RD 5.76 02 акустично изчисление на вентилационната система. Акустичното изчисление като основа за проектиране на нискошумна вентилационна (климатична) система

Инженерно-строителен вестник, N 5, 2010
Категория: Технологии

Доктор на техническите науки, професор I.I

GOU Държавна полиция в Санкт Петербург Технически университет
и GOU Санкт Петербургски държавен морски технически университет;
Майстор А.А.Гладких,
GOU Санкт Петербургски държавен политехнически университет

Вентилационна и климатична система (VAC) - критична системаза модерни сгради и конструкции. Въпреки това, в допълнение към необходимото качествен въздух, системата отвежда шума в помещенията. Той идва от вентилатора и други източници, разпространява се през въздуховода и се излъчва във вентилираното помещение. Шумът е несъвместим с нормалния сън, учебен процес, творческа работа, високопродуктивен труд, пълноценна почивка, лечение, получаване на качествена информация. В руските строителни норми и правила се е развила следната ситуация. Методът за акустично изчисляване на ОВК сгради, използван в стария SNiP II-12-77 „Защита от шум“, е остарял и следователно не е включен в новия SNiP 23.03.2003 „Защита от шум“. Така, стар методе остаряла и все още няма нова общоприета. По-долу предлагаме прост приблизителен метод за акустично изчисление на UHCR в модерни сгради, разработен с помощта на най-добрия производствен опит, особено на морски плавателни съдове.

Предложеното акустично изчисление се основава на теорията за дългите линии на разпространение на звука в акустично тясна тръба и на теорията за звука в помещения с практически дифузно звуково поле. Извършва се за оценка на нивата на звуково налягане (наричани по-нататък SPL) и съответствието на техните стойности текущи стандартидопустим шум. Той предвижда определянето на SPL от UHVV поради работата на вентилатора (наричан по-долу „машина“) за следните типични групи помещения:

1) в стаята, където се намира машината;

2) в помещения, през които преминават въздуховоди;

3) в помещенията, обслужвани от системата.

Изходни данни и изисквания

Предлага се изчисляване, проектиране и наблюдение на защитата на хората от шум за най-важните октавни честотни ленти за човешкото възприятие, а именно: 125 Hz, 500 Hz и 2000 Hz. Октавната честотна лента от 500 Hz е средната геометрична стойност в обхвата на стандартизираните за шум октавни честотни ленти от 31,5 Hz - 8000 Hz. За постоянен шум изчислението включва определяне на SPL в октавни честотни ленти въз основа на нивата на звукова мощност (SPL) в системата. Стойностите на SPL и USM са свързани общо съотношение= - 10, където - SPL спрямо праговата стойност от 2·10 N/m; - USM спрямо праговата стойност от 10 W; - площ на разпространение на фронта на звуковите вълни, m.

SPL трябва да се определя в проектните точки на помещения, оценени за шум, като се използва формулата = + , където - SPL на източника на шум. Стойността, която отчита влиянието на помещението върху шума в него, се изчислява по формулата:

където е коефициент, отчитащ влиянието на близкото поле; - пространствен ъгъл на излъчване от източника на шум, рад.; - коефициент на насоченост на лъчението, взет от експериментални данни (с първо приближение, равен на единица); - разстояние от центъра на излъчвателя на шума до изчислената точка в m; = - акустична константа на помещението, m; - среден коефициент на звукопоглъщане вътрешни повърхностипомещения; - обща площ на тези повърхности, m; - коефициент, отчитащ нарушаването на дифузното звуково поле в помещението.

Посочените стойности, проектни точки и допустими стандарти за шум са регламентирани за помещенията на различни сгради от SNiP 23.03.2003 г. „Защита от шум“. Ако изчислените стойности на SPL надвишават допустимия стандарт за шум в поне една от трите посочени честотни ленти, тогава е необходимо да се проектират мерки и средства за намаляване на шума.

