Obudowy akustyczne dla systemów HVAC: najlepsze praktyki

Kontrolowanie pogody było długotrwałym marzeniem od zarania ludzkości. Weźmy na przykład antropomorficznych bogów i mistyczne byty, które wpłynęły na klimat w różnych opowieściach i mitach. Ludzkość spełniła to marzenie, gdy stworzyliśmy jednostkę HVAC.

Ten nieodłączny dodatek do współczesnego życia ma swoją cenę. I nie mówimy o oczywistej cenie finansowej. Systemy HVAC często generują hałas. Zakłócające zakłócenia dźwięku unoszącego się w powietrzu i strukturalnego, które rujnują relaks, koncentrację i regenerację. Teraz marzeniem jest kontrolowanie hałasu z systemu klimatyzacji.

Dzięki obudowom akustycznym ten sen byłby tylko szybką drzemką. Te rozwiązania to precyzyjnie zaprojektowane skorupy, które zatrzymują, pochłaniają i izolują dźwięk zanim się rozprzestrzeni, rozwiązując problem u samego źródła.

 

Zrozumienie obudów akustycznych

 

Potężny sprzęt mechaniczny, taki jak agregaty chłodnicze, jednostki przetwarzania powietrza lub zespoły HVAC na dachu, zwykle wytwarzają dźwięk unoszący się w powietrzu i dźwięk strukturalny. Nie są przyjemne w pobliżu, ale zazwyczaj są umieszczane w gęsto zaludnionych obszarach.

Realizowaliśmy wiele projektów, w których budynek biurowy i kompleks mieszkalny próbowały koegzystować, a urządzenie HVAC narażało oba obiekty na stały poziom hałasu.

Obudowy akustyczne różnią się od żaluzji lub tłumików kanałowych , które przetwarzają dźwięk przemieszczający się przez przepływy powietrza. Obudowy zajmują się bezpośrednim rozprzestrzenianiem się hałasu pochodzącego z samej maszyny.

 

 

Wykonane są z ocynkowanej lub malowanej proszkowo stali, wykonane w sztywnej ramie konstrukcyjnej i wypełnione materiałami pochłaniającymi dźwięk. Połączenie masy i pochłaniania pozwala obudowom zarówno blokować, jak i tłumić energię dźwięku w szerokim spektrum częstotliwości.

Do najważniejszych funkcji obudowy akustycznej HVAC należą:

• Zapobieganie emisji dźwięku przez drgające powierzchnie maszyn.
  
• Ograniczenie przenoszenia drgań na konstrukcje budowlane.
  
• Zapewnienie dostępu operacyjnego poprzez zdejmowane panele, okna inspekcyjne lub zawiasowe drzwi akustyczne.
  
• Ułatwianie wentylacji poprzez stosowanie kanałów o ograniczonym przepływie powietrza i tłumików, aby zapobiegać gromadzeniu się ciepła.
  

Rezultatem jest samodzielna jednostka sterowania akustycznego. Dzięki niej maszyna jest akustycznie i mechanicznie odizolowana od reszty otoczenia. Jest to szczególnie cenne w gęsto zaludnionych strefach miejskich, centrach danych lub obiektach o surowych przepisach dotyczących hałasu w środowisku.

 

Dlaczego hałas HVAC wymaga specjalnego traktowania

 

Można odnieść mylne wrażenie, patrząc tylko na ich prostokątny kształt, ale systemy HVAC mają złożony profil hałasu. Generują mieszankę tonalnego i szerokiego i hałasu. Tu tkwi złożoność.

Pojedyncze źródło hałasu jest znacznie łatwiejsze do usunięcia, ale rzadko, jeśli w ogóle, ma to miejsce w przypadku klimatyzatorów. Hałas tonalny pochodzi z silników, wentylatorów i pasów, które pracują z ustaloną prędkością. Powoduje to słynny szum urządzenia. Podczas gdy turbulencje przepływu powietrza lub cykle sprężarki generują szerszy zakres częstotliwości, co utrudnia ich izolację i kontrolę.

Stały hałas, czyli buczenie, jest przewidywalny, a zatem łatwiejszy do wyizolowania i kontrolowania. Problem polega na tym, że systemy HVAC często łączą ten rodzaj hałasu z hałasem przerywanym. Sprężarki i wentylatory skraplacza mogą wytwarzać nieprzewidywalne wybuchy hałasu, gdy włączają się i wyłączają. Ta niespójność sprawia, że ludzie postrzegają irytację dźwiękową bardziej zauważalnie.

 

 

Typowe źródła hałasu w systemach HVAC obejmują:

• Wentylatory osiowe i promieniowe
  
• Kompresory i skraplacze
  
• Silniki elektryczne i pompy
  
• Przenoszenie drgań przez ramy, mocowania i połączenia kanałów
  
  

Badania, takie jak te opublikowane przez dr Mathiasa Basnera , wykazują związek między przewlekłą ekspozycją na hałas urządzeń HVAC a obniżoną sprawnością poznawczą, zwiększonym stresem i zaburzeniami snu.

Jest to szczególnie zauważalne, gdy jednostki znajdują się w pobliżu stref biurowych, szpitali lub bloków mieszkalnych. Obszary miejskie z powierzchniami odbijającymi tylko nasilają problem, powodując nieprzewidywalne odbijanie się dźwięku między budynkami.

Systemy HVAC wymagają precyzyjnie zaprojektowanych obudów akustycznych, które jednocześnie uwzględniają przepływ powietrza, wibracje i zawartość tonów.

 

Najlepsze praktyki projektowe dla obudów HVAC

 

Skuteczne obudowy akustyczne muszą uwzględniać przepływ powietrza, bezpieczeństwo i dostęp do konserwacji. Udany projekt zaczyna się od zrozumienia profilu akustycznego jednostki i dostosowania rozwiązania do jej konkretnych wymagań.

 

 

Dlatego nie możesz po prostu kupić gotowego rozwiązania i zainstalować go jak żarówki. Potrzebujesz ekspertów akustycznych, którzy sprawdzą sytuację i udzielą wskazówek dotyczących najlepszego podejścia do dźwiękoszczelności HVAC.

Podejście pod przewodnictwem ekspertów

1. Zacznij od oceny akustycznej konkretnego miejsca
   
   Zmierz, jak głośny jest obecnie system HVAC (w decybelach) i oblicz, o ile musi być cichszy, aby nie zakłócał spokoju pobliskim pomieszczeniom, takim jak domy, biura czy szpitale.
   
   Pomoże Ci to ustalić realistyczny cel w zakresie redukcji hałasu i upewnić się, że Twój projekt będzie zgodny z lokalnymi przepisami dotyczącymi hałasu (np. Dyrektywą UE 2002/49/WE lub normą ISO 11690 w sprawie hałasu w miejscu pracy).
   
   
2. Projekt do zarządzania ciepłem
   
   Systemy HVAC generują dużo ciepła, więc obudowa musi przepuszczać powietrze do środka i na zewnątrz. Użyj tłumików lub żaluzji akustycznych, aby utrzymać wentylację, jednocześnie utrzymując hałas wewnątrz. Jeśli naturalny przepływ powietrza nie wystarczy, aby utrzymać sprzęt w chłodzie, dodaj wentylatory lub systemy mechaniczne, aby aktywnie przemieszczać powietrze; nazywa się to wymuszoną wentylacją.
   
   
3. Stosuj materiały akustyczne o wysokiej wydajności
   
   Obudowy zazwyczaj łączą stalową okładzinę, wełnę mineralną lub wypełnienie piankowe i warstwy obciążone masą, aby blokować dźwięk przenoszony drogą powietrzną i pochłaniać pogłos. Wybierz materiały niepalne i odporne na wilgoć, aby wydłużyć okres użytkowania.
   
   
4. Zminimalizuj przenoszenie drgań
   
   Użyj mocowań antywibracyjnych, pływających podłóg lub podkładek izolacyjnych, aby oddzielić obudowę od podłogi lub otaczającej konstrukcji. Zapobiega to wydostawaniu się hałasu przenoszonego przez konstrukcję.
   
   
5. Nadaj priorytet modułowości i dostępowi do usług
   
   Nie chcesz, aby inspektorzy wystawiali Ci notę lub dawali grzywnę, ponieważ nie mieli dostępu do jednostki. Wyposaż obudowy w zdejmowane panele, włazy konserwacyjne i okna widokowe, aby umożliwić rutynowe kontrole bez demontażu. W przypadku instalacji na dachu lub kompaktowych modułowość zapewnia szybki montaż i łatwiejszy transport.
   
   
6. Unikaj skrótów akustycznych
   
   Nawet małe otwory mogą przepuszczać dźwięk. Upewnij się, że każdy staw, wejście kablowe i połączenie kanału jest odpowiednio uszczelnione. Użyj materiałów takich jak gumowe uszczelki, specjalne uszczelniacze (akustyczny kit) lub nakładające się panele, aby zablokować przedostawanie się hałasu.
   
   
7. Wydajność modelu przed wykonaniem
   
   Udając się do eksperta, takiego jak DECIBEL, poproś o analizę elementów skończonych (FEA) lub obliczeniową mechanikę płynów (CFD). Dzięki tym technikom możemy symulować rozprzestrzenianie się hałasu i wydajność wentylacji na poziomie koncepcyjnym. To zmniejsza ryzyko i oszczędza koszty podczas instalacji, ponieważ zapewnia szczegółową symulację na ekranie, która pozwala zobaczyć, jak różne rozwiązania wpłyną na Twój system HVAC.

 

 

Materiały i rozważania konstrukcyjne

 

Istnieją 3 podstawowe aspekty skutecznej obudowy akustycznej: Jak ciężka jest rama (masa), jak dobrze zatrzymuje drgania (tłumienie) i ile energii dźwiękowej może przyjąć (absorpcja). Każda zasada musi być starannie obliczona i połączona z resztą, aby rozwiązanie działało prawidłowo.

