ABC wentylacji. Cicho i komfortowo (1)


Reklama

Wilo pomaganie przez serwisowanie

Akustyka fizjologiczna i psychologiczna stanowią naukową podstawę rozwiązywania problemów dobrej słyszalności, zrozumiałości mowy oraz reakcji organizmu na dźwięki. Jest jeszcze wiele działów tej nauki i opanowanie wiedzy z jej dziedziny wymaga wielu lat pracy i doświadczenia. Ci projektanci, którzy znają podstawy akustyki, mają możliwość zaprojektowania instalacji wentylacyjnej lub klimatyzacyjnej w niewielkich obiektach, mniej odpowiedzialnych tak, aby hałas nie przekroczył wartości normatywnej. Jednakże duże przedsięwzięcia, tj. sale koncertowe, duże sale widowiskowe, teatry itp., oprócz wyliczalnych wartości charakterystycznych dla akustyki tych obiektów, wymagają badań modelowych i ogromnego doświadczenia zawodowego. Aby zaprojektować cichą instalację wentylacyjną lub klimatyzacyjną trzeba poznać środowisko, w którym mają one pracować oraz poznać wszystkie zjawiska, które mogą wystąpić w projektowanym obiekcie.

Zaczynamy od początku, czyli trochę teorii.
Do obliczeń akustycznych stosuje się poziom mocy akustycznej, który jest wartością charakteryzującą źródło hałasu pod względem akustycznym. Nie zależy on od odległości od źródła dźwięku oraz od rodzaju pomieszczenia. Odbieraną przez ucho ludzkie jest wartość ciśnienia akustycznego zależna od odległości od źródła dźwięku i rodzaju pomieszczenia. Wartości podawane w danych technicznych urządzeń określają tylko przybliżoną wartość tego ciśnienia. Ciśnieniem odniesienia jest próg słyszalności po = 2 * 10-5 [N/m2] (poziom 0 [dB]).
Górna granica słyszalności wynosi 120 dB. Ciekawostką jest fakt, że dB, jednostka ciśnienia akustycznego, została nazwana dla uczczenia Grahama Bella wynalazcy m.in. telefonu.
Miarę ciśnienia akustycznego dźwięku określamy w stosunku do po i wynosi  ona:
L = 20 log(p/po) [dB]
Na ogół mamy do czynienia z wieloma źródłami dźwięku i w przypadku wystąpienia źródeł o tym samym poziomie głośności, to należy te poziomy zsumować i wówczas całkowity poziom wyniesie:
Lc = L + logn [dB] gdzie:
Lc – sumaryczny poziom dźwięku,
L – poziom dźwięku dla każdego ze źródeł,
n – ilość źródeł.
Dla przykładu: przy dziesięciu źródłach dźwięku o równym poziomie głośności, poziom całkowity zwiększy się o 10 dB.
Jeżeli wystąpi wiele źródeł dźwięku o różnym poziomie głośności to całkowity poziom obliczamy ze wzoru:
Lc = 10 log[10(0,1 * p1) + 10(0,1 * p2) +…+ 10(0,1 * pn)] [dB]
gdzie:
p1, p2 … pn – poziom poszczególnych źródeł,
Pojęciem dźwięk określa się drgania mechaniczne cząsteczek materialnych zachodzące w sprężystym ośrodku. Drgania rozchodzące się w powietrzu określa się terminem dźwięki powietrzne, zaś drgania przenoszone przez ciała stałe to dźwięki materiałowe. Ucho ludzkie jest wrażliwe na dźwięki przenoszone przez powietrze. Dolna granica słyszalności to ok. 16 Hz, górna ok. 20 000 Hz. Złożony dźwięk harmoniczny składa się z większej liczby równocześnie słyszanych tonów. Jeżeli częstotliwości drgań charakterystycznych dla poszczególnych tonów są dowolne (w przeciwieństwie do drgań harmonicznych) to powstaje szum akustyczny, który może przybierać przykrą dla ucha formę hałasu. Przykładem takiego przykrego zjawiska są multikina, w których oprócz ogłuszających dźwięków wydobywających się z kilkusetwatowych głośników powstają niepożądane efekty akustyczne spowodowane „siorbaniem” napojów, chrupaniem popcornu, rozwijaniem zapakowanych kanapek itp.

