В - постоянная помещения в рассматриваемой октавной полосе в м 2 , принимаемая в соответствии с пп. 3.4 или 3.5;

AZ-i - поправка, учитывающая распределение уровней звуковой мощности плафонов и решеток по октавным полосам, принимаемая по табл. 6, в дб;

Д - поправка на расположение источника шума; при расположении источника в рабочей зоне (не выше 2 м от пола), А = 3 дб; если источник выше этой зоны, А *■ 0;

0,7 - коэффициент запаса;

F, Б - обозначения те же, что и в п. 2.9, формула (5).

Примечание. Определение допускаемой скорости движения воздуха производится только для одной частоты, которая равна для плафонов ВНИИГС 250 Щ, для дисковых плафонов 500 гц, для анемостатов и решеток 2000 гц.

2.14. В целях снижения уровня звуковой мощности шума, генерируемого поворотами и тройниками воздуховодов, участков резкого изменения площади поперечного сечения и т. п., следует ограничивать скорости движения воздуха в магистральных воздуховодах общественных зданий и вспомогательных зданий промышленных предприятий до 5-6 м/сек, а на ответвлениях до 2-4 м/сек. Для производственных здании эти скорости можно соответственно увеличивать в два раза, если по технологическим и другим требованиям это допустимо.

3. РАСЧЕТ ОКТАВНЫХ УРОВНЕЙ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ В РАСЧЕТНЫХ ТОЧКАХ

3.1. Октавные уровни звукового давления на постоянных рабочих местах или в помещениях (в расчетных точках) не должны превышать установленных нормами.

(П р им е ч а ни я: 1. Если нормативные требования к уровням звукового давления различны в течение суток, то акустический расчет установок следует производить на наиболее низкие допустимые уровни звукового давления.

2. Уровни звукового давления на постоянных рабочих местах или в помещениях (в расчетных точках) зависят от звуковой мощности и расположения источников шума и звукопоглощающих качеств рассматриваемого помещения.

3.2. При определении октавных уровней звукового давления расчет следует производить для постоянных рабочих мест или расчетных точек в помещениях, наиболее близко расположенных к источникам шума (отопительно-вентиляционным агрегатам, воздухораспределительным или воздухозаборным устройствам, воздушным или воздушно-тепловым завесам и т. п.). На прилегающей территории за расчетные точки следует принимать точки, ближайшие к источникам шума (вентиляторы, открыто расположенные на территории, вытяжные или воздухозаборные шахты, выбросные устройства вентиляционных установок и т. п.), для которых нормируются уровни звукового давления.

а - источники шума (автономный кондиционер и плафон) и расчетная точка находятся в одном помещении; б - источники шума (вентилятор и элементы установки) и расчетная точка находятся в различных помещениях; в - источник шума - вентилятор находится в помещении, расчетная точка - на прилета ницей территории; 1 - автономный кондиционер; 2 - расчетная точка; 3 - генерирующий шум плафон; 4 - виброизолиро-ванный вентилятор; 5 - гибкая вставка; в -- центральный глушитель; 7 - внезапное сужение сечения воздуховода; 8 - разветвление воздуховода; 9 - прямоугольный поворот с направляющими лопатками; 10 - плавный поворот воздуховода; 11 - прямоугольный поворот воздуховода; 12 - решетка; /

3.3. Октавные/Уровни звукового давления в расчетных точках надлежит определять следующим образом.

Случай 1. Источник шума (генерирующая шум решетка, плафон, автономный кондиционер и т. п.) находится в рассматриваемом помещении (рис. 3). Октавные уровни звукового давления, создаваемые в расчетной точке одним источником шума, следует определять по формуле

L-L, + I0! g (-£-+--i-l (8)

окт \ 4 Я г г В т }

Пр и м е ч а н и е. Для обычных помещений, к которым не предъявляются специальные требования по акустике, - по формуле

L = Lp - 10 lg В ш -4- Д -{- 6, (9)

где Lp okt - октавный уровень звуковой мощности источника шума (определяется по данным раздела 2) в дб\

В ш - постоянная помещения с источником шума в рассматриваемой октавной полосе (определяется по пп. 3.4 или 3.5) в ж 2 ;

Д - поправка на расположение источника шума Если источник шума расположен в рабочей зоне, то для всех частот Д =3 дб; если выше рабочей зоны, - Д=0;

Ф - фактор направленности излучения источника шума (определяется по кривым на рис 4), безразмерный; г - расстояние от геометрического центра источника шума до расчетной точки в ж.

Графическое решение уравнения (8) приводится на рис. 5.

Случай 2. Расчетные точки находятся в помещении, изолируемом от шума. Шум от вентилятора или элемента установки распространяется по воздуховодам и излучается в помещение через воздухораспределительное или воздухоприемное устройство (решетку). Октавные уровни звукового давления, создаваемые в расчетных точках, следует определять по формуле

L = L P -ДL p + 101g(-%+-V (10)

Пр имечание. Для обычных помещений, к которым не предъ являются специальные требования по акустике, - по формуле

L - L p -A Lp -10 lgiJ H ~Ь A -f- 6, (11)

где L р в - октавный уровень излучаемой в воздуховод звуковой мощности шума вентилятора или элемента установки в рассматриваемой октавной полосе в дб (определяется в соответствии с пп. 2.5 или 2.10);

AL р в - суммарное снижение уровня (потери) звуковой мощности шума вентилятора или эле-

мента установки в рассматриваемой октавной полосе по пути распространения звука в дб (определяется в соответствии с п. 4.1); Д - поправка на расположение источника шума; если воздухораспределительное или воздухоприемное устройство расположено в рабочей зоне, А = 3 дб, если выше ее, - Д = 0; Ф и - фактор направленности элемента установки (отверстие, решетка и т. п.), излучающего шум в изолируемое помещение, безразмерный (определяется по графикам на рис. 4); г„-расстояние от элемента установки, излучающего шум в изолируемое помещение, до расчетной точки в м\

В и - постоянная изолируемого от шума помещения в рассматриваемой октавной полосе в м 2 (определяется по пп. 3.4 или 3.5).

Случай 3. Расчетные точки находятся на прилегающей к зданию территории. Шум вентилятора распространяется по воздуховоду и излучается в атмосферу через решетку или шахту (рис. 6). Октавные уровни звукового давления, создаваемого в расчетных точках, следует определять по формуле

I = L p -AL p -201gr a -i^- + A-8, (12)

где г а -расстояние от элемента установки (решетка, отверстие), излучающего шум в атмосферу, до расчетной точки в м\ р а -затухание звука в атмосфере, принимаемое по табл. 7 в дб/км\

А - поправка в дб, учитывающая расположение расчетной точки относительно оси излучающего шум элемента установки (для всех частот принимается по рис. 6).

1 - вентиляционная шахта; 2 - жалюзийная решетка

Остальные величины те же, что в формулах (10)

3.4. Постоянную помещения В следует определять по графикам на рис. 7 или по табл. 9, пользуясь табл. 8 для определения характеристики помещения.

3.5. Для помещений, к которым предъявляются специальные требования по акустике (уникальные зритель-

ные залы и т. п.), постоянную помещения следует определять в соответствии с указаниями по акустическому расчету для этих помещений.

3.6. Если в расчетную точку поступает шум от нескольких источников шума (например, приточных и рециркуляционных решеток, автономного кондиционера и др.), то для рассматриваемой расчетной точки по соответствующим формулам п. 3.2 следует определять октавные уровни звукового давления, создаваемые каждым из источников шума в отдельности, и суммарный уровень в

Настоящие «Указания по акустическому расчету вентиляционных установок» разработаны НИИ-строительной физики Госстроя СССР совместно с институтами Сантехпроект Госстроя СССР и Гипронииавиапром Минавиапрома.

Указания разработаны в развитие требований главы СНиП И-Г.7-62 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования» и «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий» (СН 245-63), в которых установлена необходимость снижения шума установок вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления зданий и сооружений различного назначения, когда он превышает допустимые по нормам уровни звукового давления.

Редакторы: А. №1. Кошкин (Госстрой СССР), д-р техн. наук, проф. Е. Я. Юдин и кандидаты техн. наук Э. А. Лесков и Г. Л. Осипов (НИИ строительной физики), канд. техн. наук И. Д. Рассади

В Указаниях изложены общие принципы акустических расчетов установок вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления с механическим побуждением. Рассмотрены способы снижения уровней звукового давления на постоянных рабочих местах и в помещениях (в расчетных точках) до величин, установленных нормами.

на (Гипронииавиапром) и инж. |г. А. Кацнельсон/ (ГПИ Сантехпроект)

1. Общие положения............ - . . , 3

2. Источники шума установок и их шумовые характеристики 5

3. Расчет октавных уровней звукового давления в расчетных

точках.................... 13

4. Снижение уровней (потери) звуковой мощности шума в

различных элементах воздуховодов........ 23

5. Определение требуемого снижения уровней звукового давления. . . * . ............... 28

6. Мероприятия по снижению уровней звукового давления. 31

Приложение. Примеры акустического расчета установок вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления с механическим побуждением...... 39

План I кв. 1970 г., № 3

3.7. Если расчетные точки находятся в помещении, по которому проходит «шумный» воздуховод, а шум в помещение проникает через стенки воздуховода, то октавные уровни звукового давления следует определять по формуле

L - L p -AL p + 101g --R B - 101gB„-J-3, (13)

где Lp 9 - октавный уровень звуковой мощности источника шума, излучаемой в воздуховод, в дб (определяется в соответствии с пп 2 5 и 2.10);

ALp b - суммарное снижение уровней (потери) звуковой мощности по пути распространения звука от источника шума (вентилятора, дросселя и т. п.) до начала рассматриваемого участка воздуховода, излучающего шум в помещение, в дб (определяется в соответствии с разделом 4);

Государственный комитет Совета Министров СССР по делам строительства (Госстрой СССР)

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Указания разработаны в развитие требований главы СНиП И-Г.7-62 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования» и «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий» (СН 245-63), в которых установлена необходимость снижения шума установок вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления с механическим побуждением до уровней звукового давления допустимых по нормам.

1.2. Требования настоящих Указаний распространяются на акустические расчеты воздушного (аэродинамического) шума, образующегося при работе установок, перечисленных в п. 1.1.

Примечание. В настоящих Указаниях не рассматриваются расчеты виброизоляции вентиляторов и электродвигателей (изоляции сотрясений и звуковых колебаний, передающихся строительным конструкциям), а также расчеты звукоизоляции ограждающих конструкций вентиляционных камер.

1.3. Методика расчетов воздушного (аэродинамического) шума основана на определении уровней звукового давления шума, образующегося при работе указанных в п. 1.1 установок, на постоянных рабочих местах или в помещениях (в расчетных точках), определении необходимости снижения этих уровней шума и мероприятий по уменьшению уровней звукового давления до величин, допускаемых нормами.

Примечания: 1. Акустический расчет должен входить в состав проектов установок вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления с механическим побуждением для зданий и сооружений различного назначения.

Акустический расчет следует делать только для помещений о нормируемыми уровнями шума.

2. Воздушный (аэродинамический) шум вентилятора и шум, создаваемый потоком воздуха в воздуховодах, имеют широкополосные спектры.

3. В настоящих Указаниях под шумом следует йонимать всякого рода звуки, мешающие восприятию полезных звуков или нарушающие тишину, а также звуки, оказывающие вредное или раздражающее действие на организм человека.

1.4. При акустическом расчете центральной установки вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления следует рассматривать наиболее короткую ветвь воздуховодов. Если центральная установка обслуживает несколько помещений, для которых нормативные требования по шуму различны, то дополнительно следует производить расчет для ветви воздуховодов, обслуживающей помещение с наименьшим уровнем шума.

Отдельно следует производить расчет для автономных отопительно-вентиляционных агрегатов, автономных кондиционеров, агрегатов воздушных или воздушнотепловых завес, местных отсосов, агрегатов установок воздушного душирования, которые ближе всего расположены к расчетным точкам или имеют наибольшие производительность и звуковую мощность.

Отдельно следует производить акустический расчет ветвей воздуховодов, выходящих в атмосферу (всасывание и выброс воздуха установками).

При наличии между вентилятором и обслуживаемым помещением устройств дросселирующих (диафрагм, дроссель-клапанов, шиберов), воздухораспределительных и воздухоприемных (решетки, плафоны, анемостаты и т. п.), резких изменений поперечного сечения воздуховодов, поворотов и тройников следует производить акустический расчет этих устройств и элементов установок.

1.5. Акустический расчет следует производить для каждой из восьми октавных полос слухового диапазона (для которых нормируются уровни шума) со среднегеометрическими частотами октавных полос 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 гц.

Пр имечания: 1. Для центральных систем воздушного отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха при наличии разветвленной сети воздуховодов допускается производить расчет только для частот 125 и 250 гц.

2. Все промежуточные акустические расчеты выполняются с точностью до 0,5 дб. Конечный результат округляется до целого числа децибел.

1.6. Требуемые мероприятия по снижению шума, создаваемого установками вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления, в случае необходимости следует определять для каждого источника в отдельности.

2. ИСТОЧНИКИ ШУМА УСТАНОВОК И ИХ ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1. Акустические расчеты по определению уровня звукового давления воздушного (аэродинамического) шума следует производить с учетом шума, создаваемого:

а) вентилятором;

б) при движении воздушного потока в элементах установок (диафрагмах, дросселях, шиберах, поворотах воздуховодов, тройниках, решетках, плафонах и т. п.).

Кроме того, следует учитывать шум, передаваемый по вентиляционным воздуховодам из одного помещения в другое.

2.2. Шумовые характеристики (октавные уровни звуковой мощности) источников шума (вентиляторов, отопительных агрегатов, комнатных кондиционеров, дросселирующих, воздухораспределительных и воздухоприемных устройств и т. п.) следует принимать по паспортам на это оборудование или по каталожным данным

При отсутствии шумовых характеристик их следует определять экспериментально по заданию заказчика или расчетом, руководствуясь данными, приведенными в настоящих Указаниях.

2.3. Общий уровень звуковой мощности шума вентилятора следует определять по формуле

L p =Z+251g#+l01gQ-K (1)

где 1^Р - общий уровень звуковой мощности шума вен

тилятора в дб относительно 10“ 12 вт;

L-критерий шумности, зависящий от типа и конструкции вентилятора, в дб; следует принимать по табл. 1;

Я- полное давление, создаваемое вентилятором, в кГ/м 2 ;

Q - производительность вентилятора в м^/сек;

5 - поправка на режим работы вентилятора в дб.

Таблица 1

Примечания: 1. Значение 6 при отклонении режима работы вентилятора не более чем «а 20% от режима максимума к. п. д. следует принимать равным 2 дб. На режиме работы вентилятора с максимумом к. п. д. 6=0.

2. Для облегчения расчетов на рис. 1 приведен график для определения величины 251gtf+101gQ.

3, Полученная по формуле (1) величина характеризует звуковую мощность, излучаемую открытым входным либо выходным патруб-ком вентилятора в одну сторону в свободную атмосферу или в помещение при наличии плавного подвода воздуха к входному патрубку.

4. При неплавном подводе воздуха к входному патрубку или установке дросселя во входом патрубке к величинам, указанным в

табл. 1, следует добавлять для осевых вевтиляторов 8 дб, для центробежных вентиляторов 4 дб

2.4. Октавные уровни звуковой мощности шума вентилятора, излучаемого открытым входным либо выходным патрубком вентилятора L р а, в свободную атмосферу или в помещение, следует определять по формуле

(2)

где - общий уровень звуковой мощности вентилятора в дб;

ALi - поправка, учитывающая распределение звуковой мощности вентилятора по октавным полосам в дб, принимаемая в зависимости от типа вентилятора и числа оборотов по табл. 2.

Таблица 2

Поправки ALu учитывающие распределение звуковой мощности вентилятора по октавным полосам, в дб

Примечания: 1. Приведенные в табл. 2 данные без скобок справедливы, когда число оборотов вентилятора находится в пределах 700-1400 об}мин.

2. При числе оборотов вентилятора 1410-2800 обIмин весь спектр следует сдвинуть на октаву вниз, а при числе оборотов 350- 690 об/мин на октаву вверх, принимая для крайних октав значения, указанные в скобках для частот 32 и 16000 гц.

3. При числе оборотов вентилятора более 2800 об/мин весь спектр следует сдвинуть на две октавы вниз.

2.5. Октавные уровни звуковой мощности шума вентилятора, излучаемого в вентиляционную сеть, следует определять по формуле

Lp - L p ■- A L-± -|~ Л i-2,

где AL 2 - поправка, учитывающая влияние присоединения вентилятора к сети воздуховодов в дб, определяемая по табл. 3.

2.6. Общий уровень звуковой мощности шума, излучаемого вентилятором через стенки кожуха (корпуса) в помещение вентиляционной камеры, следует определять по формуле (1) при условии, что величина критерия шум-ности L принимается по табл. 1, как его среднее значение для стороны всасывания и нагнетания.

Октавные уровни звуковой мощности шума, излучаемого вентилятором в помещение вентиляционной камеры, следует определять по формуле (2) и табл. 2.

2.7. Если в вентиляционной камере одновременно работает несколько вентиляторов, то для каждой октавной полосы необходимо определять суммарный уровень

звуковой мощности шума, излучаемого всеми вентиляторами.

