Chapter Generalinformatinandtheory.book
Transkrypt
Chapter Generalinformatinandtheory.book
system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Informacje i teoria Lindab 1 Informacje i teoria 2 Safe 3 Tłumiki 4 Przepustnice z króćcami pomiarowymi 5 Kominki wentylacyjne 6 Inne elementy okrągłe 7 Transfer 8 Indeks 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Wymiary Oznaczenia i przykłady 1 Poniższe oznaczenia i wymiary kanałów oraz kształtek są zgodne ze standardami CEN. Długości podano w mm. 3 4 l t Kąty podano w stopniach. Wymiary oznaczone jako Ød1 – Ød4 pasują wewnątrz kanałów i kształtek o wymiarze Ød. Wymiary kanałów i kształtek ............................................ Ød Ød 2 Wymiary przyłączy ................................ Ød1, Ød2, Ød3, Ød4 Grubość blachy .................................................................... t l 5 Ød3 l li 8 Ød1 Ød4 l 9 Ød3 Długość montażowa ................................................ l, l1, l2, l3 10 Ød2 Ød1 l rm 7 Ød cc l3 6 Promień gięcia ................................................................... rm Głębokość wsunięcia ...........................................................li Długość elementu ............................................................... L l3 Mimośrodowość ................................................................ cc Ød 11 Obwód ................................................................................ O 12 Pole przekroju .................................................................... Ac Ciężar ................................................................................. m 13 Ciężar jednostkowy ........................................................... ml Ød3 15 Ød l3 14 16 L 17 18 12 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Tolerancja wymiarów Pogrubioną czcionką oznaczono wymiary standardowe. Zwyklą czcionką oznaczono wymiary pośrednie. Kanały 1 Kształtki 2 l Ød 3 Zgodnie z normą PN-EN1506 Ød nom 63 80 100 112 125 140 150 160 180 200 224 250 280 300 315 355 400 450 500 560 600 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1500 1600 Długość l, l1, l3, etc 0–15 16–100 101– L Zakres tolerancji 63,0 – 63,5 80,0 – 80,5 100,0 – 100,5 112,0 – 112,5 125,0 – 125,5 140,0 – 140,6 150,0 – 150,6 160,0 – 160,6 180,0 – 180,7 200,0 – 200,7 224,0 – 224,8 250,0 – 250,8 280,0 – 280,9 300,0 – 300,9 315,0 – 315,9 355,0 – 356,0 400,0 – 401,0 450,0 – 451,1 500,0 – 501,1 560,0 – 561,2 600,0 – 601,2 630,0 – 631,2 710,0 – 711,6 800,0 – 801,6 900,0 – 902,0 1000,0 – 1002,0 1120,0 – 1122,5 1250,0 – 1252,5 1400,0 – 1402,8 1500,0 – 1502,9 1600,0 – 1603,1 Kąt Tolerancja +0 -2 +0 -5 +0 -10 ±5 α Ød1, d2, d3, d4 nom 63 80 100 112 125 140 150 160 180 200 224 250 280 300 315 355 400 450 500 560 600 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1500 1600 4 li Zgodnie z normą PN-EN1506 Ød1 Zakres tolerancji 61,8 – 62,3 78,8 – 79,3 98,8 – 99,3 110,8 – 111,3 123,8 – 124,3 138,7 – 139,3 148,7 – 149,3 158,7 – 159,3 178,6 – 179,3 198,6 – 199,3 222,5 – 223,3 248,5 – 249,3 278,4 – 279,3 298,4 – 299,3 313,4 – 314,3 353,3 – 354,3 398,3 – 399,3 448,2 – 449,3 498,2 – 499,3 558,1 – 559,3 598,1 – 599,3 628,1 – 629,3 708,0 – 709,3 798,0 – 799,3 897,9 – 899,3 997,9 – 999,3 1117,8 – 1119,3 1247,8 – 1249,3 1397,3 – 1398,8 1496,9 – 1498,5 1596,5 – 1598,2 li nom 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 60 60 60 60 60 80 80 80 80 80 80 100 100 100 120 120 120 150 150 150 Ciężar Grubość blachy ±10% Zgodnie ze standardem blach PN-EN 10143:1997. Tolerancja ±2° 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 13 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Materiały Grubość blach 1 2 3 4 Możliwe jest wykonanie kanałów z blach różnej grubości. Jednakże zastosowanie innej grubości blachy może oznaczać pewne zmiany w typoszeregach produktów. Na przykład, wzrost grubości blachy o 0,5 mm powoduje zmniejszenie średnicy wewnętrznej o 1,0 mm, co z kolei oznacza, że standardowe kształtki nie będą pasowały i będzie konieczne odpowiednie ich zmodyfikowanie. Materiał W typoszeregach standardowych stosuje się następujące materiały: • Kanały i kształtki robione ręcznie wykonane są z materiałów zgodnych z PN-EN 10327:2004 – D×51 D. 5 6 7 8 9 10 11 12 • Kształtki tłoczone są wykonane z materiałów zgodnych z PN-EN 10327:2004 – D×54 D. Możliwe jest zastosowanie innych materiałów, na przykład: • Stal nierdzewna zgodnie z EN 1.4404 lub AISI 316 lub EN 1.4301 lub AISI 304. Niektóre kształtki, które normalnie wykonywane są przez wytłaczanie, trzeba wykonywać ręcznie i łączyć za pomocą zamków blacharskich. • Aluminium zgodnie z ISO/DIS 209-1. Niektóre kształtki, które normalnie wykonywane są przez wytłaczanie, trzeba wykonywać ręcznie i łączyć za pomocą zamków blacharskich. • Powleczenie tworzywem sztucznym Nasze produkty wykonane są standardowo z blachy galwanizowanej zanurzeniowo na gorąco, a następnie powlekane są obustronnie proszkowo, za pomocą proszku epoksydowo – poliestrowego (PE), o grubości 80 mm. Kolorami standardowymi są NCS S0502-Y 30 jednostek połysku zgodnie z Gardnem 60° oraz brązowy NCS S7010-Y70R 45 jednostek połysku. Uwaga! Dla kanałów o O<100, maksymalna długość w wypadku powlekania wewnętrznego wynosi 1,5 m 13 Produkty mogą być powlekane opcjonalnie jednostronnie - tylko od wewnątrz lub tylko od zewnątrz. Grubość farby proszkowej może osiągać opcjonalnie do 200 mm. 14 • Powłoka alucynkowa z powierzchnią AZ 185, co oznacza 185 g alucynku/m2, położoną dwustronnie. Niektóre kształtki, które normalnie wykonywane są przez wytłaczanie, trzeba wykonywać ręcznie i łączyć za pomocą zamków blacharskich. 