Описание:

Действующими в стране нормами и правилами предписано, что в проектах должны быть предусмотрены мероприятия по защите от шума оборудования, используемого для жизнеобеспечения человека. К числу такого оборудования относятся системы вентиляции и кондиционирования воздуха.

Акустический расчет как основа для проектирования малошумной системы вентиляции (кондиционирования)

В. П. Гусев , доктор техн. наук, зав. лабораторией защиты от шума вентиляционного и инженерно-технологического оборудования (НИИСФ)

Основой для проектирования шумоглушения систем вентиляции и кондиционирования воздуха является акустический расчет - обязательное приложение к проекту вентиляции любого объекта. Основные задачи такого расчета: определение октавного спектра воздушного, структурного вентиляционного шума в расчетных точках и его требуемого снижения путем сопоставления этого спектра с допустимым спектром по гигиеническим нормам. После подбора строительно-акустических мероприятий по обеспечению требуемого снижения шума проводится поверочный расчет ожидаемых уровней звукового давления в тех же расчетных точках с учетом эффективности этих мероприятий.

Приведенные ниже материалы не претендуют на полноту изложения методики акустического расчета вентиляционных систем (установок). Они содержат сведения, которые уточняют, дополняют или по-новому раскрывают различные аспекты этой методики на примере акустического расчета вентилятора как основного источника шума вентиляционной системы. Материалы будут использованы при подготовке свода правил по расчету и проектированию шумоглушения вентиляционных установок к новому СНиП .

Исходными данными для акустического расчета являются шумовые характеристики оборудования - уровни звуковой мощности (УЗМ) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1 000, 2 000, 4 000, 8 000 Гц. Для ориентировочных расчетов иногда используют корректированные уровни звуковой мощности источников шума в дБА .

Расчетные точки располагаются в местах обитания человека, в частности, на месте установки вентилятора (в вентиляционной камере); в помещениях или в зонах, граничащих с местом установки вентилятора; в помещениях, обслуживаемых системой вентиляции; в помещениях, где воздуховоды проходят транзитом; в зоне устройства приема или выброса воздуха, или только приема воздуха для рециркуляции.

Расчетная точка находится в помещении, где установлен вентилятор

В общем случае уровни звукового давления в помещении зависят от звуковой мощности источника и фактора направленности излучения шума, количества источников шума, от расположения расчетной точки относительно источника и ограждающих строительных конструкций, от размеров и акустических качеств помещения.

Октавные уровни звукового давления, создаваемые вентилятором (вентиляторами) в месте установки (в венткамере), равны:

где Фi - фактор направленности источника шума (безразмерный);

S - площадь воображаемой сферы или ее части, окружающей источник и проходящей через расчетную точку, м 2 ;

B - акустическая постоянная помещения, м 2 .

Расчетная точка находится в помещении, смежном с помещением, где установлен вентилятор

Октавные уровни воздушного шума, проникающего через ограждение в изолируемое помещение, смежное с помещением, где установлен вентилятор, определяются звукоизолирующей способностью ограждений шумного помещения и акустическими качествами защищаемого помещения, что выражается формулой :

(3)

где L ш - октавный уровень звукового давления в помещении с источником шума, дБ;

R - изоляция от воздушного шума ограждающей конструкцией, через которую проникает шум, дБ;

S - площадь ограждающей конструкции, м 2 ;

B u - акустическая постоянная изолируемого помещения, м 2 ;

k - коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении.

Расчетная точка находится в помещении, обслуживаемом системой

Шум от вентилятора распространяется по воздуховоду (воздушному каналу), частично затухает в его элементах и через воздухораспределительные и воздухоприемные решетки проникает в обслуживаемое помещение. Октавные уровни звукового давления в помещении зависят от величины снижения шума в воздушном канале и акустических качеств этого помещения:

(4)

где L Pi - уровень звуковой мощности в i-й октаве, излучаемой вентилятором в воздушный канал;

D L сетиi - затухание в воздушном канале (в сети) между источником шума и помещением;

D L помi - то же, что в формуле (1) - формула (2).

Затухание в сети (в воздушном канале) D L Р сети - сумма затуханий в ее элементах, последовательно расположенных по ходу звуковых волн. Энергетическая теория распространения звука по трубам предполагает, что эти элементы не влияют друг на друга. В действительности последовательность фасонных элементов и прямых участков образуют единую волновую систему, при которой на чистых синусоидальных тонах принцип независимости затухания в общем случае не может оправдываться. Вместе с тем, в октавных (широких) полосах частот стоячие волны, создаваемые отдельными синусоидальными составляющими, компенсируют друг друга, и поэтому энергетический подход, не учитывающий волновой картины в воздуховодах и рассматривающий поток звуковой энергии, можно считать оправданным.

Затухание на прямых участках воздуховодов из листового материала обусловлено потерями на деформацию стенок и излучение звука наружу. О снижении уровня звуковой мощности D L Р на 1 м длины прямых участков металлических воздуховодов в зависимости от частоты можно судить по данным рис. 1.

Как видно, в воздуховодах прямоугольного сечения затухание (снижение УЗМ) с ростом частоты звука уменьшается, а круглого сечения возрастает. При наличии теплоизоляции на металлических воздуховодах приведенные на рис. 1 значения следует увеличивать примерно в два раза.

Понятие затухание (снижение) уровня потока звуковой энергии нельзя отождествлять с понятием изменения уровня звукового давления в воздушном канале. При движении звуковой волны по каналу общее количество энергии, которую она несет, уменьшается, но это не обязательно связано с уменьшением уровня звукового давления. В сужающемся канале, несмотря на затухание общего потока энергии, уровень звукового давления может увеличиваться вследствие увеличения плотности звуковой энергии. В расширяющемся канале, наоборот, плотность энергии (и уровень звукового давления) может уменьшаться быстрее, чем общая звуковая мощность. Затухание звука на участке с переменным сечением равно :

(5)

где L 1 и L 2 - средние уровни звукового давления в начальном и конечном по ходу звуковых волн сечениях участка канала;

F 1 и F 2 - площади поперечных сечений соответственно в начале и конце участка канала.

Затухание на поворотах (в коленах, отводах) с гладкими стенками, поперечное сечение которых меньше длины волны, определяется реактивным сопротивлением типа дополнительной массы и возникновением мод более высокого порядка. Кинетическая энергия потока на повороте без изменения сечения канала увеличивается из-за возникающей неравномерности поля скоростей. Прямоугольный поворот действует подобно фильтру низких частот. Величину снижения шума на повороте в диапазоне плоских волн дает точное теоретическое решение :

(6)

где K - модуль коэффициента прохождения звука.

При a ≥ l /2 величина K равна нулю и падающая плоская звуковая волна теоретически полностью отражается поворотом канала. Максимальное снижение шума наблюдается, когда глубина поворота равна примерно половине длины волны. О величине теоретического модуля коэффициента прохождения звука через прямоугольные повороты можно судить по рис. 2.

В реальных конструкциях по данным работ максимальное затухание равно 8-10 дБ, когда в ширине канала укладывается половина длины волны. С повышением частоты затухание уменьшается до 3-6 дБ в области длин волн, близких по величине к удвоенной ширине канала. Затем оно снова плавно возрастает на высоких частотах, достигая 8-13 дБ. На рис. 3 показаны кривые затухания шума на поворотах каналов для плоских волн (кривая 1) и для случайного, диффузного падения звука (кривая 2). Эти кривые получены на основе теоретических и экспериментальных данных. Наличие максимума снижения шума при a = l /2 можно использовать для снижения шума с низкочастотными дискретными составляющими, настраивая размеры каналов на поворотах на интересующую частоту.

Снижение шума на поворотах, угол которых меньше 90°, приближенно пропорционально величине угла поворота. Например, уменьшение уровня шума на повороте с углом 45° равно половине его уменьшения на повороте с углом 90°. На поворотах с углом меньше 45° уменьшение шума не учитывается. Для плавных поворотов и прямых колен воздуховодов с направляющими лопатками снижение шума (уровня звуковой мощности) можно определить, пользуясь кривыми рис. 4.

В разветвлениях каналов, поперечные размеры которых меньше половины длины звуковой волны, физические причины затухания аналогичны причинам затухания в коленах и отводах. Это затухание определяется следующим образом (рис. 5).

На основании уравнения неразрывности среды:

Из условия непрерывности давления (r п + r 0 = r пр) и уравнения (7) прошедшая звуковая мощность может быть представлена выражением

а снижение уровня звуковой мощности при площади сечения ответвления

	(11)
	(12)
	(13)

При внезапном изменении сечения канала с поперечными размерами меньше длин полуволн (рис. 6 а), снижение уровня звуковой мощности может быть определено так же, как при разветвлениях.

Расчетная формула для такого изменения сечения канала имеет вид

(14)

где m - отношение большей площади сечения канала к меньшей.

Снижение уровней звуковой мощности, когда размеры каналов больше длины полуволн неплоских волн при внезапном сужении канала, равно

Если канал расширяется или плавно сужается (рис. 6 б и 6 г), то снижение уровня звуковой мощности равно нулю, т. к. отражение волн с длиной, меньшей размеров канала, не происходит.

В простых элементах вентиляционных систем принимают следующие величины снижения на всех частотах: калориферы и воздухоохладители 1,5 дБ, центральные кондиционеры 10 дБ, сетчатые фильтры 0 дБ, место примыкания вентилятора к сети воздуховодов 2 дБ .

Отражение звука от конца воздуховода происходит в том случае, если поперечный размер воздуховода меньше длины звуковой волны (рис. 7).

Если распространяется плоская волна, то в большом воздуховоде отражение отсутствует, и можно считать, что потерь на отражение нет. Однако если проем соединяет помещение больших размеров и открытое пространство, то в проем попадают только диффузные звуковые волны, направленные к проему, энергия которых равна четвертой части энергии диффузного поля. Поэтому в данном случае происходит ослабление уровня интенсивности звука на 6 дБ.

Характеристики направленности излучения звука воздухораспределительными решетками указаны на рис. 8.

При расположении источника шума в пространстве (например, на колонне в большом помещении) S = 4p r 2 (излучение в полную сферу); в средней части стены, перекрытия S = 2p r 2 (излучение в полусферу); в двугранном углу (излучение в 1/4 сферы) S = p r 2 ; в трехгранном углу S = p r 2 /2.

Ослабление уровня шума в помещении определяется формулой (2). Расчетная точка выбирается в месте постоянного пребывания людей, ближайшем к источнику шума, на расстоянии 1,5 м от пола. Если шум в расчетной точке создается несколькими решетками, то акустический расчет производится с учетом их суммарного воздействия.

Когда источником шума является участок транзитного воздуховода, проходящего через помещение, исходными данными для расчета по формуле (1) служат октавные уровни звуковой мощности излучаемого им шума, определяемые по приближенной формуле:

(16)

где L pi - уровень звуковой мощности источника в i-й октавной полосе частот, дБ;

D L’ Рсетиi - затухание в сети между источником и рассматриваемом транзитным участком, дБ;

R Ti - звукоизоляция конструкции транзитного участка воздуховода, дБ;

S T - площадь поверхности транзитного участка, выходящая в помещение, м 2 ;

F T - площадь поперечного сечения участка воздуховода, м 2 .

Формула (16) не учитывает повышения плотности звуковой энергии в воздуховоде за счет отражений; условия падения и прохождения звука через конструкцию воздуховода существенно отличаются от прохождения диффузного звука через ограждения помещения.

Расчетные точки находятся на прилегающей к зданию территории

Шум вентилятора распространяется по воздуховоду и излучается в окружающее пространство через решетку или шахту, непосредственно через стенки корпуса вентилятора или открытый патрубок при установке вентилятора снаружи здания.

При расстоянии от вентилятора до расчетной точки много больше его размеров источник шума можно считать точечным.

В этом случае октавные уровни звукового давления в расчетных точках определяются по формуле

(17)

где L Pоктi - октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ;

D L Pсетиi - суммарное снижение уровня звуковой мощности по пути распространения звука в воздуховоде в рассматриваемой октавной полосе, дБ;

D L нi - показатель направленности излучения звука, дБ;

r - расстояние от источника шума до расчетной точки, м;

W - пространственный угол излучения звука;

b a - затухание звука в атмосфере, дБ/км.

Если имеется ряд из нескольких вентиляторов, решеток или другой протяженный источник шума ограниченных размеров, то третий член в формуле (17) принимается равным 15 lgr .

Расчет структурного шума

Структурный шум в помещениях, смежных с вентиляционными камерами, возникает в результате передачи динамических сил от вентилятора на перекрытие. Октавный уровень звукового давления в смежном изолируемом помещении определяют по формуле

Для вентиляторов, расположенных в техническом помещении вне пределов перекрытия над изолируемым помещением:

(20)

где L Pi - октавный уровень звуковой мощности воздушного шума, излучаемого вентилятором в вентиляционную камеру, дБ;

Z c - суммарное волновое сопротивление элементов виброизоляторов, на которых установлена холодильная машина, Н с/м;

Z пер - входной импеданс перекрытия - несущей плиты, в отсутствие пола на упругом основании, плиты пола - при его наличии, Н с/м;

S - условная площадь перекрытия технического помещения над изолируемым помещением, м 2 ;

S = S 1 при S 1 > S u /4; S = S u /4; при S 1 ≤ S u /4, или если техническое помещение не находится над изолируемым помещением, но имеет одну общую с ним стену;

S 1 - площадь технического помещения над изолируемым помещением, м 2 ;

S u - площадь изолируемого помещения, м 2 ;

S в - общая площадь технического помещения, м 2 ;

R - собственная изоляция воздушного шума перекрытием, дБ.

Определение требуемого снижения шума

Требуемое снижение октавных уровней звукового давления рассчитывают отдельно для каждого источника шума (вентилятора, фасонных элементов, арматуры), но при этом учитывают число однотипных по спектру звуковой мощности источников шума и величины уровней звукового давления, создаваемых каждым из них в расчетной точке. В общем случае требуемое снижение шума для каждого источника должно быть таким, чтобы суммарные уровни во всех октавных полосах частот от всех источников шума не превышали допустимые уровни звукового давления .

При наличии одного источника шума требуемое снижение октавных уровней звукового давления определяется по формуле

где n - общее количество принимаемых в расчет источников шума.

В общее количество источников шума n при определении D L трi требуемого снижения октавных уровней звукового давления на территории городской застройки следует включать все источники шума, которые создают в расчетной точке уровни звукового давления, отличающиеся менее чем на 10 дБ.

При определении D L трi для расчетных точек в помещении, защищаемом от шума системы вентиляции, в общее количество источников шума следует включать:

При расчете требуемого снижения шума вентилятора - количество систем, обслуживающих помещение; шум, генерируемый воздухораспределительными устройствами и фасонными элементами, при этом не учитывается;

При расчете требуемого снижения шума, генерируемого воздухораспределительными устройствами рассматриваемой вентиляционной системы, - количество систем вентиляции, обслуживающих помещение; шум вентилятора, воздухораспределительных устройств и фасонных элементов при этом не учитывается;

При расчете требуемого снижения шума, генерируемого фасонными элементами и воздухораспределительными устройствами рассматриваемого ответвления, - количество фасонных элементов и дросселей, уровни шума которых отличаются один от другого менее чем на 10 дБ; шум вентилятора и решеток при этом не учитывается.

Вместе с тем в общем количестве принимаемых в расчет источников шума не учитываются источники шума, создающие в расчетной точке уровень звукового давления на 10 дБ меньшие, чем допустимый, при их количестве не более 3 и на 15 дБ меньше допустимого при их числе не более 10.

Как видно, акустический расчет - не простая задача. Необходимую точность ее решения обеспечивают специалисты-акустики. От точности выполняемого акустического расчета зависит эффективность шумоглушения и стоимость его осуществления. Если величина рассчитанного требуемого снижения шума занижена, то мероприятия будут недостаточно эффективны. В этом случае потребуется устранение недостатков на действующем объекте, что неизбежно связано с существенными материальными затратами. При завышенном требуемом снижении шума неоправданные затраты закладываются непосредственно в проект. Так, только за счет установки глушителей, длина которых больше требуемой на 300-500 мм, дополнительные затраты на средних и крупных объектах могут составить 100-400 тысяч рублей и более.

Литература

1. СНиП II-12-77. Защита от шума. М.: Стройиздат, 1978.

2. СНиП 23-03-2003. Защита от шума. Госстрой России, 2004.

3. Гусев В. П. Акустические требования и правила проектирования малошумных систем вентиляции // АВОК. 2004. № 4.

4. Руководство по расчету и проектированию шумоглушения вентиляционных установок. М.: Стройиздат, 1982.

5. Юдин Е. Я., Терехин А. С. Борьба с шумом шахтных вентиляционных установок. М.: Недра, 1985.

6. Снижение шума в зданиях и жилых районах. Под ред. Г. Л. Осипова, Е. Я. Юдина. М.: Стройиздат, 1987.

7. Хорошев С. А., Петров Ю. И., Егоров П. Ф. Борьба с шумом вентиляторов. М.: Энергоиздат, 1981.

Вентиляционные системы шумят и вибрируют. Интенсивность и область распространения звуков зависит от места расположения основных агрегатов, протяжённости воздуховодов, общей производительности, а также типа здания и его функционального назначения. Расчёт шума от вентиляции призван подобрать механизмы работы и используемые материалы, при которых он не будет выходить за рамки нормативных значений, и входит в проект вентсистем, как один из пунктов.

Вентиляционные системы состоят из отдельных элементов, каждый из которых является источником неприятных звуков:

У вентилятора это может быть лопасть или двигатель. Лопасть шумит из-за резкого перепада давления с одной и другой стороны. Двигатель - из-за поломки или неправильной установки. Охлаждающие установки издают шум по тем же причинам, также добавляется неправильная работа компрессора.
Воздуховоды. Есть две причины: первая – вихревые образования из воздуха, ударяющиеся о стенки. Подробнее мы об этом говорили в статье . Вторая – гул в местах изменения сечения воздуховода. Проблемы решаются снижением скорости движения газа.
Строительные конструкции. Побочные шум от вибраций вентиляторов и других установок, передающиеся на элементы здания. Решение осуществляется за счет монтажа специальных опор или прокладок для гашения вибрации. Наглядный пример - кондиционер в квартире: если внешний блок закреплен не во всех точках, или монтажники забыли поставить защитные прокладки, то его работа может доставлять акустический дискомфорт у хозяев установки или их соседей.

Способы передачи

Существует три пути распространения звука, и, чтобы рассчитать звуковую нагрузку, надо знать, как именно он передаётся всеми тремя способами:

Воздушный: шум от работающих установок. Распространяется как внутри, так и снаружи здания. Основной источник нагрузки для людей. Например, крупный магазин, кондиционеры и холодильные установки у которого расположены с тыльной части здания. Звуковые волны распространяются во все стороны до близлежащих домов.
Гидравлический: источник шума - трубы с жидкостью. Звуковые волны передаются на большие расстояния по всему зданию. Вызывается изменением размера сечения трубопровода и нарушением работы компрессора.
Вибрационный: источник - строительные конструкции. Вызывается неправильной установкой вентиляторов или других частей системы. Передаётся по всему зданию и за его пределы.

Некоторые специалисты в расчётах используют научные изыскания из других стран. Например, есть формула, опубликованная в немецком журнале: с её помощью рассчитывается генерация звука стенками воздуховода, в зависимости от скорости движения потока воздуха.

Способ замера

Часто требуется замерить допустимый уровень шума или интенсивность вибраций в уже смонтированных, работающих системах вентиляции. Классический способ измерения подразумевает использование специального прибора «шумомера»: он определяет силу распространения звуковых волн. Замер ведётся с использованием трёх фильтров, позволяющих отсекать ненужные звуки за границей исследуемой зоны. Первый фильтр – замеряет звук, интенсивность которого не превышает 50 дБ. Второй – от 50 до 85 дБ. Третий – свыше 80 дБ.

Вибрации измеряются в Герцах (Гц) для нескольких точек. Например, в непосредственной близости от источника шума, затем на определенном расстоянии, после этого - в самой отдалённой точке.

Нормы и правила

Правила расчёта шума от работы вентиляции и алгоритмы выполнения вычислений указаны в СНиП 23-03-2003 «Защита от шума»; ГОСТ 12.1.023-80 «Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Шум. Методы установления значений шумовых характеристик стационарных машин».

При определении звуковой нагрузки около зданий необходимо помнить, что нормативные значения даны для интервально-работающей механической вентиляции и открытых окнах. Если берутся в расчёт закрытые окна и принудительная система воздухообмена, способная обеспечить проектную кратность, то в качестве норм используются другие параметры. Предельный уровень шума вокруг здания повышается до границы, позволяющей сохранить нормативные параметры внутри помещения.

Требования по уровню звуковой нагрузки для жилы и общественных зданий зависят от их категории:

А – наилучшие условия.
Б - комфортная среда.
В – уровень шума на границе предельного.

Акустический расчёт

Применяется проектировщиками для определения шумопоглащения. Основная задача акустического расчета – вычислить актавный спектр звуковых нагрузок во всех точках, определённых заранее, а полученное значение сравнить с нормативным, максимально допустимыми. При необходимост снизить до установленных стандартов.

Расчёт выполняется по шумовым характеристикам ветиляционного оборудования, они должны указываться в технической документации.

Точки расчёта:

непосредственное место установки оборудования;
соседние помещения;
все помещения, где работает вентсистема, включая подвальные;
комнаты транзитного приложения воздушных каналов;
места впуска приточки или выпуска вытяжки.

Акустический расчёт выполнятся по двум основным формулам, выбор которых зависит от места расположения точки.

Точка расчёта берётся внутри здания, в непосредственно близости от вентилятора. Звуковое давление зависит от мощности и количества вентиляторов, направленности волн и других параметров. Формула 1 для определения октавных уровней звукового давления от одного или нескольких вентиляторов выглядит так:

где L Pi - мощность звука в каждой октаве;
∆L помi - уменьшение интенсивности шумовой нагрузки, связанное с разнонаправленным движением звуковых волн и потерями мощности от распространения в воздушной среде;

По формуле 2 определяется ∆L помi:

где Фi - безразмерный фактор вектора распространения волн;
S -площадь сферы или полусферы, которая захватывает вентилятор и точку расчёта, м 2 ;
B - неизменное значение акустической постоянной в помещении, м 2 .

Точка расчёта берётся за пределами здания на близлежащей территории. Звук от работы распространяется через стенки вентшахт, решётки и корпус вентилятора. Условно принимается, что источник шума - точечный (расстояние от вентилятора до расчетной позиции на порядок больше, чем размер аппарата). Тогда октавный уровень шумового давления вычисляется по формуле 3:

где L Pоктi - октавная мощность источника шума, дБ;
∆L Pсетиi - потеря мощности звука при его распространение по воздуховоду, дБ;
∆L нi - показатель направленности излучения звука, дБ;
r - длина отрезка от вентилятора до точки расчёта, м;
W - угол излучения звука в пространстве;
b a - снижение интенсивности шума в атмосфере, дБ/км.

Если на одну точку действует несколько источников шума, например, вентилятор и кондиционер, то методика вычислений немного меняется. Нельзя просто взять и сложить все источники, поэтому опытные проектировщики идут по другому пути, убирая все ненужные данные. Вычисляется разница между наибольшим и наименьшим по интенсивности источником, а полученное значение сравнивается с нормативным параметром и плюсуется к уровню наибольшего.

Снижение звуковой нагрузки от работы вентилятора

Существует комплекс мер, позволяющих нивелировать неприятные человеческому уху факторы шума от работы вентилятора:

Выбор оборудования. Профессиональный проектировщик, в отличие от дилетанта, всегда обращает внимание на шум от системы и подбирает вентиляторы, обеспечивающие нормативные параметры микроклимата, но, при этом, без большого запаса по мощности. На рынке представлен широкий ассортимент вентиляторов с глушителями, они хорошо защищают от неприятных звуков и вибраций.
Выбор места установки. Мощное вентиляционное оборудование монтируется только за пределами обслуживаемого помещения: это может быть крыша или специальная камера. Например, если поставить вентилятор на чердак в панельном доме, то жильцы на последнем этаже сразу почувствуют дискомфорт. Поэтому в таких случаях используются только крышные вентиляторы.
Подбор скорости движения воздуха по каналам. Проектировщики исходят из акустического расчёта. Например, для классического воздуховода 300×900 мм она не более 10 м/с.
Виброизоляция, звукоизоляция и экранирование. Виброизоляция предполагает установку специальных опор, которые гасят вибрации. Звукоизоляция осуществляется оклейкой корпусов специальным материалом. Экранирование включает в себя отсечение источника звука от здания или помещения с помощью щита.

Расчёт шума от вентиляционных систем предполагает нахождение таких технических решений, когда работа оборудования не будет мешать людям. Это сложная задача, требующая навыков и опыта в этой области.

В компании «Мега.ру» давно занимаются вопросами вентилирования и создания оптимальных условий микроклимата. Наши специалисты решают проблемы любой сложности. Мы работаем в Москве и граничащих с ней регионах. Служба технической поддержки ответит на все вопросы по телефонам, указанным на странице . Возможно удалённое сотрудничество. Обращайтесь!

Вентиляция в помещении, особенно в жилом или промышленном, должна функционировать на 100 %. Конечно, многие могут сказать, что можно просто открыть окно или дверь, чтобы проветрить. Но этот вариант может сработать только летом или весной. А что же делать зимой, когда на улице холодно?

Необходимость вентиляции

Во-первых, сразу стоит отметить, что без свежего воздуха легкие человека начинают хуже функционировать. Возможно также появление самых различных заболеваний, которые с большим процентом вероятности перерастут в хронические. Во-вторых, если здание - это жилой дом, в котором находятся дети, то надобность в вентиляции возрастает еще сильнее, так как некоторые недуги, которые могут заразить ребенка, скорее всего, останутся у него на всю жизнь. Для того чтобы избежать таких проблем, лучше всего заняться обустройством вентиляции. Стоит рассмотреть несколько вариантов. К примеру, можно заняться расчетом приточной системы вентиляции и ее установкой. Также стоит добавить, что болезни - это далеко не все проблемы.

В комнате или здании, где нет постоянного обмена воздуха, вся мебель и стены будут покрываться налетом от любого вещества, которое распыляется в воздухе. Допустим, если это кухня, то все, что жарится, варится и т. д., даст свой осадок. Кроме этого страшным врагом является пыль. Даже чистящие средства, которые призваны убирать, все равно будут оставлять свой осадок, который негативно скажется на жильцах.

Вид системы вентиляции

Конечно, прежде чем приступить к проектированию, расчету системы вентиляции или ее установке необходимо определиться с типом сети, который лучше всего подойдет. В настоящее время различают три принципиально разных вида, основная разница между которыми в их функционировании.

Вторая группа - это вытяжная. Другими словами - это обычная вытяжка, которая чаще всего устанавливается в кухонных помещениях здания. Основная задача вентиляции - это вытяжка воздуха из комнаты наружу.

Рециркуляционная. Подобная система является, пожалуй, наиболее эффективной, так как она одновременно и выкачивает воздух из помещения, и в это же время подает свежий с улицы.

Единственный вопрос, который возникает у всех далее - это, как же работает система вентиляции, почему воздух перемещается в ту или иную сторону? Для этого используется два вида источника пробуждения воздушной массы. Они могут быть естественными или механическими, то есть искусственными. Чтобы обеспечить их нормальную работу, необходимо провести верный расчет системы вентиляции.

Общий расчет сети

Как уже говорилось выше, просто выбрать и установить определенный тип будет мало. Необходимо четко определить, сколько именно воздуха необходимо выводить из помещения и сколько нужно закачивать обратно. Специалисты называют это воздухообменом, который нужно вычислить. В зависимости от полученных данных при расчете системы вентиляции и необходимо отталкиваться при выборе типа устройства.

На сегодняшний день известно большое количество разнообразных методов расчета. Они нацелены на определение различных параметров. Для некоторых систем проводят расчеты, чтобы узнать, сколько нужно удалять теплого воздуха или же испарений. Некоторые осуществляются для того, чтобы узнать, сколько воздуха необходимо для разбавления загрязнений, если это промышленное здание. Однако минус всех этих способов - требование профессиональных знаний и умений.

Что же делать, если провести расчет системы вентиляции необходимо, но такого опыта нет? Самое первое, что рекомендуется сделать - это ознакомиться с различными нормативными документами, имеющимися у каждого государства или даже региона (ГОСТ, СНиП и т. д.) В этих бумагах имеются все показания, которым должен соответствовать любой тип системы.

Кратный расчет

Одним из примеров вентиляции может стать расчет по кратностям. Такой метод довольно сложный. Однако он вполне осуществим и даст хорошие результаты.

Первое, что необходимо понять - это то, что такое кратность. Подобный термин описывает то, сколько раз воздух в помещении сменился свежим за 1 час. Такой параметр зависит от двух составляющих - это специфика строения и его площадь. Для наглядной демонстрации, будет показан расчет по формуле для здания с однократным воздухообменом. Это говорит о том, что из помещения было выведено определенное количество воздуха и одновременно с этим введено свежего воздуха такое количество, которое соответствовало объему этого же здания.

Формула для вычисления используется такая: L = n * V.

Измерение осуществляется в кубометрах/час. V - это объем комнаты, а n - это значение кратности, которое берется из таблицы.

Если проводится расчет системы с несколькими комнатами, то в формуле нужно учитывать объем всего здания без стен. Другими словами, необходимо сначала вычислить объем каждой комнаты, после чего сложить все имеющиеся результаты, а итоговое значение подставить в формулу.

Вентиляция с механическим типом устройства

Расчет механической системы вентиляции, и ее установка должна проходить по определенному плану.

Первый этап - это определение числового значения воздухообмена. Нужно определить количество вещества, которое должно поступать внутрь строения, чтобы соответствовать требованиям.

Второй этап - это определение минимальных габаритов воздухопровода. Очень важно выбрать правильное сечение устройства, так как от этого зависят такие вещи, как чистота и свежесть поступаемого воздуха.

Третий этап - это выбор типажа системы для монтажа. Это важный момент.

Четвертый этап - и проектирование системы вентиляции. Важно четко составить план-схему, по которой будет проводиться монтаж.

Необходимость в механической вентиляции возникает только в том случае, если естественный приток не справляется. Любая из сетей рассчитывается на такие параметры, как свой объем воздуха и скорость этого потока. Для механических систем этот показатель может достигать 5 м 3 /ч.

К примеру, если необходимо обеспечить естественной вентиляцией площадь в 300 м 3 /ч, то понадобится с калибром 350 мм. Если монтируется механическая система, то объем можно уменьшить в 1,5-2 раза.

Вытяжная вентиляция

Расчет как и любой другой, должен начинаться с того, что определяется производительность. Единицы измерения этого параметра для сети - м 3 /ч.

Чтобы провести эффективный расчет, необходимо знать три вещи: высота и площадь комнат, основное предназначение каждого помещения, усредненное количество людей, который одновременно будут находиться в каждой комнате.

Для того чтобы начать проводить расчет системы вентиляции и кондиционирования воздуха этого типа, необходимо определиться с кратностью. Числовое значение этого параметра установлено СНиПом. Здесь важно знать, что параметр для жилого, коммерческого или промышленного помещения будет отличаться.

Если расчеты ведутся для бытового здания, то кратность равна 1. Если речь идет об установке вентиляции в административном строении, то показатель равен 2-3. Это зависит от некоторых других условий. Чтобы успешно провести расчет, нужно знать величину обмена по кратности, а также по количеству людей. Необходимо брать наибольшее значение расхода, чтобы определить требуемую мощность системы.

Чтобы узнать кратность обмена воздуха, необходимо умножить площадь помещения на его высоту, а после этого на значение кратности (1 для бытовых, 2-3 для других).

Для того чтобы провести расчет системы вентиляции и кондиционирования на человека, необходимо знать количество потребляемого воздуха одним человеком и умножить это значение на количество людей. В среднем при минимальной активности один человек потребляет около 20 м 3 /ч, при средней активности показатель возрастает до 40 м 3 /ч, при интенсивных физических нагрузках объем увеличивает до 60 м 3 /ч.

Акустический расчет системы вентиляции

Акустический расчет - это обязательная операция, которая прилагается к расчету любой системы вентилирования помещения. Подобная операция осуществляется для того, чтобы выполнить несколько конкретных задач:

определить октавный спектр воздушного и структурного вентиляционного шума в расчетный точках;
сопоставить имеющийся шум, с допустимым шумом по гигиеническим нормам;
определить путь снижения шума.

Все расчеты необходимо проводить в строго установленных расчетных точках.

После того как были выбраны все мероприятия по строительно-акустическим нормам, которые призваны устранить излишний шум в помещении, проводится поверочный расчет всей системы в тех же точках, что были определены ранее. Однако сюда же нужно добавить эффективные значения, полученные в ходе этого мероприятия по снижению шума.

Для проведения вычислений нужны определенные исходные данные. Ими стали шумовые характеристики оборудования, которые назвали уровнями звуковой мощности (УЗМ). Для расчета используют среднегеометрические частоты в Гц. Если проводится ориентировочный расчет, то можно использовать корректировочные уровни шума в дБА.

Если говорить о расчетных точках, то они располагаются в местах обитания человека, а также в местах установки вентилятора.

Аэродинамический расчет системы вентиляции

Такой процесс расчета выполняется только после того как уже проведен расчет воздухообмена для строения, а также было принято решение о трассировки воздуховодов и каналов. Для того чтобы успешно провести эти вычисления, необходимо составить системы вентиляции, в которой обязательно нужно выделить такие части, как фасонные части всех воздуховодов.

Используя информацию и планы, нужно определить протяженность отдельных ветвей вентиляционной сети. Здесь важно понимать, что расчет такой системы может проводиться, чтобы решить две различных задачи - прямую или обратную. Цель проведения вычислений зависит именно от типа поставленной задачи:

прямая - необходимо определить габариты сечений для всех участков системы, задав при этом определенный уровень расхода воздуха, который будет проходить через них;
обратная - определить расход воздуха, задав определенное сечение для всех участков вентиляции.

Для того чтобы провести вычисления этого типа, необходимо разбить всю систему на несколько отдельных участков. Основная характеристика каждого выбранного фрагмента - это постоянный расход воздуха.

Программы для расчета

Так как проводить вычисления и строить схему вентиляции вручную - это очень трудоемкий и длительный процесс, были разработаны простые программы, которые способны сделать все действия самостоятельно. Рассмотрим несколько. Одна из таких программ расчета системы вентиляции - Vent-Clac. Чем она так хороша?

Подобная программа для расчетов и проектирования сетей считается одной из наиболее удобных и эффективных. Алгоритм работы этого приложения основывается на использовании формулы Альтшуля. Особенность программы в том, что она справляется хорошо как с расчетом вентиляции естественного типа, так и механического типа.

Так как ПО постоянно обновляется, стоит отметить, что последняя редакция приложения способно проводить и такие работы, как аэродинамические расчеты сопротивления всей системы вентиляции. Также может эффективно рассчитать другие дополнительные параметры, которые помогут в подборе предварительного оборудования. Для того чтобы провести эти вычисления, программе понадобятся такие данные, как расход воздуха в начале и в конце системы, а также длина основного воздуховода помещения.

Так как вручную рассчитывать все это долго и приходится разбивать вычисления на этапы, то данное приложение окажет существенную поддержку и сэкономит большое количество времени.

Санитарные нормы

Еще один вариант расчета вентиляции - по санитарным нормам. Подобные вычисления проводятся для общественных и административно-бытовых объектов. Чтобы осуществить правильные вычисления, необходимо знать среднее количество людей, которое постоянно будет находиться внутри здания. Если говорить о постоянных потребителях воздуха внутри, то им необходимо около 60 кубометров в час на одного. Но так как объекты общественного назначения посещают и временные лица, то и их тоже необходимо брать в расчет. Количество потребляемого воздуха на такого человека около 20 кубометров в час.

Если проводить все расчеты, опираясь на исходные данные из таблиц, то при получении конечных результатов станет четко видно, что количество воздуха, поступающего с улицы гораздо больше, чем потребляемого внутри здания. В таких ситуациях чаще всего прибегают к наиболее простому решению - вытяжки примерно на 195 кубометров в час. В большинстве случаев добавление такой сети создаст приемлемый баланс для существования всей системы вентиляции.

Источниками шума в вентиляционных системах являются работающий вентилятор, электродвигатель, воздухораспределители, воздухозаборные устройства.

По природе возникновения различают аэродинамический и механический шум. Аэродинамический шум вызывается пульсациями давления при вращении колеса вентилятора с лопатками, а также за счет интенсивной турбулизации потока. Механический шум возникает в результате вибрации стенок кожуха вентилятора, в подшипниках, в передаче.

Для вентилятора характерно существование трех независимых путей распространения шума: по воздуховодам на всасывании, по воздуховодам на нагнетании, через стенки кожуха в окружающее пространство. В приточных системах наиболее опасным является распространение шума в сторону нагнетания, в вытяжных - в сторону всасывания. Уровни звукового давления по этим направлениям, измеренные в соответствии со стандартами, указываются в паспортных данных и каталогах вентиляционного оборудования.

Для уменьшения шума и вибрации проводится ряд предупредительных мер: тщательная балансировка рабочего колеса вентилятора; применение вентиляторов с меньшим числом оборотов (с лопатками, загнутыми назад и максимальным КПД); крепление вентиляторных агрегатов на виброоснованиях; присоединение вентиляторов к воздуховодам с помощью гибких вставок; обеспечение допустимых скоростей движения воздуха в воздуховодах, воздухораспределительных и воздухоприемных устройствах.

Если перечисленных мероприятий недостаточно, для снижения шума в вентилируемых помещениях применяют специальные шумоглушители.

Шумоглушители бывают трубчатые, пластинчатые и камерного типа.

Трубчатые глушители выполняются в виде прямого участка металлического воздуховода круглого или прямоугольного сечения, облицованного изнутри звукопоглощающим материалом, применяются при площади сечения воздуховодов до 0,25 м 2 .

При больших сечениях применяются пластинчатые глушители, основным элементом которых является звукопоглощающая пластина - металлическая перфорированная по бокам коробка, заполненная звукопоглощающим материалом. Пластины устанавливаются в прямоугольном кожухе.

