Статья

Как устранить шум в системах вентиляции: причины и способы борьбы

Шумовой эффект, возникающий при работе вентиляционного оборудования, установленного в офисных помещениях или на производственных площадях, может стать причиной акустического дискомфорта для сотрудников и посетителей предприятия. Этот дискомфорт, в свою очередь, может привести к понижению работоспособности сотрудников и падению производительности компании. В рамках настоящей статьи мы поговорим о видах шумов, о причинах их возникновения, а также о методах, позволяющих снизить шумовые эффекты.

Допустимые уровни шума прописаны в ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ (Шум. Общие требования безопасности). В зависимости от направленности деятельности предприятия и вида занятости его сотрудников допустимые уровни могут быть разными. В таблице ниже представлены уровни, указанные в частотах и эквивалентные значения в децибелах:

Виды и причины возникновения шумов

Различают два основных фактора, которые способствуют образованию и распространению шума при работе вентиляции. Первый – это шум от электродвигателя (приводящего в движение вентилятор, благодаря чему и происходит перемещение воздушных потоков). Агрегат по умолчанию не может работать бесшумно, так как во время его функционирования возникает трение ротора со смежными деталями. Кроме шума, издаваемого непосредственно двигателем и вентилятором, возникают вибрационные колебания, которые передаются на поверхности, примыкающие к вентиляционному оборудованию (трубопроводам, решеткам, фасонным элементам) и которые также приводят к образованию шума.

Второй фактор – шумовые эффекты, возникающие при движении воздуха по воздуховодам, решеткам, клапанам и прочим элементам вентиляционным системам. Воздушные массы, меняя скорость, угол направления (прочие параметры) встречают сопротивление с внутренними поверхностями системы, в результате чего образуется звук.

Эти два фактора дополняют друг друга, так как именно за счет передвижения по воздуховодам шум от лопастей вентилятора может передаваться на достаточно большие расстояния. Звуковые волны, которые передаются в замкнутом пространстве, действуют целенаправленно, и, отталкиваясь от стенок воздуховодов, передвигаются дальше по системе. В некоторой степени шум внутри помещения может усиливаться уличными шумами, которые передаются системой вентиляции через отверстие для забора воздуха.

Однако, упомянутые факторы, которые имеют место при работе оборудования в штатном режиме, дополняются третьим – это шумы, возникающие при различных поломках. Например, лопасти вентилятора сами по себе генерируют лишь небольшой уровень шума, если работают в штатном режиме, однако в случае некорректной установки оборудования (или при нарушении условий эксплуатации, обслуживания) может возникнуть разбалансировка лопастей, из-за чего звук значительно усиливается.

Диагностика шумов

Чтобы определить, находится ли уровень шума в помещениях предприятия или офисах на допустимом уровне, принято руководствоваться положениями ГОСТ 12.1.050-86 и ГОСТ 23941-79. Исходя из общих правил, перечисленных в этих документах, специалисты проводят замеры с использованием микрофона, способного воспринимать широкий диапазон шумов, и записывающего устройства, при помощи которого можно передать записи в лабораторию для точного анализа.

Замеры проводятся при размещении микрофона на высоте не менее, чем 150 см от уровня пола (ориентир – примерное местонахождение головы сотрудника, который работает за письменным столом. В каждом помещении необходимо замерять шум, как минимум, в трех точках, при этом замеры проводятся трижды в течение каждой рабочей смены.

Для минимизации погрешностей при анализе результатов уровень шума измеряется при работающей вентиляции и при отключенной. Если говорить об условиях предприятия, где задействуется какое-либо оборудование, замеры проводятся при полной остановке оборудования.

Если результаты анализа измерений шума говорят о превышении предельно допустимых значений, специалисты приступают к поиску причин и разработке методов их устранения.

Методы устранения шума

В том случае, если вентиляционное оборудование (агрегаты и инфраструктура) полностью исправно и обеспечивает повышенный уровень шума в силу конструкционных особенностей (требуемая мощность, отсутствие подавляющих шум элементов в базовой комплектации), используются следующие подходы:

Чтобы снизить шум, который передается по воздуховодам от вентилятора, используют глушители шума – специальные элементы со звукопоглощающим материалом, которые эффективно работают в широком диапазоне частот. Это один из наиболее эффективных подходов, и чуть ниже мы рассмотрим подобные устройства несколько подробнее. Для снижения вибрационного шума применяют виброизоляторы – устройства, работающие в узком диапазоне частот.

