Особенности замера и оценки шума вентиляционного оборудования

Особенности замера и оценки шума вентиляционного оборудования

Быстрый переход: 

Затруднительность предъявления претензий производителям оборудования
Звуковое давление вентоборудования
Звуковая мощность вентоборудования
Расчет уровня звукового давления
Расчет звукового давления по графику
Имитация человеческого слуха (А – фильтр)
Пример расчета звукового давления
Факторы влияющие на шум
Как производители вентиляционного оборудования дурят потребителей


Причиной написания этой статьи являются типичные и часто встречающиеся заблуждения специалистов и пользователей, во время проведения замеров и оценки шумовых характеристик вентиляционного оборудования. Кажется, что тут сложного? Взял в руки шумомер, произвел измерения и сравнил их показатели с данными, представленными в каталоге. Но, как часто бывает, действительность оказывается более сложной и запутанной. Для того чтобы в дальнейшем не ошибаться, чтобы отстоять свою позицию в спорной, а может быть и проблемной ситуации, предлагаю ознакомиться с данной публикацией.

Представленная ниже информация подготовлена на основе технических материалов, разработанных компанией Systemair. Данный производитель вентиляционной и климатической техники наиболее полно подходит к правильному и достоверному ознакомлению потребителей с акустическими параметрами своей продукции.


Затруднительность предъявления претензий производителям вентиляционного оборудования

В современной климатической отрасли складывается парадоксальная ситуация, когда крайне затруднительно предъявить претензию производителю вентиляционного оборудования в случае неправильной, избыточно шумной работы техники. Трудно собрать убедительную доказательную базу. Производители в каталогах приводят значения уровня звуковой мощности, который не подлежит простой проверке приборами. Обычные шумомеры измеряют другой параметр, звуковое давление. Остается только опираться на расчет, который с легкостью может быть оспорен противоположной стороной. Вопросы могут быть как к полученным результатам, так и к методике в целом.

Вообще текущая ситуация на отечественном рынке вентиляционного оборудования с шумовыми характеристиками не выглядит идеальной. Персонал некоторых производителей слабо разбирается в отличиях звуковой мощности от звукового давления. Документация продукции зачастую содержит не полную и недостоверную информацию из-за агрессивного маркетинга. Выбираются цифры пониже и без каких-либо уточнений и пояснений они включаются в паспорт и каталог продукции.

В случае необходимости, для отстаивания своих интересов, рекомендую пользоваться более простым расчетом уровня звукового давления с использованием специального графика (методика описана далее в статье).

Рассмотрим вопрос постепенно и по порядку.


Звуковое давление вентиляционного оборудования

Звуковые волны распространяются в воздухе в виде колебаний давления. Наши уши воспринимают колебания давления как звук. Звуковое давление измеряется в паскалях (Па).

Наименьшее звуковое давление, которое воспринимает человеческое ухо — 2*10-5 Па, является порогом слышимости. Самое сильное звуковое давление, которое может вынести ухо (болевой порог) — 20 Па, и это считается верхней границей слышимости. Большая числовая разница, измеряемая в Па, между порогом слышимости и болевым порогом создаёт неудобства при расчете. Поэтому используется логарифмическая шкала, которая основывается на отношении действительного уровня звукового давления к порогу слышимости. Эта шкала в децибелах (дБ) использует для измерений, 0 дБ соответствует порогу слышимости, а 120 дБ соответствуют болевому порогу.

Важно!  Звуковое давление вентиляционного оборудования уменьшается с увеличением расстояния от источника звука и зависит от акустических характеристик помещения и места нахождения источника звука. Именно звуковое давление измеряют приборы в децибелах (дБ). Применяется обозначение — LpA.


Звуковая мощность вентиляционного оборудования

Звуковая мощность определяется, как количество энергии, передаваемой в единицу времени (Вт), которую испускает источник звука. Звуковая мощность не может быть измерена непосредственно и вычисляется через звуковое давление. Существует логарифмическая шкала для мощности звука в децибелах (дБ), аналогичная шкале звукового давления. Звуковая мощность не зависит от места расположения источника звука или акустических характеристик помещения и поэтому ее удобно использовать для сравнения шумовых характеристик различных вентиляторов или другого вентиляционного оборудования.

