M11-Hluk a chvění ve vzduchotechnice

ou návrhu vzdu-
chotechniky je proto řešení útlumu hluku k minimalizaci jeho negativního vliv
na stav vnitřního prostředí. Problematiku útlumu hluku je nutno řešit komplex-
ně a sledovat všechny cesty, kterým se hluk může šířit od zdrojů k posluchači
v interiéru event. v exteriéru dle obr. 1. Vzduchotechnické zařízení vykazuje
vlivem svých fyzikálních vlastností tzv. přirozený útlum D
p
, jenž vzniká vyza-
řováním akustické energie jednotlivými prvky vzduchotechnického systému do
- 8 (18) -
Hluk a chvění ve vzduchotechnice
okolí. Přirozený útlum tvoří dílčí útlumy v potrubí, kolenech, odbočkách, kon-
cových elementy (vyústkách, ap), žaluziích, klapkách, v uzavřeném prostoru a
další. Hodnoty výše uvedených složek útlumu se zjišťují zpravidla teoreticko
experimentálními metodami a jsou tabelovány či aproximovány níže uvedený-
mi rovnicemi. Základní úlohou útlumu hluku vzduchotechnického zařízení je
výpočet akustických veličin v kritických místech, jenž jsou výchozí pro identi-
fikaci akustického stavu interiéru či exteriéru a naplnění předpisových hodnot.
Útlum zvuku v přímém potrubí v přímém potrubí dosahuje malých hodnot a pro
pozinkované potrubí se uvažuje pro všechny frekvence 0,1 až 0,2 dB na metr
délky nebo dle vztahu dle [4] a [5].
Útlum zvuku v pravoúhlém koleně vzniká reflexí a závisí na šířce b kolena a
kmitočtu. Pro koleno s vodícími plechy lze hodnoty útlumu určit tab. 1, pro
případ obloženého kolena pak z diagramu v [4] a [5].
Tab. 1 Útlum v obloucích a kolenech s vodícími plechy
Frekvence f
m
(Hz)
Šířka kolena nebo průměr
oblouku b (m) 125 250 500 1000 2000 4000
0,1 až 0,25 0 0 0 1 2 3
0,28 až 0,5 0 0 1 2 3 3
0,5 až 1 0 1 2 3 3 3
1 až 2 1 2 3 3 3 3
Útlum zvuku v odbočce se určí z poměru součtu všech odbočujících průřezů
S
c
k ploše odbočujícího průřezu S
i
dle vztahu (3) rozdělující akustický výkon
ic
SSD
∑
= log10
o
(3)
Útlum regulační klapky D
kl
je malý a má hodnotu v rozsahu 0 až 2 dB.
Útlum ve filtrech D
f
dosahuje hodnot do 3 dB v celém frekvenčním pásmu.
Útlum v místě změny průřezu dosahuje hodnot do 5 dB v celém frekvenčním
pásmu nebo dle [4] a [5]
Útlum reflexí na konci potrubí v případě sacího či výtlačného otvoru lze určit
dle diagramu [4] a [5] pomocí rovnocenného průměru d
r
. Z diagramu je patrné,
že v místě náhlé změny průřezu dochází k podstatnému útlumu zpětným odra-
zem ke zdroji zvuku zejména v pásmu nízkých frekvencí.
Celkový přirozený útlum je dán součtem dílčích složek
...++++++==
∑ vooktklzip
DDDDDDDD (4)





- 9 (18) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-11, Hluk a chvění ve vzduchotechnice
2.1.4 Řešení akustických poměrů ve vzduchotechnice
Základní úlohou související s řešením útlumu hluku vzduchotechnického zaří-
zení je určení akustických veličin v kritických bodech, kterými budou primárně
ty, jenž podstatně ovlivňují stav akustického prostředí interiéru či exteriéru.
(Tvoří je místa A a B dle obr. 1.) Hodnoty akustických veličin v těchto bodech
budou rozhodujícími pro posouzení technického řešení útlumu hluku k dodrže-
ní předpisových akustických veličin ve vnitřním a vnějším prostředí. Volba
kritických bodů vychází z kritické tzn. minimální vzdálenosti mezi zdrojem
hluku a stanovištěm, kterým je místo expozice subjektu. Řešení sleduje výpo-
čet veličin k postižení akustických poměrů v kritických „kontrolních“ bodech a
jejich porovnání s předpisovými hodnotami. Porovnání veličin představuje
základ pro technické řešení útlumu hluku tj. pro návrh tlumicích elementů
(tlumičů hluku) či stavebních opatření.
Postup výpočtu tvoří:
a. Specifikace předpisových hodnot hlukových veličin pro interiér či exteriér
dle [13]
b. Volba kontrolních bodů v interiéru či exteriéru budovy
c. Výpočet hlukových poměrů tj. součtové hladiny L
so
v kritických kontrolních
bodech
- určení akustického výkonu L
w
a hladin tlaku L
p
zdroje hluku
- výpočet přirozeného útlumu hluku vzduchotechnické potrubní sítě D
p

- řešení přenosu hluku v uzavřeném prostoru (místnosti) budovy s určením
součtové hladiny L
so
působící na sluchový orgán v místě posluchače tj.
v kontrolním bodu
- řešení přenosu hluku do exteriéru budovy s respektováním event. vnějších
překážek s určením součtové hladiny v kritickém místě ve vnějším prostoru
d. Porovnání přípustné korigované hladiny L
N
dle [13] se součtovou hladinou
L
so
v kontrolních bodech s vyčíslením diference D = L
so
- L
N
. Uplatní se sčí-
tání hladin zdrojů, lze také využít i čísla třídy N. Kladná hodnota D pak vy-
žaduje řešení útlumu hluku tlumičem.
e. Návrh tlumiče na kladnou hodnotu rozdílu D.
2.1.5 Prvky útlumu hluku
Útlum hluku zajistí elementy útlumu, jenž tvoří materiály a konstrukce pohl-
cující zvuk. Mezi primární patří ve vzduchotechnice tlumiče hluku. Tyto prvky
je třeba navrhnout, pokud přirozený útlum nepostačí eliminovat hluk šířený ze
zdroje. Výchozí pro jejich návrh je hodnota požadovaného útlumu D.
Materiály a konstrukce pohlcující zvuk jsou pórovité, vláknité či houbovité
s malou objemovou hmotností. Jejich účinek (neprůzvučnost) se zvyšuje růz-
nými konstrukčními úpravami materiály s vysokým součinitelem poměrné po-
hltivosti, blíže [5].
Tlumiče hluku jsou elementární prvek útlumu hluku ve VZT. Tvoří je:
- 10 (18) -
Hluk a chvění ve vzduchotechnice
• reflexní tlumiče, jenž se používají zpravidla u pístových motorů (automobi-
ly, kompresory, ap.)
• absorpční tlumiče, jenž jsou základní pro aplikace ve vzduchotechnice.
Vložený útlum hluku se definuje jako rozdíl hladin akustického výkonu před a
za tlumičem je dán rov. 5.
D = L
so
- L
N
(5)
Vlastní hluk kulisových tlumičů je dán rov. 6.
3log10log50
¨
−+
+
=
aat
Sw
b
ba
L (6)
kde S
a
– průřez připojovacího hrdla tlumiče
a – tloušťka kulisy, b – mezera mezi kulisami
w
a
– rychlost proudění vzduchu tlumičem


0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
H
l
a
d
in
a
a
k
u
s
tic
k
é
h
o
tla
k
u
(d
B
)

31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000f (Hz)
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
25
20
15
N
105 0
30
105
110
115
120
125
130

Obr. 2 Čísla třídy hluku N
2.1.6 Metody snižování hluku
Tvoří je metody redukci zdroje, dispozice, zvukové izolace, zvukové pohltivos-
ti.
Metoda dispozice představuje útlum vzdáleností u bodových zdrojů. Hladina ve
vzdálenosti r
2
je dána rov. 7. Např. ze dvojnásobením vzdálenosti r od zdroj
klesne hladina hluku o 6 dB. Metodu aplikovat užitím zástěn coby dělicím prv-
kem mezi zdrojem hluku a subjektem.
- 11 (18) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-11, Hluk a chvění ve vzduchotechnice
2
1
12
log.20
r
r
LL −= (7)
Metoda zvukové izolace představuje zkvalitnění akustických vlastností staveb-
ních konstrukcí oddělující akustický exponovaný prostor od chráněného pro-
storu
Metoda pohltivosti vychází z pohlcování hluku v uzavřených prostorech apli-
kací obkladů z absorpčních materiálů, použití antivibračních nátěrů k tlumení
chvění tenkých plechů.
2.2 Chvění a jeho útlum
Chvění je fyzikální jev, který lze projevuje zvukovými vlnami šířenými
v tuhých tělesech v pásmu frekvencí slyšitelnosti lidského ucha. Chvění se ve
VZT vyskytuje při uložení a připojování zařízení s rotujícími pohonnými jed-
notkami (ventilátory, čerpadla, kompresory ap.). Uložení uvedených zařízení
by měla být taková, aby nevyvolala rezonanci vlastního zdroje, okolních zaří-
zení ani připojených elementů a minimalizovala tak přenos sil do základu a
konstrukcí budov. Zdrojem chvění jsou zejména nevyvážeností rotujících částí,
tření ložisek, úhlové zrychlení rotujících elementů při rozběhu, ap.
2.2.1 Veličiny charakterizující chvění a jeho řešení
Základní veličiny k popisu a řešení chvění tvoří budicí síla F
o
, frekvence budicí
síly f, vlastní frekvence pružného uložení f
o
, hmotnost tělesa (ventilátoru) m a
fyzikální vlastnosti pružného uložení.

m
m1
Fo
Fz
Pružné uložení
Pružná vložka
D
c
m
y
F=Fo.sin2π.f.τ
Chvění
Tlumič chvění
x
st

Fyzikální model
n

Obr. 3 Schéma uložení a fyzikálního modelu chvění
Teoretické řešení problematiky chvění vychází z kmitání hmotného bodu
v prostoru. Řešení obecného případu je náročnou úlohou. Nejjednodušším pří-
padem řešení je pružné uložení s jedním stupněm volnosti. Vychází