Заказать звонок

--Шум в системах вентиляции: причины и способы устранения

Шум в системах вентиляции: причины и способы устранения

21 декабря 2020 0:00

// Полезные статьи

Шуму быть или не быть - выбор очевиден и он Ваш!

Шум в системах вентиляции: причины и способы устранения

Свои плюсы и минусы есть у любого технологического решения. Системы вентиляции также не исключение. Почему вентиляционные системы могут стать «производителями» шума и как этого избежать или исправить?

ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА

ШУМ

ВИДЫ ШУМА
- акустический шум (по воздуху)
- структурный шум (через строительные конструкции)

ИСТОЧНИКИ ШУМА
- вентиляционная установка -> шум и вибрация
(трущиеся детали электродвигателя и вентилятор)
- воздуховоды -> гул
(движение потока воздуха, изменение его направления и скорости)

ПРИЧИНЫ ШУМА
- ошибки при проектировании
- некачественный монтаж
- некачественное оборудование и материалы
- движение потоков воздуха (в том числе усиление от ветра)
- неисправность оборудования

МИНИМИЗАЦИЯ УРОВНЯ ШУМА
- грамотный проект
- квалифицированный монтаж
- качественное оборудование и материалы
- виброопоры (для бытовых вентустановок)
- вибропружины (для промышленных вентустановок)
- полы на упругом основании
- плотные звукоотражающие материалы
- легкие звукопоглощающие материалы
- шумоглушители (для воздуховодов)
- экранирование и расширительные камеры

Вентиляционная система играет важнейшую роль в создании комфортного микроклимата в наших домах, офисных помещениях или на производственных площадках. Шумовой эффект, возникающий при работе вентиляционного оборудования может стать причиной акустического дискомфорта для жильцов дома, сотрудников и посетителей предприятия. Этот дискомфорт, в свою очередь, способен привести к раздражительности, утомляемости и понижению работоспособности на предприятиях.
В определении параметров, характеризующих звук создающий дискомфорт, особенно важными являются его частота, и сила. Но будет неправильным считать, что только сильный звук, на уровне болевого порога, может причинить вред человеку. Даже длительный, но достаточно негромкий шум 70-80 Дб на частоте от 1 до 5 кГц приводит к усталости, головным болям, раздражительности, нервным расстройствам и инфаркту миокарда. Допустимые уровни шума прописаны в ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ (Шум. Общие требования безопасности). Замеры шумов вентиляции производятся специалистами контролирующей организации при помощи специального прибора под названием шумомер. Измеряются уровни звукового давления со среднегеометрическими частотами в девяти октавных полосах.
Если говорить об уровне шума офисных или производственных помещений, в зависимости от направления деятельности предприятия и вида занятости его сотрудников допустимые уровни могут быть разными. Принято руководствоваться положениями ГОСТ 12.1.050-86 и ГОСТ 23941-79 для определения допустимого уровня шума в помещениях предприятия или офисах. Исходя из общих правил, перечисленных в этих документах, специалисты проводят замеры с использованием микрофона, способного воспринимать широкий диапазон шумов, и записывающего устройства, при помощи которого можно передать записи в лабораторию для точного анализа.
Замеры проводятся при размещении микрофона на высоте не менее, чем 150 см от уровня пола (ориентир – примерное местонахождение головы сотрудника, который работает за письменным столом. В каждом помещении необходимо замерять шум, как минимум, в трех точках, при этом замеры проводятся трижды в течение каждой рабочей смены.
Для минимизации погрешностей при анализе результатов уровень шума измеряется при работающей вентиляции и при отключенной. Если говорить об условиях предприятия, где задействуется какое-либо оборудование, замеры проводятся при полной остановке оборудования.
Если результаты анализа измерений шума говорят о превышении предельно допустимых значений, специалисты приступают к поиску причин и разработке методов их устранения.
В таблице ниже представлены уровни, указанные в частотах и эквивалентные значения в децибелах.

Таблица допустимых уровней шума на предприятиях

Источники и причины возникновения шумов
Почему вентиляционные системы могут стать «производителями» шума?
Причиной этому могут стать допущенные ошибки и просчеты при создании вентиляционной системы, использование не самого подходящего оборудования и материалов. Именно поэтому так важен правильный расчет шума от вентиляции еще на этапах проектирования системы и подбора оптимального оборудования.
Различают два основных фактора, которые способствуют образованию и распространению шума при работе вентиляции. Первый – это шум от электродвигателя (приводящего в движение вентилятор, благодаря чему и происходит перемещение воздушных потоков). Агрегат по умолчанию не может работать бесшумно, так как во время его функционирования возникает трение ротора со смежными деталями. Кроме шума, издаваемого непосредственно двигателем и вентилятором, возникают вибрационные колебания, которые передаются на поверхности, примыкающие к вентиляционному оборудованию (трубопроводам, решеткам, фасонным элементам) и которые также приводят к образованию шума.
Второй фактор – шумовые эффекты, возникающие при движении воздуха по воздуховодам, решеткам, клапанам и прочим элементам вентиляционным системам. Воздушные массы, меняя скорость, угол направления (прочие параметры) встречают сопротивление с внутренними поверхностями системы, в результате чего образуется звук.
Эти два фактора дополняют друг друга, так как именно за счет передвижения по воздуховодам шум от лопастей вентилятора может передаваться на достаточно большие расстояния.
Однако, упомянутые факторы, которые имеют место при работе оборудования в штатном режиме, дополняются третьим – это шумы, возникающие при различных поломках. Например, лопасти вентилятора сами по себе генерируют лишь небольшой уровень шума, если работают в штатном режиме, однако в случае некорректной установки оборудования (или при нарушении условий эксплуатации, обслуживания) может возникнуть разбалансировка лопастей, из-за чего звук значительно усиливается.

Основные источники шума в системах вентиляции можно сгруппировать следующим образом:

1. Вентиляционная установка. В ней источником повышенного шума являются трущиеся детали электродвигателя и вентилятор. Ситуацию заметно ухудшает износ подшипников, который сопровождается появлением хруста и скрежета, или неправильный подбор размеров рабочего колеса вентилятора.

2. Воздуховоды. В них шум появляется в результате движения потока воздуха, изменения его направления и скорости. При выборе воздуховодов важна толщина их стенок, площадь сечения, наличие уплотнений, правильный монтаж распределительных устройств, клапанов, шиберов и фасонных частей воздуховода.

Повысить шум могут такие ошибки при проектировании и монтаже системы вентиляции:

• неправильно подобранная мощность вентиляционной установки;
• слишком тонкие стенки воздуховодов;
• неправильный подбор сечения воздуховода;
• некачественный монтаж, который приводит к выпадению резиновых уплотнений и прокладок из мест соединений элементов воздуховода.

Шум от работы системы вентиляции может распространяться двумя способами: по воздуху (акустический) или через строительные конструкции (структурный). Бороться с ними нужно разными способами.

Как понизить уровень шума вентиляционной установки
Первый шаг – правильно подобрать мощность вентиляционной установки и скорость вращения вентилятора.
Измерения показали, что при снижении скорости вращения вентилятора на 20 % уровень шума в системе вентиляции уменьшается на 5 дБ. Если понизить частоту оборотов еще на 10 %, уровень шума уменьшается на 8 дБ.
Не менее важно размещение установки в здании. Опытным путем получены такие цифры:
• Если источник шума расположен рядом с одной твердой поверхностью (стеной или полом), то, отражаясь от нее, шум усиливается на 3 дБ. Такой вариант можно реализовать, разместив вентиляционную установку в помещении большой площади или на крыше.
• Если источник шума расположен вблизи двух твердых поверхностей (стены и пола), шум усиливается на 6 дБ. Такой вариант чаще всего реализуют на практике, устанавливая вентиляционную установку в помещении возле стены.
• Если источник шума расположен вблизи трех твердых поверхностей, шум усиливается на 9 дБ. Такое возможно, если поместить вентиляционную установку в углу помещения.
Не стоит устанавливать вентиляционные установки рядом с окнами или дверями вентиляционных камер. Они значительно хуже гасят шум. Еще более худшим решением будет разместить оборудование в шахте или лестничном пролете.

Как понизить вибрацию вентиляционной установки
Источниками вибрации в вентиляционной установке являются электродвигатель и рабочее колесо вентилятора. Пока они новые, шум будет невысоким, но по мере износа деталей оборудования он будет неизбежно возрастать и распространяться через строительные конструкции. Вибрацию можно гасить несколькими способами:

1. Виброопоры максимально эффективны при вращении вентилятора с частотой от 1800 об/мин и выше. Они могут изготавливаться из разных материалов (резины, комбинации резины и стали) и иметь разную конструкцию.
Такие виброопоры используют для снижения вибрации

2. Вибропружины лучше всего проявляют себя при вращении вентилятора с частотой 1200-1500 об/мин. Как правило, это вентиляционные установки для промышленных целей.

Также полы на упругом основании считаются оптимальным решением, если в венткамере размещают несколько вентиляторов с разной частотой вращения. В этом случае используют полиуретановые или эластомерные материалы. Они устойчивы к нагрузкам и хорошо гасят структурные шумы.

Как понизить акустический шум вентиляционной установки
Вентиляционная установка, одновременно со структурным, является источником акустического шума. Чтобы снизить его, нужно использовать звукоотражающие и звукопоглощающие материалы. Первые отличаются высокой плотностью (например, кирпич или бетон), за счет которой отражают звуковые волны и не дают им распространиться. Вторые имеют пористую структуру (например, акустическая минеральная вата), благодаря которой эффективно поглощают энергию звуковых волн и таким образом гасят их.
Оптимальный вариант – использование многослойных конструкций, в которых чередуются плотные звукоотражающие и легкие звукопоглощающие материалы. В этом случае звук, проходя через эти материалы, поочередно отражается, поглощается и заметно теряет мощность.

Как снизить уровень шума воздуховода
Воздуховод распространяет структурный шум от вентиляционной установки и сам служит источником шума при прохождении по нему воздуха. Здесь наблюдается прямая зависимость: чем выше скорость воздуха, тем более шумным будет воздуховод.
Для гражданских зданий максимальная скорость воздуха в воздуховоде – 6 м/с, для промышленных – 12 м/с.
Ветер может являться еще одной причиной возможного гула в вентиляционной системе. Попадая в трубу на высокой скорости, он встречается с исходящими воздушными потоками и резко меняет направление. При этом создается достаточно сильная звуковая вибрация, которую значительно усиливают воздуховоды, играя роль резонаторов.
Звуковые волны, которые передаются в замкнутом пространстве, действуют целенаправленно, и, отталкиваясь от стенок воздуховодов, передвигаются дальше по системе.
В некоторой степени шум внутри помещения может усиливаться уличными шумами, которые передаются системой вентиляции через отверстие для забора воздуха.

Чтобы снизить распространение шума через воздуховод, следует обратить внимание на несколько моментов:

• В месте подсоединения воздуховода к вентилятору необходимо ставить антивибрационную прокладку. Она заметно снижает передачу вибрации. Далее должен идти прямой участок, который снизит турбулентность потока воздуха, и расширительный патрубок для снижения скорости потока воздуха и уменьшения гула.

• При монтаже и подключении к воздуховоду воздухораспределителей и воздухозаборников важно правильно их отцентрировать и выдержать соосность. Если они будут смещены к одной из стенок воздуховода, шум возрастет. Важна и скорость воздуха. Если она превысит расчетную на 10 %, то при прохождении потока через воздухораспределители и воздухозаборники шум возрастет на 2 дБ.

• При высоких требованиях к уровню шума поверхность воздуховода покрывают звукопоглощающим материалом. При толщине 25 мм он способен понижать шум на 2-40 дБ/пог. м (этот показатель зависит от внутренних размеров воздуховода и частоты звука).

Использование звукопоглощающих материалов – один из способов снижения шума воздуховода

• Если воздух подается в помещение большой площади, то желательно увеличить количество воздухораспределителей, а не их размер.

• При монтаже воздуховода нужно использовать шумоглушители. Их изготавливают с использованием шумопоглощающих материалов. При контакте с ними снижается шум воздушного потока.

Для воздуховодов можно подобрать шумоглушители разной формы и конструкции. Шумоглушители различаются по габаритным размерам, форме поперечного сечения (прямоугольные и круглые) и конструкции (гибкие и жесткие). Они могут быть трубчатыми, пластинчатыми, канальными, цилиндрическими, камерными или экранными. Такие устройства эффективны для снижения шумов на средних и высоких частотах, но с низкочастотными звуками они справляются хуже.

Общий принцип работы шумоглушителей
Шумоглушители, которые устанавливаются в воздуховодах, подбираются, в зависимости от спектра частот звуковых волн, от скорости воздушного потока (пропускная способность глушителей), от имеющегося запаса давления в вентиляционной системе. Существуют различные варианты конструктивных решений и материалов, которые используются при изготовлении этих элементов.

Трубчатый шумопоглотитель

1. Корпус;
2. Шумопоглощающий материал;
3. Перфорированная поверхность.

Элементы для глушения шума в вентиляционной системе представляют собой корпус, с габаритами, приблизительно соответствующими габаритам воздуховода (форма и размер в поперечном сечении). Внутренняя поверхность стенок шумоглушителя имеет перфорированное покрытие, за которым располагается звукопоглощающий материал. При попадании в устройство звуковых волн, они проходят через перфорацию и гасятся звукоизолирующим материалом.
В зависимости от разновидностей, в конструкции могут присутствовать дополнительные элементы или использоваться дополнительные технологии подавления шума. Кроме того, эффективность шумового глушителя на низких частотах растет пропорционально увеличению толщины звукопоглощающего материала (что актуально для вентиляционных систем).
Это общий принцип работы шумоглушителей, и чуть ниже мы подробнее остановимся на конструкционных отличиях основных разновидностей этих элементов.

Типы и выбор шумоглушителей

Трубчатые
Среди разновидностей трубчатых шумопоглотителей (описанных выше) присутствуют каркасные, бескаркасные и круглые. Это наиболее простой тип приспособления для снижения уровня шума в помещениях и цехах.
Акустическая эффективность глушителей шума напрямую зависит от длины этих элементов вентиляционной системы. Таким образом, вместо установки метрового шумоглушителя с толщиной изоляции в 50 мм, можно поставить полуметровый элемент с толщиной звукопоглощающего материала в 100 мм.

Пластинчатые
Конструкция устройства данного типа предполагает размещение звукопоглощающего элемента на пластинах, размещенных внутри корпуса. Эффективность пластинчатых звукопоглотителей зависит от толщины слоя материала и от расстояния между отдельными пластинами. Однако при росте эффективности может страдать пропускная способность воздуховода. При этом на эффективность не оказывает никакого влияния схема размещения пластин, их количество и высота каждой из них.

Сотовые
Такие глушители намного эффективнее трубчатых на всех частотах, и несколько эффективнее пластинчатых на наиболее высоких и низких частотах. Однако, подобные устройства отличаются более объемными габаритами, и более высоким гидравлическим сопротивлением, что требует определенных условий для их эксплуатации. На изображении ниже – профиль сотового глушителя в сечении.

Есть еще ряд видов шумогасителей, однако все они представляют собой комбинации из вышеперечисленных видов, причем, у комбинированных эффективность выше. Однако при этом последние являются более дорогими, и у них выше гидравлическое сопротивление, что препятствует их использованию в вентиляционных системах.

Пределы повышения эффективности шумопоглотителей

Несмотря на то, что эффективность звукопоглощения можно повысить, увеличив длину глушителя, делать его длиннее трех метров представляется нецелесообразным, поскольку возникают косвенные линии распространения звука. Можно наращивать длину и более трех метров, что иногда, все же, необходимо, но при этом нужно поделить глушитель на несколько частей, поместив эти части между фрагментами воздуховода длиной 80 – 100 см.

Расширительные камеры и экраны
Еще одним способом борьбы с шумом является создание для мощных агрегатов специальных камер или перекрытий – это могут быть кирпичные простенки легких конструкций или специального помещения (железобетон).
Таким образом, создается экран, препятствующий распространению шума за его пределами. Однако, звуковые волны, отражаясь от этого экрана, усиливают уровень шума, который поступает по вентиляционной системе, и чтобы этому противостоять, внутренние поверхности экрана (камеры) покрывают звукопоглощающими материалами.
Подбор этих материалов осуществляется, исходя из частоты звуковых вибраций – при низких частотах используется волокнистый материал, плотность которого составляет 15–20 кг/м3., а при средних и высоких частотах плотность материала должна составлять 20–30 кг/м3.
Расширительные камеры наряду со звукопоглощающим покрытием внутренних поверхностей имеют эффект резервуара. Оказавшись в камере, значительная часть звуковых волн задерживается, резонируя внутри и не переходит дальше по вентиляционной системе. Однако, есть и неприятный момент, акустическая эффективность расширительных камер может снижаться в случае возникновения резонансных явлений в воздуховодных каналах.

Заключение
При правильном расчете системы вентиляции отлично справляются с задачей воздухообмена в помещениях. Чтобы они были еще и тихими, нужно использовать предназначенные для гашения шума технические решения и грамотно выполнять монтажные работы.

Товары

Назад к списку

Комментарии

Загрузка комментариев...