Важно!  Именно звуковая мощность приводится на страницах каталогов. Ее нельзя измерить прибором! Обозначается звуковая мощность символами – LwA. Номинируется она тоже в децибелах (дБ), как и звуковое давление. Это многих людей вводит в заблуждение. Два совершенно разных параметра имеют одну единицу измерения. Естественно возникает путаница и появляются ошибки.


Расчет уровня звукового давления

Заранее определить уровень звукового давления, проверяемый реальным измерением шумомера, можно только расчетом. Для этого необходимо обладать исходной информацией о звуковой мощности оборудования (из каталога продукции) и всеми данными о условиях и способе применения данного технического изделия в конкретном случае. Расчет по формуле затруднителен, но понять какие факторы оказывают влияние на реальный шум оборудования можно.

LpA = LWA + 10 * log + (Q/4 π r² + 4/Aekv)

LpA — уровень звукового давления (дБ), измеряется шумомером
LwA — уровень звуковой мощности (дБ), содержится в каталоге
Q — коэффициент направленности
r — расстояние до источника звука в метрах (м)
Aeqv — эквивалентная площадь поглощения (м2 Сэбин)


Коэффициент направленности, Q

Коэффициент направленности определяет, как звук распределяется от источника. Распространение звука во всех направлениях, сферическое, означает, что Q = 1. Для диффузора, расположенного в середине стены, направленность будет полусферической Q = 2 и т.д.

Коэффициент направленности
Коэффициент направленности

Эквивалентная площадь поглощения помещения, Aeqv

Способность материалов поглощать звук называется коэффициентом поглощения А. Коэффициент поглощения может иметь значения от 0 до 1, где значение 1 соответствует полностью поглощающей поверхности, а значение 0 — полностью отражающей поверхности. Эквивалентная площадь поглощения помещения измеряется в м2 и может быть рассчитана путем умножения площади поверхностей помещения на их соответствующие коэффициенты поглощения.


Расчет эквивалентной площади поглощения помещения Aeqv

Aeqv = α1 ·S1 + α2 ·S2 + … αn ·Sn

S = площадь поверхности (м2)
α = коэффициент поглощения (зависит от материала)
n = количество поверхностей

Во многих случаях проще использовать средние значения для расчета звукового поглощения в различных типах помещений, а затем также оценочное значение эквивалентной площади поглощения помещения.

Тип помещенияУсредненный коэфф. поглощения
Радиостудии, музыкальные салоны0,30 — 0,45
Телевизионные студии, читальные залы, склады0,15 — 0,25
Жилые помещения, офисы, конференц-залы, театр0,10 — 0,15
Школьные комнаты, детские сады, небольшие церкви0,05 — 0,10
Заводы, плавательные бассейны, большие церкви0,03 — 0,05
Средние значения коэффициентов поглощения для различных типов помещений

Эффективная площадь поглощения, основанная на оценке

Если не известны коэффициенты поглощения всех поверхностей и допустимо использовать усредненный коэффициент поглощения, то можно рассчитать его по графику. График построен для помещений со стандартными пропорциями, т.е. 1:1 или 5:2.

Зная объем и тип помещения, с помощью графика можно определить его среднее эквивалентное поглощение.

Оценка площади поглощения
Оценка эквивалентной площади поглощения

Расчет уровня звукового давления используя график

Расчет уровня звукового давления проще сделать, используя специальный график.

График звукового давления вентиляционного оборудования
График расчета звукового давления

Использование графика начинается с расстояния до источника звука (r), далее учитываем коэффициент направленности (Q) и эквивалентную площадь поглощения помещения (Аeqv). Как откладывать и применять значения смотрите на следующем примере, для которого r=1 метр, Q=2, Aeqv = 10 кв.м.

Пример использования графика звукового давления
Применение графика звукового давления

На выходе получаем разницу между уровнем звуковой мощности и уровнем звукового давления. DL = LpA – LwA. Это значение разности добавляем к уже известному уровню звуковой мощности и получаем уровень звукового давления LwA +DL = LpA.

Важно!  Лишь только сделав расчет звукового давления вентиляционного оборудования можно получить значение этого параметра, которое можно проверить измерителем шума.


Имитация человеческого слуха (А – фильтр)

Следует учитывать, что человеческое ухо имеет разную степень чувствительности к звукам различной частоты. Это означает, что звуки с высокой и низкой частотой одинаковой мощности будут распознаваться, как два разных звуковых уровня. Говоря проще, мы слышим высокочастотный звук лучше, чем звук с низкой частотой.

А-фильтр наиболее часто применяется в вентиляции, накладывая корректировку на каждую октавную полосу частот. Поэтому значения дБ, получаемые с корректировкой А-фильтра, обозначаются как дБ(А).

Гц 63125 2505001k 2k4k8k
дБ-26,2-16,1-8,6-3,20+1,2+1,2-1,1
Поправка на человеческий слух (А-фильтр)

Чувствительность слуха также зависит от силы звука. Для компенсации неравномерного восприятия звука на октавные полосы частот накладываются корректировки, так называемые фильтры. Для уровня звукового давления ниже 55 дБ используется А-фильтр. Для уровня между 55 и 85 дБ — В-фильтр, а для уровня свыше 85 дБ — С-фильтр.

График действия А, В и С фильтров шума
А, В и С фильтры шума

Пример расчета и оценки звукового давления вентилятора

Для закрепления материала приведу пример расчета звукового давления возникающего при работе канального вентилятора K 125 XL (Systemair).

Акустические данные канального вентилятора k125xl (Systemair)
Акустические данные вентилятора k125xl (Systemair)

Оценивать будем шум на расстоянии трех метров, распространяющий через стенку корпуса, расположенного по центру жилого помещения (Q=1) (коэффициент поглощения = 0,15), объемом 50 м3.

При объеме жилого помещения 50 м3, с коэффициент поглощения 0,15 эквивалентная площадь поглощения составит 20 м2.

Эквивалентная площадь поглощения
Эквивалентная площадь поглощения — 20 м2

На расстоянии трех метров, при расположении источника шума по центру помещения (Q=1) с площадью поглощения 20 м2 разница между звуковым давлением и звуковой мощностью составит -7,3 dB.

Разница между звуковым давлением и звуковой мощностью вентилятора
Разница между звуковым давлением и звуковой мощностью -7,3dB

Для вычисления звукового давления подставляем полученное значение в формулу LpA = LwA +DL

LwA – исходная звуковая мощность, 49 dB.
DL – полученная разница между звуковым давлением и мощностью, равная -7,3 dB.
LpA = 49 – 7,3 = 41,7 dB.

Вычисленное значение подтверждается данными изначально приведёнными производителем. Смотрите акустические характеристики вентилятора, приведенные выше. Расчет верный.

Следует отметить, что отсутствует информация о том в каких именно условиях происходил замер звукового давления при испытаниях компанией Systemair данного изделия. В каком направлении распространялся шум? Где располагался вентилятор? В каком помещении проводились испытания? Какой поглощающей способностью обладало помещение? На все эти вопросы ответов нет. Есть только очень низкий и, следовательно, привлекательный показатель шумовой характеристики. Это в крайней степени не корректно, так как потребителей в большей степени беспокоит шум от вентиляционного оборудования, распространяющий по воздушным каналам (на стороне входа и выхода воздушного потока). Этот шум изначально имеет гораздо большое значение и бороться с ним значительно сложнее.

Важно!  Многие производители кривят душой и часто приводят в документации наименьшие значения шума от вентиляционного оборудования. Маркетологи правят бал. Они выхватываю наиболее привлекательные параметры и именно их включают в описание продукции. Таким образом потребители вводятся в заблуждение. Они не могут правильно оценить представленные шумовые характеристики.