15 16 17 18 14 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Materiały Zakresy temperatur roboczych dla naszych materiałów Pola zacienione oznaczają wersje standardowe. 1 Oddziaływanie Ciągłe Produkt Materiał / Typ min °C Tłoczone i zgrzewane Łączone na zamki blacharskie, zgrzewane punktowo Uszczelka Safe i uszczelnienia łopatki przepustnicy Uszczelnienie łopatki przepustnicy o Ø80 Uszczelka z pianki gumowej Uszczelka z pianki plastikowej Króćce pomiarowe Łożyska przepustnic do stałego przepływu powietrza Filtry kanałowe Filtry kanałowe Wąż odpływowy skroplin Izolacja Tłumik Blacha ze stali galwanizowanej Blacha aluminiowa Blacha ze stali nierdzewnej Blacha stalowa powlekana PVC Produkty powlekane PE-/EP Blacha stalowa alucynkowana Masa uszczelniająca, akrylowa Masa uszczelniająca, silikonowa Guma EPDM Guma silikonowa Guma silikonowa, komórkowa Guma EPDM Poliester Plastic Poliamid Mosiądz Elektryczne Pneumatyczne Poliester Etylen, octanowinyl i polietylen Wata szklana Wełna mineralna Poliester 2 Okresowe Zakres temperatur max. min max. °C °C °C 2001 2502 2003 500 300 700 80 120 150 200 3 4 5 315 -40 6 70 200 7 -50 -90 120 200 8 -50 120 9 -50 200 10 150 -30 -70 100 150 -50 200 -30 -40 100 70 70 150 300 50 60 120 -30 -30 -5 -45 11 65 200 700 130 12 180 13 1 Dla stali galwanizowanej odbarwienia pojawiają się przy temperaturze około 200°C. Jest to jedynie problem estetyczny i nie wpływa na jakość ochrony antykorozyjnej przy pracy w normalnym środowisku. 2 Jeśli 3 14 temperatura osiągnie około 300°C, cynk traci przyczepność do blachy, co obniża jakość ochrony antykorozyjnej. Po kilku latach pracy w temperaturze 200°C blachy aluminiowe miękną. 15 16 17 18 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 15 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria System jednostek SI Jednostki W niniejszym katalogu stosuje się system jednostek SI (Systeme lnternational d'Unités), co jest zgodne z międzynarodową praktyką. Mogą się również pojawić inne jednostki techniczne w tabelach lub na wykresach, równolegle z jednostkami SI. 1 Jednostki podstawowe 2 Długość metr m Masa kilogram kg Czas sekunda s Prąd elektryczny amper A Temperatura kelwin K 3 4 Jednostki poboczne Częstotliwość hertz Hz 1 Hz = 1/s Siła newton N 1N = 1 kg · m/s2 Ciśnienie, nacisk mechaniczny pascal Pa 1 Pa = 1 N/m2 Energia, praca dżul J 1J =1N·m Moc watt W 1W = 1 J/s Potencjał elektryczny, napięcie elektryczne volt V 1V = 1 W/A min 1 min = 60 s godzina h 1h = 3 600 s = 60 min Kąt płaski stopień ° 1° = 1/360 okręgu Objętość litr l 1l = 1 000 cm3 = 1 dm3 5 6 7 8 Jednostki dodatkowe Czas minuta 9 10 Przedrostki wielokrotności Indeks Oznaczenie Skrót Przykład 1012 tera T 1 teradżul 1 TJ 109 giga G 1 gigawatt 1 GW 106 mega M 1 megavolt 1 MV 103 kilo k 1 kilometr 1 km 102 hecto h 1 hectogram 1 hg 101 deca da 1 decalumen 1 dalm 10-1 deci d 1 decymetr 1 dm 10-2 centi c 1 centymetr 1 cm 10-3 milli m 1 milligram 1 mg 10-6 micro m 1 mikrometr 1 mm 10-9 nano n 1 nanohenry 1 nH 10-12 pico p 1 picofarad 1 pF 11 12 13 14 15 16 17 18 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 16 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria System jednostek SI Współczynniki przeliczeniowe Tabele przeliczeniowe na inne jednostki powszechnie używane w przemyśle. 1 Ciśnienie p Pa pascal N/m2 mm wc mm Aq mm H2O in wg " wg in wc mm Hg (at 20 °C) 2 psi(g) ibf/in2 bar 1 0,102 0,007 53 0,004 02 0,000 145 0,000 010 0 9,79 1 0,073 7 0,039 4 0,001 42 0,000 097 9 1 0,534 0,019 3 0,001 33 133 13,6 249 25,4 6 895 704 100 000 10 215 1,87 1 51,9 27,7 753 402 0,036 1 0,002 49 1 0,068 9 14,5 3 4 1 Długość l in cal ft stopa 5 m metr yd jard mila 0,083 3 0,027 8 0,025 4 0,000 015 8 12,0 1 0,333 0,305 0,000 189 36,0 3,00 1 0,914 0,000 568 1 0,000 621 1 39,4 3,28 63 360 1,09 5 280 1 609 1 760 6 7 1 Powierzchnia, A in2 cal kwadratowy ft2 stopa kwadratowa 1 144 1 296 m2 metr kwadratowy 0,006 94 0,000 772 0,000 645 0,000 006 45 0,000 000 064 5 1 0,111 0,092 9 0,000 929 0,000 009 29 9,00 1 0,836 0,008 36 0,000 083 6 1 0,010 0 0,000 100 120 100 1 0,010 0 107 639 11 960 10 000 100 10,8 1,20 8 ha hektar ar 1 076 1 550 155 000 15 500 031 yd2 jard kwadratowy 1 9 10 Objętość, V in3 cal sześcienny 1 61,0 231 277 1 728 l litr US gal gallon UK gal gallon ft3 stopa sześcienna yd3 jard sześcienny m3 metr sześcienny 0,016 4 0,004 33 0,003 60 0,000 579 0,000 021 4 0,000 016 4 1 0,264 0,220 0,035 3 0,001 31 0,001 00 3,79 1 0,833 0,134 0,004 95 0,003 79 4,55 28,3 1,20 1 0,161 0,005 95 0,004 55 7,48 6,23 1 0,037 0 0,028 3 46 656 765 202 168 27,0 1 0,765 61 024 1 000 264 220 35,3 1,31 1 km/h Bz stopy na sekundę mile/h mile na godzinę knot kn m/s 0,018 3 0,016 7 0,011 4 0,009 87 0,005 08 54,7 1 0,911 0,621 0,540 0,278 60,0 1,10 1 0,682 0,592 0,305 88,0 1,61 1,47 1 0,869 0,447 101 1,85 1,69 1,15 1 0,514 197 3,60 3,28 2,24 1,94 1 1 12 13 14 Prędkość v ft/min stopy na minutę 11 15 16 17 18 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 17 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria System jednostek SI Współczynniki przeliczeniowe 1 Strumień objętościowy qv ft3/h cfh l/min m3/h 1 0,472 0,028 3 ft3/min cfm l/s 0,016 7 m3/s 0,007 87 0,000 007 87 0,060 0 0,035 3 0,016 7 0,000 016 7 35,3 16,7 1 0,589 0,278 0,000 278 60,0 28,3 1,70 1 0,472 0,000 472 60,0 3,60 2,12 1 0,001 00 2,12 1 127 127 133 60 000 3 600 2 119 1 000 2 3 1 4 Masa, m oz uncja kg kilogram lb funt 0,062 5 0,028 3 16,0 1 0,454 35,3 2,20 1 1 5 6 Przepływ masowy, qm lb/min kg/s 1 0,007 56 7 1 132 8 Gęstość, ρ kg/m3 lb/ft3 g/cm3 lb/in3 1 0,062 4 0,001 00 0,000 036 1 1 0,016 0 0,000 579 1 0,036 1 16,0 1 000 62,4 27 680 1 728 27,7 9 1 10 Siła, F N newton lbf funt siły kp kilopond 1 0,225 0,102 4,45 1 0,454 9,81 2,20 1 11 12 Moment obrotowy, M lbf · in Nm 1 0,113 8,85 lbf · ft kpm 0,083 3 0,011 5 1 0,738 0,102 12,0 1,36 1 0,138 86,8 9,81 7,23 1 13 14 Energia, Praca, E J dżul Nm, Ws 1 1 055 4 187 3 600 000 Btu Brytyjska jednostka cieplna 15 kcal kilokaloria kWh 0,000 948 0,000 239 0,000 000 278 1 0,252 0,000 293 3,97 3 412 1 860 16 0,001 16 1 17 18 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 18 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria System jednostek SI Współczynniki przeliczeniowe 1 Moc, P W watt Nm/s, J/s kcal/h hk metryczny koń mechaniczny 1 0,293 0,252 0,000 398 3,41 1 0,860 0,001 36 0,001 34 3,97 1,16 1 0,001 58 0,001 56 Btu/h hp UK, US koń mechaniczny 2 0,000 393 2 510 735 632 1 0,986 2 544 746 641 1,01 1 3 4 Różnica temperatury, zmiana temperatury, ΔT dla K; Δϑ dia°C K kelvin °F stopień Fahrenheita °C stopień Celcjusza 1 1,80 1,00 0,556 1 0,556 1,00 1,80 1 5 6 Zależności między jednostkami temperatury K 0,00 °F °C -460 -273 255 0,00 273 32,0 293 68,0 311 100 373 212 -17,8 0,00 Stan fizyczny 7 Zero absolutne Mieszanina soli amonowej i śniegu Punkt topienia lodu 20,0 Normalna tempratura atmosferyczna 37,8 Normalna temperatura ciała ludzkiego 100 8 Punkt wrzenia 9 Wzór przeliczeniowy jednostek °C = (°F - 32) × 5/9 °C = K - 273,15 °F = °C × 9/5 + 32 K = °C + 273,15 10 Litery greckie 11 Litery greckie stosowane są w tekstach technicznych i naukowych jako oznaczenia jednostek fizycznych. Dopuszczalna jest nieznaczna zmienność wyglądu liter, pod warunkiem wykluczenia możliwej pomyłki. 12 13 Nazwa alfa beta gamma delta epsilon zeta eta teta jota kappa lambda my Mała litera Duża litera a b g d e z h J i k l m A B G D E Z H Q I K L M Nazwa ny Mała litera Duża litera n x o p r s t u j c y w N X O P R S T U F C Y W ksi omikron pi ro sigma tau ypsilon fi ki psi omega Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 14 15 16 17 18 19 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Ciśnienie 1 2 3 Ciśnienie całkowite = ciśnienie dynamiczne + ciśnienie statyczne Ciśnienie statyczne w atmosferze zmienia się w zależności od pogody - niskie lub wysokie ciśnienie, a także w zależności od wysokości nad poziomem morza. Standardowe ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza wynosi: 101,3 kPa = 1,013 bar = 1013 mbar (= 1 atm = 760 mm Hg) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 W określonym miejscu, takim jak kanał wentylacyjny, ciśnienie statyczne napiera ze wszystkich stron. W instalacjach wentylacyjnych ciśnienie statyczne określa się w odniesieniu do ciśnienia statycznego atmosferycznego poza kanałem. Ciśnienie w kanale może mieć zatem wartość dodatnią – jest wyższe niż ciśnienie atmosferyczne, lub wartość ujemną – jest niższe niż statyczne ciśnienie atmosferyczne. 16 17 18 20 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Ciśnienie Spadek ciśnienia Jeśli w otwartym systemie wentylacyjnym wytworzy się różnicę ciśnienia statycznego, wówczas nastąpi przepływ powietrza z punktu o wyższym ciśnieniu, do punktu o niższym ciśnieniu - z atmosfery do otworu wlotowego kanału wentylacyjnego, następnie poprzez wentylator i z wylotu kanału z powrotem do atmosfery. Różnica ciśnienia jest przetwarzana na energię kinetyczną. 1 2 3 4 5 6 Ciśnienie dynamiczne jest miarą energii kinetycznej poruszającego się powietrza. Powiązanie ciśnienia i energii można łatwo zauważyć, korzystając z układu jednostek SI. Pa = N/m2 = Nm/m3 = J/m3 to znaczy energia (w J) w odniesieniu do objętości (w m3) przepływającego powietrza. Ciśnienie dynamiczne zależy od: kg ⎛ m ------⋅ -----⎞ 3 ⎝ s⎠ m 7 8 Aby powietrze mogło płynąć kanałem, musi pokonać dwa rodzaje oporów przepływu: 2 v p d = ρ ⋅ ----- z jednostkami 2 2 Spadek ciśnienia i przepływu W systemach wentylacyjnych, chcemy wprawić powietrze w ruch! Do strefy przebywania ludzi dostarcza się czyste powietrze, a odbiera powietrze zanieczyszczone. Do poruszania powietrzem konieczna jest energia, a ta jest dostarczana przez wentylatory. 2 kgm- ------m 1 N kg m = -------3 ⋅ ------= ----------⋅ 3 = N ⋅ -------2 = -------2 = Pa 2 2 s m m m m s Przepływ powietrza przez kanały nie jest w warunkach rzeczywistych wolny od strat. Występuje tarcie, a powietrze może zmieniać kierunek. Do pokonania oporów niezbędne jest ciśnienie (to znaczy energia). Suma ciśnienia statycznego i dynamicznego daje ciśnienie całkowite. pt = ps + pd • opory liniowe (tarcia) pomiędzy przepływającym powietrzem, a ścianką kanału. • opory miejscowe w miejscach, gdzie powietrze zmienia kierunek i prędkość przepływu. Opory liniowe (zwane także wartością R) są wyrażone w 9 10 11 2 λ v jednostkach Pa/m Δp f = ------ ⋅ ρ ----2 dh 12 gdzie Δpf = opór liniowy na metr (Pa/m) λ = współczynnik tarcia zależny od rodzaju materiału oraz 13 szorstkości powierzchni Ponieważ ps jest ujemne w stosunku do ciśnienia atmosferycznego (po stronie ssawnej wentylatora), zatem pt jest też ujemne, jeśli suma ps i pd jest ujemna. dh = średnica hydrauliczna kanału, średnica przewodu okrągłego, który wykazuje się identycznym oporem przy danej prędkości przepływu, jak kanał prostokątny 14 2⋅a⋅b d h = ------------------a+b 15 gdzie a i b oznaczaja boki kanału prostokątnego. Dla kanałów okrągłych, dh = d 16 ρ = gęstość powietrza (kg/m3) v = średnia prędkość powietrza (m/s) 17 18 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 21 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Ciśnienie Obliczenia spadku ciśnienia 1 2 3 4 5 Wymagany spręż wentylatora Spróbujmy wykonać obliczenia spadku ciśnienia dla prostego systemu wentylacyjnego! • Określ ilość kształtek znajdujących się na drodze przepływu powietrza. 