Za podstawę do ustalenia jednostki poziomu głośności (fon) przyjęto ton o częstotliwości 1000 Hz. Poziom głośności równy jednemu fonowi jest wówczas, gdy słuchacz ocenia go jako jednakowo głośny z tonem odniesienia o częstotliwości 1000 Hz i o poziomie wyższym o 1 dB od ciśnienia odniesienia po = 2*10-5 [N/m2]. Poniżej podano przykłady głośności (U [fon]) i związane z nimi rodzaje szumów:
* 0 (próg słyszalności),
* 15-20 (szelest liści na wietrze, kościół),
* 25-30 (szept, sala czytelni),
* 40-50 (cicha rozmowa, spokojne biuro),
* 65-70 (dzwonek telefonu z odległości 1 m).
Uwaga! Dla pomieszczeń o dopuszczalnej głośności powyżej 40 fonów do obliczeń należy przyjmować maksymalną głośność wywołaną wentylacją Uw = U – 6 * f, a dla pomieszczeń  o dopuszczalnej głośności poniżej 40 fonów Uw = U – 10 * f.
W zamkniętych pomieszczeniach następuje rozchodzenie się fal dźwiękowych i prędkość ich rozchodzenia jest zależna tylko od temperatury środowiska. I tak: przy tp=0oC prędkość wyniesie 331,8 m/s, przy tp=20oC osiągnie ona wartość 343,8 m/s. Dźwięk dopływający do przegrody może być częściowo emitowany na skutek odbicia lub drgań powierzchniowych, pochłonięty lub w niej rozproszony. Jeśli  znamy poziom ciśnienia akustycznego L1 od strony napływającego strumienia oraz poziom ciśnienia akustycznego L2 po drugiej stronie przegrody to możemy obliczyć akustyczną izolacyjność przegrody R (przegrodą może być ściana, strop, kanał wentylacyjny).
R = L1 – L2 + 10 log F/A gdzie:
F-  pole powierzchni przegrody w [m2],
A – całkowita chłonność akustyczna pomieszczenia [m2] – dotyczy także tłumików,
A = 0,161 V/T [m2]
V- objętość pomieszczenia [m3]
T – czas pogłosu  [s].
Średni czas pogłosu dla pomieszczenia o objętości 10 000 m3 odpowiedni do słuchania muzyki wynosi 1,5 do 3 s, a do słuchania mowy około 1 s. Przy zaistnieniu przegród o złożonej budowie całkowitą chłonność akustyczną pomieszczenia wylicza się wg wzoru:
A =S Fn * an [m2], gdzie:
Fn – powierzchnia przegród od 1 do n [m2],
an – odpowiadający danej przegrodzie od 1 do n, współczynnik pochłaniania dźwięku.
Chłonność akustyczna A różnych pomieszczeń może być bardzo różna i zależy zarówno od współczynników pochłaniania dźwięku przez materiał przegród jak i od kierunku promieniowania dźwięku w stosunku do głowy człowieka, sposobu przenoszenia dźwięku przez system przewodów wentylacyjnych, miejsca zamontowania nawiewników i wywiewników oraz od poziomu mocy akustycznej wytwarzanej przez wentylatory.
W zamkniętych pomieszczeniach dźwięk ulega jednorazowemu lub wielokrotnemu odbiciu od ścian. Czystość i barwa dźwięku zależą od wielkości i kształtu pomieszczenia oraz od stopnia pochłaniania dźwięku przez przegrody. Silne odbijanie dźwięku prowadzi do dłuższe go pogłosu, a nawet do występowania echa, a tym samym do małej zrozumiałości mowy. Natomiast przy małym pochłanianiu uzyskuje się krótki pogłos i niewielki poziom głośności. Dzięki temu pogłos stanowi kryterium oceny akustycznej pomieszczenia.
W następnej części omówię tematykę tłumienia dźwięków.
Dorota Węgrzyn

Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij