Шум от систем вентиляции и кондиционирования и мероприятия по его снижению

Меры по снижению шума в системах вентиляции и кондиционирования, относящиеся к самому источнику шума

Меры по снижению шума в системах вентиляции и кондиционирования, относящиеся к каналам передачи шума

Вентиляционные установки, кондиционеры и тому подобное оборудование в любом случае производят определенный шум при своем функционировании.

Основные факторы возникновения шума при работе оборудования:

• В вентиляционных установках и вентиляционных секциях центральных кондиционеров шум и вибрация возникают от вентилятора и от привода электродвигатель-вентилятор. Вращающиеся элементы, недостаточно отрегулированные и плохо отцентрированные, а также изношенные подшипники и т.д., могут заметно повысить уровень производимого шума;
• В воздушных конденсаторах шум производят  вентиляторы и компрессоры;
• В фанкойлах (кондиционерах-доводчиках) шум производится только вентиляторами;
• В автономных кондиционерах моноблочного исполнения шум создается компрессором и вентилятором теплообменника. В установках с воздушным охлаждением встроенные центробежные вентиляторы производят дополнительный шум; 

Системы кондиционеры для средних и малых помещений имеют незначительные параметры уровня шума. Уровень давления шума Lр может варьироваться от 25 дБ (А) испарительного блока (на расстоянии 1,5 м от источника), до 50 дБ холодильного блока с воздушным охлаждением (на расстоянии 10 м от источника).

Передача шума в установках

В установках систем вентиляции или кондиционирования передача шума от источника во внешнюю среду происходит тремя способами:

• Передача шума по воздуху: источником шума может быть установка, воздухоприемник, труба, стенка и т.д. Этот шум непосредственно воспринимается людьми. Он может распространяться как во внутреннем, так и во внешнем пространстве. Например, холодильный блок кондиционера с воздушным охлаждением, расположенный на крыше здания, производит шум, распространяющийся на окружающую территорию, но он может проникать и внутрь здания,доставляя беспокойство жильцам;
• Шум гидравлических систем: передается через жидкости, текущие по трубам. Он может возникать в результате образования полостей в насосе, резких изменений диаметра трубы, действием клапанов и т.д. Он может распространяться на большие расстояния, вызывая беспокойство;
• Шум, распространяемый через сооружения. Его источник — вибрация, передаваемая от установки к строительным конструкциям здания. Вибрации могут передаваться на большие расстояния, затем «проявляясь» в виде шума, передаваемого по воздуху.

Поглощение шума, передаваемого установками и трубами через пол и стены, осуществляется обычно с помощью антивибрационных подставок и прокладок. Обычно речь идет об эластичных прокладках из стекловолокна или эластомеров, помещаемых в местах соприкосновений.

Гидравлический шум и шум, передаваемый через сооружения, обычно воздействуют только на здание, в пределах которого они образуются, распространяясь на разные, порой удаленные его участки.

В вентиляционных установках с воздуховодами шум распространяется от источника обработки воздуха по вентиляционным каналам в разных направлениях. Мощность звука, вырабатываемого вентилятором, подразделяется приблизительно следующим образом: 50% — на выходе и 50% — на входе воздуха. Поэтому шум проникает в помещение как через воздухораспределительные устройства, так и через приточные воздухозаборные решетки. Установка распространяет шум также через панели перекрытия помещения, в котором она находится. Шум, передаваемый через перекрытия, примерно на 15 дБ (± 5 дБ) слабее звука от источника.

Бывают случаи возникновения шума, не произведенного установкой, но который поступает по каналам извне через распределитель, расположенный в шумном месте, либо по тому же вентиляционному каналу, пересекающему шумное помещение. Проходя через вентиляционные каналы, этот шум достигает других помещений, находящихся в некотором удалении, вызывая отрицательный эффект.

