8. Звукоізоляція вентиляційних каналів

Приміщення, в яких за характером роботи необхідно мати потужні джерела світла (телестудії, кіноатель`є) або розмістити велику кількість глядачів (кінотеатри, концертні зали) в більшості випадків обладнуються системами для вентиляції або для кондиціонування [7]. Такі пристрої являють собою дуже складну систему повітреводів, на початку яких встановлюють потужні вентилятори, що нагнітають або всмоктують повітря. Вентилятори і електродвигуни, які приводять їх до руху є джерелами шуму великого рівня. Шуми по повітреводам передаються за допомогою звукових хвиль і вібрацій в звукоізолююче приміщення. При проектуванні вентиляційних установок важливо правильно розташувати вентиляційні камери і агрегати в них. В більшості випадків розташовують одну камеру вентиляційної системи на горищі, а іншу — в підвальному приміщенні. При проектуванні слід прагнути, щоб ці камери не знаходились під або над приміщенням. Для вентиляції двох або більше приміщень з підвищеними вимогами до звукоізоляції слід встановлювати окремі камери для кожного з них для уникання проникнення шумів із одного приміщення в інше по повітреводам. Слід пам`ятати, що один і той самий агрегат може бути джерелом шума більшого або меншого рівня. Це залежить від сумлінності його балансування, перекосів платформи, на якій його встановлено, від точності підгонки деталей, що обертаються.

Для зменшення вібраційних шумів, які утворюються вентиляційною системою 1, 5 (рис.31), бажано встановлювати її на окремому фундаменті 6, 7. В якості платформ для встановлення мотора вентилятора 2 в більшості випадків використовується залізобетонна плита 3, яка амортизується пружніми прокладками із сталевих пружин, пробкових або гумових брусків або войлока 4.

Для визначення потрібного повітреобміну необхідно знати кількість теплоти, що виділяється в приміщенні.

Встановлено, що людина виділяє 75-125 ккал в годину, а 1 кВтгод, що витрачається на освітлення, — 860 ккал/год.

Необхідна кількість повітря, що вентилюється, може бути знайдена за формулою, м³/год:

,

де Т — кількість теплоти, що виділяється; - перепад температур повітря біля виходу з приміщення і приточного повітря.

Приблизно можна вважати, що для радіомовних студій; для телевізійних студій; для апаратних і інших приміщень.

Для кінотеатрів, концертних залів і залів багатоцільового призначення кількість повітря, що вентилюється, м³/год: Q=(5…10)V, де V — об`єм приміщення.

За отриманим значенням Q із табл.6 обирають кондиціонер або вентилятор, продуктивність якого близька до потрібного.

_{Таблиця 6}

Індекс кондиціонера	Вентилятор	Електричний двигун			Загальна маса, кг
	Частота обертання, об/хв	Повний тиск, Н/м2	Частота обертання, об/хв	Потужність, кВт
КД1061І КД1062І КД1063І	750 950 650	800 1200 600	1440 1440 1440	4,4 7 4,5	508 528 508
КД2010В КД2010І КД2011І	450 550 720	600 800 1200	980 980 1460	7 10 11	810 811 827
КД4010В КД4010І КД4011І	350 450 570	600 800 1200	980 980 1460	14 20 28	1405 1430 1435
КД60 61 КД60 61-І КД60 61-ІІ	290 340 410	600 800 1200	735 980 980	20 28 40	3176 3176 3272

Перші дві цифри після КД відповідають продуктивності в тисячах м³ за годину.

Необхідний повітреобмін можна отримати при малій частоті обертання великого за діаметром ротора вентилятора або за рахунок збільшення частоти обертання і зменшення лопастей вентилятора. В першому випадку утворюються низькочастотні шуми відносно малого рівня, в другому — високочастотні.

Шумові характеристики джерел шума (вентиляторів, кондиціонерів, електродвигунів і т.д.) слід брати за паспортними даними на це обладнання або за каталожними даними. При відсутності шумових характеристик їх слід визначати експериментально або користуватись емпіричними формулами.

Загальний рівень шума вениляторів можна визначати за формулою, в дБ:

,

де L — критерій шумності, що залежить від типу і конструкції вентилятора; H — повний тиск, що утворюється вентилятором, кг/м; Q — продуктивність вентилятора, м/c; , при роботі вентилятора з максимальним ККД і дБ, при ККД, що відрізняється від максимального не більш ніж на 20%.

Критерій шумності L вентиляторів, що використовуються на практиці (Ц4-70, Ц4-76, Ц9-57, МЦ, К і інших) лежить в межах 41...48 дБ, при роботі на нагнітання повітря і від 38 ... 46 дБ, при всмоктуванні.

Рівень шума вентилятора можна визначити і за формулою:

,

де L — критерій шумності, ; D — діаметр лопастей вентилятора, м; n — частота обертання оборотів ветилятора, об/хв;

,

Q — продуктивність, м³/c. При , дБ для вентиляторів типу “К”, при фактор шумності “лінійно” зростає від 22 до 34 дБ для вентиляторів типу “Ц”.

Після добору вентилятора або кондиціонера необхідно визначити припустимий рівень шумів , що утворюється вентиляційною системою L_в, дБ.

Можна вважати, що шуми, які проникають через обмежуючі приміщення поверхні L_ф (знайдені із розрахунку звукоізоляції приміщення), і шуми вентиляційної системи утворюються некогерентними системами. Тоді загальний рівень шума в приміщенні повинен бути менше припустимого рівня L_n, дБ, що задається технічним завданням:

,

звідки

.

Рівень шума в приміщенні на будь-якій відстані R від джерела шума визначають за формулою:

,

де L_д — рівень звуку джерела; α_сер — середнє значення коефіцієнта поглинання; А — фонд поглинання звука на частоті 500 Гц, який, як і α_сер, беруть із акустичного розрахунку приміщення; — коефіцієнт вісьової концентрації джерела.

При розрахунку звукоізоляції вентиляційної системи слід застосувати L=L_в, дБ; R=1м; ; якщо вентиляційна решітка встановлюється в площині стін або стелі:

_{, (4)}

де L₀ — рівень шума вентилятора; L_k — згасання рівня шума в повітреводі.

Розв`язуючи рівняння (4) з врахуванням зроблених відносно L_k зауважень, отримаємо:

.

Необхідне послаблення звука в повітреводі L_к, дБ, можна одержати :

а) збільшенням довжини повітревода;

б) обробкою внутрішніх поверхонь повітревода, добре поглинаючими матеріалами;

в) застосуванням змінних перетинів повітревода;

г) застосуванням спеціальних акустичних фільтрів (глушників).

При розрахунку повітревода слід мати на увазі, що швидкість руху повітря в ньому не повинна перевищувати 3...6 м/с, а біля вихідних решіток не більш 1...1,5м/c, щоб не утворювались завихрення повітря, які можуть призвести до зростання шума. Таким чином площа решіток приточних і витяжних повітреводів:

,

де — швидкість потоку повітря біля решітки.

Аналогічно визначають площу S_в поперечного перетину повітреводу. Якщо повітревод розгалужується на n каналів, то перетин кожного каналу після розгалуження:

.

Згасання звука в каналі постійного перетину може бути розраховано по формулі Бєлова, дБ:

,

де П, S — відповідно периметр (м) і площа (м²) поперечного перетину повітревода; l — довжина повітревода, м; функція може бути визначена із табл.7:

_{Таблиця 7}

	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
()	0,2	0,35	0,5	0,65	0,9	1,2	1,6	2,0

В більшості випадків повітреводи виконують із шлакоалебастрових плит, шлакобетону, дерева і т.і. Коефіцієнт поглинання вказаних облицювань складає приблизно 0,07...0,12. Для підвищення ефективності затухання повітреводу його внутрішню поверхню обробляють ефективними звукопоглинаючими матеріалами: арборитом ( =0,25), вимощують плитами пензолиту ( =0,3) або матами з шлаковати ( =0,35), та іншими матеріалами. Слід зазначити, що найбільш ефективною є обробка звукопоглиначем перших десяти метрів повітревода і вентилятора.

Встановлено, що згасання звука на кожному з різких поворотів повітревода дорівнює приблизно 2...2,5 дБ, а згасання звука решітками — порядку 3 дБ.

Додаткове зниження рівня шума можна отримати зменшенням площі поперечного перетину повітревода, яке визначається за графіком на рис.32.

Якщо згасання шума в повітреводі недостатнє, то для зменшення рівня шума встановлюють акустичні фільтри — глушники. В наш час широке розповсюдження одержали глушники сотового (комірчастого) і пластинчатого типів. Вони конструктивно прості і являють собою широкий повітревід, поділений на ряд вузьких або невеликих комірок (рис.33). Зниження шума комірчастими глушниками залежить від перетину коморок глушника, його довжини та звукопоглинання стінок. Загальне зниження шума глушником еквівалентне зниженню шума однієї комірки, тому при розрахунку комірчастого глушника можна використовувати формулу Бєлова.

Складові елементи пластинчатого глушника — звукопоглинаючі пластини товщиною 80-100 мм і довжиною 720 мм. Пластинки збирають в секції і розташовують в середині повітреводу вздовж повітряного потоку. Загальна кількість пластин в секції не перевищує чотирьох.

Якщо необхідно зменшити рівень шума на , дБ, то загальна довжина пластин може бути визначена за формулою:

,

де b — відстані між пластинами, які рекомендовано обирати рівними 80-100 мм; =0,25-0,35 — коефіцієнт поглинання матеріалу пластин.

Якщо виявляється більше ніж 3м, то глушник повинен компануватися з декількох секцій (відстань між ними 1-1,5м).

Добрі результати дають так звані камерні фільтри, які можуть складатися з однієї або декількох камер. На рис.34 показано двокамерний глушник. Послаблення шума однією ланкою камерного фільтра визначається виразом:

,

де F — площа внутрішньої поверхні камери, м²; — коефіцієнт звукопоглинання матеріала внутрішньої поверхні камери; — площина поперечного перетину повітревода в місті з`єднання з камерою.

Величину згасання звуку в одній ланці екранованого глушника (рис.35) можна обрахувати за формулою:

,

де К — розмір сторони квадрату камери, м; S — площа поперечного перетину вхідного отвору, м²; n – середня кількість можливих відбиттів звука, n=12 для фільтрів типу а і n=15 для фільтрів типу б (рис. 35); — доданок, значення якого обирають з табл.8.

_{Таблиця 8}

	0	0.2	0.4	0.5	0.6	0.7
, дб	0	4.7	7.4	8.5	10	11

Таким чином, маючи аксонометричну схему повітреводів, на якій нанесені перетини на кожній ділянці і довжина кожної ділянки, можна визначити зниження рівня шума повітреводом.

Додаток 1