Tutaj - Kampmann

POWIETRZE
dr inż. Maciej Danielak
Akustyka
Kampmann Polska
w aspekcie komfortu wewnętrznego
Obok komfortu termicznego oraz właściwego oświetlenia bardzo ważnym parametrem kształtującym
właściwe samopoczucie użytkownika jest akustyka danego pomieszczenia. Poziom ciśnienia akustycznego
wywoływany różnymi źródłami hałasu nie może przekroczyć zdefiniowanej wartości, zależnej m.in.
od przeznaczenia pomieszczenia.
W
pomieszczeniach klimatyzowanych
najczęstszym źródłem hałasu są zwykle, obok urządzeń związanych z normalnym
eksploatowaniem pomieszczeń (drukarki,
komputery, kserokopiarki itp.), podstawowe
ruchome elementy systemów klimatyzacji.
Wymagania akustyczne stawiane instalacjom wentylacyjnym określane są zwykle
za pomocą wartości dopuszczalnego poziomu dźwięku w pomieszczeniach, podawanej
w dB(A). Poziom dźwięku to ważony filtrem
A poziom ciśnienia akustycznego będący
obiektywnym pomiarowym przybliżeniem
odczuwalnego dla ludzkiego ucha poziomu
głośności. W Polsce dopuszczalne wartości
poziomu dźwięku w dB(A) podane zostały
w normie PN-B-02151-02:1987 [1].
w poszczególnych pasmach oktawowych
z odpowiednimi krzywymi granicznymi NR
lub ważony poziom ciśnienia akustycznego
w dB(A) z wartością dopuszczalną. Do analizy akustycznej wykorzystuje się poziom
mocy akustycznej, który jest wartością charakteryzującą źródło hałasu pod względem
akustycznym. Nie zależy on od odległości od
źródła dźwięku oraz od rodzaju pomieszczenia
– jest wartością absolutną. Ucho ludzkie od-
ŹRODŁA HAŁASU W INSTALACJACH WENTYLACYJNYCH
Wentylatory nawiewne, wywiewne i cyrkulacyjne
Kratki nawiewne i wyciągowe
Regulatory stałego i zmiennego przypływu
Przepustnice regulacyjne
Kolana, redukcje i rozgałęzienia przy prędkości powietrza >7 m/s
Ocena i pomiar hałasu
W celu dokonania oceny uciążliwości hałasu
powodowanego przez instalacje należy porównać poziom ciśnienia akustycznego w dB
Elementy automatyki, np. siłowniki, pompki skroplin, przełączniki
Rys. 1. Źródła hałasu w instalacjach wentylacyjnych
Rys. ?
Dopuszczalny poziom dźwięku A hałasu przenikającego
do pomieszczenia od wyposażenia technicznego budynku
oraz innych urządzeń w budynku i poza budynkiem
Dopuszczalny
równoważny poziom
dźwięku A hałasu
przenikającego
do pomieszczenia
od wszystkich źródeł
hałasu łącznie LAeq [dB]
Średni poziom dźwięku A (LAm; przy
hałasie ustalonym) lub równoważny
poziom dźwięku A (LAeq; przy hałasie
nieustalonym) [dB]
Maksymalny
poziom dźwięku A
(LAmax) przy hałasie
nieustalonym [dB]
w dzień/w nocy
w dzień/w nocy
w dzień/w nocy
Pomieszczenia mieszkalne w budynkach
mieszkalnych, internatach, domach rencistów,
domach dziecka, hotelach kategorii S i 1, hotelach
robotniczych
40/30
35/25
40/30
Kuchnie i pomieszczenia sanitarne w mieszkaniach
45/40
40/40
45/45
Pokoje w hotelach kategorii II i niższych
45/35
40/30
45/35
Pokoje dla dzieci w żłobkach, klasy w przedszkolach
35/–
30/–
35/–
Klasy i pracownie szkolne (z wyjątkiem pracowni zajęć
technicznych), sale wykładowe, audytoria
40/–
35/–
40/–
Sale konferencyjne
40/–
35/–
40/–
Pomieszczenia administracyjne bez wewnętrznych
źródeł hałasu
40/–
35/–
40/–
Sale kawiarniane i restauracyjne
50/–
45/–
–
Sale sklepowe
50/–
45/–
–
Przeznaczenie pomieszczenia
Tabela 1. Dopuszczalny poziom dźwięku A w wybranych pomieszczeniach przeznaczonych do przebywania ludzi wg [1]
2
lipiec/sierpień 2013
rynekinstalacyjny.pl
POWIETRZE
a)
termometr
W0 – moc akustyczna źródła odniesienia
równa 10–12 W.
