M11-Hluk a chvění ve vzduchotechnice

z předpo-
kladu pružného uložení tělesa o hmotnosti m spočívající na izolační soustavě,
tvořené pružinou o tuhosti c a tlumičem se součinitelem tlumení D a tlumicí
sílou úměrnou rychlosti pohybu. Na soustavu působí budicí síla F
o
, která sou-
stavu rozkmitá o okamžitou hodnotu výchylky y. Pro amplitudu budicí síly F
o

lze kmitání popsat pohybovou rovnicí ve tvaru (5). Řešení rovnice tvoří vztah
(6), pro poměr frekvencí η = f/f
o
a součinitel tlumení D
o
= r/4π.m.f
o,
jenž závisí
na materiálu tlumiče.
- 12 (18) -
Hluk a chvění ve vzduchotechnice
m
y
r
y
cy F f
o
∂
∂τ
∂
∂τ
πτ
2
2
2++=...sin.. (5)
( )
ε
η
ηη
==
+
−+
F
F
D
D
z
b
14
14
22
2
2
22
..
..
(6)
Vlastní frekvence pružného uložení f
o
je dána vztahem 7a pro tuhost pružného
uložení c.
f
c
m
o
=
1
2.π
c
mg
x
st
=
.
(7a,b)
Pro technické výpočty a návrh pružinových izolátorů chvění lze výraz 7b upra-
vit do tvaru 8a. K vyčíslení poměru sil ε přenášené do základu F
z
a síly budicí
F
o
lze užít poměr otáček n/n
k
, pro provozní počet otáček n. Kritické otáčky n
k

a statické stlačení x
st
(m) pružného uložení od hmotnosti stroje jsou dány výra-
zy 8b a 8c.
ε
η
==
−
≅
−
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
F
F
n
n
z
o
k
1
1
1
1
2 2
(8)
n
x
k
st
=
30
x
n
st
k
=
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
30
2
(9a,b)
Programové řešení rov. 9b s grafickým výstupem uvádí např. [4]. Z řešení vy-
plývá, že pro poměr sil ε v oblasti n/n
k
< √2 dochází pružným uložením
k zesílení silového působení na základ. Kvalitní uložení minimalizující přenos
sil do základu se v technické praxi navrhuje pro poměr n/n
k
> √2. Vlastní kmi-
točet musí být podstatně vyšší nebo hodně menší než budicí kmitočet. Pro běž-
né budovy je všeobecně vhodný poměr n/n
k
= 3 až 5.
2.2.2 Tlumicí prvky
Technické řešení útlumu chvění musí minimalizovat přenos chvění a tím i hlu-
ku ventilátorů do stavebních konstrukcí a napojených potrubí. Technickými
prvky tvoří pružné vložky a pružná uložení. Pružné vložky se užívají k napojení
potrubí na hrdla ventilátorů a vzduchotechnických jednotek. Z pružných ulože-
ní jsou pro své vlastnosti optimální pružinové ocelové tlumiče a mají proto nej-
širší uplatnění při uložení ventilátorů. Sestavné vzduchotechnické jednotky
mají ventilátor a elektromotorem uloženy společně na rámu, jenž je uložen na
izolátorech chvění. K pružnému uložení lze také užít pryžové tlumiče,
v minulosti se používaly i korkové desky. Schémata izolátorů chvění jsou na
obr. 4.





- 13 (18) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-11, Hluk a chvění ve vzduchotechnice

Pryž
Pryž

Obr. 4 Schéma pryžových a pružinových izolátorů chvění
2.2.3 Návrh pružného uložení
Výchozí hodnoty návrhu tvoří otáčky a hmotnost zařízení (ventilátoru), zvole-
ný počet uložení a poměr n/n
k
. Pro vstupní hodnoty se vypočte statické stlačení
a nutná tuhost pružin. Pro zvolený tlumič z katalogu výrobců se provede výpo-
čet účinností tlumení a posouzení návrhu s hodnotou optimální pro účel budo-
vy. Algoritmus návrhu ocelových pružinových tlumičů uvádí [2].
2.2.4 Stavební opatření minimalizující chvění VZT
Negativní dopady chvění ventilátorů na akustické mikroklima budovy se eli-
minují zejména:
• kvalitním pružným uložením individuálně osazených ventilátorů,
• návrhem pružného uložení, které má zajistit, aby frekvence vlastního kmitá-
ní zařízení byla ve všech rovinách podstatně odlišná od frekvencí budicí síly
a momentů,
• uplatněním volného a měkkého uložení zařízení v prostoru s napojením
ventilátorů, jednotek apod. na přípojná zařízení pomocí pružných spojek či
manžet,
• návrhem kvalitního výrobku, jehož výrobce zajistil minimalizací budicí síly
a momentů včetně kvalitního dynamického vyvážení.
2.3 Příklad
Zadaní: Úkolem je posouzení akustických poměrů vytvářených vzduchotech-
nickým systémem a zabezpečení akustického mikroklimatu pro
přednáškový sál. Schéma systému je na níže uvedeném obrázku.
Postup: 1. Přehled výpočtových hodnot
2. Výpočet hladiny akustického tlaku v místě posluchače
3. Určení maximálně přípustných hladin
4. Návrh tlumiče hluku
- 14 (18) -
Hluk a chvění ve vzduchotechnice
Řešení:
Numerické řešení s event. návr-
hem tlumiče vyžaduje hodnoty
akustických charakteristik kom-
ponentů vzduchotechnického sys-
tému. Úloha je včetně zmíněných
hodnot náplní [2].
18600
80
0/
50
0
1
23 4 5
6
400/250
16
20
0
SV 3600 L
sp