В системе кондиционирования основными источниками шума, передаваемого по воздуху, являются:

• Испарительный блок или внешний конденсатор с воздушным охлаждением;
• Вентиляторы центральной системы обработки воздуха;
• Воздухоприемники, распределители воздуха и решетки системы циркуляции воздуха;

Меры по снижению шума в системах вентиляции и кондиционирования

Меры но снижению шума в системах вентиляции и кондиционирования основываются на двух видах операций, применимых одновременно или последовательно:

• Меры, относящиеся к самому источнику шума;
• Меры, относящиеся к каналам передачи шума.

Эти меры всегда предусматриваются на стадии проектирования и применяются при монтаже систем (установок). В таком случае удается получить наилучшие результаты при меньших затратах.

Меры, принимаемые после завершения монтажа, иногда не могут дать такого же результата, и в любом случае затраты на такие работы значительно выше. По завершении работ некоторые меры могут оказаться просто материально невыполнимыми.

Меры, относящиеся к самому источнику шума

Выбор климатической установки

Низкий уровень шумовых характеристик установки прежде всего зависит от правильного выбора вентилятора вентиляционной установки. На этапе проектирования всегда рекомендуется использовать вентиляторы, имеющие низкий уровень шума, чтобы избежать необходимости установки изоляторов. Следует отметить, что, если установка располагает системой забора воздуха, шумопоглощающие прокладки должны устанавливаться 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.

Аналогичные меры могут быть приняты в отношении холодильных систем обработки воздуха. В особых случаях может быть сделан заказ на производство холодильной установки и других компонентов системы в специальном шумопонижающем исполнении (в определенных пределах, конечно), включающем звукоизолированные компрессоры, специальные мало шумные вентиляторы, другие вращающиеся компоненты с низкой скоростью вращения. Эти модели позволяют почти всегда обеспечить низкий уровень шума вблизи установки. Выбор места расположения (монтажа) установки

Когда установка монтируется вблизи одной, двух или трех отражающих стен, необходимо принимать во внимание так называемый «фактор направления» распространения звуковой энергии.

Надо также учитывать, что распространение шума установками происходит в различных направлениях неравномерно. Почти всегда имеются участки поверхности с большими или меньшими показателями шума, что позволяет правильно сориентировать расположение установки, ограждая ее соответствующие стороны.

Для установок, монтируемых с внешней стороны, например, снаружи здания (холодильные блоки с воздушным охлаждением, выносные конденсаторные блоки системы вентиляции и т.д.), выбор их расположения должен не допускать как обратного проникновения шума в помещение, так и распространение его за пределы определенной зоны в пределах допустимых норм.

Вибрация, передаваемая установкой на опоры, может быть погашена благодаря применению специальных противовибрационных материалов.

Ниже приводятся некоторые полезные рекомендации по выбору места расположения установок:

• Избегать расположения внутри шахт и лестничных пролетов. Уровень шума в них значительно возрастает;
• Производить монтаж установки как можно дальше от дверей или окон. Даже несильный шум, который мог бы гаситься стеной, при его проникновении через открытую дверь или окно может приводить к нежелательным последствиям;
• Установки с воздушным охлаждением имеют особенность по-разному распространять шум в зависимости от направления, имея «более шумные» и «менее шумные» стороны. Обычно более шумной является сторона выхода воздуха, а менее шумной — сторона забора воздуха. Это также необходимо учитывать при монтаже установки;
• Иногда может потребоваться создание вокруг установки защитного акустического барьера. С этой целью используют готовые панели, состоящие из стального листа и звукопоглощающих прокладок. Поверхность таких панелей, направленная на установку, имеет перфорацию, что позволяет обеспечить поглощение шума, а обратная сторона сплошная, что позволяет предотвратить его дальнейшее распространение. Высота панелей должна быть достаточной и не допускать прямого оптического просматривания установки. Снижение уровня шума установки, достигаемое при использовании этих панелей, может составлять до 12-15 дБ.

Выбор скорости подачи воздуха по воздуховодам

Скорость подачи воздуха по воздуховодам также должна быть ниже определенных величин с тем, чтобы ограничить возникновение шума и исключить появления эффектов «гула». Последние возникают из-за образования вдоль стенок воздуховодов турбуленции воздушных потоков, приводящей к появлению шумов низкой частоты. Шум низкой частоты очень трудно, почти невозможно, устранить после завершения монтажа установки. Поэтому особенно важно предусмотреть на стадии проектирования систем создание в воздуховодах потоков воздуха с низкой скоростью перемещения. Обычно шумы низкой частоты оказывают особый неприятный эффект на человека.

Предупреждение возникновения эффекта гула в воздуховодах

Таблица №1 Максимальная допустимая скорость перемещения воздуха и минимальная толщина стального листа.

- указаны максимальные показатели скорости подачи воздуха по воздуховодам в зависимости от их размеров;

- кроме того указываются минимальные толщины используемого стального листа.

Меры, относящиеся к каналам передачи шума  

Эти действия относятся главным образом к понижению шума, передающегося по воздуховодам. Они являются отличными шумопередающими каналами, а иногда даже способствуют его усилению.

В связи с этим возможны следующие нежелательные явления:

• Распространение шума от вентилятора в соседние помещения, к которым имеются подводы воздуха. Шум может производиться как внутри канала, так и самими стенками воздуховода при их вибрации, передаваемой от вентилятора;
• Проникновение шума в соседние помещения со стороны более шумных помещений через воздухосборники и распределители воздуха, либо через стенки самого воздуховода;
• Возникновение эффекта гула, как это было описано выше.

Для ограничения перечисленных шумовых явлений могут применяться различные меры. Такие как, ограничение максимальной скорости воздуха в воздуховодах или выбор минимальной толщины листа для изготовления воздуховодов (см. Таблицу №1).

Далее приведем описание некоторых мероприятий по снижению шума, связанные со способом подсоединения отдельных элементов вентиляционных сетей, внутренним покрытиям воздуховодов, установкой шумоглушителей и т.д.

Подсоединение вентилятора к воздуховоду

Между выходным патрубком вентилятора и воздуховодом всегда рекомендуется помещать противовибрационную прокладку или так называемую

"гибкую вставку". Она может быть как круглого, так и прямоугольного сечения, и предотвращает передачу вибрации от вентилятора к вентиляционному каналу.

Рекомендуется также предусматривать прямой участок воздуховода сразу же после места его подсоединения к вентилятору. Длина этого участка должна быть по крайней мере в 1,5 раза больше максимального диаметра выходного патрубка вентилятора и внутри его должна быть установлена звукоизоляция толщиной не менее 25 мм.

Прямой участок воздуховода позволяет снизить турбулентность и связанные с ней шум и вибрации. На выходе воздуха из вентилятора должны быть предусмотрены расширительные патрубки с углом не менее 30°, при заборе воздуха они должны быть не менее 60°. Это правило является общим для всего вентиляционного контура системы. Резкое изменение сечения каналов почти всегда приводит к появлению эффекта «гула». Все подсоединения и разводы должны быть выполнены с учетом последних достижений в области аэродинамики воздушных потоков.

Подсоединение воздухозаборников и распределителей воздуха

Подсоединение воздухозаборников и распределителей воздуха к основному воздуховоду должно быть по возможности соосным, чтобы избежать возникновения побочных шумов. Часто не соосное присоединение воздухозаборников и распределителей воздуха к основному воздуховоду приводит к серьезному повышению уровня шума, которое в ряде случаев может достигать 12-15 дБ. Отсутствие в воздухозаборниках и распределителях направляющих заслонок может также приводить к серьезному повышению уровня шума до 12 дБ.

При прохождении воздуха через решетки воздухозаборников и распределителей воздуха с большими скоростями происходит повышение уровня шума. Превышение расчетных показателей скорости движения воздуха на 10% приводит к повышению на 2 дБ показателей уровня шума. Удвоение скорости движения воздуха, по сравнению с расчетной, может привести к повышению уровня шума на 16 дБ.

Другим важным аспектом является правильное размещение заслонок, которые не следует устанавливать в непосредственной близости от воздухоприемников, поскольку в этом случае неизбежно будет возникать шум, зависящий от степени открытия заслонки.

Таблица №2 Влияние степени открытия заслонок на потери давления и повышение уровня шума.

Следует отметить, что защитные заслонки никогда не устанавливаются непосредственно на фланец распределителя воздуха.  

Покрытие вентиляционных каналов изоляционным материалом

Шум, распространенный по воздуховодам, может быть приглушен и ослаблен при покрытии воздуховодов специальным звукоизоляционным материалом.

Кроме этого шумоизоляция воздуховодов выполняет роль сохранения постоянной температуры воздушного потока, обеспечивает отсутствие конденсата на вентиляционных каналах  и предохраняет воздуховод от прогорания в случае пожара.

Использование нескольких воздухозаборников и распределителей воздуха

В случаях, когда необходимо произвести более равномерное распределение воздушных потоков при сохранении заданного (определенного) объема воздуха, например, в больших по площади помещениях, важно предусмотреть установку нескольких воздухозаборников и распределителей воздуха вместо того, чтобы делать один или два, но большего размера и соответственно с большей скоростью прохождения воздуха. Подбор воздухозаборников и распределителей в этом случае должен производиться при условии низкой скорости воздушных потоков. При равенстве объемов распределенного воздуха это даст возможность понизить уровень шума

Установка шумоглушителей

Один из вариантов уменьшения шума - установка шумоглушителей на отводных каналах от основного канала для того, чтобы избежать появления

перекрестного эффекта возникновения шума. Расположение шумоглушителя также имеет большое значение для контроля уровня шума. Это, в частности, имеет значение при установке вентиляционной камеры или холодильного агрегата в помещениях, к которым предъявляются повышенные требования к показателям шума. При установке шумоглушителя необходимо исключить расположение, при котором шум, производимый в помещении, мог бы проникать в воздуховод на выходе из шумоглушителя, сводя на нет работу последнего. Как правило, лучший эффект при установке шумоглушителя достигается при его размещении в месте прохождения воздуховода через стену. И действительно, производимый в помещении шум частично гасится стеной и затем через шумоглушитель попадает в воздуховод. Необходимо избегать также установки шумоглушителя полностью вне помещения, так как шум может производиться и стенками воздуховода до шумоглушителя в самом помещении.

Еще одной проблемой, лишь косвенным образом связанной с работой вентиляционной установки, является так называемый эффект «перекрестного разговора», то есть обратного попадания шума, например, звука от беседы через воздухоприемники и распределители воздуха. Этот шум может проходить по основному каналу и выходить в соседнюю комнату. Теряется эффект конфиденциальности, что в некоторых случаях недопустимо (например, кабинеты руководства, банковские холлы и т.д.) Когда один и тот же канал обеспечивает подвод воздуха одновременно к нескольким помещениям, между которыми должна сохраняться конфиденциальность, необходимо принять соответствующие меры. Одной из таких мер является установка шумоглушителей после воздухозаборников и распределителей воздуха на соответствующих каналах подвода воздуха. Таким образом, каждое помещение остается изолированным от проникновения в него и из него шума.

Заключение

Контроль за уровнем шума представляет собой сложный комплекс проблем, которые нельзя недооценивать. Но во всех случаях, когда уровень шума становится важным элементом проекта, рекомендуется обратиться к специалистам в области монтажа вентиляционных систем, систем холодоснабжения и кондиционирования. Контроль за шумом является почти всегда дополнительным и важным фактором при составлении сметы затрат, трудно поддающимся предвидению со стороны тех, кто не является специалистом в данной области, Наконец, как это уже было сказано ранее, проблемы борьбы с шумом должны рассматриваться на стадии проектирования, когда есть возможность выбирать наиболее рациональные решения при условии недопущения роста затрат, ведь после завершения работ по строительству объекта, понижение уровня шума даже на несколько дБ представляется задачей намного более сложной и дорогостоящей.