным выбором холодильной установки, блока обработки воздуха, вентиляторов и других элементов, имеющих, по возможности, наименьшие показатели уровня шума, исходя из технических потребностей проекта. В особых случаях может быть сделан заказ на производство холодильной установки и других компонентов системы в специальном шумопонижающем исполнении, включающем звукоизолированные компрессоры, специальные малошумные вентиляторы, другие вращающиеся компоненты с низкой скоростью вращения. Следует отметить: если установка располагает системой забора воздуха, шумопоглощающие прокладки должны размещаться как на входных, так и на выпускных воздуховодах.
В некоторых случаях можно снизить скорость вращения вентилятора. Это выполнимо до тех пор, пока мощность и давление воздуха сохраняются в пределах допустимого. Обычно при снижении скорости (частоты вращения) вентилятора сокращается и уровень шума. Например, при уменьшении скорости на 20 % уровень шума снижается на 5 дБ, снижение скорости на 30 % сокращает его на 8 дБ и т.д.
Скорость подачи воздуха по воздуховодам также должна быть ниже определенных значений, чтобы ограничить возникновение шума и исключить появление гула.
Заключение
Контроль уровня шума представляет собой сложный комплекс проблем, которые нельзя недооценивать. Они должны рассматриваться на стадии проектирования, когда есть возможность выбирать наиболее рациональные решения при условии недопущения роста затрат. После завершения работ по строительству объекта понижение уровня шума даже на несколько децибел представляется задачей намного более сложной и дорогостоящей.
Статья напечатана в журнале «Аква-Терм» #3(43) 2008