Hałas w instalacjach wentylacji i klimatyzacji


Hałas utrudnia nam porozumiewanie się, przeszkadza w pracy, zwiększa ryzyko wypadkowe. Przebywanie w hałasie o zbyt dużej intensywności jest szkodliwe dla zdrowia, gdyż przyśpiesza zmęczenie, oddziałuje ujemnie na cały organizm, może spowodować uszkodzenie, a nawet utratę słuchu.

Definicja hałasu

Jako hałas uznaje się wszelkie niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe, uciążliwe lub szkodliwe dźwięki oddziałującego za pośrednictwem powietrza na narząd słuchu i inne zmysły oraz elementy organizmu człowieka [2, 9].

Na podstawie tej definicji można stwierdzić, że rozpoznanie zjawiska dźwiękowego jako hałasu jest częściowo oceną subiektywną, a sama definicja nie przekazuje informacji ilościowych [Lipowczan]. Szkodliwość i dokuczliwość hałasu zależą od jego cech fizycznych oraz czynników charakteryzujących te zmiany w czasie, takich jak:

  • charakterystyka widmowa,
  • wartość poziomu hałasu,
  • częstość występowania,
  • długość odcinków czasowych oddziaływania hałasu,
  • charakter (ciągły, przerywany, impulsowy) [3].



W potocznym rozumieniu, hałasem są nieskoordynowane dźwięki, głośna, zakłócająca spokój rozmowa lub muzyka, krzyki, głośny stuk, trzask, odgłosy pracujących maszyn itp.

Urządzenia techniczne, posiadające obracające się lub drgające elementy, także w technice wentylacyjnej, mogą być, i często są, źródłem hałasu, o zmieniającym się nasileniu w trakcie eksploatacji. Przykładem może być wentylator o zmiennej prędkości obrotowej. Niektóre urządzenia to produkty o jednym źródle hałasu, inne mogą mieć ich więcej, jak np. pompa ciepła powietrze – woda, w skład której wchodzi m.in. wentylator, sprężarka i pompa [4].

Rozprzestrzenianie się dźwięku

Wytwarzany dźwięk może być przenoszony drogą powietrzną oraz może rozprzestrzeniać się w ośrodku stałym w wyniku oddziaływania dźwięków powietrznych lub drgań mechanicznych [9] (dźwięk materiałowy). Także przewody wentylacyjne, choć nie są pierwotnymi źródłami hałasu, mogą w sposób korzystny lub negatywny wpływać na transmisję dźwięku. I tak, np. dobrze zaizolowane i umocowane przewody mogą pomóc w zmniejszaniu dźwięku przenoszonego drogą powietrzną. W przeciwnym przypadku mogą stać się wtórnym źródłem hałasu [4].

Hałas ujęty w normie prawnej

Hałas jako element kompleksowej oceny środowiska wewnętrznego został ujęty w normie PN-EN 15251 [10], odnoszącej się do budynków nieprzemysłowych, w których kryteria środowiska wewnętrznego ustala się na podstawie warunków przebywania ludzi oraz w których produkcja lub proces nie wywierają istotnego wpływu na środowisko wewnętrzne. A zatem, zgodnie z wymaganiami tej normy, pełna charakterystyka mikroklimatu wewnętrznego to nie tylko typowe parametry powietrza, ale także hałas spowodowany pracą m.in. instalacji wentylacyjnych lub klimatyzacyjnych.

Podstawowe definicje

Dźwięk to rozprzestrzeniające się falowo drgania akustyczne. Przez drgania akustyczne rozumie się ruch cząstek ośrodka sprężystego względem ich położenia równowagi [9].

Drgania te propagują się w powietrzu w postaci fal akustycznych, czyli następujących po sobie lokalnych zagęszczeń i rozrzedzeń cząstek powietrza. Fale akustyczne o określonej częstotliwości wywołują w narządzie słuchu wrażenie słyszenia [6].

Źródłami, które wprawiają cząsteczki powietrza w drgania (czyli źródłami dźwięku) mogą być różnego rodzaju drgające obiekty, elementy maszyn, przepływ powietrza (np. jak w gwizdku), uderzenia [15]. Wrażenie słuchowe ograniczone jest od dołu progiem czułości (czyli dolną granicą wrażenia słuchowego), a od góry granicą bólu. Próg bólu jest to wartość ciśnienia akustycznego, przy której odczuwalny jest ból ucha. Wynosi on 140 dB dla dźwięków sinusoidalnych oraz 120 dB dla szumów.

Wielkości obiektywne charakteryzujące falę dźwiękową to [2, 9]:

  • Prędkość rozchodzenia się fali akustycznej (prędkość dźwięku) – prędkość rozchodzenia się drgań akustycznym w określonym ośrodku sprężystym, wynosi około 340 m/s w powietrzu o temperaturze 20oC, przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym,
  • Okres drgań – najmniejszy przedział czasu, po którym powtarzają się te same stany okresowych drgań akustycznych [s],
  • Częstotliwość drgań cząstek ośrodka (częstotliwość dźwięku) – odwrotność okresu drgań, liczbowo równa liczbie okresów drgań w ciągu 1 sekundy [Hz],
  • Długość fali akustycznej – odległość, którą czoło fali przebywa w ciągu jednego okresu, m
  • Ciśnienie akustyczne – różnica pomiędzy wartością ciśnienia istniejącą w danym punkcie ośrodka w chwili przejścia fali akustycznej, a wartością ciśnienia statycznego (atmosferycznego) [Pa],
  • Moc akustyczna źródła – miara ilości energii akustycznej wypromieniowanej przez źródło dźwięku w jednostce czasu [W],
  • Natężenie dźwięku – ilość energii fali akustycznej przepływającej w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię prostopadłą do kierunku rozprzestrzeniania się fali akustycznej [W/m2].



Ciśnienia akustyczne progowe

Ciśnienie akustyczne progowe, które jeszcze jest w stanie wywołać u człowieka wrażenie słuchowe (próg słyszenia, czułości) jest ponad milion razy mniejsze niż ciśnienie akustyczne powodujące fizyczne odczucie bólu w uszach. Praktyczne posługiwanie się tak rozległym zakresem ciśnień jest bardzo niewygodne i niepraktyczne. W celu zaradzenia tym trudnościom przyjęto stosować do oceny fal akustycznych skalę logarytmiczną, wprowadzając wielkość zwana poziomem ciśnienia akustycznego.

Analogicznie, ze względu na szeroki zakres zmienności wartości mocy akustycznej i natężenia dźwięku, także do ich opisu wykorzystuje się skalę logarytmiczną i stosuje się pojęcia „poziom mocy akustycznej” oraz „poziom natężenia dźwięku”.

Poziom ciśnienia akustycznego jest miarą głośności dźwięku, a poziom mocy akustycznej jest podstawową wielkością charakteryzującą emisję hałasu z jego źródła. Z tego powodu stosowany jest do oceny hałasu maszyn [2].

Częstotliwość jest jednym z podstawowych parametrów opisujących dźwięk.

Na podstawie różnic w częstotliwości drgań wyróżnia się [2, 9]:

  • hałas infradźwiękowy o dźwiękach od 1 do 50 Hz,
  • hałas słyszalny o częstotliwościach słyszalnych z przedziału 16÷16 000 Hz,
  • hałas ultradźwiękowy zawierający dźwięki od 10 do 40 kHz.



Ważny pod względem technicznym zakres to 50÷10 000 Hz. Jest on podzielony na oktawy (stosunek częstotliwości 2:1) lub tercje (1/3 oktawy). Podstawą do obliczania sumarycznej głośności są wyniki analiz w pasmach oktawowych, półoktawowych oraz tercjowych. Poziom ciśnienia akustycznego określa się w pasmach oktawowych o częstotliwościach środkowych z zakresu 63÷8000 Hz lub tercjowych pasmach częstotliwościowych o częstotliwościach środkowych z zakresu 50÷10 000 Hz [3]. Najczęściej stosuje się wartości: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8 000 Hz [4].

Jak człowiek odbiera dźwięk?

Ucho ludzkie reaguje w różny sposób na dźwięki o różnych częstotliwościach. Przy niskich poziomach dźwięku najlepiej odbieramy te o częstotliwościach od 2 do 4 kHz. Właściwości ludzkiego ucha sprawiają, że dźwięk o częstotliwości 2 kHz i poziomie ciśnienia akustycznego równym 30 dB wydaje się nam tak samo głośny jak dźwięk o częstotliwości 100 Hz i poziomie około 50 dB. Im większe są poziomy ciśnienia akustycznego dźwięków, tym te różnice wydają się mniejsze.

Poziom ciśnienia akustycznego

Poziom ciśnienia akustycznego skorygowanego według charakterystyki częstotliwościowej A miernika poziomu dźwięku przyjęto nazywać poziomem dźwięku A, a skorygowanego według charakterystyki częstotliwościowej C – poziomem dźwięku C. Przyjmowano, że charakterystyki częstotliwościowe A, B, C podobnie, jak charakterystyki czasowe miernika, mają związek z pewnymi charakterystykami ucha. Jednak aktualne badania nie potwierdziły tych zależności [2].


Autor: Anna CHARKOWSKA

Pełna treść artykułu dostępna w wydaniu 4-2013 miesięcznika Chłodnictwo&Klimatyzacja