Akoestische aspecten van individuele mechanische woningventilatie

OPTIVENT achtergrondbijlage 06

Akoestische aspecten van individuele mechanische woningventilatie Debby Wuyts Afdeling Akoestiek (AC) Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf WTCB 16/07/2013

Inhoudstabel 1.

2.

BASISBEGRIPPEN EN GROOTHEDEN .....................................................................................................3

1.1

Geluiddrukniveau ........................................................................................................ 3

1.2

Geluidvermogenniveau ............................................................................................... 3

1.3

Geluidspectrum ........................................................................................................... 3

1.4

A‐weging ...................................................................................................................... 4

1.5

NR‐getal ....................................................................................................................... 5

1.6

Samenstellen van geluidniveaus ................................................................................. 5

1.7

Verband tussen geluidvermogenniveau en geluiddrukniveau .................................... 6

1.8

Akoestische eigenschappen van een gesloten ruimte ................................................ 7

BRONNEN VAN VENTILATIELAWAAI .......................................................................................................9

2.1

Subjectieve waarneming ............................................................................................. 9

2.2

Actieve geluidbronnen .............................................................................................. 10

2.2.1

Geluidvermogen afgestraald in de ruimte ......................................................... 11

2.2.2

Geluidvermogen ingestraald in de toe‐ en afvoerkanalen ................................ 11

2.2.3

Ventilatorwetten ................................................................................................ 13

2.3 3.

Passieve geluidbronnen ............................................................................................. 13

OVERDRACHTSWEGEN VOOR VENTILATIELAWAAI ................................................................................15

Optivent Achtergrondbijlage 06 - Akoestiek aspecten v130716

1/25

4.

5.

ANDERE BRONNEN VAN GELUIDHINDER ..............................................................................................17

4.1

Overspraak ................................................................................................................. 17

4.2

Akoestische lekken .................................................................................................... 17

4.3

Geluidoverdracht via doorstroomopeningen (DO) ................................................... 17

4.4

Geluidhinder in de omgeving .................................................................................... 17

4.5

Natuurlijke luchttoevoer‐ en/of afvoer ..................................................................... 18

GRENSWAARDEN VOOR HET AKOESTISCH COMFORT...........................................................................19

5.1

Ventilatielawaai ......................................................................................................... 19

5.2

Natuurlijke toevoeropeningen .................................................................................. 21

5.3

Geluidisolatie tussen lokalen ..................................................................................... 21

5.4

Geluidhinder in de omgeving .................................................................................... 21

6.

METING VAN GELUIDVERMOGENNIVEAU .............................................................................................21

7.

REKENMODELLEN VOOR VENTILATIELAWAAI .......................................................................................21

8.

MOGELIJKE INGREPEN OM GELUIDHINDER TE VOORKOMEN OF VERBETERINGSMAATREGELEN ...............22

Deze bijlage vormt een aanvulling op de praktijkrichtlijn ‘ventilatiesystemen in woningen’ die werd opgesteld door het WTCB in het kader van het IWT project Optivent (VIS‐CO‐95076). Deze documenten werden met de grootste zorg opgesteld. Het WTCB kan echter niet aansprakelijk gesteld worden voor eventuele schade die door gebruik van deze informatie zou zijn veroorzaakt.


2/25

1. Basisbegrippen en grootheden 1.1 Geluiddrukniveau Het geluiddrukniveau Lp [dB] is de logaritmische uitdrukking van de effectieve geluiddruk : 2  p eff    L p  10 log  p 02    Met : peff : de effectieve geluiddruk [Pa] : de referentiewaarde voor de effectieve geluiddruk (p0=20μPa) p0 1.2 Geluidvermogenniveau Een geluidveld opwekken en in stand houden noodzaakt een continue toevoer van geluidenergie. Teglijk wordt in een geluidveld ook geluidenergie getransporteerd. Men kenmerkt een geluidbron, bijvoorbeeld een ventilator in een luchtbehandelingskast, steeds door haar geluidvermogen, hetzij afgestraald door de unit in de ruimte, hetzij ingestraald in de kanalen. Het geluidvermogen in deze kanalen is de per seconde getransporteerde energie in de geluidgolven met de snelheid van het geluid (niet van de luchtstroom dus!). Net zoals het geluiddrukniveau wordt het geluidvermogen door een logaritmische grootheid gekarakteriseerd, het geluidvermogenniveau LW[dB] : W   LW  10 log  W0  Met : W : het geluidvermogen [W] W0 : de referentiewaarde voor het geluidvermogen (W0=10‐12W) 1.3 Geluidspectrum De meeste geluiden bevatten verschillende frequentiecomponenten (~ toonhoogten), van laag‐, over midden‐, tot hoogfrequent geluid. De frequenties worden ingedeeld in frequentiebanden, zoals octaafbanden of terts(=1/3‐octaafbanden). De verdeling van de geluidenergie (vermogen) over de verschillende frequentiebanden noemt men het geluidspectrum. De analyse van geluid vanwege comfortinstallaties gebeurt veelal in octaafbanden, van 63 Hz (minimaal) tot 8000 Hz (maximaal). Hieronder een overzicht van de verschillende octaafbanden en de overeenkomstige tertsbanden, gekenmerkt door hun “middenfrequentie”, binnen deze frequentiezone.


3/25

Middenfrequentie octaafband 63 Hz

125 Hz

250 Hz

500 Hz

1000 Hz

2000 Hz

4000 Hz

8000 Hz

Middenfrequentie tertsbanden 50 Hz 63 Hz 80 Hz 100 Hz 125 Hz 160 Hz 200 Hz 250 Hz 315 Hz 400 Hz 500 Hz 630 Hz 800 Hz 1000 Hz 1250 Hz 1600 Hz 2000 Hz 2500 Hz 3150 Hz 4000 Hz 5000 Hz 6300 Hz 8000 Hz 10000 Hz

1.4 A‐weging Het spectrum van het gemeten of berekende geluiddrukniveau kan gewogen worden met een filter. Deze filter is gebaseerd op de gevoeligheid van het gehoor en noemt men de A‐ weging. Het A‐gewogen geluiddrukniveau LpA [dB(A)] is het geluiddrukniveau gefilterd door de A‐weging waarbij bepaalde frequentiecomponenten afgezwakt of versterkt worden volgens de gehoorgevoeligheid. Ook het geluidvermogenniveau kan op deze manier “gewogen” worden volgens de gehoorgevoeligheid. Men spreekt in dat geval van het A‐ gewogen geluiddrukniveau LWA [dB(A)]. Onderstaande tabel geeft de correctietermen voor de A‐weging in octaafbanden. A‐weging

63 ‐26.2

125 ‐16.1

Middenfrequentie van de octaafband [Hz] 250 500 1000 2000 4000 ‐8.6 ‐3.2 0 +1.2 ‐1

8000 ‐1.1

Deze waarden illustreren een hoge geluidgevoeligheid van het menselijk gehoor rond 2000 Hz. Het gehoor is daarentegen aanzienlijk minder gevoelig voor de lage tonen.


4/25

1.5 NR‐getal Het geluid vanwege ventilatiesystemen wordt veelal uitgedrukt op basis van A‐gewogen geluiddruk‐ of geluidvermogenniveaus. Daarnaast kan dit type geluidspectrum ook beoordeeld of gekarakteriseerd worden op basis van het NR getal. Het geluidspectrum wordt hiertoe vergeleken met de NR curven, interpoleerbaar tot op 1 dB nauwkeurig. Het nummer van de NR curve die net boven het bronspectrum gelegen is, bepaald het NR‐getal. Deze procedure is enkel bruikbaar voor continu geluid met een breed spectrum, zoals ventilatielawaai. De bepaling van het NR‐getal kan ook rekenkundig gebeuren op basis van de hierna gegeven formule : L a NR  p b Hierbij nemen a en b de waarden aan uit onderstaande tabel : Middenfrequentie van de octaafband [Hz] 63 125 250 500 100 2000 4000 8000

a

b

35.5 22.0 12.0 4.8 0.0 ‐3.5 ‐6.1 ‐8.0

0.790 0.870 0.930 0.974 1.000 1.015 1.025 1.030

1.6 Samenstellen van geluidniveaus Het optellen van de geluid(druk of vermogen) niveaus vanwege twee onafhankelijke geluidbronnen gebeurt logaritmisch. Voor de som van twee geluiddrukniveaus Lp1 en Lp2 : Lp 2  Lp1  10  L p  10 log 10  10 10      Met Lp : het samengestelde geluiddrukniveau Indien Lp1 = Lp2 (of twee identieke geluidbronnen), geldt: Lp1    Lp1  L p  10 log 2 * 10 10   10 log 2  10 log10 10   3 L p1         Optivent Achtergrondbijlage 06 - Akoestiek aspecten v130716

5/25

Analoog voor 4 identieke geluidbronnen, geldt: Lp1    Lp1  L p  10 log 4 * 10 10   10 log 4  10 log10 10   6 L p1         En tenslotte voor 10 identieke geluidbronnen geldt: Lp1    Lp1  L p  10 log10 * 10 10   10 log 10  10 log10 10   10 L p1         Voor het geluidvermogenniveau gelden analoge rekenregels. 1.7 Verband tussen geluidvermogenniveau en geluiddrukniveau Het geluiddrukniveau resulteert uit de geluidafstraling van een geluidbron met een bepaald geluidvermogen. Dit resulterende geluiddrukniveau is voor een bepaalde geluidbron, in casu geluidafstralend onderdeel in het ventilatiesysteem, afhankelijk van de akoestische eigenschappen van de ruimte en de positie van de geluidbron in de ruimte. In een gesloten ruimte is het benaderende verband tussen geluidvermogenniveau LW [dB] van een in de ruimte afstralend onderdeel in het ventilatiesysteem en geluiddrukniveau Lp[dB] als volgt : 4  Q L p  Lw  10 log    4R ² A  Met: : het geluidvermogenniveau van het in de ruimte afstralende onderdeel in het LW ventilatiesysteem [dB] Q : de richtingsfactor, die de positie van de geluidbron ten opzichte van de wanden van de ruimte aangeeft (zie onderstaande tabel) R : de afstand tot de geluidbron [m] A : de geluidabsorptie in de ruimte [m²] Richtingsfactoren voor geluidafstraling in gesloten ruimten:


6/25

Gesloten ruimte

In de ruimte (1)

Richtingsfactor Q = 1

Tegen een wand In de hoek (2) tussen wanden (3) Q = 2 Q = 4

In de hoek tussen 3 wanden (4) Q = 8

Lage geluiddrukniveaus zijn te verwachten in een ruimte met veel geluidabsorptie (A), op grote afstand van een geluidbron met een laag geluidvermogenniveau, opgesteld op voldoende afstand van de reflecterende wanden in de ruimte (Q=1). Hoge geluiddrukniveau zijn daarentegen te verwachten in een ruimte met weinig geluidabsorptie (galmend), op korte afstand van de geluidbron met een hoog geluidvermogenniveau, opgesteld in een hoek tussen 3 wanden (Q = 8). 1.8 Akoestische eigenschappen van een gesloten ruimte Een gesloten ruimten wordt akoestisch gekarakteriseerd door haar nagalmtijd, d.i. de tijd nodig om het geluiddrukniveau na het onderbreken van een bron 60 dB te laten afnemen. De nagalmtijd wordt uitgedrukt in seconden en bepaald voor iedere frequentieband. De nagalmtijd van de ruimte stijgt naarmate het volume (V) toeneemt en de aanwezige hoeveelheid geluidabsorberende oppervlakken in de ruimte (A) afneemt. De relatie tussen nagalmtijd, volume en absorptie van de ruimte wordt gegeven d oor de formule van Sabine (strikt genomen enkel geldig in kubusvormige ruimten met uniform verdeelde geluidabsorptie): V T 6A Met : T : de nagalmtijd in de ruimte [s] V : het volume van de ruimte [m³] A : de geluidabsorptie in de ruimte [m²] Door het meten van de nagalmtijd kan de hoeveelheid absorptie A [m²] in de ruimte bepaald worden. Omgekeerd bepaald de nagalmtijd het “akoestische karakter” van de ruimte en kan deze beïnvloed worden door in te spelen op volume en aanwezige absorptie in de ruimte. De geluidabsorptie A [m²] van de ruimte kan als volgt berekend worden : A    i Si i Waarbij : αi: de geluidabsorptiecoëfficiënt van het vlak [‐], variërend tussen 0 (0% absorptie) en 1 (100% absorptie) Optivent Achtergrondbijlage 06 - Akoestiek aspecten v130716

7/25

Si:

de oppervlakte van het overeenkomstige vlak [m²]


8/25

2. Bronnen van ventilatielawaai 2.1 Subjectieve waarneming De subjectieve waarneming van geluid vanwege de mechanische toevoer of afvoer van lucht varieert naargelang de dominante geluidbron voor in het beschouwde frequentiegebied. Onderstaande tabel geeft het subjectief waargenomen geluid weer vanwege het dominant afstralende onderdeel in het ventilatiesysteem voor verschillende frequentiezones. Frequentie‐gebied 8‐32 Hz 15‐125 Hz 63‐250 Hz 125‐500 Hz

1000‐8000 Hz

Subjectieve waarneming Kloppend, bonzend geluid

Typische geluidbronnen Turbulente luchtstroming, onstabiele ventilator Rommelend geluid Turbulente luchtstroming, zwakke trillingsisolatie Ronkend geluid Ventilatoren, turbulente luchtstroming Zoemend geluid en Zwakke trillingsisolatie brommend geluid Ventilatorgestuurde VAV units Sissend geluid en gesuis Roosters

Bron: 2009 ASHRAE Handbook—Fundamentals, Chapter 8

Hieruit blijkt dat zowel de werking van de ventilator als “actieve geluidbron” (ventilatorlawaai) als de luchtstroming, zogenaamde “passieve geluidbron” (stromingslawaai) verantwoordelijk kan zijn voor geluidhinder vanwege een mechanisch ventilatiesysteem. (1) Dit schema illustreert alle mogelijke bronnen van geluidhinder bij een mechanisch ventilatiesysteem. (1) (1) Het principeschema is eveneens geldig voor Luchttoevoer‐ of afvoer mechanische luchtafvoer waar het ventilatielawaai zich stroomopwaarts voorplant in de kanalen. We (2) onderscheiden vooreerst de ventilator als (4) belangrijkste bron van ventilatielawaai, het (4) zogenaamde “ventilatorlawaai” (1). De ventilator straalt geluid af in de ruimte waar de groep (4) (5) opgesteld staat, maar ook rechtstreeks in de hoofdkanalen waarop ze aangesloten is. Deze (3) (4) ingestraalde component plant zich voort in de kanalen en wordt voornamelijk afgestraald door de (5) ventielen in de bediende lokalen. Daarnaast wordt ook geluid geproduceerd door de luchtstroming in de kanalen, het zogenaamde “stromingslawaai” (2). Deze is veelal ondergeschikt aan het (3) ventilatorlawaai, maar kan belangrijk worden wanneer het ventilatorlawaai reeds grotendeels Optivent Achtergrondbijlage 06 - Akoestiek aspecten v130716

9/25

gedempt is. Ook dit stromingslawaai wordt voornamelijk via de ventielen in de lokalen afgestraald. Zoals geïllustreerd op de afbeelding kan het ventilatielawaai, d.i. de combinatie van het ventilator‐ én stromingslawaai, ook afgestraald worden door de kanaalwanden en plaatselijk problemen van “geluiduitbraak” (3) veroorzaken. Een mechanisch ventilatiesysteem bestaat bovendien uit een potentieel groot aantal trillende onderdelen. Via harde contacten kan dit “structureel geluid” (4) overgedragen worden aan het gebouw en als hinderlijk geluid afgestraald worden door wanden en vloeren. Tenslotte kan eveneens een probleem van geluidoverdracht tussen lokalen onderling via de lucht in de kanalen ontstaan. Dit probleem van “overspraak” (5) kan optreden tussen relatief ‘stille’ lokalen met een directe verbinding in het leidingennet. In de volgende hoofdstukken worden de verschillende bronnen (2.2 en 2.3) en overdrachtswegen (hoofdstuk 1) van ventilatielawaai alsook andere vormen van geluidhinder gerelateerd aan het ventilatiesysteem (hoofdstuk 4) meer in detail besproken. In hoofdstuk 1 worden ontwerp‐ en uitvoeringsrichtlijnen gegeven om de verschillende vormen van geluidhinder vanwege het mechanische ventilatiesysteem te vermijden. 2.2 Actieve geluidbronnen De ventilator ingebouwd in de ventilatiegroep wordt beschouwd als de actieve of primaire geluidbron in een mechanisch ventilatiesysteem. De werking van de ventilator genereert zowel geluid als trillingen. De geproduceerde trillingen kunnen overgedragen worden aan de elementen van het gebouw of de installatie waarmee de unit star verbonden is of hard contact maakt. Zo kunnen trillingen doorgegeven worden aan het toevoer‐ en afvoerkanaal, alsook aan het gebouw via de ophang‐ of steunpunten van de unit. De kast zelf is veelal opgebouwd met sandwichpanelen (stalen beplatingen met kern in minerale wol of schuim, waarvan binnenzijde al dan niet geperforeerd). De ventilator wordt hierbinnen trillingsgedempt opgesteld om directe aanstoot van de kastwanden te vermijden en de afstraling van de kast te beperken. Het geproduceerde geluid vanwege de werking van de ventilator is veelal van aerodynamische oorsprong in geval van een goed geconstrueerde en uitgebalanceerde installatie. Ook andere onderdelen binnen de ventilatiegroep, zoals elektrische motoren, verwarmings‐ of koelunits, eventuele bevochtigers, en de filters kunnen geluid produceren. Het totaal geproduceerde geluidvermogen door de werking van de unit wordt enerzijds afgestraald door de unit in de ruimte zelf en anderzijds ingestraald in de toevoer‐ en afvoerkanalen.


10/25

2.2.1 Geluidvermogen afgestraald in de ruimte Het geluidvermogen afgestraald in de ruimte waar de ventilatieunit opgesteld staat, wordt gekarakteriseerd door het geluidvermogenniveau LW,unit. Deze grootheid wordt bepaald volgens de meetprocedures opgegeven in de ISO 3742 en situeert zich meestal in de grootteorde van 50 dB(A) tot 60 dB(A). Indicaties zoals het geluiddrukniveau op bepaalde afstand (veelal 1 m) van installatie zijn minder betrouwbaar, gezien de onzekerheid op de meetcondities die geluiddrukniveau beïnvloeden zoals akoestische kenmerken van de meetruimte en opstelling van de installatie (zie hoofdstuk 1.7 Verband tussen geluidvermogenniveau en geluiddrukniveau). Het afgestraalde geluidvermogen vanwege de ventilatie‐unit in de ruimte is echter veelal verwaarloosbaar ten aanzien van de geluidafstraling vanwege de hier aanwezige kanalen en aansluitmoffen in de technische ruimte. In geval van smalle luchtspleten tussen unit en gebouw, treedt weliswaar een verhoogde blootstelling van het bouwelement aan het afgestraalde geluid op. Voor nabijgelegen geluidgevoelige ruimten kan dit aanleiding geven tot ongewenste hoge geluidniveaus. Het aanbrengen van geluidabsorberende materialen zoals minerale wol in deze smalle spleten levert veelal weinig verbetering. Een ander probleem dat zich kan voordoen bij hoge geluidniveaus in de (technische) ruimte is het opnieuw instralen van het door de unit afgestraalde geluid op de kanalen die zich in dezelfde ruimte bevinden. In geval van aanwezigheid van een geluiddemper, spreekt men van “by‐pass geluiden” invallend op de kanaalstukken achter de geluiddemper die zich nog in de (technische) ruimte bevinden. 2.2.2 Geluidvermogen ingestraald in de toe‐ en afvoerkanalen Het geluidvermogen rechtstreeks ingestraald in de toevoer‐ en afvoerkanalen aangesloten op de unit, wordt gekarakteriseerd door de geluidvermogenniveaus LW,in (toevoer) en LW,out (afvoer), bepaald op basis van metingen of berekend met behulp van empirische prognoseformules. Meetwaarden worden bepaald volgens de voorschriften in de normen ISO 5136 of EN 13141‐4, bij voorkeur voor verschillende, courante werkingspunten (debiet, druk). Voor units met warmtewisselaars stroomafwaarts van de ventilatoren, vertegenwoordigt het vermogen in het toevoerkanaal veelal de hoogste waarden, typisch tussen de 60 dB(A) en de 80 dB(A). Het ingestraalde vermogen in het afvoerkanaal schommelt hier veelal tussen 50 dB(A) en 65 dB(A). Een eerste inschatting (± 3 dB) van het ingestraalde geluidvermogen vanwege de ventilator kan gemaakt worden op basis van onderstaande prognoseformule (VDI 2081 e.a.).


11/25

LW ,oct  10 log Q 20 log p 40dB spectrumte rm  zuivere toon term   rendements term *

* indien niet in optimaal werkingspunt Met : LW,oct: het geluidvermogenniveau in octaafbanden [dB] Q: het luchtdebiet [m³/s] ∆p : het totale drukverschil over de ventilator [Pa] Ventilatortype Radiaal achterwaarts gekormde schoepen Radiaal voorwaarts gekromde schoepen Axiaal

63 ‐7

125 ‐8

250 ‐7

{spectrumterm} 500 1000 ‐12 ‐17

‐2

‐7

‐12

‐17

‐22

‐27

‐32

‐37

‐9

‐8

‐7

‐7

‐8

‐10

‐14

‐18

2000 ‐22

4000 ‐27

8000 ‐32

L , 10 log Q 20 log ∆p 40dB spectrumterm zuiveretoonterm rendementsterm, indiennietopoptimaalwerkingspunt Wat de zuivere toonterm betreft, kan een verhoging van enkele dB toegepast worden bij de schoepenfrequentie fs (in functie van het type ventilator) : Ventilatortype Radiaal achterwaarts Radiaal voorwaarts Axiaal

{zuivere toon term} +3 dB +2 dB +6 dB

De schoepenfrequentie van de ventilator wordt als volgt berekend : Nn fs  60 (N= aantal schoepen, n=toerental) De rendementsterm wordt enkel toegepast indien het ventilatorrendement benenden de 70% ligt. {rendementsterm} p.Q Ventilatorrendement   x 100% Pas ≥70% <70%

0 0.4(70‐η)

Pas : het mechanische vermogen gemeten aan de ventilatoras [W] (= elektrisch toegevoegde vermogen verminderd met het rendement van de elektromotor en de verliezen in de aandrijving)


12/25

2.2.3 Ventilatorwetten Voor eenzelfde ventilatorgrootte, kan het geluidvermogenniveau voor een bepaald toerental als volgt berekend worden uit een gekend vermogenniveau bij een ander toerental : n  Lw2  Lw1  50 log 2   n1  met n = toerental Hieruit zou afgeleid kunnen worden dat bij halvering van het toerental het geluidvermogenniveau met 15 dB afneemt. Echter, bij afname van het toerental wordt meer laafgrefquent geluid gegenereerd, dat moeilijk te dempen is. Het kan niettemin interessant zijn om de verschillende standen te onderzoeken en alzo de invloed van het toerental op de geluidproductie bij na te gaan. Bij constant toerental, is het verband tussen geluidvermogenniveau en de grootte van de ventilator als volgt : D  Lw2  Lw1  70 log 2   D1  met D = diameter van het schoepenwiel Het kan bijgevolg interessant zijn de meetresultaten voor het geluidvermogemnniveau te vergelijken voor verschillende ventilatorgroottes en types. Meestal zijn echter geen meetresultaten voorhanden voor alle (of het beoogde) werkingspunt. Fabrikanten kunnen in dat geval de “ventilatorwetten” toepassen die het verband leggen tussen geluidvermogen, toerental en grootte in functie van asvermogen, luchtdebiet en drukval. 2.3 Passieve geluidbronnen Door luchtstroming en turbulenties vanwege snelheids‐ en richtingsveranderingen ontstaan « passieve geluidbronnen » in het kanalennet. Hierbij wordt als het ware ‘geluidenergie’ onttrokken aan de luchtstroom. De geluidproductie vanwege de luchtstroming en turbulenties, kortweg ‘stromingsgeluid’, ligt algemeen lager dan het ventilatorlawaai. Echter, wanneer de geluidproductie optreedt dicht bij de bedieningspunten in geluidgevoelige lokalen, waar het ventilatorgeluid reeds grotendeels gedempt is, kunnen deze passieve geluidbronnen geluidoverlast veroorzaken. Het geproduceerde stromingsgeluid wordt uitgedrukt als een geluidvermogenniveau Lw en kan gemeten worden volgens de norm EN ISO 5135 en EN ISO 7235, zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts voor de verschillende systeemelementen in een bepaald werkingspunt (luchtdebiet, drukval). Volgende systeemelementen kunnen geluid produceren in het kanalenstelsel: rechte kanalen (met of zonder absorberende binnenbekleding), geluiddempers, ventielen of eindroosters, kanaalverbindingen (T‐stukken, Y‐stukken), bochten, sectieveranderingen, brand‐ en regelkleppen. Fabrikantgegevens dienen


13/25

geraadpleegd te worden aangaande het vermogenniveau vanwege het geproduceerde stromingsgeluid in deze elementen. Voor bepaalde onderdelen, zoals sectieveranderingen en kanaalverbindingen, zijn empirische/theoretische formules voorhanden om het geproduceerde geluidvermogenniveau in te schatten. Veelal treedt echter interactie op tussen verschillende elementen in het kanalennet en is de geluidproductie functie van de positie ten aanzien van andere onderdelen die ongunstige aanstroomcondities generen (bvb. bochten). Hoe groter de turbulentie in de aangevoerde lucht, hoe hoger de geluidproductie. Voor bochten en aftakkingen zijn de invoergegevens op basis van prognoseformules daarom veelal weinig betrouwbaar. Door de snelheden in de kanalen te beperken zal echter de geluidproductie in rechte kanalen, bochten en aftakkingen verwaarloosbaar zijn ten aanzien van het ventilatorgeluid en het overige geproduceerde stromingsgeluid. Enkel de geluidproductie vanwege de luchtstroming in brand‐ en regelkleppen, kanaaldempers en eindroosters dient nog bekeken te worden in dat geval.


14/25

3. Overdrachtswegen voor ventilatielawaai Overdracht van ventilatielawaai (d.i. ventilatorgeluid en stromingsgeluid) gebeurt voornamelijk via luchtgeluiden in het kanalenstelsel die afgestraald worden ter hoogte van de ventielen of eindroosters in de bediende lokalen. De nabijheid van reflecterende oppervlakken heeft hierbij een invloed op het resulterende geluiddrukniveau in de ruimte:  Voor lage frequenties : o In het midden van de ruimte : + 0 dB o Nabij één reflecterend vlak : + 3 dB o Nabij 2 reflecterende vlakken : + 6 dB o Nabij 3 reflecterende vlakken : + 9 dB  Voor hoge frequenties : 0 dB De toename van het geluiddrukniveau in de ruimte vanwege één bijkomend reflecterend vlak (wand, plafond) is algemeen kleiner dan 3 dB, voornamelijk laagfrequent. Voor een afstand van 20 cm tot de wand/ het plafond is de invloed beperkt tot 0.5 dB voor de octaafband van 500 Hz en lager. Vanaf 60 cm is de invloed vanwege de nabijheid van het plafond‐ of wandvlak algemeen beperkt tot 0.5 dB in de octaafbanden 125 Hz en 250 Hz. Vanaf 1.5 m is de invloed vanwege het reflecterende vlak zo goed als verwaarloosbaar, ook in de laagste octaafbanden. Het resulterende geluidniveau Lp in de ruimte (zie ook 1.7) is vervolgens een functie van :  de positie van de ventilatieopening in de ruimte (nabijheid van harde plafond‐ en wandvlakken, zie hierboven)  de afstand R [m] tot de opening (in direct veld: verdubbeling van de afstand = ‐ 6 dB)  de aanwezige absorptie in de ruimte (in galmveld : verdubbeling van de aanwezige hoeveelheid geluidabsorptie= ‐ 3 dB) 4  Q L p  Lw  10 log    4R ² A   Rooster in midden ruimte : Q = 1  Rooster in midden van een wand : Q = 2  Rooster in hoek tussen twee wanden : Q = 4  Rooster in hoe tussen drie wanden : Q = 8 Hierbij is LW het resterende geluidvermogenniveau vanwege het ventilatielawaai (ventilator + stroming) in het kanaal, (rekenkundig) verminderd met de eindreflectie ter hoogte van het ventiel of eindrooster, (logaritmisch) vermeerderd met het door het ventiel/rooster gegenereerde stromingsgeluid.


15/25

Daarnaast is er, in mindere mate ook overdracht van afgestraald geluid ter hoogte van de unit (ventilatorlawaai) of ter hoogte van leidingen (uitbraak) en overdracht van rechtstreeks in de structuur geïnjecteerde trillingen via harde contacten tussen gebouw en installatie, ter hoogte van de unit of de kanalen (structureel geluid). Interne trillingsisolatoren in de unit werken immers vaak minder goed dan verwacht. Door het aanbrengen van trillingsdempende materialen in de bevestiging van de unit op het gebouw kan echter het trillingsniveau van de unit zelf toenemen. Het is dan ook aan te raden steeds nauwgezet de montage‐instructies van de fabrikant te volgen. Wat de uitbraak van leidingen betreft, d.i. de geluidafstraling van de kanaalwanden naar de omringende ruimten, is voornamelijk de blootgestelde oppervlakte van de kanalen Sk , geluidisolatie van de kanaalwanden Ri,o (zie fabrikantgegevens) en de aanwezige hoeveelheid ventilatiegeluid in de kanalen bepalend voor de potentiële geluidhinder. Het afgestraalde geluidvermogen vanwege het kanaal kan als volgt berekend worden : S LW ,uit  LW ,in  Rio  10 log k S (beperkt tot LW,in – 3 dB) Met LW,uit: het geluidvermogenniveau uitgestraald door het kanaal [dB] LW,in: het geluidvermogenniveea in het kanaal [dB] Ri,o : de luchtgeluidisolatie van de kanaalwand voor geluiduittrede [dB] Sk: de oppervlakte van de kanaalwand, zichtbaar in het lokaal [m²] S: de oppervlakte van de kanaaldoorsnede [m²] De geluidisolatie van de kanaalwand Rio ligt, voornamelijk laagfrequent, algemeen hoger voor cirkelvormige dan voor rechthoekige kanaaldoorsneden. De omgekeerde geluidisolatie, Roi (buiten‐binnen) is algemeen zwakker (3 dB voor de lage frequenties). Geluid zal dus gemakkelijker ingestraald dan afgestraald worden door de kanalen. Het te verwachten geluiddrukniveau in de ruimte kan hieruit als volgt afgeleid worden : 4  Q L p  LW ,uit  10 log    2Lr A  Met Lp: het geluiddrukniveau in de ruimte [dB] Q: de richtfactor van de bron [‐] (zie hoger) L: de lengte van het kanaal in de ruimte [m] r: de loodrechte afstand van de waarnemer tot het kanaal [m] A: de geluidabsorptie in de ruimte [m²]