1. Masa – Zatrzymywanie dźwięku w powietrzu

Masa jest pierwszą i najprostszą barierą dla dźwięku. Zgodnie z prawem masy, im gęstszy i grubszy jest materiał, tym bardziej opiera się transmisji fal dźwiękowych. Dotyczy to w szczególności hałasu o niskiej częstotliwości, który jest powszechny w systemach HVAC.

• Do budowy zewnętrznej obudowy stosuje się materiały takie jak stal, beton lub płyta pilśniowa o dużej gęstości.
  
• Cięższa ściana obudowy może blokować więcej dźwięku, ale dodanie masy oznacza również, że w projekcie należy uwzględnić wsparcie konstrukcyjne.

2. Tłumienie – kontrola przenoszenia drgań

Dźwięk może rozprzestrzeniać się przez samą obudowę, zwłaszcza gdy elementy wibrują. Tu właśnie pojawia się tłumienie. Materiały tłumiące zamieniają drgania mechaniczne na ciepło niskiej jakości, przerywając łańcuch transmisji.

• Zazwyczaj polega to na dodaniu warstwy lepkosprężystej pomiędzy dwa sztywne panele.
  
• Jest to szczególnie ważne w pobliżu punktów montażowych, elementów złącznych i innych miejsc, w których sprzęt jest bezpośrednio przymocowany do obudowy.
  
• Bez odpowiedniego tłumienia obudowa może wzmacniać hałas jak naciąg bębna, nawet jeśli jest wykonana z ciężkiej stali. Co mija się z jej celem.

3. Absorpcja – pochłanianie wewnętrznych odbić

Gdy dźwięk dostanie się do obudowy, może odbijać się wewnątrz i wytwarzać ciśnienie. Materiały pochłaniające są stosowane na wewnętrznych ścianach, aby wchłonąć tę energię, zanim ucieknie.

• Do powszechnie stosowanych materiałów zalicza się piankę akustyczną i wełnę mineralną.
  
• Zazwyczaj instaluje się je za perforowaną metalową wykładziną, aby dźwięk mógł dotrzeć do warstwy pochłaniającej.
  
• Absorpcja jest pomocna w tłumieniu hałasu o średniej i wysokiej częstotliwości, np. buczenia silnika.
  

Elementy typowej obudowy

• Zewnętrzna blacha stalowa (do izolacji akustycznej i ochrony przed warunkami atmosferycznymi)
  
• Środek tłumiący w warstwie środkowej (redukujący drgania)
  
• Wewnętrzne wypełnienie akustyczne (pochłaniające dźwięk)
  
• Perforowana wyściółka wewnętrzna (chroni wypełnienie i pozwala na dotarcie do niego fal dźwiękowych)
  

Bezpieczeństwo przeciwpożarowe i trwałość

Zewnętrzne jednostki HVAC żyją z żywiołami. Dlatego materiały obudów muszą być ognioodporne, odporne na korozję i uszczelnione przed warunkami atmosferycznymi. Powszechnie stosuje się ocynkowaną lub nierdzewną stal z powłokami ochronnymi, aby wytrzymać deszcz, wiatr i promieniowanie UV.

 

Integracja z innymi elementami kontroli hałasu

 

Mimo że ten artykuł koncentruje się na rozwiązaniu problemu hałasu HVAC, rzeczywistość jest taka, że te systemy rzadko są autonomiczne. Każde rozwiązanie działałoby znacznie lepiej, gdyby istniała kompleksowa strategia dźwiękoszczelności, która uwzględniałaby cały system mechaniczny lub podejście architektoniczne.

 

 

Obudowy w dużym stopniu tłumią dźwięk, ale w połączeniu z kontrolą drgań, tłumieniem kanałów i izolacją budynku mogą być o wiele skuteczniejsze.

• Izolatory drgań : Pod urządzeniami HVAC należy stosować amortyzatory sprężynowe, podkładki antywibracyjne lub gumowe nóżki, aby zapobiec przenoszeniu się hałasu mechanicznego przez wsporniki konstrukcyjne na podłogi lub ściany.
  
• Tłumiki kanałowe lub przegrody akustyczne: Obudowy mogą gromadzić dźwięk unoszący się w powietrzu w maszynie, ale hałas nadal może wydostawać się przez podłączone kanały. Instalacja tłumików pomaga pochłaniać dźwięk, zanim dotrze on do zajmowanych przestrzeni.
  
• Zabiegi na obudowie budynku: W środowiskach, w których niski poziom hałasu tła jest niezbędny, kontrola hałasu musi wykraczać poza maszynownię. Stosowanie zabiegów akustycznych na ścianach, sufitach lub szybach serwisowych zapewnia ograniczenie energii dźwięku.
  

Obudowy akustyczne to tylko nuta w symfonii dźwiękoszczelności budynków. Na rynku dostępnych jest tak wiele rozwiązań, że ignorowanie hałasu z systemu HVAC nie jest dobrym pomysłem, zarówno z perspektywy regulacyjnej, jak i użytkownika.

Obudowy te izolują hałas od maszyn, ale nie powinny być izolowane od skoordynowanego projektu akustycznego.

Skontaktuj się z nami i dowiedz się, jak DECIBEL może Ci pomóc w projektowaniu i wdrażaniu wydajnych obudów akustycznych!