Първоначалните данни за акустичното изчисляване и проектиране на UHCR са:

- схеми на разположение, използвани при изграждането на конструкцията; размери на машини, въздуховоди, контролна арматура, колена, тройници и въздухоразпределители;

- скорост на движение на въздуха в тръбопроводи и разклонения - съгласно техническите спецификации и аеродинамичните изчисления;

- чертежи на общото разположение на помещенията, обслужвани от ОВК - по данни строителен проектконструкции;

- шумови характеристики на машини, контролни вентили и въздухоразпределители UAHV - съгласно техническата документация за тези продукти.

Шумовите характеристики на машината са следните нива на шума на въздушния шум в октавни честотни ленти в dB: - ниво на шума, разпространяващ се от машината в смукателния въздуховод; - разпространение на ултразвуков шум от машината в изпускателния канал; - Ултразвуков шум, излъчван от тялото на машината в околното пространство. Всички шумови характеристики на машината в момента се определят на базата на акустични измервания съгласно съответните национални или международни стандартии други нормативни документи.

Шумовите характеристики на ауспусите, въздуховодите, регулируемите фитинги и разпределителите на въздуха са представени чрез UZM въздушен шум в октавни честотни ленти в dB:

- ултразвуков шум, генериран от елементите на системата при преминаване на въздушен поток през тях (генериране на шум); - USM на шума, разсеян или погълнат в елементите на системата при преминаване на поток от звукова енергия през тях (намаляване на шума).

Ефективността на генериране и намаляване на шума от UHCR елементи се определя въз основа на акустични измервания. Подчертаваме, че стойностите на и трябва да бъдат посочени в съответната техническа документация.

Обръща се дължимото внимание на точността и надеждността на акустичното изчисление, което се включва в грешката на резултата по отношение на и .

Изчисление за помещенията, където е инсталирана машината

Нека в помещение 1, където е монтирана машината, има вентилатор, чието ниво на звукова мощност, излъчвана в смукателния, нагнетателния тръбопровод и през корпуса на машината, е в dB, и. Нека вентилаторът има шумозаглушител с ефективност на заглушаване в dB (), монтиран отстрани на нагнетателния тръбопровод. работно мястосе намира на разстояние от автомобила. Стената, разделяща помещение 1 и помещение 2, се намира на разстояние от машината. Константа на звукопоглъщане на стая 1: = .

За стая 1 изчислението включва решаване на три задачи.

1-ва задача. Съответствие с допустимите норми за шум.

Ако смукателната и нагнетателната тръба са извадени от машинното помещение, тогава изчисляването на ултразвуковия звук в помещението, където се намира, се извършва по следните формули.

Октава SPL в проектната точка на помещението се определя в dB по формулата:

къде е ултразвуковият шум, излъчван от тялото на машината, като се вземат предвид точността и надеждността при използване на . Посочената по-горе стойност се определя по формулата:

Ако стаята съдържа низточници на шум, SPL от всеки от които в проектната точка е равен на , тогава общият SPL от всички тях се определя по формулата:

В резултат на акустичното изчисление и проектиране на HVAC за стая 1, където е инсталирана машината, трябва да се гарантира, че допустимите стандарти за шум са изпълнени в проектните точки.

2-ра задача.Изчисляването на стойността на UZM в изпускателния канал от стая 1 до стая 2 (стаята, през която въздуховодът преминава транзитно), а именно стойността в dB, се извършва по формулата

3-та задача.Изчисляването на стойността на ултразвуковото излъчване, излъчвано от стена на площ със звукоизолация на помещение 1 в помещение 2, а именно стойността в dB, се извършва по формулата

Така резултатът от изчислението в стая 1 е изпълнението на нормите за шум в тази стая и получаването на първоначални данни за изчислението в стая 2.

Изчисление за помещения, през които въздуховодът преминава транзитно

За стая 2 (за помещения, през които въздуховодът преминава транзитно), изчислението включва решаването на следните пет задачи.

1-ва задача.Изчисляване на звуковата мощност, излъчвана от стените на въздуховода в стая 2, а именно определяне на стойността в dB по формулата:

В тази формула: - вижте по-горе 2-ра задача за стая 1;

=1,12 - еквивалентен диаметър на напречното сечение на въздуховода с площ на напречното сечение;

- дължина на стаята 2.

