Шум вентилятора Blauberg: как читать акустические характеристики

Шум вентилятора: как читать акустические характеристики, если в карточке стоит одно число, а в каталоге — таблица из трёх строк и восьми октав? Строки показывают уровни звуковой мощности, излучаемой во входной воздуховод, в выходной и через корпус в окружающее пространство; все они даны для одной рабочей точки. Например, у Blauberg Iso-Mix EC 200 в характеристиках значится 43 дБА на 3 м: это шум корпуса. В воздуховоды вентилятор излучает 68 и 70 дБА звуковой мощности.

Уровень звуковой мощности и уровень звукового давления

LwA — корректированный по шкале A уровень звуковой мощности источника. Это свойство самого вентилятора в этом режиме, от помещения и расстояния он не зависит. LpA — корректированный по A уровень звукового давления в точке, где стоит слушатель или микрофон. Он зависит от расстояния, отражений, экранирования и условий монтажа, поэтому LpA в каталоге приводят вместе с расстоянием.

В таблице Iso-Mix EC 200 LpA приведены для всех трёх строк; для корпуса это 52 дБА на 1 м и 43 дБА на 3 м. Разница 9 дБ близка к теоретическому спаду прямого звука в свободном поле при утроении расстояния — 20 · lg 3 ≈ 9,5 дБ. В реальном помещении отражения добавляют уровень, а подвесной потолок или перегородка могут его снизить. Поэтому каталожные 43 дБА на 3 м нельзя напрямую принимать за уровень на рабочем месте.

Три пути шума: вход, выход и корпус

Канальный вентилятор передаёт шум тремя путями, и каталог Blauberg приводит каждый отдельно. Для Iso-Mix EC 200 данные такие:

Октавные полосы указаны в герцах, уровни — по шкале A. Если вентилятор работает на приток, в обслуживаемые помещения по сети идёт шум из строки «в выходной воздуховод», а строка «во входной» описывает ветвь к решётке забора. На вытяжке наоборот: к помещениям обращена всасывающая сторона. Строка «через корпус» важна, когда вентилятор висит за подвесным потолком над рабочим местом.

Одна точка в помещении часто получает шум сразу несколькими путями: через корпус, через решётку и через стенки воздуховода. Поэтому для расчётной точки находят все пути, для каждого берут свою строку таблицы, а полученные уровни складывают энергетически. Корпус Iso-Mix EC содержит слой минеральной ваты толщиной 50 мм; итоговые уровни по всем трём путям уже приведены в таблице, а дополнительное снижение шума в воздуховодах дают сеть и шумоглушители.

Рабочая точка, к которой привязаны цифры

Акустические данные сняты в одном режиме. На графике Iso-Mix EC 200 точка измерения отмечена треугольником на кривой 10 В — это примерно 1100 м³/ч при статическом давлении около 100 Па. В другом режиме вентилятор шумит иначе.

Рабочая точка — пересечение характеристики вентилятора с характеристикой сети. При неизменной конфигурации сети её сопротивление часто приближённо описывают зависимостью Δp = k · L². Пусть в условном примере вентилятору нужно 150 Па статического давления при 800 м³/ч, тогда k = 150 / 800² и кривая сети проходит через 37,5 Па при 400 м³/ч и около 234 Па при 1000 м³/ч. Давление сети приводят к тому же определению, что и на графике производителя, — здесь к статическому. Сопротивление фильтров и клапанов меняется по мере загрязнения и при регулировке, поэтому его берут из данных производителей этих элементов. Положив кривую сети на график вентилятора, находят точку, где расход и давление совпадают. В этом примере кривая 10 В пересекает сеть примерно при 900 м³/ч и 190 Па — левее и выше треугольника, поэтому табличные уровни для неё служат ориентиром. Чтобы получить ровно 800 м³/ч, управляющий сигнал снижают, и рабочая точка сдвигается по той же кривой сети вниз.

Почему нельзя выбирать только по максимальному расходу? Максимум Iso-Mix EC 200 — 1240 м³/ч — указан на каталожной кривой при нулевом статическом давлении. Расход вентилятора в смонтированной сети определяют по её характеристике, и он обычно заметно меньше. Если выбрать модель по максимуму, она может не дать нужного расхода. Обратная ошибка — оставить на полной скорости модель с большим запасом и срезать лишний расход дросселем: вентилятор работает на 10 В и шумит, а дроссель добавляет собственный шум. Лишний расход лучше снимать снижением скорости.

Статическое и полное давление, КПД

На графике Blauberg по вертикали отложено статическое давление. Полное давление вентилятора в стандартном определении равно сумме статического давления и динамического давления в выходном сечении pд = ρv²/2. Примем для оценки проходное сечение Ø200 мм и плотность воздуха 1,2 кг/м³: в точке измерения скорость около 1100 / 3600 / 0,0314 ≈ 9,7 м/с, динамическое давление — около 1,2 × 9,7² / 2 ≈ 57 Па, полное — около 157 Па. Сравнивать вентиляторы разных производителей можно только по одному и тому же виду давления.