В целях снижения шума, создаваемого вентиляционными агрегатами, производители оборудования устанавливают специальные кожухи на вытяжные и приточные установки, а также на кондиционеры. Кроме того, под обшивкой сами агрегаты оснащаются звукопоглощающей облицовкой. Еще одним способом борьбы с шумом является создание для агрегатов специальных камер или перекрытий – это могут быть кирпичные простенки, легких конструкций или специального помещения (железобетон).

Таким образом, создается экран, препятствующий распространению шума за его пределами. Однако, звуковые волны, отражаясь от этого экрана, усиливают уровень шума, который поступает по вентиляционной системе, и чтобы этому противостоять, внутренние поверхности экрана (камеры) покрывают звукопоглощающими материалами.

Подбор этих материалов осуществляется, исходя из частоты звуковых вибраций – при низких частотах используется волокнистый материал, плотность которого составляет 15–20 кг/м3., а при средних и высоких частотах плотность материала должна составлять 20–30 кг/м3.

Общий принцип работы шумоглушителей

Шумоглушители, которые устанавливаются в воздуховодах, подбираются, в зависимости от спектра частот звуковых волн, от скорости воздушного потока (пропускная способность глушителей), от имеющегося запаса давления в вентиляционной системе. Существуют различные варианты конструктивных решений и материалов, которые используются при изготовлении этих элементов.

Элементы для глушения шума в вентиляционной системе представляют собой корпус, с габаритами, приблизительно соответствующими габаритам воздуховода (форма и размер в поперечном сечении). Внутренняя поверхность стенок шумоглушителя имеет перфорированное покрытие, за которым располагается звукопоглощающий материал. При попадании в устройство звуковых волн, они проходят через перфорацию и гасятся звукоизолирующим материалом.

В зависимости от разновидностей, в конструкции могут присутствовать дополнительные элементы или использоваться дополнительные технологии подавления шума. Кроме того, эффективность шумового глушителя на низких частотах растет пропорционально увеличению толщины звукопоглощающего материала (что актуально для вентиляционных систем).

Это общий принцип работы шумоглушителей, и чуть ниже мы подробнее остановимся на конструкционных отличиях основных разновидностей этих элементов.

Типы и выбор шумоглушителей

Трубчатые

Среди разновидностей трубчатых шумопоглотителей (описанных выше) присутствуют каркасные, бескаркасные и круглые. Это наиболее простой тип приспособления для снижения уровня шума в помещениях и цехах.

Акустическая эффективность глушителей шума напрямую зависит от длины этих элементов вентиляционной системы. Таким образом, вместо установки метрового шумоглушителя с толщиной изоляции в 50 мм, можно поставить полуметровый элемент с толщиной звукопоглощающего материала в 100 мм.

Пластинчатые

Конструкция устройства данного типа предполагает размещение звукопоглощающего элемента на пластинах, размещенных внутри корпуса. Эффективность пластинчатых звукопоглотителей зависит от толщины слоя материала и от расстояния между отдельными пластинами. Однако при росте эффективности может страдать пропускная способность воздуховода.

При этом на эффективность не оказывает никакого влияния схема размещения пластин, их количество и высота каждой из них.

Сотовые

Такие глушители намного эффективнее трубчатых на всех частотах, и несколько эффективнее пластинчатых на наиболее высоких и низких частотах. Однако, подобные устройства отличаются более объемными габаритами, и более высоким гидравлическим сопротивлением, что требует определенных условий для их эксплуатации. На изображении ниже – профиль сотового глушителя в сечении.

Есть еще ряд видов шумогасителей, однако все они представляют собой комбинации из вышеперечисленных видов, причем, у комбинированных эффективность выше. Однако при этом последние являются более дорогими, и у них выше гидравлическое сопротивление, что препятствует их использованию в вентиляционных системах.

Расширительные камеры

Существуют также реактивные глушители шума – расширительные камеры, которые, наряду с звукопоглощающим покрытием внутренних поверхностей, используют эффект резервуара. Оказавшись в камере, значительная часть звуковых волн задерживается, резонируя внутри и не переходит дальше по вентиляционной системе. Однако, есть и неприятный момент, акустическая эффективность расширительных камер может снижаться в случае возникновения резонансных явлений в воздуховодных каналах.

Пределы повышения эффективности шумопоглотителей

Несмотря на то, что эффективность звукопоглощения можно повысить, увеличив длину глушителя, делать его длиннее трех метров представляется нецелесообразным, поскольку возникают косвенные линии распространения звука. Можно наращивать длину и более трех метров, что иногда, все же, необходимо, но при этом нужно поделить глушитель на несколько частей, поместив эти части между фрагментами воздуховода длиной 80 – 100 см.