Суммарный уровень звуковой мощности шума L cyu при работе п одинаковых вентиляторов следует определять по формуле

£сум = Z.J + 10 Ign, (4)

где Li - уровень звуковой мощности шума одного вентилятора в дб-, п - число одинаковых вентиляторов.

Для суммирования уровней звуковой мощности шума или звукового давления, создаваемых двумя источниками шума разных уровней, следует пользоваться табл. 4.

2.8. Октавные уровни звуковой мощности шума, излучаемого в помещение автономными кондиционерами, отопительно-вентиляционными агрегатами, агрегатами воздушного душировання (без сетей воздуховодов) с осевыми вентиляторами, следует определять по формуле (2) и табл. 2 с повышающей поправкой 3 дб.

Для автономных агрегатов с центробежными вентиляторами октавные уровни звуковой мощности шума, излучаемого всасывающим и нагнетающим патрубками вентилятора, следует определять по формуле (2) и табл. 2, а суммарный уровень шума - по табл. 4.

Примечание. При заборе воздуха установками снаружи по вышающую поправку принимать не требуется.

2.9. Общий уровень звуковой мощности шума, создаваемого дросселирующими, воздухораспределительными и воздухоприемными устройствами (дроссель-клапаны.

Расчет вентиляции

В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляция бывает естественная и принудительная.

Параметры воздуха, поступающего в приемные отверстия и проемы местных отсосов технологических и других устройств, которые расположены в рабочей зоне, следует принимать в соответствии с ГОСТ 12.1.005-76. При размерах помещения 3 на 5 метров и высоте 3 метра, его объем 45 куб.м. Следовательно, вентиляция должна обеспечивать расход воздуха в 90 куб.м/час. В летнее время следует предусмотреть установку кондиционера с целью избежания превышения температуры в помещении для устойчивой работы оборудования. Необходимо уделить должное внимание количеству пыли в воздухе, так как это непосредственно влияет на надежность и ресурс эксплуатации ЭВМ.

Мощность (точнее мощность охлаждения) кондиционера является главной его характеристикой, от неё зависит на какой объем помещения он рассчитан. Для ориентировочных расчетов берется 1 кВт на 10 м 2 при высоте потолков 2,8 - 3 м (в соответствии со СНиП 2.04.05-86 "Отопление, вентиляция и кондиционирование").

Для расчета теплопритоков данного помещения использована упрощенная методика:

где:Q - Теплопритоки

S - Площадь помещения

h - Высота помещения

q - Коэффициент равный 30-40 вт/м 3 (в данном случае 35 вт/м 3)

Для помещения 15 м 2 и высотой 3 м теплопритоки будут составлять:

Q=15·3·35=1575 вт

Кроме этого следует учитывать тепловыделение от оргтехники и людей, считается (в соответствии со СНиП 2.04.05-86 "Отопление, вентиляция и кондиционирование") что в спокойном состоянии человек выделяет 0,1 кВт тепла, компьютер или копировальный аппарат 0,3 кВт, прибавив эти значения к общим теплопритокам можно получить необходимую мощность охлаждения.

Q доп =(H·S опер)+(С·S комп)+(P·S принт) (4.9)

где:Q доп - Сумма дополнительных теплопритоков

C - Тепловыделение компьютера

H - Тепловыделение оператора

D - Тепловыделение принтера

S комп - Количество рабочих станций

S принт - Количество принтеров

S опер - Количество операторов

Дополнительные теплопритоки помещения составят:

Q доп1 =(0,1·2)+(0,3·2)+(0,3·1)=1,1(кВт)

Итого сумма теплопритоков равна:

Q общ1 =1575+1100=2675 (Вт)

В соответствии с данными расчетами необходимо выбрать целесообразную мощность и количество кондиционеров.

Для помещения, для которого ведется расчет, следует использовать кондиционеры с номинальной мощностью 3,0 кВт.

Расчет уровня шума

Одним из неблагоприятных факторов производственной среды в ИВЦ является высокий уровень шума, создаваемый печатными устройствами, оборудованием для кондиционирования воздуха, вентиляторами систем охлаждения в самих ЭВМ.

Для решения вопросов о необходимости и целесообразности снижения шума необходимо знать уровни шума на рабочем месте оператора.

Уровень шума, возникающий от нескольких некогерентных источников, работающих одновременно, подсчитывается на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников:

L = 10·lg (Li n), (4.10)

где Li - уровень звукового давления i-го источника шума;

n - количество источников шума.

Полученные результаты расчета сравнивается с допустимым значением уровня шума для данного рабочего места. Если результаты расчета выше допустимого значения уровня шума, то необходимы специальные меры по снижению шума. К ним относятся: облицовка стен и потолка зала звукопоглощающими материалами, снижение шума в источнике, правильная планировка оборудования и рациональная организация рабочего места оператора.

Уровни звукового давления источников шума, действующих на оператора на его рабочем месте представлены в табл. 4.6.

Таблица 4.6 - Уровни звукового давления различных источников

Обычно рабочее место оператора оснащено следующим оборудованием: винчестер в системном блоке, вентилятор(ы) систем охлаждения ПК, монитор, клавиатура, принтер и сканер.

Подставив значения уровня звукового давления для каждого вида оборудования в формулу (4.4) , получим:

L=10·lg(104+104,5+101,7+101+104,5+104,2)=49,5 дБ

Полученное значение не превышает допустимый уровень шума для рабочего места оператора, равный 65 дБ (ГОСТ 12.1.003-83). И если учесть, что вряд ли такие периферийные устройства как сканер и принтер будут использоваться одновременно, то эта цифра будет еще ниже. Кроме того при работе принтера непосредственное присутствие оператора необязательно, т.к. принтер снабжен механизмом автоподачи листов.

Система вентиляции и кондиционирования воздуха (СВКВ) является одним из основных источников шума в современных жилых, общественных и промышленных зданиях, на судах, в спальных вагонах поездов, во всевозможных салонах и кабинах управления.

Шум в СВКВ идет от вентилятора (главного источника шума со своими задачами ) и других источников, распространяется по воздуховоду вместе с потоком воздуха и излучается в вентилируемое помещение. На шум и его снижение влияют: кондиционеры, отопительные агрегаты, регулирующие и воздухораспределительные устройства, конструкция, повороты и разветвление воздуховодов .

Акустический расчет СВКВ производится с целью оптимального выбора всех необходимых средств снижения шума и определения ожидаемого уровня шума в расчетных точках помещения. Традиционно главным средством снижения шума системы являются активные и реактивные глушители шума . Звукоизоляцией и звукопоглощением системы и помещения требуется обеспечить выполнение норм допустимых для человека уровней шума — важных экологических норм.

Сейчас в строительных нормах и правилах России (СНиП), обязательных при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий с целью защиты людей от шума, сложилась чрезвычайная ситуация. В старом СНиП II-12-77 «Защита от шума» метод акустического расчета СВКВ зданий устарел и не вошел поэтому в новый СНиП 23-03-2003 «Защита от шума» (взамен СНиП II-12-77), где он пока вообще отсутствует.

Таким образом, старый метод устарел, а нового нет . Настает пора создания современного метода акустического расчета СВКВ в зданиях, как это уже имеет место быть со своей спецификой в других, ранее более продвинутых по акустике, областях техники, например, на морских судах . Рассмотрим три возможных способа акустического расчета, применительно к СВКВ.

Первый способ акустического расчета . В этом способе, устанавливаемого сугубо на аналитических зависимостях, используется теория длинных линий, известная в электротехнике и отнесенная здесь к распространению звука в газе, заполняющем узкую трубу с жесткими стенками . Расчет производится при условии, что поперечник трубы много меньше длины звуковой волны.

Для трубы прямоугольного сечения сторона должна быть меньше половины длины волны, а для круглой трубы — радиус. Именно такие трубы в акустике называются узкими. Так, для воздуха на частоте 100 Гц труба прямоугольного сечения будет считаться узкой, если сторона сечения меньше 1,65 м. В узкой изогнутой трубе распространение звука останется таким же, как и в прямой трубе.

Это известно из практики применения переговорных труб, например, давно на пароходах. Типовая схема длинной линии системы вентиляции имеет две определяющие величины: L wH — звуковая мощность, поступающая в трубопровод нагнетания от вентилятора в начале длинной линии, а L wK — звуковая мощность, исходящая из трубопровода нагнетания в конце длинной линии и поступающая в вентилируемое помещение.

Длинная линия содержит следующие характерные элементы. Перечислим их: входное отверстие со звукоизоляцией R 1 , активный глушитель шума со звукоизоляцией R 2 , тройник со звукоизоляцией R 3 , реактивный глушитель шума со звукоизоляцией R 4 , дроссельная заслонка со звукоизоляцией R 5 и выпускное отверстие со звукоизоляцией R 6 . Под звукоизоляцией здесь понимается разность в дБ между звуковой мощностью в падающих на данный элемент волнах и звуковой мощности, излучаемой этим элементом после прохождения волн через него далее .

Если звукоизоляция каждого из этих элементов не зависит от всех других, то звукоизоляция всей системы может быть оценена расчетом следующим образом. Волновое уравнение для узкой трубы имеет следующий вид уравнения для плоских звуковых волн в неограниченной среде:

где c — скорость звука в воздухе, а p — звуковое давление в трубе, связанное с колебательной скоростью в трубе по второму закону Ньютона соотношением

где ρ— плотность воздуха. Звуковая мощность для плоских гармонических волн равна интегралу по площади поперечного сечения S воздуховода за период звуковых колебаний T в Вт:

где T = 1/f — период звуковых колебаний, с; f — частота колебаний, Гц. Звуковая мощность в дБ: L w = 10lg(N/N 0), где N 0 = 10 -12 Вт. В пределах указанных допущений звукоизоляция длинной линии системы вентиляции рассчитывается по следующей формуле:

Число элементов n для конкретной СВКВ может быть, конечно, больше указанных выше n = 6. Применим для расчета величин R i теорию длинных линий к вышеуказанным характерным элементам системы вентиляции воздуха.

Входное и выходное отверстия системы вентиляции с R 1 и R 6 . Место соединения двух узких труб с разными площадями поперечных сечений S 1 и S 2 по теории длинных линий — аналог границы раздела двух сред при нормальном падении звуковых волн на границу раздела. Граничные условия в месте соединения двух труб определяются равенством звуковых давлений и колебательных скоростей по обе стороны границы соединения, умноженных на площади поперечных сечений труб.

Решая полученные таким способом уравнения, получим коэффициент прохождения по энергии и звукоизоляцию места соединения двух труб с указанными выше сечениями:

Анализ этой формулы показывает, что при S 2 >> S 1 свойства второй трубы приближаются к свойствам свободной границы. Например, узкую трубу, открытую в полубесконечное пространство, можно считать с точки зрения звукоизолирующего эффекта как граничащую с вакуумом. При S 1 << S 2 свойства второй трубы приближаются к свойствам жесткой границы. В обоих случаях звукоизоляция максимальна. При равенстве площадей сечений первой и второй трубы отражение от границы отсутствует и звукоизоляция равна нулю независимо от вида сечения границы.

Активный глушитель шума R 2 . Звукоизоляцию в этом случае приближенно и быстро можно оценить в дБ, например, по известной формуле инженера А.И. Белова:

где П — периметр проходного сечения, м; l — длина глушителя, м; S — площадь поперечного сечения канала глушителя, м 2 ; α экв — эквивалентный коэффициент звукопоглощения облицовки, зависящий от действительного коэффициента поглощения α, например, следующим образом:

α 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

α экв 0,1 0,2 0,4 0,5 0,6 0,9 1,2 1,6 2,0 4,0

Из формулы следует, что звукоизоляция канала активного глушителя R 2 тем больше, чем больше поглощающая способность стенок α экв, длина глушителя l и отношение периметра канала к площади его поперечного сечения П/S. Для лучших звукопоглощающих материалов, например, марки ППУ-ЭТ, БЗМ и АТМ-1, а также других широко используемых звукопоглотителей действительный коэффициент звукопоглощения α представлен в .

Тройник R 3 . В системах вентиляции наиболее часто первая труба с площадью сечения S 3 разветвляется затем на две трубы с площадями сечения S 3.1 и S 3.2 . Такое разветвление называется тройником: через первую ветвь звук поступает, через две другие проходит дальше. В общем случае первая и вторая труба могут состоять из совокупности труб. Тогда имеем

Звукоизоляция тройника от сечения S 3 до сечения S 3.i определяется по формуле

Заметим, что из-за аэрогидродинамических соображений в тройниках стремятся обеспечить равенство площади сечений первой трубы сумме площади сечений в разветвлениях.

Реактивный (камерный) глушитель шума R 4 . Камерный глушитель шума представляет собой акустически узкую трубу с сечением S 4 , переходящую в другую акустически узкую трубу большого сечения S 4.1 длиной l, называемой камерой, и затем вновь переходящую в акустически узкую трубу с сечением S 4 . Воспользуемся и здесь теорией длинной линии. Заменив в известной формуле звукоизоляции слоя произвольной толщины при нормальном падении звуковых волн характеристический импеданс на соответствующие обратные величины площади трубы, получим формулу звукоизоляции камерного глушителя шума

где k — волновое число. Наибольшего значения звукоизоляция камерного глушителя шума достигает при sin(kl)= 1, т.е. при

где n = 1, 2, 3, … Частота максимальной звукоизоляции

где с — скорость звука в воздухе. Если в таком глушителе используется несколько камер, то формула звукоизоляции должна применяться последовательно от камеры к камере, а суммарный эффект рассчитывается применением, например, метода граничных условий. Эффективные камерные глушители требуют иногда больших габаритных размеров. Но их преимущество состоит в том, что они могут быть эффективны на любых частотах, в том числе низких, где активные глушители практически бесполезны.

Зона большой звукоизоляции у камерных глушителей шума охватывает повторяющиеся достаточно широкие полосы частот, но они имеют также периодические зоны пропускания звука, очень узкие по частоте . Для повышения эффективности и выравнивания частотной характеристики камерный глушитель часто облицовывают изнутри звукопоглотителем .

Заслонка R 5 . Заслонка конструктивно представляет собой тонкую пластину площадью S 5 и толщиной δ 5 , зажимаемую между фланцами трубопровода, отверстие в котором площадью S 5.1 меньше внутреннего диаметра трубы (или др. характерного размера). Звукоизоляция такой дроссельной заслонки

где с — скорость звука в воздухе. В первом способе главный для нас вопрос при разработке нового метода — это оценка точности и надежности результата акустического расчета системы. Определим точность и надежность результата расчета звуковой мощности, поступающейв вентилируемое помещение — в данном случае величины

Перепишем это выражение в следующих обозначениях алгебраической суммы, а именно

Заметим, что абсолютная максимальная ошибка приближенной величины есть максимальная разность между ее точным значением y 0 и приближенным y, то есть ± ε= y 0 - y. Абсолютная максимальная ошибка алгебраической суммы нескольких приближенных величин y i равна сумме абсолютных значений абсолютных ошибок слагаемых:

Здесь принят наименее благоприятный случай, когда абсолютные ошибки всех слагаемых имеют один и тот же знак. В действительности частные ошибки могут иметь различные знаки и быть распределены по разным законам. Наиболее часто на практике погрешности алгебраической суммы распределяются по нормальному закону (распределение Гаусса). Рассмотрим эти погрешности и сопоставим их с соответствующей величиной абсолютной максимальной погрешности. Определим эту величину при предположении, что каждый алгебраический член y 0i суммы распределен по нормальному закону с центром M(y 0i) и стандартом

Тогда сумма также следует нормальному закону распределения с математическим ожиданием

Погрешность алгебраической суммы определится как:

Тогда можно утверждать, что с надежностью, равной вероятности 2Φ(t), погрешность суммы не будет превосходить величины

При 2Φ(t), = 0,9973 имеем t = 3 = α и статистическая оценка при практически максимальной надежности погрешность суммы (формула) Абсолютная максимальная погрешность в этом случае

Таким образом ε 2Φ(t) << ε. Проиллюстрируем это на примере результатов расчета по первому способу. Если для всех элементов имеем ε i = ε= ±3 дБ (удовлетворительная точность исходных данных) и n = 7, то получим ε= ε n = ±21 дБ, а (формула). Результат имеет совершенно неудовлетворительную точность, он неприемлем. Если для всех характерных элементов системы вентиляции воздуха имеем ε i = ε= ±1 дБ (очень высокая точность расчета каждого из элементов n) и тоже n = 7, то получим ε= ε n = ±7 дБ, а (формула).

Здесь результат при вероятностной оценке погрешностей в первом приближении более или менее может быть приемлем. Итак, предпочтительной является вероятностная оценка погрешностей и именно ее следует использовать для выбора «запаса на незнание», который предлагается обязательно применять в акустическом расчете СВКВ для гарантии выполнения допустимых норм шума в вентилируемом помещении (ранее этого не делалось).

Но и вероятностная оценка погрешностей результата свидетельствует в данном случае о том, что достичь высокой точности результатов расчета по первому способу затруднительно даже для очень простых схем и низкоскоростной системы вентиляции. Для простых, сложных, низко- и высокоскоростных схем СВКВ удовлетворительной точности и надежности такого расчета можно достигнуть во многих случаях лишь по второму способу.

