Звукоглушитель
Шумоглушитель , или глушитель воздуховода , звукоизоляция или глушитель , представляет собой акустическую . обработку систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), воздуховодов предназначенную для уменьшения передачи шума через воздуховоды либо от оборудования в жилые помещения в здании , или между занятыми местами. [ 1 ] [ 2 ]
В своей простейшей форме шумоглушитель представляет собой перегородку внутри воздуховода. Эти перегородки часто содержат звукопоглощающие материалы. Физические размеры и конфигурация перегородок шумоглушителей выбираются так, чтобы ослаблять определенный диапазон частот . В отличие от обычных воздуховодов с внутренней облицовкой, которые эффективны только для ослабления средне- и высокочастотного шума, [ 3 ] шумоглушители могут обеспечить более широкую полосу затухания на относительно коротких длинах. [ 2 ] Некоторые типы шумоглушителей по сути представляют собой резонатор Гельмгольца, используемый в качестве пассивного устройства контроля шума.
Конфигурация
[ редактировать ]
Обычно шумоглушители состоят из следующих элементов:
- Внутренний перфорированный слой из тонкого листового металла (перегородка).
- Затем перегородка заполняется звукопоглощающей изоляцией.
- В высокоскоростных системах или когда существует опасность наличия твердых частиц в воздушном потоке, в виде мешков или майлара . используется изоляция
- Бескомплектные шумоглушители не имеют звукопоглощающей изоляции. В результате вносимые высокочастотные потери беспакетной звукоизоляции значительно снижаются. Мешочные изоляционные или беспакетные шумоглушители обычно называют глушителями «больничного класса». [ 4 ]
- Внешний неперфорированный слой листового металла. Наружный слой обычно представляет собой листовой металл большой толщины (18ga или более жесткий), чтобы свести к минимуму шум при прорыве воздуховода и при взломе.
Шумоглушители доступны в круглом и прямоугольном форм-факторе. Сборные прямоугольные шумоглушители обычно имеют длину 3, 5, 7 или 9 футов. Ширина и высота шумоглушителей часто определяются окружающими воздуховодами, хотя для улучшения шумоподавления доступны расширенные варианты носителей. Перегородки прямоугольных шумоглушителей обычно называют сплиттерами, тогда как круглые шумоглушители содержат перегородку в форме пули. [ 7 ]
Шумоглушители обычно классифицируются как «Низкие», «Средние» или «Высокие» в зависимости от рабочих характеристик и/или скорости воздуховода. Примерная схема классификации приведена ниже.
Форма | Падение давления | Классификация аттенюаторов |
---|---|---|
Прямоугольный | <0,10 дюймов водного веса | "Низкий" |
Прямоугольный | 0,10–0,30 дюйма водного веса | "Середина" |
Прямоугольный | > 0,30 дюйма водного веса | "Высокий" |
Цилиндрический | < 0,03 в вес. | "Низкий" |
Цилиндрический | > 0,03 вес. | "Высокий" |
Характеристики
[ редактировать ]Акустические свойства имеющихся в продаже шумоглушителей проверяются в соответствии со стандартом ASTM E477: Стандартный метод испытаний для лабораторных измерений акустических характеристик и характеристик воздушного потока материалов облицовки воздуховодов и сборных глушителей. [ 9 ] Эти испытания проводятся на объектах, аккредитованных NVLAP , а затем производитель сообщает о них в маркетинговых или технических бюллетенях. За пределами США шумоглушители проходят испытания в соответствии с британским стандартом 4718 (устаревшим) или ISO 7235.
Динамические вносимые потери
[ редактировать ]Динамические вносимые потери шумоглушителя — это величина затухания в децибелах , обеспечиваемая глушителем в условиях потока. Хотя условия потока в типичных низкоскоростных системах воздуховодов редко превышают 2000–3000 футов/мин, шумоглушители для пароотводов должны выдерживать скорости воздушного потока в 15 000–20 000 футов/мин. диапазон. [ 10 ] Акустические характеристики шумоглушителя тестируются в диапазоне скоростей воздушного потока, а также в условиях прямого и обратного потока. Прямой поток – это когда воздушные и звуковые волны распространяются в одном направлении. Вносимые потери глушителя определяются как [ 11 ]
где:
= Звуковая мощность , излучаемая из воздуховода с глушителем
= Звуковая мощность, излучаемая из воздуховода без глушителя
Некоторые производители сообщают о статических вносимых потерях глушителя, которые обычно измеряются с помощью громкоговорителя вместо вентилятора и представляют собой состояние нулевого потока. [ 7 ] Эти значения могут быть полезны при проектировании систем дымоудаления, где шумоглушители используются для ослабления внешнего шума, проникающего в вытяжные воздуховоды.
Вносимые потери шумоглушителя иногда называют потерями при передаче .
Регенерированный шум
[ редактировать ]Внутренние перегородки шумоглушителя сужают поток воздуха, что, в свою очередь, создает турбулентный шум. Шум, создаваемый шумоглушителем, напрямую связан со скоростью воздушного потока в месте сужения и изменяется пропорционально площади лицевой поверхности шумоглушителя.
Изменение генерируемого шума можно выразить как
где:
= Новая лицевая часть шумоглушителя
= Базовая торцевая поверхность шумоглушителя
Например, если ширина аттенюатора увеличится вдвое, сохраняя при этом постоянную скорость воздушного потока, создаваемый шум увеличится на 3 дБ. И наоборот, если аттенюатор уменьшится в 10 раз, сохраняя при этом скорость воздушного потока постоянной, генерируемый шум уменьшится на 10 дБ. Поскольку турбулентность создает шум, вызванный изменениями арматуры воздуховодов со скоростью , [ 12 ] Скорость воздушного потока является критически важным компонентом при выборе аттенюатора.
Регенерированный шум всегда следует учитывать, но обычно он вызывает беспокойство только в очень тихих помещениях (например, концертных залах , студиях звукозаписи , залах для музыкальных репетиций) или когда скорость воздуховода превышает 1500 футов/м. [ 4 ]
Существует формула прогнозирования, которую можно использовать для оценки шума, создаваемого канальным глушителем, если данные отсутствуют. [ 13 ] [ 14 ]
где:
= уровень звуковой мощности, создаваемой шумоглушителем (дБ)
= скорость в суженной поперечной зоне (футы/мин)
= опорная скорость (196,8 футов/мин)
= количество воздушных каналов (количество сплиттеров)
= высота или окружность шумоглушителя (дюймы)
= эталонный размер (0,0394 дюйма)
Падение давления
[ редактировать ]Как и другие фитинги воздуховодов, шумоглушители вызывают падение давления . Значения перепада давления в каталоге, полученные по стандарту ASTM E477, предполагают идеальный ламинарный поток воздуха, который не всегда встречается в полевых установках. В справочнике ASHRAE приведены поправочные коэффициенты падения давления для различных условий на входе и выходе. [ 15 ] Эти поправочные коэффициенты используются всякий раз, когда на расстоянии от 3 до 5 диаметров воздуховода перед или после аттенюатора возникает турбулентный след. [ 16 ]
Если размеры шумоглушителя отличаются от размеров окружающего воздуховода, переходы к шумоглушителю и обратно должны быть плавными и постепенными. Резкие переходы приводят к значительному увеличению перепада давления и регенерированного шума. [ 17 ]
Падение давления на шумоглушителе обычно превышает падение давления на эквивалентной длине облицованного воздуховода. Однако для достижения равного затухания требуются значительно большие длины облицованного воздуховода, и в этот момент падение давления на больших участках облицованного воздуховода значительно больше, чем при использовании одного шумоглушителя. [ 18 ]
Потери на трение из-за диссипативных шумоглушителей можно выразить как [ 11 ]
где:
= соотношение периметра и площади шумоглушителя
= длина воздуховода
= Коэффициент потерь на трение
= плотность воздуха
= скорость прохождения
Периметр, площадь и длина шумоглушителя также являются параметрами, влияющими на его перепад давления. [ 16 ] Потери на трение в шумоглушителе прямо пропорциональны его характеристикам шумоподавления, при этом большее затухание обычно соответствует большему перепаду давления.
Варианты дизайна
[ редактировать ]Сборные шумоглушители приобрели известность в конце 1950-х - начале 1960-х годов. [ 2 ] Несколько производителей были одними из первых, кто начал производить и тестировать сборные шумоглушители: Koppers , [ 19 ] [ 20 ] Компания промышленной акустики, [ 21 ] Промышленный звуковой контроль, [ 22 ] и Элоф Ханссон. [ 19 ]
Хотя прямоугольные рассеивающие аттенюаторы являются наиболее распространенным вариантом аттенюаторов, используемых сегодня для контроля шума в архитектурной акустике , существуют и другие варианты конструкции.
Реактивные глушители
[ редактировать ]Реактивные глушители очень распространены в глушителей легковых и грузовых автомобилей. конструкциях [ 10 ] Затухание в первую очередь достигается за счет отражения звука, изменения площади и настройки камер. [ 11 ] Проектирование реактивных глушителей с нуля требует математических усилий, поэтому производители часто имеют ряд готовых конструкций.
Диссипативные глушители
[ редактировать ]Диссипативные глушители ослабляют звук, передавая звуковую энергию в тепло. [ 10 ] Диссипативные глушители используются, когда требуется широкополосное затухание с низким перепадом давления. [ 11 ] В типичных воздуховодах высокие частоты распространяются по воздуховоду как луч и минимально взаимодействуют с внешними, облицованными краями. Шумоглушители с перегородками, нарушающими линию обзора, или коленчатые глушители с изгибом обеспечивают лучшее подавление высоких частот, чем обычные воздуховоды с облицовкой. [ 19 ] Как правило, более длинные аттенюаторы с более толстыми перегородками будут иметь большие вносимые потери в более широком диапазоне частот. [ 4 ]
Эти типы аттенюаторов обычно используются в вентиляционных установках , канальных фанкойлах , а также на воздухозаборниках компрессоров , газовых турбин и других кожухов вентилируемого оборудования. [ 4 ] [ 10 ] В некоторых системах кондиционирования воздуха или вентиляторах обычно используется копланарный глушитель — рассеивающий глушитель, размер которого соответствует размеру вентилятора и устанавливается непосредственно на выпускное отверстие вентилятора. [ 23 ] Это обычная особенность конструкции вентиляторных массивов.
Глушители перекрестных помех
[ редактировать ]Специально разработанные шумоглушители для предотвращения перекрестных помех между двумя закрытыми частными помещениями. Их конструкция обычно включает один или несколько изгибов, образующих форму «Z» или «U». Этот изгиб повышает эффективность шумоглушителя без значительного увеличения его общей длины. Аттенюаторы перекрестных помех являются пассивными устройствами и должны быть рассчитаны на чрезвычайно низкие перепады давления — обычно менее 0,05 дюймов водного столба.
Регистры выхлопа
[ редактировать ]В начале 1970-х годов компания American SF Products, Inc. создала KGE Exhaust Register, который представлял собой устройство распределения воздуха со встроенным шумоглушителем. [ 24 ]
Реализация контроля шума
[ редактировать ]Сначала инженер проекта по контролю шума (или акустик), инженер-механик и представитель оборудования выбирают максимально тихое оборудование, отвечающее механическим требованиям и бюджетным ограничениям проекта. Затем инженеры по контролю шума обычно рассчитывают путь сначала без аттенюатора. Требуемые вносимые потери шумоглушителя — это разница между расчетным путем и целевым уровнем фонового шума . [ 16 ] Если выбор глушителя невозможен, инженер по контролю шума и механик должны пересмотреть путь между оборудованием и шумоглушителем. Если ограниченное пространство не позволяет использовать прямой аттенюатор, можно использовать коленчатый или переходной аттенюатор. [ 16 ]
Канальные глушители широко используются в системах, где запрещена внутренняя облицовка воздуховодов стекловолокном. Хотя вклад стекловолокна в качество воздуха незначителен, [ 25 ] многие проекты высшего образования установили ограничение на внутреннюю облицовку из стекловолокна. В таких ситуациях акустик проекта должен полагаться на глушители воздуховодов как на основное средство подавления шума вентилятора и шума, распространяющегося по воздуховодам.
Шумоглушители обычно располагаются рядом с воздуховодным механическим оборудованием, чтобы ослабить шум, распространяющийся по воздуховоду. Это создает компромисс: шумоглушитель должен быть расположен рядом с вентилятором, однако ближе к вентиляторам и заслонкам воздух обычно становится более турбулентным. [ 16 ] В идеале шумоглушители должны располагаться на стене помещения с механическим оборудованием при условии отсутствия противопожарных клапанов. [ 26 ] Если шумоглушитель расположен над жилым пространством, инженер по контролю шума должен убедиться, что шум прорыва воздуховода не является проблемой до установки глушителя. [ 23 ] Если между глушителем и местом проникновения в механическое помещение имеется значительное расстояние, может потребоваться дополнительная обшивка воздуховода (например, наружное стекловолоконное покрытие или гипсовая изоляция), чтобы предотвратить проникновение шума в воздуховод и обход глушителя. [ 23 ]
Шумоглушители также можно использовать на открытом воздухе для подавления шума в градирнях , воздухозаборниках аварийных генераторов и вытяжных вентиляторах. [ 4 ] Для более крупного оборудования потребуется набор шумоглушителей, также известный как блок аттенюаторов.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Руководство и справочник ASHRAE . 1961. стр. 217–218.
- ^ Jump up to: а б с Доеллинг, Норман (1961). «Характеристики шумоподавления пакетных аттенюаторов для кондиционирования воздуха». Журнал ASHRAE . 3 (12).
- ^ Олбрайт, Джейкоб (01 декабря 2015 г.). Звукоизоляция вентиляционных каналов, облицованных стекловолокном . Цифровая стипендия @ UNLV. OCLC 946287869 .