13 • Następnie umieść w tabeli wymiary oraz dane każdego elementu, tak jak na przykładzie. 12 11 • Odczytaj z wykresu spadek ciśnienia dla każdego elementu. Można wykorzystać zmniejszone wykresy, przedstawione poniżej. 10 6 9 Nr Strumień l/s 1 400 Ozn. elementu Wymiar Ø mm Długość Spadek Spadek m ciśnienia ciśnienia Pa/m Pa RCU 400-315 - - 3,1 2,0 3,3 6,6 2 " SR 250 3 " BU 90° 250 - - 11,0 4 " SR 250 1,6 3,3 5,3 5 " SLCU 100 250/1200 1,2 5,0 6,0 6 " RCFU 250-200 - - 22,0 7 " SR 200 1,5 8,0 12,0 8 " BU 90° 200 - - 24,0 9 " SR 200 1,2 8,0 9,6 - - 15,0 3,5 3,3 11,6 10 " RCU 250-200 11 " SR 250 12 " RCFU 400-250 - - 16,0 HF 400 - - 14,0 13 7 " Całkowity spadek ciśnienia (suma wierszy 1 – 13) = 156,2 3 8 4 5 6 7 Zsumuj spadki ciśnienia zebrane w ostatniej kolumnie tabeli. Następnie wybierz wentylator, który zapewni przepływ q = 400 l/s oraz spręż całkowity pt = 156 Pa. 8 2 9 1 10 2 4 7 9 11 v RCU, RCFU Δ pt [Pa] 5 0 0 [m m] 63 0 50 40 31 5 1 0 16 0 0 20 25 v [m /s] 5,0 11,010 2 Ød 44 3 80 0 50 10 00 0 0 3 55 10 2 1 0.5 0.1 5 10 10 500 1000 50 100 50 100 400 500 1000 10000 [m3/h] 2 [mm 0 LWA [dB] 1000 90 30– 0 ] 40 0 Ød 400 1 80 500 4 00 10 9 70 6 10 Δ pt [Pa] 400 v [m /s] 400 5 –12 –16 315 0 –20 0 –80 –10 0 125 Ød 5 60 100 50 5 50 3 40 14 1 10 50 50 100 100 500 500 400 1000 q 1000 5000 5000 10000 10000 [l/s] [m3/h] 1 10 50 50 100 100 500 500 400 1000 q 10 1000 5000 5000 10000 10000 [l/s] [m3/h] 30 50 500 400 100 500 10 50 50 100 100 500 500 1 000 400 1000 1000 5000 5000 10000 q Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 10000 [l/s] [m3/h] 5 000 10 000 [l/s] [m3/h] 5 000 10 000 1 000 q 8 7 16,0 5 5 –63 50 ] 6 10 100 15 [mm 250 2 160 Ød 200 1 –31 5 500 –40 0 630 –50 0 200 315 –25 250 – 0 0 –10 5 –16 0 125 8 7 Ød 3000 [l/s] 5000 Ød [mm] 100 D pt Δ pt –12 160 10 9 200 63 –80 80– v [m /s] 100 15 1000 1000 500 HF v [Pa] 50 400500 100 100 13 RCFU [Pa] 100 50 v –25 500 –31 0 5 6 RCU 0.1 50 10 q 12 v 15,0 50000 [l/s] 50000100000 [m3/h] q 10 16 5000 10000 5000 10000 0 [m3/h] 80 10000 [l/s] 10 5000 5000 10000 50 1000 1000 q 500 12 500 400 100 50 50 100 1 63 0.02 1 10 15 22 10 0.05 50 18 15 10 0 100 80 [Pa/m] 24,0 1 Δpt 200 250 12 5 20 25 0 5 0 63 5 4 0.5 3,1 2 160 Δ pt 4 ] 50 0 63 0 8,0105 3,3 3 125 50 [mm 12 10 100 50 80 ] 31 [mm ød 40 2 10 80 10 0 12 5 16 0 Ød ] 1 0 80– 63 –80 125 –10 0 160 –12 5 200 –16 0 100 8 7 6 20 15 50 Ød 80 100 100 5 5 17 SLCU 100 63 200 630 22,0 250 –20 315 –2 0 400 50 – 500 315 –40 0 v [m /s] 9 Δ pt BU 90° [Pa/m] 50 14 5 Ød1 [mm] 100 13 3 8 SR [Pa] –50 12 1 6 v [m /s 11 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Ciśnienie Warunki wstępne R = tarcie liniowe W celu poprawnego doboru wymiaru kanałów, należy zgromadzić informacje odnośnie całkowitego spadku ciśnienia na poszczególnych kształtkach. ζ = współczynnik oporu ν = lepkość kinematyczna Całkowity spadek ciśnienia D pt (Pa) pomiędzy dwoma przekrojami, 1 i 2, w kanale jest określony przez wzór pt = pt1 - pt2 = (ps1+pd1) - (ps2+pd2) Ac1 Ac2 v1 v2 ps1 ps2 Sekcja 1 Sekcja 2 2 Pa/m 1 m2/s Całkowite spadki ciśnienia dla najpopularniejszych kształtek są podane na wykresach w funkcji przepływu (lub w niektórych przypadkach prędkości). 2 Podstawowe dane zawarte na wykresach pochodzą z pomiarów i obliczeń wykonanych w naszych laboratoriach. Niektóre wykresy są zapożyczone z literatury. 3 Wykresy odnoszą się do powietrza w warunkach normalnych. 4 ν = 15,1 · 10-6 m2/s ϑ = 20 °C ρ = 1,2 kg/m3 ϕ = 65 % pA = 1013,2 mbar 5 6 ρ⋅v q gdzie p d = ------------- i v = -----2 Ac Dla powietrza o innej gęstości (ρinne) przepływ (qinny) jest obliczany na podstawie wzoru 7 Przy obliczeniach spadku ciśnienia w wentylacji zakłada się: 1,2 qinne_gęstość = q wykres ⋅ ------------ρ inne 8 • niezmienny przepływ, tzn. gęstość powietrza się nie zmienia • warunki izotermiczne, tzn. brak wymiany ciepła między kanałem a otoczeniem 9 • brak zmian w energii potencjalnej, tzn. pomija się wysokości pomiędzy poszczególnymi miejscami instalacji. 10 Używane oznaczenia l = długość m (mm) a = dłuższy bok m (mm) b = krótszy bok m (mm) r = promień m (mm) d = średnica m (mm) dh = średnica hydrauliczna m (mm) Ac = pole powierzchni m2 pA = ciśnienie atmosferyczne mbar ps = ciśnienie statyczne Pa pd = ciśnienie dynamiczne Pa pt = ciśnienie całkowite Pa Δp = spadek ciśnienia Pa Δ pt = całkowity spadek ciśnienia Pa ϑ = temperatura °C v = prędkość powietrza (średnia) m/s q = strumień powietrza m3/s ρ = gęstość kg/m3 α = kąt ° ϕ = wilgotność względna % λ = współczynnik tarcia Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 11 12 13 14 15 16 17 18 23 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Dźwięk Wentylacja nie musi być głośna! 1 2 Używając zdrowego rozsądku oraz tworząc instalację wentylacyjną w oparciu o odpowiednie podzespoły, możesz uniknąć wielu problemów i narzekań. 3 Wentylatory wytwarzają hałas i nic na to nie można poradzić. Można jednak zapobiegać przenoszeniu hałasu do obsługiwanych pomieszczeń – można absorbować i tłumić hałas po drodze. 4 Poniższy opis nie stanowi podręcznika jak obliczać i tłumić hałas w instalacjach wentylacyjnych – w tym celu należy zapoznać się odrębnymi publikacjami. Ten opis dostarcza jedynie informacji odnośnie kilku prostych zasad i wskazówek, które wspólnie ze zdrowym rozsądkiem wystarczą do stworzenia prostej instalacji. Warto mieć pewne podstawowe informacje o tym, gdzie i jak wytwarzany jest hałas, jak jest przenoszony i tłumiony w instalacji. Pozwoli to na wybranie prawidłowej koncepcji i podzespołów instalacji. Stosując prostą analogię: rozchodzenie się hałasu oznacza przenoszenie fal w medium np. powietrzu, co jest niewidoczne. Jest to bardzo podobne do rozchodzenia się fal po wodzie. Poniżej przeanalizujemy podobieństwa, co uczyni porównanie bardziej zrozumiałym: 5 6 Zródło Fale na wodzie Rozprzestrzenianie się Fale na wodzie Rzucamy kamień na całkowicie nieruchomą wodę. Fale na wodzie rozchodzą się w powiększających się współśrodkowych okręgach od centrum, gdzie kamień trafił w wodę. 7 8 9 10 Fale w powietrzu 11 Strzelamy z pistoletu w górę. 12 Fale w powietrzu 13 Fale dźwiękowe rozchodzą się w powietrzu we wszystkich kierunkach, w formie powiększającej się kuli od centrum, którym jest np. pistolet. 14 15 16 17 18 24 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Dźwięk Transport energii Fale na wodzie Zakłócenia na drodze Fale na wodzie Energia kinetyczna jest transportowana od cząsteczki do cząsteczki w wodzie. Cząsteczki obijają się o siebie i poruszają do przodu i do tyłu. Energia rozprzestrzenia się ze źródła. Jeśli fale w wodzie natrafią na bok łodzi lub motorówki, odbiją się pod tym samym kątem, pod jakim uderzyły w przeszkodę. Fale w powietrzu Energia kinetyczna jest transportowana od cząsteczki do cząsteczki w powietrzu. Cząsteczki obijają się o siebie i poruszają do przodu i do tyłu. Energia rozprzestrzenia się od źródła. 1 2 Fale w powietrzu Jeśli fale w powietrzu natrafią na ścianę, odbiją się pod tym samym kątem, pod jakim w nią uderzyły. 3 4 5 6 7 Odległość Fale w wodzie W ten sam sposób piłka odbija się o ścianę. Gdy fale oddalają się od centrum, gdzie rzucony był kamień, wysokość fali staje się mniejsza i mniejsza, aż przestaje być widoczna. Woda ponownie się uspokaja. Fale w powietrzu Gdy fale dźwiękowe oddalają się od źródła, czyli pistoletu, ruchliwość fali spada i dźwięk staje się coraz cichszy i słabszy, aż przestaje być słyszalny. 8 Strata energii Fale na wodzie 9 Wysokość odbitej fali jest niższa od fali uderzającej. Część energii kinetycznej zostaje zaabsorbowana w przeszkodę (i przekształcona w ciepło). Fale w powietrzu 10 Ruch fali odbitej jest mniejszy niż fali uderzającej w przeszkodę. Część energii kinetycznej zostaje zaabsorbowana w przeszkodę (i przekształcona w ciepło). 11 12 Intensywność Fale na wodzie 13 Energia, która wywołała rozchodzenie się fali lub moc potrzebna do jej dalszego wytwarzania obejmuje coraz większy obszar powierzchni, zwiększając średnicę okręgu. 14 Fale w powietrzu Energia, która wywołała rozchodzenie się fali lub moc potrzebna do jej dalszego wytwarzania obejmuje coraz większy obszar przestrzeni, zwiększając średnicę kuli. 15 Piłka porusza się znacznie wolniej po odbiciu od ściany niż przed obiciem. 16 17 18 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 25 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Dźwięk Zdolność pochłaniania hałasu różni się w zależności od zastosowanych materiałów. Ta właściwość jest określona przez współczynnik chłonności materiału α. Wełna m 100 mm lna 50 m m ineralna na ral 25 mm e ra m ine 4 Część pochłoniętej w ten sposób energii jest przekształcana w ciepło, a reszta jest odbita do pomieszczenia. Ten rodzaj tłumienia, gdzie dźwięk jest tłumiony przez miękką powierzchnię jest związany z pochłanianiem przez porowatość. a ełn min W a 3 1,0 0,5 ełn 2 wartość α W 1 Dźwięk może być pochłaniany Jeśli dźwięk natrafi na miękką, porowatą ścianę (wełnę mineralną itp.), drgające cząsteczki wnikają w jej powierzchnię i są zatrzymywane przez tarcie o włókna materiału. łodze j pod ywan 5 ki d Mięk we etono na b Szyb r awo 6 knie Beton 0 a i=a+r 7 8 9 a α=— i 250 500 1000 2000 4000 Hz Hałas w instalacjach wentylacyjnych rozchodzi się tak samo łatwo zgodnie z kierunkiem przepływu, jak i pod prąd. i Jeśli nic nie zostało pochłonięte, to wszystko zostało odbite, zatem r = 0 co oznacza α = 0: 0 i = 0 + r α = --- = 0 i 10 125 Jeśli nic nie zostało odbite, wszystko zostało pochłonięte, zatem r = 0 co oznacza α = 1: Hałas przenoszony przez kanały wentylacyjne będzie tłumiony na kilka sposobów. Zacznijmy od rozważenia niczym nie pokrytych kanałów metalowych. Ściany metalowe również pochłaniają – jednak niezbyt wiele Gdy fale dźwiękowe uderzają w ścianki kanału, zaczynają one drgać z tą samą częstotliwością co częstotliwość dźwięku. 11 a i = a + 0 α = --- = 1 a Ruch ten jest normalnie bardzo mały i niezauważalny dla gołego oka (łatwiej jest wykryć drgania, przystawiając opuszki palców do blachy). 12 Można powiedzieć, że otwarte okno wykazuje się współczynnikem a = 1, dźwięk w całości przechodzi na zewnątrz! Efekt drgań jest analogiczny do drgania szyby w oknie, gdy pobliską ulicą przejeżdża ciężka ciężarówka. W wypadku powierzchni z twardych materiałów, takich jak beton lub marmur, praktycznie nie ma pochłaniania energii dźwięku, wszystko jest odbijane i wartość a jest bliska zeru. W pomieszczeniach o twardej powierzchni ścian dźwięk odbija się wielokrotnie, zanim zaniknie. Pomieszczenie ma długi czas dudnienia i charakteryzuje się długim, nieprzyjemnym echem. Poziom dźwięku wytworzony przez normalne źródło dźwięku staje się wysoki. Kanały oraz szyba okienna spełniają w tym wypadku funkcję tłumika membranowego – ekrany, które są wprawione w drgania przez energię do nich dochodzącą. Ten ruch jednak nie jest pozbawiony tarcia, które spowodowane jest przez siły wiążące cząsteczki blachy, a także przez tarcie w miejscach łączenia. Podobnie jak poprzednio w wypadku materiałów porowatych, część energii jest przekształcona w ciepło – hałas który pozostał jest już słabszy i został częściowo wytłumiony. 13 14 15 16 17 Jeśli zastosuje się miękkie materiały, takie jak maty filcowe, zjawisko jest odmienne. Wartość α jest bliska 1. Czasem zbyt wyciszone pomieszczenia są wręcz nieodpowiednie: „nie słychać, co się mówi”. Należy unikać sytuacji ekstremalnych. Dudnienie w pomieszczeniu powinno być dopasowane do jego przeznaczenia. Przy takiej samej powierzchni przekroju, kanał okrągły, spiralnie zwijany jest sztywniejszy niż kanał prostokątny i spowoduje mniejsze tłumienie. Jak to zilustrowano na następnej stronie, tłumienie w prostych odcinkach kanałów jest relatywnie niewielkie. Dlatego też tłumienie to pomija się w kalkulacjach hałasu, traktując je jako margines bezpieczeństwa. 18 26 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Dźwięk Tłumienie w prostych odcinkach kanałów (grubość blachy 1 mm) Tłumienie dB na m 0,6 0,5 0,4 A 0,3 D 0,2 e B C Gdzie należy umieszczać materiał tłumiący w kanale? Odpowiedź jest oczywista – tam gdzie materiał tłumiący będzie wchodził najczęściej w kontakt z falami dźwiękowymi. Hałas, który jest transportowany wzdłuż długiego, prostego kanału będzie utrzymywany na kierunku poprzez odbijanie się od ścian kanału. Materiał tłumiący ułożony wzdłuż kanału prostego ma zatem mniejszą wartość, niż materiał ułożony na łukach, komorze ssawnej lub tłocznej lub w kanale prostym zaraz za wentylatorem lub gdziekolwiek indziej, gdzie występuje „turbulentny przepływ powietrza”. Im więcej razy powietrze uderza o miękkie ściany, tym bardziej przydatny jest materiał tłumiący. 1 2 3 4 f g 0,1 h 0 63 125 250 500 5 > 1k Średnia częstotliwość pasma oktawowego Hz 6 Wymiary kanału 75–200 A Kanały prostokątne 200–400 400–800 B C 800–1000 D 7 Kanały o przekroju okrągłym Ø 75–200 e 200–400 f 400–800 g 800–1600 h 8 Pochłanianie jest znacznie bardziej efektywne Tłumienie hałasu staje się znacznie bardziej efektywne, jeśli w kanale umieści się materiał pochłaniający. Sposób w jaki dźwięk jest tłumiony jest opisany powyżej, część energii dźwięku jest pochłaniana przez materiał. 9 Dlaczego tłumiki kolanowe BSLCU są tak efektywne! 10 Jeśli dźwięk wchodzi wystarczającą ilość razy w materiał pochłaniający, energia kinetyczna dźwięku która wprawia w wibrację bębenek w uchu będzie na tyle mała, że nie spowoduje uciążliwości! 11 12 Tłumiki proste skupiają materiał pochłaniający Powyższy opis fal dźwiękowych należy uzupełnić. Jeśli fale dźwiękowe są transportowane wzdłuż powierzchni porowatych są one odbijane od ścian kanału. To odbijanie zwane jest „dyfrakcją”. Z tego powodu, jak również z uwagi na fakt, że hałas rozchodzi się w związku z turbulencjami, tłumiki proste mogą mieć wysokie tłumienie 13 14 15 16 17 18 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 27 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Dźwięk 1 Jak widać na przykładzie tłumików SLCU 50 i SLCU 100, tłumienie zmienia się w oparciu o kilka zasad: 2 3 Aby wytłumić niskie częstotliwości (< 500 Hz), konieczna jest grubsza warstwa materiału tłumiącego – tłumik SLCU 100 jest bardziej wydajny niż SLCU 50. SLCU 50 Ød1 l nom mm 80 300 80 600 80 900 80 1200 100 300 SLCU 100 63 5 5 5 6 2 Tłumienie dB dla częstotliwości Hz 125 250 500 1k 2k 4k 5 8 15 28 29 23 7 12 26 41 50 48 9 17 37 50 50 50 11 21 49 50 50 50 2 6 14 21 25 20 8k 16 24 32 40 11 Ød1 l nom mm 80 300 80 600 80 900 80 1200 100 300 63 10 12 14 16 5 Tłumienie dB dla częstotliwości Hz 125 250 500 1k 2k 4k 8 10 16 21 27 24 13 19 27 37 50 46 18 28 38 50 50 50 23 37 49 50 50 50 4 11 14 18 24 20 8k 16 24 33 42 11 Tłumienie dB dla częstotliwości Hz 125 250 500 1k 2k 4k 21 27 24 8 10 16 37 50 46 13 19 27 50 50 50 18 28 38 50 50 50 23 37 49 4 11 14 18 24 20 8k 16 24 33 42 11 4 5 6 7 8 Aby wytłumić wyższe częstotliwości (> 500 Hz), wystarczająca jest cieńsza warstwa materiału tłumiącego – tłumik SLCU 50 jest tak samo efektywny jak SLCU 100. Im dłużej dźwięk musi przemieszczać się przez materiał chłonący, tym większe jest tłumienie. Dłuższe tłumiki mają większe tłumienie niż krótkie – SLCU o długości l = 600 tłumi więcej niż SLCU o długości l = 300. SLCU 50 Ød1 l nom mm 80 300 80 600 80 900 80 1200 100 300 SLCU 100 63 5 5 5 6 2 Tłumienie dB dla częstotliwości Hz 125 250 500 1k 2k 4k 28 29 23 5 8 15 41 50 48 7 12 26 50 50 50 9 17 37 50 50 50 11 21 49 2 6 14 21 25 20 8k 16 24 32 40 11 SLCU 50 Ød1 l nom mm 300 80 600 80 900 80 80 1200 100 300 63 5 5 5 6 2 Tłumienie dB dla częstotliwości Hz 125 250 500 1k 2k 4k 5 8 15 28 29 23 7 12 26 41 50 48 9 17 37 50 50 50 11 21 49 50 50 50 2 6 14 21 25 20 8k 16 24 32 40 11 9 10 11 Im mniejsza odległość między tłumiącymi powierzchniami, tym wyższe jest tłumienie. Tłumiki o małej średnicy tłumią bardziej, niż te o średnicy dużej – SLCU Ø 80 tłumi więcej niż SLCU Ø 250. 