Drukuj
Nadrzędna kategoria: Artykuły tematyczne

instalacjeHVAC2Komfort środowiska wewnętrznego w budynkach jest kształtowany przez cały zestaw warunków, w tym głównie warunki termiczne, oświetleniowe i akustyczne. Dziś, podczas projektowania instalacji, do wszystkich tych parametrów przykłada się coraz większą wagę. Trudnym wyzwaniem może być jednak zapewnienie komfortu akustycznego, zwłaszcza że dodatkowym źródłem problemów często są niedoróbki wykonawcze lub niewłaściwa eksploatacja instalacji.

Zgodnie z przepisami, poziom ciśnienia akustycznego wywoływany różnymi źródłami hałasu nie może przekroczyć zdefiniowanej wartości, zależnej m.in. od przeznaczenia pomieszczenia. Jednakże znaczny dyskomfort mogą też powodować dźwięki o szczególnej częstotliwości lub fluktuacji, które przy pomiarach są rejestrowane jako ciche. Przykładem może być niewielki, turbulencyjny szum powietrza, który w trakcie snu jest dokuczliwy, a szczególnie jego regularna fluktuacja. W praktyce inżynierskiej oraz instalatorskiej problemy związane z akustyką nie dotyczą oczywiście jedynie hałasu od wentylatorów. Różne urządzenia lub systemy HVAC mogą emitować dokuczliwe odgłosy, które pogarszają komfort środowiska wewnętrznego i nie są akceptowane przez użytkowników. Dotyczy to zarówno nowych, jak i istniejących budynków. Poniżej przedstawię kilka takich przykładów.

Czym jest moc akustyczna?

Moc akustyczna jest zasadniczo jedyną właściwą wartością charakteryzującą źródło hałasu. Określa zawartość energii w źródle. Projektant musi ją uwzględnić, aby wykonać prawidłowe obliczenia akustyczne przy projektowaniu instalacji. Moc akustyczna wyznaczana jest obliczeniowo po wykonanych pomiarach ciśnienia akustycznego źródła. Definiuje się ją jako całkę z natężenia dźwięku po zamkniętej powierzchni i jest ona równa energii emitowanej w ciągu jednostki czasu przez źródło dźwięku, czyli:

P=∫s IdS  

gdzie:
P – moc akustyczna;
I – natężenie dźwięku;
S – pole zamkniętej powierzchni zawierającej wewnątrz źródło.
Zakres wartości typowego źródła hałasu to przedział od 20 μW do 10 MW.

Efekt stick-slip

Odgłosy strzelania i skrobania (efekt stick-slip) powstają przez ciągłe przechodzenie ze stanu tarcia spoczynkowego (statycznego) do ruchomego (kinetycznego). Ich główną przyczyną jest rozszerzanie się przewodów w systemie centralnego ogrzewania, które rozgrzewają się w krótkim czasie. Różnice wartości temperatury występują głównie na etapie rozruchu instalacji (krótkie i głośnie strzelanie), ale również w fazie jej schładzania, np. przy trybie nocnym (powolne odgłosy strzelania). Typowymi miejscami powstawania odgłosów typu stick-slip są przejścia przewodów przez ściany i kondygnacje, a także źle wykonane mocowania grzejników. Przy zacementowanych przejściach przewodów, w których nie zastosowano izolatorów, powstają napięcia.

Do czasu, gdy siły tarcia są większe od momentów skrętnych, nie powstaje żaden hałas. Gdy ten stosunek się zmienia, dochodzi do tarcia kinetycznego między przewodem a materiałem. Ponieważ powstające napięcia niwelują się w sposób skokowy, a nie ciągły, pojawiają się charakterystyczne odgłosy strzelania. Szczególnie dokuczliwe są odgłosy powstające w instalacjach z przewodów stalowych, a także z tworzywa sztucznego, które mają bardzo duże wartości rozszerzalności termicznej.

Dlaczego hałas w instalacjach c.o. może stanowić istotny problem? – Warto pamiętać o specyfice otoczenia, czyli że w wodzie drgania rozprzestrzeniają się 4-krotnie szybciej niż w powietrzu. Ponadto grzejniki i powierzchnie grzejne (podłoga) działają jak elementy rezonansowe i bardzo trudno jest odnaleźć źródło hałasu.

Do najczęstszych przyczyn hałasu w instalacjach centralnego ogrzewania należą:
• źle wykonane przejście przez ścianę lub strop (brak izolacji lub płaszcza);
• napięcia mechaniczne przy połączeniach grzejników w „chłodnym” stanie;
• brakujące izolatory w połączeniach przewód-grzejnik (metal przy metalu);
• bezpośredni kontakt przewodu zasilającego lub powrotnego z jastrychem;
• bezpośredni kontakt przewodów zasilających z powrotnymi;
• przedostanie się podczas budowy jastrychu/ zaprawy/betonu między izolacje a przewód;
• tarcia w zaworach mieszających.
Powyższe przyczyny występują głównie w budynkach z lat 50. i 60. Ich techniczne rozwiązanie najczęściej wymaga poniesienia dużych kosztów oraz znacznych przeróbek w instalacjach.

instalacjeHVAC1 instalacjeHVAC2
1. Plastikowe dystanse na zawieszeniu grzejników są niezbędne. Ich brak powoduje odgłosy typu stick-slip 2. Częstą przyczyną hałasu w instalacji c.o. jest błędne podłączenie zasilania i powrotu w grzejnikach dolnozasilanych

Stukanie w zaworach termostatycznych

Szczególnie irytujące dla użytkowników pomieszczeń mogą być odgłosy zamykania i otwierania się grzejnikowych zaworów termostatycznych. Powodem powstawania tych dźwięków mogą być zbyt wysokie nastawy krzywych grzewczych lub/oraz brak wykonania równoważenia hydraulicznego instalacji. Podobne hałasy mogą się pojawiać także z powodu zapowietrzenia instalacji lub zbyt intensywnego przepływu czynnika grzewczego. Efekt stukania zaworów termostatycznych będzie się również pojawiał w sytuacji, gdy zawór zostanie zamontowany na przewodzie powrotnym zamiast na przewodzie zasilającym. Wbrew pozorom nie jest to rzadki przypadek – taki błąd dość często się zdarza przy symetrycznych grzejnikach łazienkowych (drabinkowych).

Strzelanie grzejników

Dość powszechnie stosowane w latach 70. i 80. grzejniki „faviery” charakteryzowały się tym, że ich rozgrzewaniu lub chłodzeniu towarzyszyły intensywne odgłosy metalicznego strzelania. Wynikało to z konstrukcji tych urządzeń. Rozgrzewająca się rura rozciągała się i powodowała tarcie owiniętej blaszanej lameli naspawanej punktowo na rurę. Obecnie „faviery” są stosowane znacznie rzadziej, m.in. ze względu na to, że do ich napełnienia i funkcjonowania potrzebna jest dość duża, w porównaniu z innymi typami grzejników, objętość medium grzewczego. Problemy z hałasem mogą również dotyczyć grzejników konwektorowych. W powszechnie stosowanych konwektorach bimetalicznych miedziano-aluminiowych na miedzianą rurę nakładane są aluminiowe lamele. Kontakt lameli z rurą jest istotną cechą takiego konwektora, gdyż decyduje o przekazywaniu ciepła z medium do lameli. W przypadku złej konstrukcji konwektora może być to jednak powodem intensywnego „strzelania” – przy zmianach temperatury i objętości materiałów konstrukcyjnych. Prawidłowo wykonane połączenie sprawia, że lamele wydłużoną powierzchnią stykają się z powierzchnią przewodu, a przy jego wydłużaniu/ kurczeniu się termicznym materiał ślizga się po powierzchni (a nie trze).

instalacjeHVAC
3. Wpływ szumów własnych tłumika kanałowego na obniżenie tłumienności [1]

Hałas generowany przez elementy tłumiące

Zajmując się akustyką, zawsze należy pamiętać, że jest to nauka praktyczna i w stosunku do wrażliwości ludzkiego ucha i indywidualnych odczuć – wciąż empiryczna. Nie wszystko da się zatem opisać, nie wszystko można idealnie symulować i w 100% przewidzieć czy idealnie zaprojektować. Jeśli to możliwe, zawsze warto przeprowadzić pomiary lub badania, które pozwolą sprawdzić efekt akustyczny. Najlepszym dowodem na to, że takie działania są niezbędne, jest chociażby fakt, że w niektórych przypadkach tłumik akustyczny może sam generować więcej hałasu niż pochłania (lub tak samo dużo), czyli może się on stać dodatkowym źródłem hałasu (o tym, jak dobierać tłumiki, aby nie dopuścić do wspomnianego problemu, można przeczytać w artykule Sławomira Pykacza „Czy dobrze rozumiesz pojęcia akustyczne? Tłumienie dźwięków w instalacjach wentylacji i klimatyzacji”, w dalszej części numeru). Tłumiki, tak jak wszystkie elementy przepływowe, wytwarzają hałas przepływu określany jako szum własny tłumika, który będzie miał wpływ na ostateczny poziom tłumienia dźwięku (rys. 4).

instalacjaHVAC.3
4. Odgłosy otwierania i zamykania się zaworów termostatycznych mogą być uciążliwe dla użytkowników

Literatura:
[1] Hendiger J.: Akustyka instalacji wentylacyjnej, czyli: co szumi, co tłumi?, InstalReporter 4/2012 

Autor:Maciej Danielak