Poziom ciśnienia akustycznego jest to bezwymiarowa wielkość przedstawiona w skali
logarytmicznej, opisująca stosunek średniego
kwadratu ciśnienia akustycznego do tzw.
ciśnienia odniesienia. Poziom ciśnienia akustycznego zdefiniowany jest wzorem:
straty przez transmisje
T [K]
źródło
ciepła
P [W]
b)
L P = 20 ⋅ log
mikrofon
źródło
hałasu
LW [dB]
straty przez absorpcje
LP [dB]
p
p0
gdzie:
LP – poziom ciśnienia akustycznego [dBA],
p – ciśnienie akustyczne w punkcie pomiarowym [Pa],
p0 – wartość ciśnienia odniesienia równa Pa.
Analogia do termodynamiki
Dla lepszego zrozumienia podstaw akustyki
możliwe jest porównanie fizycznych zależności
Rys. 2. Porównanie zależności w termodynamice
i akustyce
Rys. ?
świata akustyki do termodynamiki pomieszczenia. Analogia dotyczy źródła hałasu oraz
źródła ciepła w pomieszczeniu. Moc akustyczna źródła ciepła porównywana jest do mocy
cieplnej źródła ciepła. Poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu, który rejestruje
mikrofon lub ludzkie ucho, porównywany jest
w tym wypadku z temperaturą w pomieszczeniu, którą mierzy odpowiedni termometr,
ewentualnie człowiek.
Tak jak termometr nie mierzy bezpośrednio
mocy grzewczej, tak i mikrofon nie mierzy
mocy akustycznej. Temperatura w pomieszczeniu zmienia się wraz z odległością od źródła
ciepła, odległością od ścian oraz ich rodzajem.
Tak samo ciśnienie akustyczne zależne jest od
odległości od źródła hałasu i właściwości absorpcyjnych przegród. Z tego powodu poziom
mocy akustycznej powinien być podstawą
oceny akustycznej źródła hałasu.
ELEMENTY TŁUMIENIA HAŁASU
W INSTALACJI WENTYLACYJNEJ
Tłumiki akustyczne
Komory nad- i podciśnieniowe
+,-'./ '0'1 23*45
6.'0* 7/'08,9,:
;.* 3<()2(=,-'.>
7/'08,9,;.* ?6
Materiały dźwiękochłonne
Skrzynki rozprężne
Kolana, redukcje i rozgałęzienia
Chłonność pomieszczenia
@,(8*A (*9/7) B9.C*B,8:
D/B7,<ED 0,7/9,D)'0
F/8B,8 ?65
Rys. 3. Elementy tłumienia hałasu w instalacjach
wentylacyjnych
Rys. ?
biera wartość ciśnienia akustycznego, która
jest zależna od odległości od źródła dźwięku
i rodzaju pomieszczenia. Wartości podawane
w danych technicznych urządzeń określają
tylko przybliżoną wartość tego ciśnienia.
Mocą akustyczną nazywamy ilość energii
wysyłanej przez źródło dźwięku w jednostce
czasu [W]. Moc akustyczna różnych źródeł
bardzo znacznie różni się wartościami, dlatego posługiwanie się tym pojęciem jest
niepraktyczne. Z tych względów w akustyce
stosuje się bezwymiarową skalę logarytmiczną
określoną wzorem:
W
W0
gdzie:
LW – poziom mocy akustycznej [dBA],
W – moc akustyczna źródła dźwięku [W],
rynekinstalacyjny.pl
J.&'/A 3,K>
Kampmann.pl/venkon_ec
reklama
L w = 10 ⋅ log
'.'0* 3<*'* 3<() B,CG,<:
7,D/A 7/C3/<*7H<(/
3,C./2('(/8.*
8.2B./ B,2(7) /B239,*7*:
')A8/
3<,27* ,I2=H;*
Kampmann.pl
Kampmann Polska Sp. z o. o.
ul. Lotnicza 21f | !! " #$$ %&'()'*
lipiec/sierpień 2013
3
POWIETRZE
Akustyka w praktyce
Projektanci znający podstawy akustyki
mogą z powodzeniem zaprojektować instalację
wentylacyjną lub klimatyzacyjną w niewielkich
obiektach lub takich, w których akustyka
nie jest najważniejsza. Są w stanie dobrać
instalację tak, by hałas nie przekroczył wartości normatywnej. Natomiast obiekty takie
jak sale koncertowe, duże sale widowiskowe czy teatry wymagają dodatkowo badań
modelowych i ogromnego doświadczenia
zawodowego. Interakcje pomiędzy instalacją
wentylacyjną a środowiskiem wewnętrznym
są skomplikowane i wymagają dogłębnej
analizy i praktyki.
W praktyce często mylone są dwa pojęcia:
izolacji akustycznej oraz tłumika akustycznego.
Izolacja akustyczna to struktura mająca na
celu zapobieżenie niepożądanemu przenikaniu
dźwięków poprzez odgrodzenie chronionej
przestrzeni od źródła hałasu. Z kolei tłumik
(absorber) akustyczny to element pochłaniający dźwięk. Wykonany jest najczęściej
z porowatego materiału, w którym następuje
zamiana energii akustycznej w cieplną.
Chłonność akustyczna poszczególnych pomieszczeń może być bardzo różna i zależy
zarówno od współczynników pochłaniania
dźwięku przez przegrody, jak i od: kierunku promieniowania dźwięku w stosunku do ludzkiego
ucha, sposobu przenoszenia dźwięku przez
system przewodów wentylacyjnych, miejsca
zamontowania nawiewników i wywiewników
oraz poziomu mocy akustycznej wytwarzanej
przez źródła hałasu.
W zamkniętych pomieszczeniach dźwięk
ulega jednorazowemu lub wielokrotnemu odbi-
4
lipiec/sierpień 2013
a)
b)
Fot. 1. Izolatory drgań
ciu od ścian. Czystość i barwa dźwięku zależą
od wielkości i kształtu pomieszczenia oraz
stopnia pochłaniania dźwięku przez przegrody.
Silne odbijanie dźwięku prowadzi do dłuższego
pogłosu, a nawet występowania echa, natomiast przy małym pochłanianiu uzyskuje się
krótki pogłos i niewielki poziom głośności. Z tego powodu pogłos również stanowi kryterium
oceny akustycznej pomieszczenia.
Walka z hałasem jest oczywiście najskuteczniejsza, jeśli polega na eliminowaniu
czy redukcji jego źródła. W tym celu stosuje
się:
n nowoczesne silniki o cichobieżnych łopatkach,
n izolatory drgań, np. pod agregatem wody
lodowej (fot. 1a),
n gumowe izolatory w elementach montażowych, np. w systemach zawiesi przewodów
wentylacyjnych czy stopkach montażowych
grzejników (fot. 1b),
n obudowy pochłaniające fale akustyczne ze
źródła hałasu.
Jednak odpowiednia redukcja źródła hałasu nie zawsze jest możliwa. W systemie
stosuje się wówczas tłumiki akustyczne. Ich
Fot. autora
umiejscowienie powinno być optymalnie
dostosowane do pomieszczeń użytkowych,
jak najbliżej źródła hałasu. W celu redukcji
hałasu w pomieszczeniu zaleca się również
zwiększenie chłonności akustycznej wnętrza
poprzez użycie materiałów dźwiękochłonnych,
głównie w postaci sufitów podwieszanych lub
wolnowiszących ekranów.
Podsumowanie
Zagadnienia akustyczne oraz walka z hałasem zaczynają w coraz większym stopniu
decydować o innowacyjności i jakości oferowanych urządzeń oraz o jakości, czyli komforcie przebywania ludzi w pomieszczeniach.
Zależności pomiędzy źródłem dźwięku, pomieszczeniem a uchem ludzkim są bardzo
skomplikowane, dlatego w przypadku takich
obiektów jak sale widowiskowe czy teatry
poprawne działanie instalacji wentylacyjnych
i klimatyzacyjnych wymaga od projektanta
dużego doświadczenia.
Literatura
1. PN-B-02151-02:1987 Akustyka budowlana. Ochrona
przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne
wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach.
rynekinstalacyjny.pl