Шумоглушители обычно устанавливаются в приточных механических системах вентиляции общественных зданий со стороны нагнетания, в вытяжных системах - со стороны всасывания. Необходимость установки шумоглушителей определяется на основании акустического расчета вентиляционной системы. Смысл акустического расчета:

1) устанавливается допустимый уровень звукового давления для данного помещения;

2) определяется уровень звуковой мощности вентилятора;

3) определяется снижение уровня звукового давления в вентиляционной сети (на прямых участках воздуховодов, в тройниках и т.п.);

4) определяется уровень звукового давления в расчетной точке помещения, ближе всего расположенного к вентилятору со стороны нагнетания для приточной системы и со стороны всасывания - для вытяжной системы;

5) сравнивается уровень звукового давления в расчетной точке помещения с допустимым уровнем;

6) в случае превышения подбирается шумоглушитель необходимой конструкции и длины, определяется аэродинамическое сопротивление глушителя.

СНиП устанавливает допустимые уровни звукового давления, дБ, для различных помещений по среднегеометрическим частотам: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Наиболее интенсивно шум вентилятора проявляется в низких октавных полосах (до 300 Гц), поэтому в курсовом проекте акустический расчет производится в октавных полосах 125, 250 Гц.

В курсовом проекте необходимо произвести акустический расчет приточной системы вентиляции центра долголетия и подобрать шумоглушитель. Ближайшее помещение со стороны нагнетания вентилятора – комната наблюдения(дежурный) размером 3,7x4,1x3 (h) м, объемом 45,5 м 3 , воздух поступает через жалюзийную решетку типа Р150 размером 150x150 мм. Скорость выхода воздуха не превышает 3 м/с. Воздух из решетки выходит параллельно потолку (угол Θ = 0°). В приточной камере установлен радиальный вентилятор ВЦ4 75-4 с параметрами: производительность L = 2170 м 3 /ч, развиваемое давление Р = 315,1 Па, частота вращения n= =1390 об/мин. Диаметр колеса вентилятора D=0,9 ·D ном.

Схема расчетной ветви воздуховодов представлена на рис. 13.1а

1) Устанавливаем допустимый уровень звукового давления для данного помещения .

2) Определяем октановый уровень звуковой мощности аэродинамического шума, излучаемого в вентиляционную сеть со стороны нагнетания, дБ, по формуле:

Так как расчет мы выполняем для двух октановых полос, то удобно пользоваться таблицей. Результаты расчета октавного уровня звуковой мощности аэродинамического шума, излучаемого в вентиляционную сеть со стороны нагнетания, заносим в табл. 13.1.

№ пп	Определяемые величины	Усл.обоз -начения	Ед.измерения	Формула (источник)	Значения величин в октановых полосах, Гц

	Допустимый уровень шума в помещении		дБ
	Октановый уровень звуковой мощности аэродинамического шума вентилятора		дБ		80,4	77,4
2.1.	Критерий шумности вентилятора		дБ
2.2.	Давление, развиваемое вентилятором		Па		315,1	315,1
2.3.	Секундная производительность вентилятора	Q	м 3 /с	L/3600	0,6	0,6
2.4.	Поправка на режим работы вентилятора		дБ
2.5.	Поправка, учитывающая распределение звуковой мощности по октановым полосам		дБ
2.6.	Поправка, учитывающая присоединение воздуховодов		дБ

3) Определяем снижение звуковой мощности в элементах вентиляционной сети, дБ:

где - сумма снижений уровня звукового давления в различных элементах сети воздуховода до входа в расчетное помещение.

3.1. Снижение уровня звуковой мощности на участках металлического воздуховода круглого сечения:

Значение снижения уровня звуковой мощности в металлических воздуховодах круглого сечения принимаем по

3.2. Снижение уровня звуковой мощности в плавных поворотах воздуховодов, определяем по . При плавном повороте шириной 125-500 мм – 0 дБ.

3.3. Снижение октановых уровней звуковой мощности в разветвлении, дБ:

где m n – отношение площадей сечений воздуховодов ;

Площадь сечения воздуховода ответвления, м 2 ;

Площадь сечения воздуховода перед ответвлением, м 2 ;

Суммарная площадь поперечных сечений воздуховодов ответвлений, м 2 .

Узлы разветвлений для вентиляционной системы (рис. 13.1а) показаны на рисунках 13.1, 13.2,13.3,13.4

Узел 1 Рис 13.1.

Расчет для полос 125 Гц и 250 Гц.

Для тройника - поворота (узел 1):

Узел 2 Рис 13.2.

Для тройника – поворота (узел 2):

Узел 3 Рис 13.3.

Для тройника – поворота (узел 3):

Узел 4 Рис 13.4.

Для тройника – поворота (узел 4):

3.4. Потери звуковой мощности в результате отражения звука от приточной решетки Р150 для частоты 125 Гц - 15 дБ, 250 Гц – 9дБ .

Суммарное снижение уровня звуковой мощности в вентиляционной сети до расчетного помещения

В октановой полосе 125 Гц:

В октановой полосе 250 Гц:

4)Определяем октановые уровни звукового давления в расчетной точке помещения. При объеме помещения до 120 м 3 и при расположении расчетной точки не менее чем на 2м от решетки средний по помещению октановый уровень звукового давления в помещении, дБ,можно определять:

В – постоянная помещения, м 2 .

Постоянную помещения в октановых полосах частот следует определять по формуле

Так как октавный уровень звуковой мощности в расчетной точке помещения меньше допустимого(для среднегеометрической частоты 125 48,5<69; для среднегеометрической частоты 250 53,6< 63) ,то шумоглушитель устанавливать не стоит.