- ^ Jump up to: а б с д и Чарльз М. Солтер Ассошиэйтс. (1998). Акустика: архитектура, инженерия, окружающая среда . Уильям Стаут. ISBN 0-9651144-6-5 . OCLC 925548399 .
- ^ Шаффер, Марк Э., 1949- (2011). Практическое руководство по контролю шума и вибрации в системах отопления, вентиляции и кондиционирования . Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. ISBN 978-1-936504-02-2 . OCLC 702357408 .
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ КАММИНГС, А. (январь 2001 г.). «Передача звука через стенки воздуховодов». Журнал звука и вибрации . 239 (4): 731–765. Бибкод : 2001JSV...239..731C . дои : 10.1006/jsvi.2000.3226 . ISSN 0022-460X . S2CID 17710118 .
- ^ Jump up to: а б СИБСЕ. (2016). Контроль шума и вибрации в инженерных системах зданий — Руководство CIBSE B4-2016 . СИБСЕ. ISBN 978-1-906846-79-4 . OCLC 987013225 .
- ^ Блейзер, Уоррен; Миллер, Николас; Тауэрс, Дэвид (1981). Разработка схемы разрешения на шумоизоляцию механического оборудования по типовым строительным нормам . Агентство по охране окружающей среды, Управление по снижению и контролю шума.
- ^ «ASTM E477-13e1 Стандартный метод испытаний для лабораторных измерений акустических характеристик и характеристик воздушного потока материалов облицовки воздуховодов и сборных глушителей» . www.astm.org . Проверено 11 января 2020 г.
- ^ Jump up to: а б с д Туманн, Альберт. (1990). Основы техники борьбы с шумом . Фэрмонт Пресс. ISBN 0-88173-091-2 . ОСЛК 301407261 .
- ^ Jump up to: а б с д Вер, И. Л. Беранек, Лео Л. 1914–2016 (2010). Техника борьбы с шумом и вибрацией: принципы и применение . Уайли. ISBN 978-0-471-44942-3 . OCLC 1026960754 .
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Рейнольдс, Дуглас Д. (1991). Алгоритмы климатической акустики . Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. ISBN 0-910110-75-1 . OCLC 300308745 .
- ^ Долго, Маршалл. (2006). Архитектурная акустика . Эльзевир Академик Пресс. ISBN 978-0-12-455551-8 . OCLC 906254282 .
- ^ Фрай, Алан. (1988). Контроль шума в строительных службах . Пергамон Пресс. ISBN 0-08-034067-9 . OCLC 924971315 .
- ^ Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. (2006). Справочник ASHRAE . АШРАЭ. OCLC 315340946 .
- ^ Jump up to: а б с д и Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. (2015). Справочник ASHRAE . АШРАЭ.
- ^ Черами, Вито; Бишоп, Эдвин (1966). «Контроль шума, создаваемого воздуховодами». Кондиционирование, отопление и вентиляция . Сентябрь (сентябрь): 55–64.
- ^ Беранек, Лео Л. (Leo Leroy), 1914–2016. (1991) [1988]. Снижение шума . Паб «Пенинсула». ISBN 0-932146-58-9 . OCLC 30656509 .
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с Доеллинг, Норман (1960). «Характеристики шумоподавления пакетных аттенюаторов для систем кондиционирования». Журнал ASHRAE . 66 : 114–128.
- ^ Реклама (1961). «Мы не знаем, какой шум раздражает устрицу…». Журнал ASHRAE . марта: 23.
- ^ Реклама (1961). «Шум вентилятора контролируется в системах кондиционирования воздуха быстро и точно менее чем за 5 минут!». Журнал ASHRAE . Февраль: 141.
- ^ Фаррис, RW; Янг, WS-младший (1955). «На жилом фронте тихо?». Журнал ASHRAE . Март: 36–37.
- ^ Jump up to: а б с Вудс, Род-Айленд (1972). Контроль шума в механических службах . Звукоглушители. OCLC 807408333 .
- ^ American SF Products, Inc. (1972). «Знакомьтесь, KGE: первый выхлопной регистр, выполненный в виде звукопоглощающего устройства». Журнал ASHRAE . Сентябрь.
- ^ Североамериканская ассоциация производителей изоляции. (2002). Стандарт облицовки воздуховодов из стекловолокна: рекомендации по проектированию, изготовлению и монтажу . НАИМА. OCLC 123444561 .
- ^ Джонс, Роберт (2003). «Контроль шума от систем отопления, вентиляции и кондиционирования» . АШРАЭ . Сентябрь: 28–33.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Акустическое общество Америки
- Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха
- АСТМ Интернешнл
- Прайс-индустрия
- МАК Акустика
- Виброакустика