Факторы влияющие на повышенное образование шума

В методике расчета легко увидеть факторы, которые влияют на увеличение шума. Оборудование будет громче если:

  • оно расположено близко,
  • помещение обладает маленьким объемом,
  • помещение имеет низкий коэффициент поглощения шумов,
  • источник шума располагается ближе к боковым поверхностям и потолку.

Как производители вентиляционного оборудования дурят потребителей

Для иллюстрации, приведу еще один пример расчета звукового давления с тем же, безусловно, хорошим и качественным вентилятором K 125 XL. Только в этот раз я подставлю в расчет не какие-то гипотетические исходные данные, которые никого не интересуют, а реальные условия, встречающиеся в жизни.

Предположим необходимо рассчитать уровень звукового давления на расстоянии трех метров от вентилятора K 125 XL, установленного в ванной комнате (коэффициент поглощения = 0,05) площадью 6 м2 (объем помещения 15 м3). Вентилятор располагается в смежном помещении таким образом, что его воздухозаборный патрубок фактически оказывается в углу, под потолком (Q=8).

При объеме помещения 15 м3, с коэффициент поглощения 0,05 эквивалентная площадь поглощения составит 2,7 м2.

Эквивалентная площадь поглощения 2,7 м2
Эквивалентная площадь поглощения 2,7 м2

На расстоянии трех метров, при расположении источника шума в углу под потолком (Q=8) с площадью поглощения 2,7 м2 разница между звуковым давлением и звуковой мощностью составит +2 dB.

Разница между звуковой мощностью и звуковым давлением 2 dB
Разница между звуковой мощностью и звуковым давлением 2 dB

Для вычисления звукового давления подставляем полученное значение в формулу LpA = LwA +DL

LwA – исходная звуковая мощность, 70 dB.
DL – полученная разница между звуковым давлением и мощностью, 2 dB.
LpA = 70 + 2 = 72 dB.

Согласитесь, что вычисленное значение, мягко говоря, не совместимо с нормальными условиями эксплуатации ванного помещения. Использовать этот вентилятор в таких условиях нельзя. Надо применять комплекс мероприятий по снижению шума от оборудования, либо искать менее мощный и более тихий вентилятор.

Важно!  Обращаю Ваше внимание на то, что это теоретический расчет. В жизни результаты замеров будут еще хуже. Реальное вентиляционное оборудование по тем или иным причинам всегда будет работать чуть громче, чем написано в каталоге. Увы, нет ни чего идеального.

Заявленная шумовая характеристика “Уровень звукового давления на расстоянии 3 метров (20 м2 Сэбин) – 41,7 дБ(А)” будет иметь совершенно другой вид если поменять несколько параметров. Если оценивать шум, исходящий от воздухозаборного патрубка вентилятора, при условии размещения оборудования в углу под потолком (Q=8), то получится вот такой результат: “Уровень звукового давления на расстоянии 3 метров (20 м2 Сэбин) – 64 дБ(А)”.

41,7 и 64 дБ(А) “это две большие разницы”. Почему для составления технической документации производители вентиляционного оборудования выбирают самые наилучшие для себя условия и не дают каких-либо уточнений и пояснений совершенно понятно. Продукцию надо представить в лучшем свете. Но разве это справедливо по отношению к потребителям?

Информацию подготовил: Саркис Тагаев, инженер по вентиляции и кондиционированию воздуха. Узнайте больше об авторе, перейдя по ссылке.

P.S. Узнайте как правильно подбирать радиальные вентиляторы. Многие специалисты и проектировщики ошибаются подбирая вентиляторы и двигатели к ним. Неправильно составленная документация к оборудованию часто вызывает путаницу и является причиной неверных действий.

Правильный подбор радиальных вентиляторов
Подбор радиальных вентиляторов

Что будем искать? Например,Канальный вентилятор

Мы в социальных сетях