Второй способ акустического расчета . На морских судах давно используют способ расчета, основанный частично на аналитических зависимостях, но решающим образом — на экспериментальных данных . Используем опыт таких расчетов на судах для современных зданий. Тогда в вентилируемом помещении, обслуживаемом одним j-м воздухораспределителем, уровни шума L j , дБ, в расчетной точке следует определять по следующей формуле:

где L wi — звуковая мощность, дБ, генерируемая в i-м элементе СВКВ, R i — звукоизоляция в i-м элементе СВКВ, дБ (см. первый способ),

величина, учитывающая влияние помещения на шум в нем (в строительной литературе иногда вместо Q используют B). Здесь r j — расстояние от j-го воздухораспределителя до расчетной точки помещения, Q — постоянная звукопоглощения помещения, а величины χ, Φ, Ω, κ— эмпирические коэффициенты (χ— коэффициент влияния ближнего поля, Ω— пространственный угол излучения источника, Φ— фактор направленности источника, κ— коэффициент нарушения диффузности звукового поля).

Если в помещении современного здания размещены m воздухораспределителей, уровень шума от каждого из которых в расчетной точке равен L j , то суммарный шум от всех них должен быть ниже допустимых для человека уровней шума, а именно:

где L H — санитарная норма шума . По второму способу акустического расчета звуковая мощность L wi , генерируемая во всех элементах СВКВ, и звукоизоляция R i , имеющая место быть во всех этих элементах, для каждого из них находится предварительно экспериментально. Дело в том, что за последние полтора-два десятилетия сильно прогрессировала электронная техника акустических измерений, совмещенная с компьютером .

В результате предприятия, выпускающие элементы СВКВ, должны указывать в паспортах и каталогах характеристики L wi и R i , измеренные в соответствии с национальными и международными стандартами . Таким образом, во втором способе учитывается генерация шума не только в вентиляторе (как в первом способе), но и во всех остальных элементах СВКВ, что для средне- и высокоскоростной систем может иметь существенное значение.

Кроме того, поскольку невозможно рассчитать звукоизоляцию R i таких элементов системы как кондиционеры, отопительные агрегаты, регулирующие и воздухораспределительные устройства, поэтому их в первом способе нет. Но ее можно определить с необходимой точностью путем стандартных измерений, что и делается теперь для второго способа. В итоге, второй способ, в отличие от первого, охватывает практически все схемы СВКВ.

И, наконец, второй способ учитывает влияние свойств помещения на шум в нем, а также значения допустимых для человека шума согласно в данном случае действующих строительных норм и правил . Основной недостаток второго метода состоит в том, что в нем нет учета акустического взаимодействия между элементами системы — интерференционных явлений в трубопроводах.

Суммирование по указанной формуле акустического расчета СВКВ звуковых мощностей источников шума в ваттах, а звукоизоляции элементов в децибелах справедливо лишь, по меньшей мере, когда интерференции звуковых волн в системе нет. А когда интерференция в трубопроводах есть, то она может быть источником мощного звука, на чем основано, например, звучание некоторых духовых музыкальных инструментов.

Второй метод уже вошел в учебное пособие и в методические указания по курсовым проектам строительной акустики для студентов старших курсов Санкт-Петербургского государственного политехнического университета . Неучет интерференционных явлений в трубопроводах увеличивает «запас на незнание» или требует в ответственных случаях экспериментальной доводки результата до нужной степени точности и надежности.

Для выбора «запаса на незнание» предпочтительной является, как было показано выше для первого способа, вероятностная оценка погрешностей, которую предлагается обязательно применять в акустическом расчете СВКВ зданий для гарантии выполнения допустимых норм шума в помещениях при проектировании современных зданий.

Третий способ акустического расчета . Этот метод учитывает интерференционные процессы в узком трубопроводе длинной линии. Такой учет может кардинально повысить точность и надежность результата. С указанной целью предлагается для узких труб применить «способ импедансов» академика АН СССР и РАН Бреховских Л.М., который он использовал при расчете звукоизоляции произвольного числа плоскопараллельных слоев .

Итак, определим сначала входной импеданс плоскопараллельного слоя толщиной δ 2 , постоянная распространения звука которого γ 2 = β 2 + ik 2 и акустическое сопротивление Z 2 = ρ 2 c 2 . Обозначим акустическое сопротивление в среде перед слоем, откуда падают волны, Z 1 = ρ 1 c 1 , а в среде за слоем имеем Z 3 = ρ 3 c 3 . Тогда звуковое поле в слое, при опущении фактора i ωt, будет представлять собой суперпозицию волн, бегущих в прямом и обратном направлениях, со звуковым давлением

Входной импеданс всей системы слоев (формула) может быть получен простым (n - 1)-кратным применением предыдущей формулы, тогда имеем

Применим теперь, как в первом способе, теорию длинных линий к цилиндрической трубе . И таким образом, при интерференции в узких трубах имеем формулу звукоизоляции в дБ длинной линии системы вентиляции :

Входные импедансы здесь могут быть получены как, в простых случаях, расчетом , так и, во всех случаях, измерением на специальной установке современной акустической аппаратурой . По третьему способу, аналогично первому способу, имеем звуковую мощность, исходящую из воздуховода нагнетания в конце длинной линии СВКВ и поступающую в вентилируемое помещение по схеме:

Далее идет оценка результата, как в первом способе с «запасом на незнание», и уровня звукового давления помещения L, как во втором способе. Окончательно получаем следующую основную формулу акустического расчета системы вентиляции и кондиционирования воздуха зданий:

При надежности расчета 2Φ(t)= 0,9973 (практически высшая степень надежности) имеем t = 3 и величины погрешностей равны 3σ Li и 3σ Ri . При надежности 2Φ(t)= 0,95 (высокая степень надежности) имеем t = 1,96 и величины погрешностей равны примерно 2σ Li и 2σ Ri , При надежности 2Φ(t)= 0,6827 (инженерная оценка надежности) имеем t = 1,0 и величины погрешностей равны σ Li и σ Ri Третий способ, устремленный в будущее, более точен и надежен, но и более сложен — требует высокой квалификации в областях строительной акустики, теории вероятностей и математической статистики, современной измерительной техники.