Звукоизолацията на стените на цилиндричен канал в dB се изчислява по формулата:

където е динамичният модул на еластичност на материала на стената на канала, N/m;

- вътрешен диаметър на въздуховода в m;

- дебелина на стената на въздуховода в m;


Звукоизолацията на стените на правоъгълни въздуховоди се изчислява по следната формула в БД:

където = е масата на единица повърхност на стената на канала (произведението на плътността на материала в kg/m по дебелината на стената в m);

- средногеометрична честота на октавните ленти в Hz.

2-ра задача.Изчисляването на SPL в проектната точка на помещение 2, разположено на разстояние от първия източник на шум (въздуховод), се извършва по формулата, dB:

3-та задача.Изчисляването на SPL в проектната точка на стая 2 от втория източник на шум (SPL, излъчван от стената на стая 1 към стая 2 - стойност в dB) се извършва по формулата, dB:

4-та задача.Съответствие с допустимите норми за шум.

Изчислението се извършва по формулата в dB:

В резултат на акустичното изчисление и проектиране на ОВК за помещение 2, през което въздуховодът преминава транзитно, трябва да се осигури спазването на допустимите норми за шум в проектните точки. Това е първият резултат.

5-та задача.Изчисляване на стойността на UZM в изпускателния канал от стая 2 до стая 3 (помещение, обслужвано от системата), а именно стойността в dB по формулата:

Размерът на загубите от излъчване на звукова шумова мощност от стените на въздуховодите на прави участъци от въздуховоди с единична дължина в dB/m е представен в таблица 2. Вторият резултат от изчислението в стая 2 е да се получи първоначалната данни за акустичното изчисляване на вентилационната система в помещение 3.

Изчисление за помещения, обслужвани от системата

В помещения 3, обслужвани от SVKV (за които системата е предназначена в крайна сметка), проектните точки и допустимите стандарти за шум са приети в съответствие със SNiP 23-03-2003 "Защита от шум" и техническо задание.

За стая 3 изчислението включва решаване на две задачи.

1-ва задача.Изчисляването на звуковата мощност, излъчвана от въздуховода през изхода на въздуха в помещение 3, а именно определянето на стойността в dB, се предлага да се извърши по следния начин.

Конкретен проблем 1 за нискоскоростна система със скорост на въздуха v<< 10 м/с и = 0 и трех типовых помещений (см. ниже пример акустического расчета) решается с помощью формулы в дБ:

Тук



() - загуби в шумозаглушителя в стая 3;

() - загуби в тройника в стая 3 (виж формулата по-долу);

- загуби поради отражение от края на канала (виж таблица 1).

Обща задача 1се състои от решаване за много от трите типични стаи, като се използва следната формула в dB:



Тук - UZM на шума, разпространяван от машината в изпускателния въздуховод в dB, като се вземе предвид точността и надеждността на стойността (приема се съгласно техническата документация за машините);

- UZM на шума, генериран от въздушния поток във всички елементи на системата в dB (приема се съгласно техническата документация за тези елементи);

- USM на шума, погълнат и разсеян при преминаване на поток от звукова енергия през всички елементи на системата в dB (приема се съгласно техническата документация за тези елементи);

- стойността, отчитаща отразяването на звуковата енергия от крайния изход на въздуховода в dB, се взема съгласно таблица 1 (тази стойност е нула, ако вече включва);

- стойност, равна на 5 dB за UHCR с ниска скорост (скоростта на въздуха в главните линии е по-малка от 15 m/s), равна на 10 dB за UHCR със средна скорост (скоростта на въздуха в главните линии е по-малка от 20 m/ s) и равна на 15 dB за високоскоростен UHCR (скоростта в главните линии е под 25 m/s).

Таблица 1. Стойност в dB. Октавни ленти

Основата за проектиране на шумозаглушаване на вентилационни и климатични системи е акустичното изчисление - задължително приложение към вентилационния проект на всяко съоръжение. Основните задачи на такова изчисление са: определяне на октавния спектър на шума във въздуха, структурната вентилация в проектните точки и необходимото му намаляване чрез сравняване на този спектър с допустимия спектър съгласно хигиенните стандарти. След избор на строителни и акустични мерки за осигуряване на необходимото намаляване на шума се извършва изчисление за проверка на очакваните нива на звуково налягане в същите проектни точки, като се взема предвид ефективността на тези мерки.

Изходни данни за акустични изчисления са шумовите характеристики на оборудването - нива на звукова мощност (SPL) в октавни ленти със средногеометрични честоти 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. За индикативни изчисления могат да се използват коригирани нива на звукова мощност на източници на шум в dBA.

Точките за изчисление се намират в човешките местообитания, по-специално на мястото на монтаж на вентилатора (във вентилационната камера); в помещения или зони, съседни на мястото за монтаж на вентилатора; в помещения, обслужвани от вентилационна система; в помещения, през които преминават въздуховоди; в зоната на устройството за получаване или изпускане на въздух или само за получаване на въздух за рециркулация.

Проектната точка е в стаята, където е монтиран вентилаторът

Като цяло, нивата на звуково налягане в помещението зависят от звуковата мощност на източника и коефициента на насоченост на шумовите емисии, броя на източниците на шум, местоположението на проектната точка спрямо източника и ограждащите строителни конструкции, размера и акустичните качества на помещението.

Октавните нива на звуково налягане, създавани от вентилатора(ите) на мястото на монтаж (във вентилационната камера) са равни на:

където Фi е коефициентът на насоченост на източника на шум (безразмерен);

S е площта на въображаема сфера или част от нея, заобикаляща източника и преминаваща през изчислената точка, m2;

B е акустичната константа на помещението, m2.

Изчислителните точки се намират в прилежащата към сградата зона

Шумът от вентилатора преминава през въздуховода и се излъчва в околното пространство през решетка или шахта, директно през стените на корпуса на вентилатора или отворена тръба, когато вентилаторът е монтиран извън сградата.

Ако разстоянието от вентилатора до проектната точка е много по-голямо от неговия размер, източникът на шум може да се счита за точков източник.

В този случай октавните нива на звуково налягане в проектните точки се определят по формулата

където L Pocti е октавното ниво на звукова мощност на източника на шум, dB;

∆L Pneti - общо намаление на нивото на звукова мощност по пътя на разпространение на звука във въздуховода в разглежданата октавна лента, dB;

∆L ni - индикатор за насоченост на звуковото излъчване, dB;

r - разстоянието от източника на шум до изчислената точка, m;

W е пространственият ъгъл на излъчване на звука;

b a - затихване на звука в атмосферата, dB/km.

Акустично изчислениепроизведени за всяка от осемте октавни ленти на звуковия диапазон (за които нивата на шума са нормализирани) със средни геометрични честоти от 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz.

За системи за централна вентилация и климатизация с широка мрежа от въздуховоди е разрешено да се извършват акустични изчисления само за честоти от 125 и 250 Hz. Всички изчисления се извършват с точност от 0,5 Hz и крайният резултат се закръгля до цяло число децибели.

Когато вентилаторът работи в режими на ефективност, по-големи или равни на 0,9, максималната ефективност е 6 = 0. Когато режимът на работа на вентилатора се отклонява с не повече от 20% от максимума, ефективността се приема за 6 = 2 dB и когато отклонението е повече от 20% - 4 dB.

За да се намали нивото на звукова мощност, генерирана във въздуховодите, се препоръчва да се вземат следните максимални скорости на въздуха: в главните въздуховоди на обществени сгради и спомагателни помещения на промишлени сгради 5-6 m / s, а в разклоненията - 2- 4 m/s. За промишлени сгради тези скорости могат да се удвоят.

За вентилационни системи с обширна мрежа от въздуховоди акустичните изчисления се правят само за разклонението до най-близкото помещение (при едни и същи допустими нива на шум), а за различни нива на шум - за разклонението с най-ниско допустимо ниво. Акустичните изчисления за въздухосмукателни и изпускателни шахти се извършват отделно.

За централизирани системи за вентилация и климатизация с широка мрежа от въздуховоди изчисленията могат да се правят само за честоти от 125 и 250 Hz.

Когато шумът навлиза в помещението от няколко източника (от захранващи и изпускателни решетки, от агрегати, локални климатици и др.), се избират няколко проектни точки на работните места, които са най-близо до източниците на шум. За тези точки октавните нива на звуково налягане от всеки източник на шум се определят отделно.

Когато нормативните изисквания за нивата на звуково налягане варират през деня, акустичните изчисления се извършват при най-ниските допустими нива.

В общия брой източници на шум m не се вземат предвид източници, които създават октавни нива в проектната точка, които са с 10 и 15 dB под стандартните, когато техният брой е не повече от 3 и 10 дроселиращи устройства за феновете също не се вземат предвид.

Няколко захранващи или изпускателни решетки от един вентилатор, равномерно разпределени в помещението, могат да се считат за един източник на шум, когато шумът от един вентилатор прониква през тях.

Когато в една стая има няколко източника с еднаква звукова мощност, нивата на звуково налягане в избраната проектна точка се определят по формулата

Източници на шум във вентилационните системи са работещ вентилатор, електродвигател, въздухоразпределители и въздухозаборни устройства.

Въз основа на естеството на възникването му се разграничават аеродинамичен и механичен шум. Аеродинамичният шум се причинява от пулсации на налягането по време на въртене на колелото на вентилатора с лопатки, както и поради интензивна турбулизация на потока. Механичният шум възниква в резултат на вибрации на стените на корпуса на вентилатора, в лагерите и в трансмисията.

Вентилаторът се характеризира с наличието на три независими пътя на разпространение на шума: през смукателните въздуховоди, през нагнетателните въздуховоди, през стените на корпуса в околното пространство. При захранващите системи най-опасно е разпространението на шума към нагнетателната страна, при изпускателните системи - към смукателната страна. Нивата на звуково налягане в тези посоки, измерени в съответствие със стандартите, са посочени в паспортните данни и каталозите на вентилационното оборудване.

За намаляване на шума и вибрациите се предприемат редица превантивни мерки: внимателно балансиране на работното колело на вентилатора; използването на вентилатори с по-ниски скорости (с извити назад лопатки и максимална ефективност); закрепване на вентилаторни агрегати върху вибрационни основи; свързване на вентилатори към въздуховоди с помощта на гъвкави вложки; осигуряване на допустими скорости на въздуха във въздуховоди, въздухоразпределителни и въздухозаборни устройства.

Ако горните мерки не са достатъчни, за намаляване на шума във вентилираните помещения се използват специални шумопотискащи средства.

Заглушителите се предлагат в тръбен, пластинчат и камерен тип.

Тръбните шумозаглушители са направени под формата на прав участък от метален въздуховод с кръгло или правоъгълно напречно сечение, облицован със звукопоглъщащ материал отвътре и се използват с площ на напречното сечение на въздуховодите нагоре до 0,25 м2.

За големи участъци се използват пластинчати шумозаглушители, чийто основен елемент е звукопоглъщаща плоча - перфорирана отстрани метална кутия, пълна със звукопоглъщащ материал. Плочите са монтирани в правоъгълен корпус.

Шумозаглушителите обикновено се монтират в захранващи механични вентилационни системи на обществени сгради откъм нагнетателната страна и в изпускателните системи от страната на засмукването. Необходимостта от инсталиране на шумозаглушители се определя въз основа на акустичното изчисление на вентилационната система. Значението на акустичното изчисление:

1) установява се допустимото ниво на звуково налягане за дадено помещение;

2) определя се нивото на звукова мощност на вентилатора;

3) определя се намаляването на нивото на звуково налягане във вентилационната мрежа (на прави участъци от въздуховоди, в тройници и др.);

4) нивото на звуково налягане се определя в проектната точка на помещението, което е най-близо до вентилатора, от страната на изпускане за захранващата система и от страната на засмукване за изпускателната система;

5) нивото на звуково налягане в проектната точка на помещението се сравнява с допустимото ниво;

6) ако е превишено, се избира шумозаглушител с необходимата конструкция и дължина и се определя аеродинамичното съпротивление на шумозаглушителя.

SNiP установява допустимите нива на звуково налягане, dB, за различни помещения при средни геометрични честоти: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Шумът от вентилатора е най-силен в ниските октавни ленти (до 300 Hz), поради което в курсовия проект се извършват акустични изчисления в октавни ленти от 125, 250 Hz.

В курсовия проект е необходимо да се извърши акустично изчисление на захранващата вентилационна система на центъра за дълголетие и да се избере шумозаглушител. Най-близкото помещение от страната на изпускане на вентилатора е стая за наблюдение (дежурна) с размери 3,7x4,1x3 (h) m, обем 45,5 m 3, въздухът влиза през жалузна решетка тип P150 с размери 150x150 mm. Скоростта на излизане на въздуха не надвишава 3 m/s. Въздухът от решетката излиза успоредно на тавана (ъгъл Θ = 0°). В захранващата камера е монтиран радиален вентилатор VTs4 75-4 със следните параметри: капацитет L = 2170 m 3 /h, развито налягане P = 315,1 Pa, скорост на въртене n = 1390 rpm. Диаметър на колелото на вентилатора D=0,9 ·D ном.

Проектната схема на клона на въздуховода е показана на фиг. 13.1а

1) Задайте приемливото ниво на звуково налягане за дадена стая.

2) Определяме октановото ниво на звуковата мощност на аеродинамичния шум, излъчван във вентилационната мрежа от страната на изпускане, dB, като използваме формулата:

Тъй като извършваме изчислението за две октанови ленти, е удобно да използвате таблицата. Резултатите от изчисляването на октавното ниво на звукова мощност на аеродинамичния шум, излъчван във вентилационната мрежа от страната на изпускане, са въведени в табл. 13.1.

3) Определете намаляването на звуковата мощност в елементите на вентилационната мрежа, dB:

където е сумата от пониженията на нивото на звуково налягане в различни елементи на въздуховодната мрежа преди влизане в помещението за проектиране.

3.1. Намаляване на нивото на звукова мощност в участъци от метален кръгъл канал:

Стойността на намаляване на нивото на звукова мощност в метални въздуховоди с кръгло напречно сечение се приема съгласно

3.2. Намаляването на нивото на звукова мощност при плавни завои на въздуховоди се определя от. При плавен завой с ширина 125-500 mm – 0 dB.

3.3. Намаляване на октановите нива на звукова мощност в клона, dB:

където m n е съотношението на площите на напречното сечение на въздуховодите;

Площ на сечението на разклонителния канал, m2;

Площ на напречното сечение на въздуховода преди разклонението, m2;

Обща площ на напречното сечение на разклонителните въздуховоди, m2.

Разклонителните възли за вентилационната система (фиг. 13.1a) са показани на фигури 13.1, 13.2, 13.3, 13.4

Възел 1 Фиг. 13.1.

Изчисление за честотни ленти 125 Hz и 250 Hz.

За тройник - завой (възел 1):

Възел 2 Фиг. 13.2.

За тройник - завой (възел 2):

Възел 3 Фиг. 13.3.

За тройник - завой (възел 3):

Възел 4 Фиг. 13.4.

За тройник - завой (възел 4):

3.4. Загуби на звукова мощност в резултат на отразяване на звука от захранваща решетка P150 за честота 125 Hz - 15 dB, 250 Hz - 9 dB.

Пълно намаляване на нивото на звукова мощност във вентилационната мрежа към помещението за проектиране

В октанова лента от 125 Hz:

В октанова лента 250 Hz:

4) Определяме октановите нива на звуково налягане в проектната точка на помещението. При обем на помещението до 120 m3 и с проектна точка, разположена най-малко на 2 m от решетката, може да се определи средното октаново ниво на звуково налягане в помещението, dB:

B е константата на помещението, m2.

Стайната константа в октановите честотни ленти трябва да се определи по формулата

Тъй като октавното ниво на звукова мощност в изчислената точка на помещението е по-малко от допустимото (за средногеометрична честота 125 48,5<69; для среднегеометрической частоты 250 53,6< 63) ,то шумоглушитель устанавливать не стоит.