L
so

A
S,
α


2.4 Úkol
Zadání kontrolního úkolu
Určete hlukové poměry v místě A venkovním prostoru vyvolané provozem
ventilátoru, jenž je osazen ve strojovně vzduchotechniky. Posuzované místo je
vzdáleno 25 m od otvoru výdechu z ventilátoru na fasádě budovy. Akustický
výkon ventilátoru je v níže uvedené tabulce.
frekvence (Hz) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
akustický výkon
ventilátoru (dB/A)
64 73 80 87 89 86 70 73
2.5 Kontrolní otázky
Veličiny charakterizující hluk a jejich specifikace
Veličiny charakterizující chvění
Základní právní předpisy pro řešení problematiky hluku
Čísla třídy hluku, definice, účel, aplikace
Šíření hluku ve volném a omezeném prostoru
Zdroje hluku ve vzduchotechnice
Šíření hluku vzduchotechnickým zařízením budovy
Tlumiče hluku a jejich návrh
Návrh pružného uložení
Metody a technická řešení k minimalizace přenosu hluku a chvění


- 15 (18) -

Závěr
3 Závěr
3.1 Shrnutí
Hluk a chvění je negativním činitelem vnitřního prostředí. Výchozí pro posu-
zování problematiky jsou poznatky o šíření hluku volným a omezeným prosto-
rem a přípustné hodnoty hluku ve vnitřním i venkovním prostoru. Řešení a
návrh prvků útlumu hluku vzduchotechnického zařízení vyžaduje výpočet
akustických poměrů v místě pobytu osob. Algoritmus zahrnuje výpočet útlumu
hluku šířeného vzduchotechnickým zařízením vykazujícím přirozený útlum
(potrubí, regulační klapky, filtry, reflexe se vyústce) a vyčíslení diference mezi
přirozeným útlumem a přípustnou hladinou hluku v místnosti. Na kladnou dife-
renci se navrhuje tlumič hluku v provedení jako tlumicí komora vzduchotech-
nických jednotek nebo jako samostatný prvek, osazený do vzduchotechnického
potrubí. Útlum chvění (hluk šířený konstrukcí) se eliminuje pružnými vložkami
k uložení ventilátoru, pryžovými pružinami a tlumícími vložkami ve spojení
ventilátoru s tuhým připojením zejména potrubím.
3.2 Studijní prameny
3.2.1 Seznam použité literatury
[1] Gebauer, G., Rubinová, O., Horká, H. Vzduchotechnika. ERA, Brno
2005
[2] Hirš, J., Gebauer, G., Rubinová, O. Vzduchotechnika – návrh a příkla-
dy. Cerm Brno 2005
[3] Hirš, J., Gebauer, G., Rubinová, O. Vzduchotechnika-příklady a návrhy.
Cerm, Brno 2006
[4] Chyský, J., Hemzal, K., a kol. Větrání a klimatizace. Bolit, Brno 1993
[5] Nový, R. Hluk a chvění. ČVUT, Praha 1995
[6] Názvoslovný výkladový slovník z oborů techniky prostředí. Přílohy ča-
sopisu VVI 2001 a 2002
[7] ČSN 12 0000 Vzduchotechnická zařízení. Názvosloví
[8] Vyhláška MZ č. 6/2003, kterou se stanoví hygienické limity chemic-
kých, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí poby-
tových místností některých staveb
[9] Vyhláška MZ č. 107/2001 Sb. o hygienických požadavcích na stravo-
vací služby a zásadách osobní a provozní hygieny při činnostech epi-
demiologicky závažných
[10] Vyhláška MZ č. 108/2001 Sb., ze dne 8. 3. 2001, kterou se stanoví hy-
gienické požadavky na prostory a provoz škol, předškolních zařízení a
některých školských zařízení.
- 17 (18) -
TZB-Vzduchotechnika, modul BT02-11, Hluk a chvění ve vzduchotechnice
[11] [53] Vyhláška MPR č. 137/1998 o obecných technických požadavcích
na výstavbu
[12] Nařízení vlády č. 441/2004, kterým se stanoví podmínky ochraně veřej-
ného zdraví zaměstnanců
[13] Nařízení vlády č. 502/2000 o ochraně zdraví před nepříznivými účinku
hluku a vibrací ve znění novely Nařízení vlády č. 88/2004 o ochraně
zdraví před nepříznivými účinku hluku a vibrací
[14] Nařízení vlády č. 523/2002, kterým se stanoví podmínky ochraně veřej-
ného zdraví zaměstnanců, které upravuje Nařízení vlády č. 178/2001,
kterým se stanoví podmínky ochraně veřejného zdraví zaměstnanců
3.2.2 Seznam doplňkové studijní literatury
[15] Recknagel-Spenger-Hönmann Taschenbuch für Klimatechnik. Olden-
bourg, Mnichov 2004
3.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny
[16] www.tzbinfo.cz
- 18 (18) -