Akustyka i hałas a klimatyzacja

Systemy wentylacyjne oraz klimatyzacyjne to coraz częściej stosowane rozwiązania w budynkach. Dzięki nim mamy świeższe i czystsze powietrze, ale prócz komfortu cieplnego duży wpływ na nasze samopoczucie ma również odpowiedni poziom hałasu w pomieszczaniu. Wybierając odpowiedni klimatyzator, należy zwrócić uwagę na szereg czynników. Aby prawidłowo dobrać system, powinniśmy mieć choć niewielką wiedzę z zakresu akustyki, ale także w doborze urządzeń pomocą służą - projektanci instalacji, których jednym z głównych zadań jest niwelowanie zagrożeń związanych z przekroczeniem dopuszczalnego poziomu hałasu w systemach klimatyzacji i wentylacji. Oto kilka faktów o klimatyzacji i hałasie, o których powinniśmy wiedzieć...

Ochrona przed hałasem jest jednym z głównych problemów współczesnego uprzemysłowionego świata. Dźwięk jest przykładem fali mechanicznej, polega na rozprzestrzenianiu się drgań cząsteczek ośrodka - jest falą kulistą, rozchodzi się we wszystkich kierunkach. Jak wszystkie fale mechaniczne, nie może rozchodzić się w próżni. Drgania powstają w wyniku ruchu cząstek środowiska sprężystego (np. powietrze, ośrodki stałe) względem położenia równowagi. Są to inaczej wibracje, które oddziałują na człowieka wskutek bezpośredniego kontaktu z jego ciałem drgającego elementu maszyny, narzędzia lub urządzenia. Prędkość dźwięku jest różna w różnych ośrodkach. Największa w ciałach stałych, najmniejsza w gazach. Drgania ciał sprężystych o częstotliwościach niższych od 20 Hz organizm człowieka odczuwa jako wibracje, a drgania o częstotliwościach powyżej 20 Hz – jednocześnie jako wibracje i jako dźwięki.

Poszczególne dźwięki różnią się od siebie brzmieniem, głośnością i wysokością. Wysokość dźwięku zależy od jego częstotliwości - im wyższa częstotliwość, tym wyższy dźwięk.

Rodzaje hałasu

Hałas to dźwięk niepożądany, szkodliwy, to dźwięk o różnych częstotliwościach. W systemach klimatyzacyjnych i wentylacyjnych źródłem hałasu są wszelkiego rodzaju elementy wirujące, w tym przede wszystkim sprężarki czy też wentylatory. Można tu dokonać ogólnego podziału hałasu, czyli hałas spowodowany czynnikami aerodynamicznymi i mechanicznymi. Hałas aerodynamiczny jest bezpośrednio związany z przepływem powietrza np. przez układ łopatek i towarzyszące temu zmiany rozkładu ciśnienia na ich powierzchni. Na źródła hałasu mechanicznego mają wpływ: brak wyważenia wirnika, niepoprawna praca łożysk, praca silnika oraz możliwe drgania mechaniczne elementów spowodowane nieodpowiednią, niewystarczającą sztywnością konstrukcji.

Poziom ciśnienia i mocy akustycznej

Zazwyczaj producenci systemów klimatyzacji oraz wentylacji, podają dwie podstawowe wartości, generujące poziom hałasu urządzeń tj.: poziom ciśnienia akustycznego (ang. sound pressure level) oraz poziom mocy akustycznej (ang. sound power level).

Poziom ciśnienia akustycznego to przewidziane w przepisach wielkości charakterystyczne dla warunków, jakie występują w pomieszczeniu zamkniętym. Fala dźwiękowa docierająca do uszu człowieka jest spowodowana ruchem drgającym powietrza o charakterze fali podłużnej, która powoduje okresowe zmiany ciśnienia, a więc powstawanie ciśnienia akustycznego. Najniższy poziom ciśnienia akustycznego słyszalny dla człowieka nazywany jest progiem słyszenia, najwyższy, jaki może znieść progiem bólu. Jest wartością pomiarową, czyli mierzalną. Do wyrażenia ciśnienia akustycznego używana jest logarytmiczna skala wyrażana w decybelach (dB).

Poziom ciśnienia akustycznego wyraża wzór:

Lp = 10 log (p/pref )2) = 20 log (p/20)

gdzie:

Lp – poziom ciśnienia akustycznego (dB),

p – wartość skuteczna ciśnienia akustycznego określona przez pierwiastek kwadratowy ze średniego kwadratu amplitudy ciśnienia z czasu obserwacji,

pref – ciśnienie odniesienia równe 20 μPa, które odpowiada w przybliżeniu progowi słyszalności ucha ludzkiego dla częstotliwości 1000 Hz.

Poziom mocy akustycznej jest to całkowita moc fali akustycznej emitowanej przez źródło dźwięku tj. instalacja wentylacji oraz klimatyzacji. Moc akustyczną wykorzystuje się do oceny źródeł dźwięku, którymi w systemach klimatyzacyjnych i wentylacyjnych będą m.in. wentylatory, centrale wentylacyjne, klimatyzatory, a także nawiewniki i wywiewniki czy też przepustnice wentylacyjne. W przeciwieństwie do poziomu ciśnienia akustycznego, poziomu mocy akustycznej nie da się bezpośrednio zmierzyć. Charakteryzuje ona przede wszystkim źródła dźwięku w instalacji.

Poziom mocy akustycznej wyraża wzór:

Lw = 10 log (W/Wref)

gdzie:

Lw – poziom mocy akustycznej (dB),

W – moc akustyczna emitowana przez źródło dźwięku (W),

Wref – moc odniesienia równa 10-12 (W).

Jeżeli chodzi o pomiary parametrów akustycznych, to często mamy za mało informacji w tym temacie np. warunków otoczenia zainstalowania urządzenia tj.: obudowy, grubości i konstrukcji paneli, uszczelnienia profili oraz narożników, sposobu zawieszenia urządzenia czy też odległości ścian wewnętrznych od elementów wirujących. Wszystkie te parametry wpływają także na poziom wytwarzanego hałasu zarówno na zewnątrz urządzenia, jak i wewnątrz. Aby uzyskać jak najbardziej wiarygodne dane odnośnie czynników akustycznych i wentylacji, należy dane urządzenie przetestować w tzw. komorze akustycznej według branżowych norm - „model box”.

Opracowanie, redakcja: A.S.

 Na podstawie materiałów firmy LG Electronics Polska

Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji.