Akustyka w klimatyzacji Cz. 2.Przykładowe obliczenia akustyczne dla czytelni

Dobór nawiewników

Podczas doboru nawiewników rozważono kilka opcji ich rozmieszczenia w zależności od nawiewanego strumienia powietrza i wymiaru urządzeń. Zaczęto od możliwie najmniejszego strumienia powietrza, a potem go zwiększano w kolejnych wariantach i sprawdzano, jak zmienia się szum własny nawiewnika (L_WNC), prędkość powietrza (V_L, V_H1) i różnica temperatury pomiędzy powietrzem w czytelni a powietrzem nawiewanym (D_tL). Im mniejsza liczba nawiewników, tym mniej skomplikowana jest sieć kanałów nawiewnych.

Ze względu na optymalną prędkość nawiewu powietrza, prędkość przepływu powietrza w pomieszczeniu oraz poziom szumów własnych nawiewników i łatwość rozprowadzenia kanałów systemu klimatyzacyjnego do nawiewników wybrano wariant E (tabela 1).

Analiza akustyczna

Celem analizy akustycznej było dobranie tłumika akustycznego o dopuszczalnej wartości poziomu natężenia dźwięku w czytelni. Wartość dopuszczalną określono jako 30 dB.

Zakres rozdziału obejmował określenie mocy akustycznej poszczególnego nawiewnika, określenie właściwości akustycznych pomieszczenia oraz obliczenie poziomu natężenia dźwięku A w piętnastu wybranych punktach pomiarowych.

Poziom mocy akustycznej poszczególnych nawiewników obliczono za pomocą programu Tłumik [5], uwzględniając:

     a. poziom mocy źródła (L_w);

     b. tłumienie (DL):

- na długości kanału nawiewnego,- na kolanach,

- na rozgałęzieniach;

     c. wzrost natężenia hałasu:

- na wylocie z centrali, przejściu z kanału prostokątnego na okrągły,

- szum własny nawiewników,

- szum własny tłumika.

W dobranej instalacji niskie są prędkości przepływu powietrza, dlatego szum własny nawiewników i tłumika nie ma znaczenia. Z programu otrzymano poziom mocy akustycznej danego nawiewnika. Znając objętość pomieszczenia, jego chłonność i liczbę źródeł przy statystycznym rozkładzie fal, które mogą tam wystąpić, liczono poziom natężenia dźwięku w wybranych punktach obserwacji. W każdym punkcie obserwacji uwzględniono:

• odległość od źródła r,
• kierunkowość źródła zależną od usytuowania nawiewnika w pomieszczeniu G,
• możliwość odbicia się fal A.

Otrzymano rozkład natężenia dźwięku, szukano najbardziej niekorzystnego punktu (o najwyższym poziomie natężenia) w danej częstotliwości i na podstawie tego punktu dobierano tłumik.

Tok postępowania przy obliczaniu poziomu natężenia dźwięku

W pomieszczeniu czytelni stworzono siatkę punktów pomiarów, tak aby uwzględniała ona strefę przebywania ludzi i zagęszczenie źródeł hałasu.

Dla każdego typu powierzchni (uwzględniając rodzaj materiału wykończeniowego) wyliczono chłonność A w zależności od częstotliwości. Od częstotliwości zależy również G – współczynnik kierunkowy, stały dla wszystkich nawiewników.

Nawiewniki zostały podzielone na cztery grupy ze względu na zmianę średnicy kanału doprowadzającego powietrze (tabela 4). Zmiana średnicy to zmiana natężenia poziomu akustycznego, dlatego przyjęto siatkę jak na rys. 2. Moc akustyczna każdego nawiewnika zależy od częstotliwości (tabela 5). Mając taką siatkę, obliczono odległość r pomiędzy punktem pomiaru a źródłem hałasu (rys. 3).

Dalsze obliczenia przeprowadzono dla każdego punktu pomiarowego. Pokazano je w tabeli 6. DL to poprawka związana z chłonnością akustyczną wnętrza czytelni i kierunkowością źródła – stała dla wszystkich nawiewników, ale zależy od odległości r.

Dla każdego punktu pomiarowego (1–15) wykonano zestawienie LP_x jak dla pkt 1 – patrz tabela 7. SUMA jest to suma natężeń dźwięku od wszystkich nawiewników w oktawach. POPRAWKA ze względu na krzywą A jest stała dla wszystkich punktów pomiaru, ale zmienia się w zależności od częstotliwości, dB(A). LA = SUMA + POPRAWKA, dB(A). TŁUMIK = LA – 30 dB – jest to wielkość, jaką musi stłumić tłumik, aby nie przekroczyć wymaganych 30 dB.

Sprawdzono, który punkt pomiarowy ma najwyższe wartości w wierszu TŁUMIK w każdej częstotliwości – jest to punkt pomiarowy nr 5 (patrz tabela 8 i rys. 4). Dobrany tłumik musi tłumić w niskich częstotliwościach.

Wnioski

1. w systemie klimatyzacyjnym jednym z głównych źródeł hałasu są wentylatory,
2. sposób doprowadzenia kanału wentylacyjnego do nawiewnika ma wpływ na szum własny tego ostatniego (poziome doprowadzenie powoduje mniejszy wzrost natężenia dźwięku),
3. zmniejszenie prędkości powietrza nawiewanego powoduje zmniejszenie natężenia dźwięku,
4. wraz ze wzrostem długości kanału wentylacyjnego spada poziom natężenia dźwięku,
5. im więcej zmian kierunku przepływu powietrza w kanale wentylacyjnym, tym większe tłumienie,
6. każda redukcja średnicy kanału wiąże się ze wzrostem natężenia akustycznego,
7. warto przeanalizować (wbrew zasadom wymiarowania), czy ze względu na natężenie dźwięku w kanale wentylacyjnym niezbędne jest częste redukowanie wymiarów kanałów,
8. przy dokładnej analizie akustycznej dowolnego pomieszczenia o podwyższonych wymaganiach akustycznych warto posłużyć się odpowiednimi programami oraz skorzystać z pomocy specjalistów od akustyki.

Literatura

1. Lewen W., Akustyka w systemach wentylacyjno-klimatyzacyjnych, „Chłodnictwo & Klimatyzacja” nr 9/2006.
2. Sadowski J., Akustyka architektoniczna, PWN, 1976.
3. Wojtas K., Klimakonwektory wentylatorowe. Poradnik projektanta, CIAT, 2007.
4. Zieliński T., Ochrona środowiska pracy przed hałasem, Politechnika Łódzka, 1993.
5. Tłumik, program własny dr. B. Stolarskiego i P. Zawadzkiego do obliczania i konstrukcji tłumików absorpcyjnych do instalacji o niskich prędkościach przepływu.
6. PN-B-02151-02:1987 Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach.
7. Człowiek i jego środowisko (ang. The problems of ­human environment), rezolucja ONZ nr 2390, maj 1969 r.