где LР уд – удельный уровень звуковой мощности в октавной полосе частот, дБ [1, 2];

pv – полное давление, создаваемое вентилятором, Па;

Q – объемный расход воздуха вентилятора, м3/с;

DLреж – поправка на режим работы вентилятора, дБ;

DLf – поправка (величина увеличения уровня шума), вносимая в октавной полосе, в которую попадает лопаточная частота, дБ [1, 2].

При прохождении потока воздуха, создаваемого вентилятором в каналах вентиляционной сети, аэродинамический шум возникает в ее элементах: в путевой арматуре, в фасонных и концевых элементах и в прямых участках воздуховодов.

Октавные уровни звуковой мощности, излучаемой в воздуховод регулирующими устройствами, определяют по формуле [3]:

где V – v потока воздуха, набегающего на регулирующее устройство, м/с;

z – k местного сопротивления регулирующего устройства, отнесенный к скорости V;

S – площадь поперечного сечения воздуховода в месте установки регулирующего устройства, м2;

D – критерий подобия;

DL1 – частотная поправка для определения уровней шума в октавных полосах частот, дБ;

DL2 – поправка на акустическое влияние присоединенного воздуховода, дБ;

DLт – поправка на турбулентность набегающего потока, дБ.

Шумообразование в фасонных элементах вентиляционных систем (крестовинах, тройниках, отводах) зависит от соотношения скоростей в магистральном канале и в ответвлении, от степени турбулентности потока, от радиусов поворотов и формы поперечного сечения воздуховода. Октавные уровни звуковой мощности, излучаемой в воздуховод фасонными элементами, могут быть определены по эмпирической формуле, полученной в результате испытаний фасонных элементов воздуховодов круглого сечения [2, 3, 4]:

где S – частотный параметр, определяемый в зависимости от площади поперечного сечения ответвления или прохода тройника и числа Струхаля NSt; для отвода – в зависимости от числа Струхаля;

G – скоростная функция, определяемая в зависимости от соотношения скоростей движения воздуха в ответвлении и в проходе тройника; для отвода – от скорости потока воздуха и площади поперечного сечения;

H – частотная поправка.

Шумовые характеристики концевых элементов, в частности, регулируемых воздухоприточных решеток, могут быть определены по формуле [2, 3, 4]

где V – v потока воздуха, набегающего на решетку, м/с;

z – k местного сопротивления решетки, отнесенный к cкорости V;

S – площадь поперечного (живого) сечения решетки, м2;

DL1 – частотная поправка для определения уровней шума в октавных полосах частот, дБ.

Расчет шумовых характеристик прямых участков воздуховодов, как и других элементов вентиляционных сетей, стал возможен после экспериментальных исследований на аэроакустическом стенде НИИСФ [5]. В данном случае нами было установлено, что шум, генерируемый прямыми участками воздуховодов с различными формами поперечных сечений: круглыми, квадратными и прямоугольными – имеет дипольный (силовой) характер. Суммарный уровень звуковой мощности (в рассматриваемом диапазоне частот от 63 до 8 000 Гц) зависит от скорости потока воздуха в воздуховоде в пятой степени и от площади поперечного сечения в первой степени. Наиболее шумным является прямоугольный воздуховод, за ним следует круглый, а наименее шумный – воздуховод квадратного сечения.

Полученные эмпирические данные позволили предложить формулу для расчета суммарного уровня звуковой мощности, дБ, генерируемой прямым участком воздуховода с различной формой поперечного сечения:

где V – v потока воздуха в воздуховоде, м/с;

S – площадь поперечного сечения воздуховода, м2;

V0 = 1 м/с;

S0 = 1 м2;

B – экспериментальная поправка, зависящая от формы поперечного сечения воздуховода, дБ.

Поправка B для круглого сечения воздуховода равна 12 дБ, для квадратного – 8,5 дБ, а для прямоугольного – 13 дБ.

Установлено также, что при изменении скорости потока в воздуховодах с различными формами и одинаковыми по площади поперечными сечениями от 7,5 до 15 м/с спектры генерируемого шума мало отличаются друг от друга ( .

Тем не менее, в высокочастотном диапазоне 1 000–8 000 Гц круглый воздуховод генерирует уровни шума ниже, чем квадратный. Учитывая раздражающее действие высокочастотного шума, и то обстоятельство, что форма спектра круглого воздуховода наиболее близка к форме нормативных кривых (уровней допустимого шума), воздуховод круглого сечения следует признать менее шумным.

Результатом этих экспериментальных исследований явилась безразмерная частотная характеристика ( . С помощью этой характеристики по величине

(где f – частота октавной полосы, 1/с; d – гидравлический диаметр воздуховода, м; V – v потока воздуха в воздуховоде, м/с) несложно определить зависимость изменения уровня шума от частоты, и рассчитать с учетом поправки, при выполнении условия

октавные уровни звуковой мощности по формуле

По величине уровня звуковой мощности аэродинамического шума, генерируемого рассмотренными элементами вентиляционных систем, они распределяются в следующей последовательности: вентиляторы, путевая и воздухораспределительная арматура, фасонные элементы и прямые участки воздуховодов. Этот шум имеет широкополосный характер и распространяется по воздуховодам с некоторым затуханием на значительные расстояния. При этом он может проникать, вопервых, в помещения и в зоны с нормируемыми уровнями шума, по которым проходят воздуховоды (через достаточно тонкие стенки), и, вовторых, в обслуживаемые системами помещения ( .

Аэродинамический шум вентиляторов, если он, распространяясь по воздуховодам, достигает обслуживаемых вентиляционными системами помещений, может быть снижен абсорбционными глушителями (со звукопоглощающим материалом). Они обеспечивают удовлетворительную акустическую эффективность также в широком диапазоне частот. Такие глушители называют центральными и устанавливают вблизи вентиляторов. В достаточно крупных вентиляционных установках это могут быть преимущественно пластинчатые глушители. В вентустановках средней и малой мощности пригодны канальные, трубчатые, реже цилиндрические глушители и облицованные изнутри воздуховоды (последние применяются на поворотах). Относительно редко, в особых ситуациях, находят применение камерные и экранные глушители [6, 7].

После центрального глушителя поток в канале, менее шумный, но при его прохождении в элементах вентиляционных систем (в путевой, воздухораспределительной арматуре, в фасонных элементах и прямых участках воздуховодов) снова возникает аэродинамический шум. Пути его распространения к объектам воздействия не отличаются от путей распространения шума вентилятора, рассмотренных выше (через стенки транзитных воздуховодов и через воздухораздающие элементы).

Одним из методов или способов снижения шума, излучаемого транзитными воздуховодами в помещениях, через которые они проходят, является повышение звукоизолирующей способности их стенок посредством различных покрытий. В зависимости от величины требуемого снижения уровня шума, это могут быть как легкие слоистые звукопоглощающие материалы, часто покрытые фольгой, так и достаточно тяжелые звукоизолирующие конструкции. Примером последних может служить плита из минеральной ваты, покрытая армированной сеткой и нанесенной на нее песчаноцементной или асбестоцементной штукатуркой.

При нанесении такого покрытия на стенки воздуховодов и корпусов вентиляторов образуется конструкция с двумя стенками, пространство м. которыми заполнено звукопоглощающими материалами. Звукоизоляция двустенной конструкции может значительно превышать звукоизоляцию конструкции с одной стенкой (пластиной).

Изменения звукоизолирующих качеств различных ограждений воздушных каналов иллюстрируют 4– В частности, 4 демонстрирует, как повышается звукоизоляция (R, дБ) прямоугольного воздуховода длиной 3 м (толщина стенки 0,55 мм) при наклеивании на него слоя вспененного полистирола (толщина 10 мм, плотность 35 кг/м3). Измерения производились в реверберационной камере.

Видно, что практическое значение может иметь повышение звукоизоляции стенок воздуховода только в диапазоне высоких частот ( октавные полосы со среднегеометрическими частотами 4 000 и 8 000 Гц). Это связано, прежде всего, с низкой плотностью данного материала, а также с его малой толщиной. Увеличение толщины слоя этого материала даже в два раза не изменило результат.

Звукоизоляция стального листа (толщина 0,55 мм) более существенно повышается за счет покрытия из минеральной ваты (толщина 40 мм, плотность 80 кг/м3) и алюминиевого листа толщиной 0,5 мм ( .

На 6 представлены расчетные кривые звукоизоляции двустенных ограждений (кожухов) вентиляционной установки. Стенки – два металлических листа равной толщины с звукопоглощающим материалом (полиуретаном) м. ними. При толщине листов 0,5 мм толщина звукопоглощающего материала 25 мм (0,5/25/0, , а при толщине листов 0,9 мм толщина звукопоглощающего материала – 50 мм (0,9/50/0, .

Пример использования тяжелых звукоизолирующих конструкций приведен на На нем показано, как повышается звукоизоляция корпуса дымососа ДН18 парового котла за счет теплоизолирующего покрытия. Конструкция покрытия: маты базальтового волокна (толщина 100 мм, плотность 50–60 кг/м3), армированная сеткой асбестоцементная штукатурка (толщина 25–30 мм, плотность 1 800 кг/м3).

Для снижения шума элементов вентиляционных систем, распространяющегося по воздуховодам к обслуживаемым помещениям, пригодны уже упомянутые типы глушителей, эффективные при снижении шума вентиляторов (кроме, видимо, пластинчатых глушителей). С той лишь разницей, что они устанавливаются на конечных участках воздуховодов и их длина часто не превышает 500–700 мм (при максимальных поперечных размерах проточной части 200–250 мм). В последнее время с той же целью достаточно широко используются гибкие воздуховоды, многие из которых обладают существенными акустическими св [8]. Они также устанавливаются на конечных участках воздуховодов (перед воздухораспределителями).

Приведенные выше выкладки и результаты исследований, на наш взгляд, имеют практическую ценность и помогут читателям журнала не только достаточно точно оценивать уровень аэродинамического шума, генерируемого элементами проектируемых вентиляционных систем, но и дают принцип. возможность правильно выбрать путь к его снижению и обеспечению нормативных требований. Общие правила и требования, последовательность действий при проектировании малошумных систем вентиляции подробно изложены в работе [9].

Литература
Гусев В. П. К вопросу об оценке характера шума вентоборудования // . – 200 – № 6.

Гусев В. П., Лешко М. Ю. Оценка аэродинамического шума элементов вентиляционных систем // . – 200 – № 5.

Снижение шума в зданиях и жилых районах. – М. : Стройиздат, 1987.

Лешко М. Ю. Шум дросселирующих устройств вентиляционных систем: Материалы Международной научнотехнической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции». – М. : МГСУ, 2005.

Гусев В. П., Лешко М. Ю. К вопросу об аэроакустических испытаниях вентоборудования // . – 200 – № 2.

Гусев В. П. Акустические характеристики абсорбционных глушителей для защиты зданий и территорий застройки от вентиляционного шума // Безопасность жизнедеятельности. – 200 – № 8.

Гусев В. П. Снижение воздушного и структурного шума вентиляционного оборудования: Материалы Международной научнотехнической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции». – М. : МГСУ, 2005.

Гусев В. П., Лешко М. Ю. Акустические и аэродинамические характеристики гибких воздуховодов // . – 200 – № 1.

Гусев В. П. Акустические требования и правила проектирования малошумных систем вентиляции // . – 200 – № 4.