12 13 14 15 Z tego samego powodu, dodatkowa kulisa pozwala na zwiększone tłumienie w stosunku do tłumika bez kulisy – SLBU 100 tłumi silniej niż SLCU 100. Ød1 l nom mm 80 300 80 600 80 900 80 1200 100 300 UWAGA! Tłumienie nie jest wprost proporcjonalne do długości tłumika. Jest to spowodowane faktem dodatkowego tłumienia na wlocie i wylocie z tłumika, a wszystkie tłumiki posiadają tylko jeden wlot i wylot, niezależnie od długości. SLCU 50 Ød1 l nom mm 80 300 80 600 80 900 80 1200 100 300 250 250 250 315 600 900 1200 600 63 5 5 5 6 2 Tłumienie dB dla częstotliwości Hz 125 250 500 1k 2k 4k 5 8 15 28 29 23 7 12 26 41 50 48 9 17 37 50 50 50 11 21 49 50 50 50 2 6 14 21 25 20 3 3 4 0 2 4 5 2 7 8 9 6 13 20 26 11 17 26 35 14 16 23 30 9 8 10 12 4 8k 16 24 32 40 11 6 8 10 5 SLCU 100 l Ød1 nom mm 80 300 80 600 80 900 80 1200 100 300 250 250 315 315 315 400 900 1200 600 900 1200 600 63 10 12 14 16 5 7 7 1 2 2 1 SLCBU 100 Tłumienie dB dla częstotliwości Hz 125 250 500 1k 2k 4k 8 10 16 21 27 24 13 19 27 37 50 46 18 28 38 50 50 50 23 37 49 50 50 50 4 11 14 18 24 20 7 9 4 6 8 5 15 20 7 12 16 5 18 25 9 14 18 5 25 34 12 19 26 7 23 30 10 15 21 4 10 13 5 7 9 4 8k 16 24 33 42 11 9 11 6 8 10 4 Ød1 nom l mm 63 315 315 315 400 600 900 1200 600 4 5 7 4 16 17 18 28 63 10 12 14 16 5 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji Tłumienie dB dla częstotliwości Hz 125 250 500 1k 2k 4k 8k 6 7 9 5 10 16 23 7 16 23 30 9 22 30 38 13 28 38 47 16 27 32 37 15 18 22 25 13 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Dźwięk Częstotliwość hałasu wpływa na wybór tłumika Jak pokazano we wcześniejszych tabelach, zdolność tłumienia zmienia się wraz z częstotliwością dźwięku. Przed przeanalizowaniem doboru tłumika, warto zastanowić się nad opisaniem bardziej szczegółowo parametru częstotliwości. Młoda osoba o normalnym słuchu jest w stanie usłyszeć dźwięki o częstotliwości od 20 do 20 000 Hz, to znaczy o długości fali (w powietrzu) od 17 m (przy 20 Hz) do około 17 mm (przy częstotliwości 20 kHz). 1 2 Zródło dźwięku wpływa na otaczające powietrze i wprawia je w drgania. Charakterystyka dźwięku zależy od zmienności w ciśnieniu powietrza. 3 Załóżmy, że źródłem dźwięku jest wibrująca płyta – zmiany ciśnienia i dźwięku będą miały tą samą częstotliwość, co wibrująca płyta. Siła dźwięku będzie zależna od siły wibracji, tzn. amplitudy drgań. Zacznijmy następująco: Jeśli jest tylko jeden ton o pojedynczej częstotliwości, ciśnienie będzie się zmieniać sinusoidalnie. 4 Infradźwięki Dźwięki słyszalne 20 Hz Ultradźwięki 20 000 Hz 5 Człowiek odczuwa zmiany w częstotliwości w skali logarytmicznej, to znaczy jest to częstotliwość względna, a nie różnica w Hz, co określa jak zmiana jest odczuwana. Częstotliwość zwiększona dwukrotnie jest odczuwana jako taka sama, niezależnie od tego czy jest to zmiana ze 100 na 200 Hz, 1000 na 2000 Hz czy 10 na 20 kHz. 6 7 8 9 Dźwięki słyszalne Infradźwięki Skala logarytmiczna Rozchodzenie się dźwięku jest określane przez: • częstotliwość (f), która mierzona jest w hertzach, Hz, (s-1), (określa ilość zdarzeń w ciągu sekundy, kiedy nadchodzi nowa fala). • długość fali (λ, "lambda"), która jest mierzona w metrach, m, (określa odległość pomiędzy podobnymi punktami krzywej). 20 50 100 200 500 1000 2000 Ultradźwięki 5000 10000 20000 Hz Skala logarytmiczna jest zazwyczaj dzielona na oktawy, czyli jednostki, gdzie górna nuta jest podwojeniem częstotliwości dolnej nuty. Ten podział funkcjonuje w muzyce już od bardzo dawna. • prędkość dźwięku (c) która jest mierzona w m/s, (określa prędkość rozchodzenia się fali dźwiękowej). 12 14 Te trzy zmienne powiązane są wzajemnie ze sobą równaniem: Prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu jest również funkcją ciśnienia i temperatury. 11 13 oraz c=f·λ 10 15 Dźwięki słyszalne Infradźwięki Skala logarytmiczna 20 50 100 200 Przy normalnym ciśnieniu i + 20 °C prędkość dźwięku wynosi c ≈ 340 m/s. 500 1000 2000 Ultradźwięki 5000 10000 20000 Hz 16 17 18 Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 29 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Dźwięk A także w inżynierii. zasadniczo zdefiniowana następująco: 10 · log (X/X0), gdzie X jest jednostką mierzoną, to znaczy ciśnieniem dźwięku, a X0 jest poziomem odniesienia w tej samej jednostce. Wyrażenie X/X0 jest zatem bezwymiarowe. Zamiast tego podaje się poziom odniesienia od którego jednostka dB jest określona. Oznacza to, że zasadniczo wyraża się poziom w dB (ponad X0). 1 2 3 Nasza zdolność odczuwania dźwięku Nasza reakcja na dwa dźwięki o tym samym ciśnieniu akustycznym, ale odmiennej częstotliwości, jest różna. 4 Dźwięki słyszalne Infradźwięki 5 Ultradźwięki Skala logarytmiczna 50 20 100 5000 10000 20000 Hz 1000 2000 500 200 16 8 9 31,5 63 125 250 500 Hz 1 2 11300 5640 2820 1408 704 352 176 88 22 7 44 Częstotliwości graniczne oktaw 4 22600 6 8 16 kHz Geometryczne średnie częstotliwości dla pasma oktawowego Określenie decybela Im silniejszy jest dźwięk, tym mocniej cząsteczki powietrza uderzają o siebie. 10 Krzywe opisujące jak w normalnych warunkach ludzie odczuwają dźwięki różnej siły i częstotliwości, zostały skonstruowane na podstawie eksperymentów przeprowadzonych na dużych grupach ochotników. Te tak zwane krzywe poziomów słyszalności są wyznaczone przy ciśnieniu akustycznym dla każdej krzywej przy częstotliwości 1 kHz. Jednostką używaną dla krzywych jest fon. Krzywe poziomu słyszalności Poziom ciśnienia akustycznego dB (over 20 mPa) 11 12 13 14 15 16 17 18 30 Poziom słyszalności (Fon) 140 Zmiany ciśnienia dźwięku w obszarze słyszalności mogą różnić się w szerokim zakresie. Niektóre dźwięki są tak słabe, że nie jesteśmy w stanie ich usłyszeć. Tak zwany próg słyszalności zmienia się wraz z częstotliwością i wynosi 20 μPa przy częstotliwości ok. 1000 Hz. Inne dźwięki są tak głośne, że słuchając ich ryzykujemy uszkodzeniem słuchu. Próg bólu - poziom ciśnienia akustycznego, które powoduje ból w uszach waha się również w zależności od częstotliwości i wynosi ok. 20 Pa przy 1000 Hz. Oznacza to, że dźwięk ten jest milion razy głośniejszy od najcichszego dźwięku jaki słyszymy. Zmiany w różnicy ciśnienia akustycznego są przez nas odczuwalne również w skali logarytmicznej. Poziom dźwięku zdefiniowano używając jednostki decybel (dB) do określania wartości porównywalnych. 140 130 130 130 120 120 120 110 110 110 100 100 100 90 90 90 80 80 80 70 70 70 60 60 60 50 50 50 40 40 40 30 30 30 20 20 20 10 10 10 Próg słyszalności 0 0 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000 15000 Częstotliwość (Hz) Przykład: Poziom ciśnienia akustycznego 70 dB przy 50 Hz jest normalnie odczuwany jak tak samo głośny co dźwięk 50 dB przy 1000 Hz. Jednostka dB, która znalazła wiele zastosowań, jest Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Dźwięk Poziomy dźwięku Dobór tłumika Głównym źródłem hałasu w instalacji wentylacyjnej jest wentylator, jednakże dodatkowym źródłem hałasu może być nieprawidłowy dobór kanałów oraz zakończeń instalacji: 1 Lw = 40 + 10 · log q + 20 · log pt dB (powyżej 1 pW) 2 q = przepływ powietrza (w m3/s) przez wentylator pt = całkowity spręż wentylatora (w Pa) 3 40 = "właściwy poziom mocy akustycznej" który uwzględnia sprawność wentylatora w jego punkcie pracy oraz jednostki SI dla q i pt. Stosuje się szereg metod do porównania zakłóceń spowodowanych przez dwa różne dźwięki, gdzie zdolność ucha do odbierania dźwięku została odpowiednio opisana. 4 Hałas wytworzony przez wentylator musi być wytłumiony w kanałach wentylacyjnych zanim dostanie się do pomieszczenia. Następuje pewne tłumienie „naturalne”, przykłady wspominano wcześniej. To tłumienie jest często niewystarczające, zatem należy zabudować w instalacji dodatkowe tłumiki – w głównym przewodzie, możliwie blisko wentylatora, aby stłumić szum powietrza emitowany we wszystkie rozgałęzienia instalacji (lub jedynie na określonych odgałęzieniach). 5 6 Kanały powietrza powinno się projektować dla niskich prędkości powietrza, aby uniemożliwić odczuwanie hałasu w pomieszczeniach. 7 • Przy danej prędkości powietrza, zwiększenie jej dwukrotnie powoduje wzrost poziomu hałasuu o 12 dB. 8 Niskie prędkości powietrza w kanałach pozwalają również utrzymać niższe koszty eksploatacji instalacji. Najprostsza metoda polega na porównaniu „ważonych” poziomów dźwięku. Przychodzący dźwięk jest filtrowany na filtrze elektronicznym, aby zredukować części dźwięku, zazwyczaj te o niższej częstotliwości (na które ucho nie jest zbyt czułe), a wzmacnia części o częstotliwości między 1 a 4 kHz, (które są najlepiej odczuwalne). Mierniki dźwięku posiadają zazwyczaj trzy filtry elektroniczne, A- B- i C. Współcześnie używa się głównie filtru A, a wyniki pomiaru „ważonego” poziomu dźwięku są wyrażone w dB (A). 9 • Przy danej prędkości powietrza, pobór mocy wentylatora wzrasta w drugiej potędze w stosunku do prędkości powietrza. 10 W poniższym przykładzie pokazano, że istniejące tłumienie w kanałach nie jest wystarczające. Tabela pokazuje konieczność dodatkowego tłumienia. Co wybrać? 11 Przykład 12 Kanał Ø315 13 14 . Tłumienie dB (powyżej 20 μPa) 15 0 C 2k 4k 8k Przed X X X X X X X X dB Po X X X X X X X X dB Różnica 1 4 8 13 20 16 7 7 dB A -10 C B -20 63 125 250 500 1k B -30 A -40 -50 -60 2 102 5 31 63 125 2 250 5 103 2 500 1 2 104 5 4 8 2 16 Hz Lindab oferuje szeroki typoszereg tłumików o różnych charakterystykach i wymiarach. Zobaczmy, które można dobrać! kHz Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji 16 17 18 31 system kanał ów wentyl acyjnych | i nformacje i teoria Dźwięk SLCU 50 63 1 600 2 3 125 250 500 1k 2k 4k 8k 11 14 9 4 5 0 2 6 900 1 3 7 16 22 12 6 7 1200 1 3 8 22 30 16 7 9 Szczegółowe informacje odnośnie produktów można znaleźć w rozdziale poświęconym tłumikom. ← Jest to tłumik najbliższy zadanym parametrom, a także najdłuższy z możliwych, 1200 mm i taki powinien zostać zastosowany. Odchyłka w paśmie 125 Hz wynosi 1 dB, a zatem jest niezauważalnie mała. To jest jedna z możliwych alternatyw ! 4 SLCU 100 63 5 6 7 8 125 250 500 1k 10 11 12 13 14 4k 8k 600 1 4 7 9 12 10 5 6 900 2 6 12 14 19 15 7 8 1200 2 8 16 18 26 21 9 10 ← Ten tłumik ma grubszą warstwę materiału pochłaniającego (100 mm zamiast 50 mm), a zatem ma lepsze właściwości tłumiące niskie częstotliwości ale ma też większą średnicę zewnętrzną niż SLCU 50. Aby spełnić wymagania, należy wybrać tłumik dłuższy, 900 mm. Odchylenie w paśmie 500 Hz i 1 kHz są niewielkie i pomijalne. Jest to kolejna z możliwych alternatyw. SLCBU 100 63 125 250 500 1k 9 2k 2k 4k 8k 600 4 6 10 16 22 28 27 18 900 5 7 16 23 30 38 32 22 1200 7 9 23 30 38 47 37 25 ← Ten tłumik ma taką samą grubość materiału pochłaniającego jak SLCU 100 (100 mm), posiada również kulisę o grubości 100 mm, która zwiększa tłumienie hałasu (ale zwiększa też spadek ciśnienia przez tłumik). Wystarczy zastosować najkrótszy tłumik, 600 mm, aby spełnić wymagania z odpowiednim marginesem. Tłumik zapewnia tłumienie hałasu we wszystkich pasmach okatowych z dużym zapasem. Jest to również ciekawa alternatywa. Ostateczny wybór tłumika wymaga odpowiedniej analizy: • SLCU 50 1200 • jeśli jest odcinek o wystarczającej długości (ale być może ciasno na boki). • SLCU 100 900 • krótszy, ale wymaga więcej miejsca po bokach 15 16 17 18 32 • SLCBU 100 600 • jeśli istnieje ograniczenie długości tłumika oraz jeśli pewne zwiększenie oporu instalacji jest dopuszczalne – np. w odgałęzieniu, gdzie podczas regulacji i tak dławiono by dodatkowo przepływ. Zdecyduj, czy wyniki doboru są wystarczająco bezpieczne i wybierz tłumik z odpowiednim marginesem bezpieczeństwa. Dodanie tłumika do już wykonanej instalacji jest zawsze droższe i bardziej skomplikowane, niż montaż od początku. Jeśli użytkownik będzie kiedyś niezadowolony z poziomu hałasu, trudno będzie zmienić jego zdanie! Zastrzega się możliwość zmian technicznych bez uprzedniej informacji