Его удобно использовать в инженерных расчетах с применением компьютерных технологий. Он, по мнению автора, может быть предложен в качестве нового метода акустического расчета системы вентиляции и кондиционирования воздуха зданий.

Подводя итоги

Решение назревших вопросов разработки нового метода акустического расчета должно учитывать лучшее из уже имеющихся способов. Предлагается такой новый метод акустического расчета СВКВ зданий, который имеет минимальный «запас на незнание"BB, благодаря учету погрешностей методами теории вероятностей и математической статистики и учету интерференционных явлений методом импедансов.

Представленные в статье сведения о новом методе расчета не содержат некоторых необходимых подробностей, полученных дополнительными исследованиями и практикой работы, и которые составляют «ноу-хау» автора. Конечная цель нового метода — обеспечить выбор комплекса средств снижения шума системы вентиляции и кондиционирования воздуха зданий, который увеличивает, по сравнении с существующим, эффективность, уменьшая вес и стоимость СВКВ.

Технические регламенты в области промышленного и гражданского строительства пока отсутствуют, поэтому разработки в области, в частности, снижения шума СВКВ зданий актуальны и должны быть продолжены, по меньшей мере, до принятия таких регламентов .

1. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах // М.: Издательство Академии наук СССР. 1957.
2. Исакович М.А. Общая акустика // М.: Издательство «Наука», 1973.
3. Справочник по судовой акустике. Под редакцией И.И. Клюкина и И.И. Боголепова. - Ленинград, «Судостроение», 1978.
4. Хорошев Г.А., Петров Ю.И., Егоров Н.Ф. Борьба с шумом вентиляторов // М.: Энергоиздат, 1981.
5. Колесников А.Е. Акустические измерения. Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности «Электроакустика и ультразвуковая техника» // Ленинград, «Судостроение», 1983.
6. Боголепов И.И. Промышленная звукоизоляция. Предисловие акад. И.А. Глебова. Теория, исследования, проектирование, изготовление, контроль // Ленинград, «Судостроение», 1986.
7. Авиационная акустика. Ч. 2. Под ред. А.Г. Мунина. - М.: «Машиностроение», 1986.
8. Изак Г.Д., Гомзиков Э.А. Шум на судах и методы его снижения // М.: «Транспорт», 1987.
9. Снижение шума в зданиях и жилых районах. Под ред. Г.Л. Осипова и Е.Я. Юдина. - М.: Стройиздат, 1987.
10. Строительные нормы и правила. Защита от шума. СНиП II-12-77. Утверждены постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства от 14 июня 1977 г. №72. - М.: Госстрой России, 1997.
11. Руководство по расчету и проектированию шумоглушения вентиляционных установок. Разработано к СНиПу II-12–77 организациями НИИ строительной физики, ГПИ сантехпоект, НИИСК. - М.: Стройиздат, 1982.
12. Каталог шумовых характеристик технологического оборудования (к СНиП II-12–77). НИИ строительной физики Госстроя СССР // М.: Стройиздат, 1988.
13. Строительные нормы и правила Российской Федерации. Защита от шума (Sound protection). СНиП 23-03–2003. Приняты и введены в действие постановлением Госстроя России от 30 июня 2003 г. №136. Дата введения 2004-04-01.
14. Звукоизоляция и звукопоглощение. Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строительство» и «Теплогазоснабжение и вентиляция» под ред. Г.Л. Осипова и В.Н. Бобылева. - М.: Издательство АСТ-Астрель, 2004.
15. Боголепов И.И. Акустический расчет и проектирование системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Методические указания к курсовым проектам. Санкт-Петербургский государственный политехнический университет // Санкт-Петербург. Издательство СПбОДЗПП, 2004.
16. Боголепов И.И. Строительная акустика. Предисловие акад. Ю.С. Васильева // Санкт-Петербург. Издательство Политехнического университета, 2006.
17. Сотников А.Г. Процессы, аппараты и системы кондиционирования воздуха и вентиляции. Теория, техника и проектирование на рубеже столетий // Санкт-Петербург, Издательство AT-Publishing, 2007.
18. www.integral.ru. Фирма «Интеграл». Расчет уровня внешнего шума систем вентиляции по: СНиПу II-12–77 (ч. II) - «Руководство по расчету и проектированию шумоглушения вентиляционных установок». Санкт-Петербург, 2007.
19. www.iso.org - сайт в Интернете, на котором имеется полная информация о Международной организации по стандартизации ISO, каталог и Интернет-магазин стандартов, через который можно приобрести любой действующий в настоящее время стандарт ISO в электронном или печатном виде.
20. www.iec.ch - сайт в Интернете, на котором имеется полная информация о Международной электротехнической комиссии IEC, каталог и Интернет-магазин ее стандартов, через который можно приобрести действующий в настоящее время стандарт IEC в электронном или печатном виде.
21. www.nitskd.ru.tc358 - сайт в Интернете, на котором имеется полная информация о работе технического комитета ТК 358 «Акустика» Федерального агентства по техническому регулированию, каталог и Интернет-магазин национальных стандартов, через который можно приобрести действующий в настоящее время необходимый российский стандарт в электронном или печатном виде.
22. Федеральный закон от 27 декабря 2002 г. №184-ФЗ «О техническом регулировании» (с изменениями от 9 мая 2005 г.). Принят Государственной Думой 15 декабря 2002 г. Одобрен Советом Федерации 18 декабря 2002 г. О реализации настоящего Федерального закона см. приказ Госгортехнадзора РФ от 27 марта 2003 г. №54.
23. Федеральный закон от 1 мая 2007 г. №65-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О техническом регулировании».