КПД оценивают в той же точке. Полезная мощность потока — расход в м³/с, умноженный на давление: при 0,31 м³/с и 100 Па статического давления это около 31 Вт против 120 Вт потребления на кривой 10 В, то есть статический КПД агрегата вместе с двигателем — около 25 %. По полному давлению получается около 48 Вт и КПД около 40 %. Вблизи максимума КПД вентилятор, как правило, и шумит меньше, но конкретный уровень берут из акустических данных модели.

Регулирование и запас

EC-двигатель Iso-Mix EC управляется сигналом 0–10 В: от встроенного или внешнего регулятора, контроллера с датчиками или системы диспетчеризации. На графике кривые построены для напряжений от 2 до 10 В, и каждая даёт свою рабочую точку на той же сети. Снижение скорости обычно уменьшает и расход, и шум; уровни в выбранной точке уточняют по акустическим данным производителя или измерением.

Мы рекомендуем подбирать вентилятор так, чтобы он давал заданный расход и с чистым, и с загрязнённым фильтром. Тогда при чистом фильтре остаётся запас регулирования до 10 В; при неизменном сигнале загрязнение фильтра снижает расход, и скорость поднимают вручную или автоматикой. Рабочую точку выбирают в устойчивой области характеристики, по возможности ближе к максимуму КПД; область у левого края кривой — малый расход при высоком давлении — обычно шумнее, и КПД там ниже.

Как перейти от каталога к шуму в помещении

Отправная точка — допустимый уровень шума для конкретного помещения: его задают санитарные и строительные нормы шума с учётом назначения и времени суток. Каталожные 43 дБА этот критерий не заменяют.

Нормы и расчёт шумоглушителя работают с октавными уровнями, поэтому из таблицы каталога сначала снимают коррекцию A. Её значения по октавам от 63 до 8000 Гц: −26,2; −16,1; −8,6; −3,2; 0; +1,2; +1,0; −1,1 дБ (ГОСТ Р ИСО 16032-2015, приложение А). Для строки выхода Iso-Mix EC 200 получаются некорректированные уровни около 68, 66, 68, 67, 66, 63, 62 и 59 дБ. Самые сильные полосы — 63 и 250 Гц, около 68 дБ, хотя по шкале A полоса 63 Гц выглядит самой тихой. Поглощающие глушители хуже всего гасят именно низкие частоты: для них часто нужен более длинный глушитель или другая конструкция.

Дальше рассчитывают ослабление шума по сети до каждой расчётной точки и переходят от уровня звуковой мощности к уровню звукового давления в помещении — с учётом расстояния до слушателя и звукопоглощения помещения. Полученные октавные уровни сравнивают с допустимыми. Требуемое заглушение определяют в каждой полосе, а шумоглушитель выбирают по его октавному заглушению, собственному шуму и потерям давления при расчётном расходе.

Проверка шума на объекте

На объекте шумомером с октавными фильтрами измеряют уровень в рабочей зоне при работающей системе и фон при выключенной. Если фон ниже уровня с работающей системой на 10 дБ и больше, поправку не вводят. При разнице от 4 до 10 дБ уровень корректируют по формуле ГОСТ Р ИСО 16032-2015 в каждой октавной полосе; при разнице меньше 4 дБ поправка ограничена 2,2 дБ, и результат считают верхней оценкой. Метод подходит для постоянного во времени фона. Отключение системы выделяет её суммарный вклад — вентилятора, решёток и клапанов вместе.

Передачу вибрации снижают подобранными виброопорами и гибкими вставками. Для расчёта шума, который идёт через строительные конструкции, каталожной акустической таблицы недостаточно: нужны данные о вибрации, креплениях и самих конструкциях.

Порядок подбора тихого вентилятора

1. Задать допустимые уровни шума для помещения.
2. Определить расход и посчитать сопротивление сети при этом расходе, в том же определении давления, что и каталог.
3. Найти рабочую точку на графике вентилятора с чистым и загрязнённым фильтром.
4. Сравнить рабочую точку с точкой акустических измерений; при заметном расхождении считать табличные уровни ориентиром.
5. Найти все пути шума к расчётной точке и взять для каждого свою строку таблицы.
6. Снять коррекцию A, рассчитать октавные уровни в помещении и подобрать шумоглушители по требуемому заглушению.
7. После монтажа измерить уровень в рабочей зоне и фон.

Iso-Mix EC выпускается под каналы от 100 до 315 мм, и акустическая таблица в даташите приведена для каждого типоразмера так же, как для EC 200 (у 150 и 160 — общая). Подобрать модель под свою сеть можно среди шумоизолированных вентиляторов и канальных вентиляторов для круглых каналов.