Шумоглушители - Sound Attenuators

А шумоглушитель, или глушитель, шумоглушитель, или глушитель, это контроль шума акустический лечение Отопление, вентиляция и кондиционирование (HVAC) воздуховод разработан для уменьшения передачи шум через воздуховоды либо от оборудования в занятые помещения в здании, либо между занятыми помещениями.^[1][2]

В своей простейшей форме шумоглушитель состоит из перегородки внутри воздуховода. Эти перегородки часто содержат звукопоглощающий материалы. Физические размеры и конфигурация перегородок шумоглушителей выбираются для ослабления определенного диапазона частоты. В отличие от обычных воздуховодов с внутренней облицовкой, которые эффективны только для ослабления средне- и высокочастотных шумов,^[3] Шумоглушители могут обеспечить ослабление в более широкой полосе частот на относительно коротких отрезках.^[2] Некоторые типы шумоглушителей по сути Резонатор Гельмгольца используется в качестве пассивного шумоподавляющего устройства.

Конфигурация

Круглый шумоглушитель (слева от решетки)

Обычно шумоглушители состоят из следующих элементов:

• Внутренний перфорированный слой из тонкого листового металла (перегородка)
• Затем перегородка заполняется звукопоглощающей изоляцией.
  • В высокоскоростных системах или когда есть опасения твердые частицы в воздушном потоке, в мешке или майлар используется ламинированная изоляция.
  • Беступлотные шумоглушители не содержат звукопоглощающей изоляции. В результате вносимые потери на высоких частотах звукового тракта без упаковки значительно снижаются. Изоляция с мешком или шумоглушители без упаковки обычно называются глушителями «больничного класса».^[4]
• Наружный неперфорированный слой листового металла. Наружный слой обычно представляет собой толстый листовой металл (18ga или более жесткий), чтобы минимизировать разрыв воздуховода и шум при взломе.
  • Диаметр круглых шумоглушителей обычно не важен, поскольку воздуховоды круглого сечения значительно жестче, чем воздуховоды прямоугольного сечения, и менее подвержены шуму от прорыва воздуховодов.^[5][6]

Шумоглушители выпускаются круглой и прямоугольной формы. Стандартные прямоугольные шумоглушители обычно имеют длину 3, 5, 7 или 9 футов. Ширина и высота шумоглушителей часто определяется окружающими воздуховодами, хотя для улучшенного шумоподавления доступны дополнительные параметры среды. Перегородки прямоугольных шумоглушителей обычно называют разделителями, тогда как круглые шумоглушители содержат перегородку в форме пули.^[7]

Шумоглушители обычно классифицируются как «Низкие», «Средние» или «Высокие» в зависимости от рабочих характеристик и являются эталонной скоростью в воздуховоде. Ниже приведен пример схемы классификации.

Классификация шумоглушителя на скорости 1000 фут / мин^[8]

Форма	Падение давления	Классификация аттенюаторов
Прямоугольный	<0,10 дюйма вод. Ст.	"Низкий"
Прямоугольный	0,10–0,30 дюйма вод. Ст.	"Середина"
Прямоугольный	> 0,30 дюйма вод. Ст.	"Высоко"
Цилиндрический	<0,03 в вод. Ст.	"Низкий"
Цилиндрический	> 0,03 дюйма вод. Ст.	"Высоко"

Свойства шумоглушителей

Акустические свойства имеющихся в продаже шумоглушителей тестируются в соответствии со стандартом ASTM E477: Стандартный метод испытаний для лабораторных измерений акустических характеристик и характеристик воздушного потока материалов футеровки воздуховодов и сборных глушителей.^[9] Эти испытания проводятся в NVLAP -аккредитованные объекты, а затем указанные производителем в маркетинговых или технических бюллетенях. За пределами США шумоглушители проходят испытания в соответствии с британским стандартом 4718 (устаревший) или ISO 7235.

Динамическая вносимая потеря

Динамический Вносимая потеря шумоглушителя - величина затухания, в децибелы, обеспечиваемый глушителем в условиях потока. В то время как условия потока в типичных низкоскоростных системах воздуховодов редко превышают 2000–3000 футов / мин, шумоглушители для паровых отверстий должны выдерживать скорости воздушного потока в пределах 15000–20 000 футов / мин. классифицировать.^[10] Акустические характеристики шумоглушителя проверяются в диапазоне скоростей воздушного потока, а также в условиях прямого и обратного потока. Прямой поток - это когда воздушная и звуковая волны распространяются в одном направлении. Вносимые потери глушителя определяются как^[11]

${\displaystyle IL\ (dB)=10\log({\frac {W_{0}}{W_{m}}})}$

куда:

${\displaystyle W_{0}}$= Излученный звуковая мощность из воздуховода с аттенюатором

${\displaystyle W_{m}}$= Излучаемая мощность звука из воздуховода без глушителя

Некоторые производители сообщают о статических вносимых потерях глушителя, которые обычно измеряются с помощью громкоговорителя вместо вентилятора, чтобы представить состояние нулевого потока.^[7] Эти значения могут быть полезны при проектировании систем дымоудаления, где шумоглушители используются для ослабления внешнего шума, проникающего в вытяжной канал.

Вносимые потери шумоглушителя иногда называют потеря передачи.

Регенерированный шум

Внутренние перегородки шумоглушителя сужают воздушный поток, который, в свою очередь, создает турбулентный шум. Шум, создаваемый шумоглушителем, напрямую связан со скоростью воздушного потока в месте сужения и изменяется пропорционально площади передней поверхности шумоглушителя.

Изменение генерируемого шума можно выразить как

${\displaystyle Generated\ Noise\ (dB)=10\log({\frac {A_{1}}{A_{0}}})}$

куда:

${\displaystyle A_{1}}$= Новая лицевая часть шумоглушителя

${\displaystyle A_{0}}$= Контрольная поверхность шумоглушителя

Например, если ширина аттенюатора увеличится вдвое, при сохранении постоянной скорости воздушного потока, создаваемый шум увеличится на 3 дБ. И наоборот, если аттенюатор сжимается в 10 раз, при сохранении постоянной скорости воздушного потока, генерируемый шум уменьшится на 10 дБ. Поскольку шум, создаваемый турбулентностью, вызванный фитингами воздуховода, изменяется со скоростью ${\displaystyle 50log}$,^[12] Скорость воздушного потока является важным компонентом выбора аттенюатора.

Регенерирующий шум всегда следует проверять, но обычно он вызывает беспокойство только в очень тихих помещениях (например, концертные залы, студии звукозаписи, музыкальные репетиционные) или когда скорость воздуховода превышает 1500 фут / м.^[4]

Существует формула прогнозирования, которая может использоваться для оценки регенерированного шума воздуховода глушителя, если данные отсутствуют.^[13][14]

${\displaystyle Lw=55log(V/V_{0})+10log(N)+10log(H/H_{0})-45}$

куда:

${\displaystyle Lw}$ = уровень звуковой мощности, создаваемый шумоглушителем (дБ)

${\displaystyle V}$ = скорость в суженной области (фут / мин)

${\displaystyle V_{0}}$ = эталонная скорость (196,8 фут / мин)

${\displaystyle N}$ = количество воздушных каналов (количество разветвителей)

${\displaystyle H}$ = высота или окружность шумоглушителя (дюймы)

${\displaystyle H_{0}}$ = справочный размер (0,0394 дюйма)

Падение давления

Как и другие фитинги для воздуховодов, шумоглушители вызывают падение давления. Значения падения давления, указанные в каталоге, полученные с помощью ASTM E477, предполагают идеальный ламинарный поток воздуха, который не всегда возможен при установке в полевых условиях. В Справочник ASHRAE обеспечивает поправочные коэффициенты падения давления для различных условий на входе и выходе.^[15] Эти поправочные коэффициенты используются всякий раз, когда имеется турбулентный след в пределах 3-5 диаметров канала до или после аттенюатора.^[16]

Если размеры шумоглушителя отличаются от размеров окружающего воздуховода, переходы к шумоглушителю и от него должны быть плавными и постепенными. Резкие переходы приводят к значительному увеличению перепада давления и регенерированного шума.^[17]

Падение давления через шумоглушитель обычно выше, чем падение давления для эквивалентной длины облицованного воздуховода. Однако для достижения равного затухания требуется значительно большая длина облицованного воздуховода, при этом 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]

${\displaystyle Friction\ Loss={\frac {P}{A}}l(K_{f}{\frac {1}{2}}\rho v_{p}^{2}),\ N/m^{2}}$

куда:

${\displaystyle {\frac {P}{A}}}$ = соотношение периметра и площади шумоглушителя

${\displaystyle l}$ = длина воздуховода

${\displaystyle K_{f}}$ = Коэффициент потерь на трение

${\displaystyle \rho }$ = плотность воздуха

${\displaystyle v_{p}^{2}}$ = скорость прохождения

Периметр, площадь и длина шумоглушителя также являются параметрами, которые влияют на падение давления на нем.^[16] Потери на трение в шумоглушителе прямо пропорциональны его характеристикам подавления шума, при этом большее затухание обычно приравнивается к большему падению давления.

Варианты дизайна

Сборные шумоглушители приобрели известность в конце 1950-х - начале 1960-х годов.^[2] Некоторые производители одними из первых начали производить и тестировать сборные шумоглушители: Копперс,^[19][20] Компания промышленной акустики,^[21] Промышленное управление звуком^[22], и Элоф Ханссон.^[19]

Хотя прямоугольные диссипативные аттенюаторы являются наиболее распространенным вариантом аттенюаторов, используемых сегодня в архитектурная акустика шумоподавление, существуют другие варианты конструкции.

Реактивные глушители

Реактивные глушители очень распространены в глушитель дизайн легковых и грузовых автомобилей.^[10] Затухание в основном достигается за счет отражения звука, изменения площади и настроенных камер.^[11] Разработка реактивных глушителей с нуля требует больших математических усилий, поэтому производители часто имеют несколько готовых конструкций.

Диссипативные глушители

Диссипативные глушители ослабляют звук, передавая звуковую энергию теплу.^[10] Диссипативные глушители используются, когда требуется широкополосное затухание с низким перепадом давления.^[11] В типичных воздуховодах высокие частоты распространяются вниз по воздуховоду в виде пучка и минимально взаимодействуют с внешними облицованными краями. Шумоглушители с перегородками, прерывающими линию прямой видимости, или изогнутые глушители с изгибом обеспечивают лучшее затухание высоких частот, чем обычные воздуховоды с футеровкой.^[19] Как правило, более длинные аттенюаторы с более толстыми перегородками будут иметь более высокие вносимые потери в более широком диапазоне частот.^[4]

Эти типы аттенюаторов обычно используются на приточно-вытяжные установки, канальный фанкойлы, а на воздухозаборнике компрессоры, газовые турбины, и другие вентилируемые кожухи для оборудования.^[4][10]. В некоторых установках кондиционирования воздуха или вентиляторах обычно используется копланарный глушитель - рассеивающий глушитель, размер которого соответствует вентилятору и устанавливается непосредственно на выходе вентилятора.^[23] Это обычная особенность в конструкции массива вентиляторов.

Глушители перекрестных помех

Специальные шумоглушители для предотвращения перекрестные помехи между двумя закрытыми частными пространствами. Их конструкция обычно включает один или несколько изгибов в форме буквы «Z» или «U». Этот изгиб увеличивает эффективность шумоглушителя без значительного увеличения его общей длины. Аттенюаторы перекрестных помех являются пассивными устройствами и должны быть рассчитаны на очень низкие перепады давления - обычно менее 0,05 дюйма вод. Ст.

Выхлопные регистры

В начале 1970-х годов компания American SF Products, Inc. создала регистр KGE Exhaust Register, который представлял собой воздухораспределительное устройство со встроенным шумоглушителем.^[24]

Реализация контроля шума

Сначала инженер по контролю шума проекта (или акустик), инженер-механик и представитель оборудования выбирают максимально бесшумное оборудование, которое отвечает механическим требованиям и бюджетным ограничениям проекта. Затем инженеры по контролю шума обычно рассчитывают путь без аттенюатора. Требуемые вносимые потери шумоглушителя - это разница между расчетным путем и заданным значением. фоновый шум уровень.^[16] Если выбор аттенюатора невозможен, инженер по контролю шума и механики должны повторно оценить путь между оборудованием и шумоглушителем. Когда ограниченное пространство не позволяет использовать прямой аттенюатор, можно использовать коленчатый или переходной аттенюатор.^[16]

Глушители для воздуховодов широко используются в системах, где использование внутренней футеровки из стекловолокна запрещено. Хотя вклад стекловолокна в качество воздуха незначителен,^[25] многие проекты высшего образования приняли ограничение на внутреннюю облицовку из стекловолокна. В этих ситуациях специалист по акустике должен полагаться на глушители в воздуховоде как на основное средство снижения шума вентилятора и шума, передаваемого по воздуховоду.

Шумоглушители обычно располагаются рядом с механическим оборудованием в воздуховоде для ослабления шума, распространяющегося по воздуховоду. Это создает компромисс: шумоглушитель должен располагаться рядом с вентилятором, но при этом воздух обычно более турбулентен ближе к вентиляторам и заслонкам.^[16] В идеале шумоглушители должны охватывать стену помещения с механическим оборудованием при отсутствии противопожарных заслонок.^[26] Если шумоглушитель расположен над занимаемым пространством, инженер по контролю шума должен подтвердить, что шум от прорыва воздуховода не является проблемой до шумоглушителя.^[23] Если существует значительное расстояние между аттенюатором и механическим проникновением в помещение, может потребоваться дополнительная облицовка воздуховода (например, внешнее покрытие из стекловолокна или гипсовая изоляция) для предотвращения проникновения шума в воздуховод и обхода аттенюатора.^[23]

Шумоглушители также можно использовать на открытом воздухе, чтобы градирни, воздухозаборник аварийных генераторов и вытяжные вентиляторы.^[4] Для более крупного оборудования потребуется набор шумоглушителей, также известный как блок аттенюаторов.

Смотрите также

• Воздуховоды
• HVAC

Рекомендации

1. Руководство и справочник ASHRAE. 1961. С. 217–218.
2. Доеллинг, Норман (1961). «Шумоподавляющие характеристики пакетных аттенюаторов для кондиционирования воздуха». Журнал ASHRAE. 3 (12).
3. Олбрайт, Джейкоб (01.12.2015). Шумоподавление в вентиляционных каналах, облицованных стекловолокном. Цифровая стипендия @ UNLV. OCLC  946287869.
4. Чарльз М. Солтер Ассошиэйтс. (1998). Акустика: архитектура, инженерия, окружающая среда. Уильям Стаут. ISBN  0-9651144-6-5. OCLC  925548399.
5. Шаффер, Марк Э., 1949- (2011). Практическое руководство по контролю шума и вибрации для систем HVAC. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. ISBN  978-1-936504-02-2. OCLC  702357408.
6. КАММИНГС, А. (январь 2001 г.). «Передача звука через стены воздуховода». Журнал звука и вибрации. 239 (4): 731–765. Bibcode:2001JSV ... 239..731C. Дои:10.1006 / jsvi.2000.3226. ISSN  0022-460X.
7. CIBSE. (2016). Контроль шума и вибрации для инженерных систем зданий - Руководство CIBSE B4-2016. CIBSE. ISBN  978-1-906846-79-4. OCLC  987013225.
8. Блейзер, Уоррен; Миллер, Николай; Башни, Дэвид (1981). Разработка разрешительной схемы контроля шума механического оборудования для модельных строительных норм.. Агентство по охране окружающей среды, Управление по снижению шума и контролю.
9. "ASTM E477 - 13e1 Стандартный метод испытаний для лабораторных измерений акустических характеристик и характеристик воздушного потока материалов футеровки воздуховодов и сборных глушителей". www.astm.org. Получено 2020-01-11.
10. Туманн, Альберт. (1990). Основы техники шумоподавления. Fairmont Press. ISBN  0-88173-091-2. OCLC  301407261.
11. Вер, И. Л. Беранек, Лео Л. 1914-2016 (2010). Техника контроля шума и вибрации: принципы и приложения. Вайли. ISBN  978-0-471-44942-3. OCLC  1026960754.
12. Рейнольдс, Дуглас Д. (1991). Алгоритмы для акустики HVAC. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. ISBN  0-910110-75-1. OCLC  300308745.
13. Долго, Маршалл. (2006). Архитектурная акустика. Elsevier Academic Press. ISBN  978-0-12-455551-8. OCLC  906254282.
14. Фрай, Алан. (1988). Контроль шума в строительных службах. Pergamon Press. ISBN  0-08-034067-9. OCLC  924971315.
15. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. (2006). Справочник ASHRAE. ASHRAE. OCLC  315340946.
16. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. (2015). Справочник ASHRAE. ASHRAE.
17. Керами, Вито; Епископ, Эдвин (1966). «Контроль шума, создаваемого воздуховодом». Кондиционирование, отопление и вентиляция. Сентябрь (сентябрь): 55–64.
18. Беранек, Лев Л. (Leo Leroy), 1914-2016. (1991) [1988]. Подавление шума. Peninsula Pub. ISBN  0-932146-58-9. OCLC  30656509.
19. Доеллинг, Норман (1960). «Шумоподавляющие характеристики корпусных аттенюаторов для систем кондиционирования воздуха». Журнал ASHRAE. 66: 114–128.
20. Реклама (1961). «Мы не знаем, какой шум раздражает устрицу ...». Журнал ASHRAE. Марта: 23.
21. Реклама (1961). «Контроль шума вентилятора в системах обработки воздуха быстро и точно менее чем за 5 минут!». Журнал ASHRAE. Февраль: 141.
22. Farris, R.W .; Янг, младший, У. С. (1955). «На жилом фасаде все спокойно?». Журнал ASHRAE. Март: 36–37.
23. Вудс, Р. И. (1972). Контроль шума в механических службах. Шумоглушители. OCLC  807408333.
24. American SF Products, Inc. (1972 г.). «Встречайте KGE: первый выхлопной регистр, созданный как звуковая ловушка». Журнал ASHRAE. Сентябрь.
25. Североамериканская ассоциация производителей изоляционных материалов. (2002). Стандарт футеровки воздуховода из стекловолокна: рекомендации по проектированию, изготовлению и установке. НАИМА. OCLC  123444561.
26. Джонс, Роберт (2003). «Контроль шума от систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха». ASHRAE. 28–33 сентября.

внешняя ссылка

• Акустическое общество Америки
• Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха
• ASTM International
• Price Industries
• IAC Acoustics
• Виброакустика