16/25

4. Andere bronnen van geluidhinder 4.1 Overspraak Hinderlijke geluidoverdracht van de ene naar andere kamer via de lucht in het kanalenstelsel kan optreden via het kanalenstelsel. Het geluid wordt hierbij voornamelijk ingestraald en afgestraald via de ventielen of roosters. De positionering van deze ventielen of roosters en de lay‐out van het kanalenstelsels bepaalt de mate waarin geluidoverdracht tussen beide lokalen optreedt. Het op deze manier overgedragen geluid kan zelfs domineren op de geluidoverdracht tussen beide ruimte via de gebouwstructuur. Voornamelijk bij verder van elkaar gelegen lokalen of boven elkaar gesitueerde lokalen is dat het geval. Wanneer in deze lokalen een zeer laag achtergrondgeluidniveau heerst (o.a. weinig waarneembaar ventilatielawaai), kan overspraak via het kanalenstelsel een vervelende inbreuk vorm van geluidhinder vertegenwoordigen. 4.2 Akoestische lekken In de doorvoer van kanalen doorheen wanden of vloerplaten kunnen geluidlekken ontstaan. Deze opening dient immers voldoende groot voorzien te worden om geen harde contacten tussen de kanaalwand en het gebouw te veroorzaken. Wanneer de open ruimte rondom de kanaalwand niet of onvoldoende wordt afgedicht, kan dit de geluidisolatie van de wand aanzienlijk doen afnemen. 4.3 Geluidoverdracht via doorstroomopeningen (DO) De geluidisolatie tussen lokalen kan aanzienlijk verminderd worden door de aanwezigheid van niet‐ akoestisch gedempte ventilatieopeningen in de scheidingswand. In geval in deze scheidingswand een niet‐akoestische deur aanwezig is, zal de invloed hiervan beperkt blijven. Wanneer echter grote zorg wordt besteed aan de geluidisolatie van de deur tussen beide lokalen om een zekere geluidisolatie te garanderen, kan geluidoverdracht via de doorstroomopening problematisch worden. 4.4 Geluidhinder in de omgeving Geluidafstraling in de omgeving vanwege het toevoer‐ en afvoerkanaal dat de buitenomgeving verbindt met de ventilatie‐unit is weinig waarschijnlijk, doch niet ondenkbaar. Het lawaai van de ventilatie‐unit kan immers via de in‐ of uitlaat op het dak afgestraald worden naar de buitenomgeving en daar in de aangrenzende tuinen, terrassen of zelfs geluidgevoelige binnenruimten van buurwoningen als hinderlijk ervaren worden.


17/25

4.5 Natuurlijke luchttoevoer‐ en/of afvoer Via de natuurlijke toevoer‐ en afvoeropeningen in de gebouwschil kan omgevingslawaai toetreden in de woningen. Het akoestisch comfort van geluidgevoelige lokalen gericht naar drukke verkeersaders kan hierdoor in het gedrang komen. Het opteren voor een akoestisch verbeterde RTO en/of RAO kan in dat geval aangewezen zijn. In een zeer lawaaierige buitenomgeving, waar de geluidniveaus ook ’s nachts hoog blijven, kan het opteren voor een mechanisch ventilatiesysteem, voornamelijk voor de toevoer van verse lucht noodzakelijk blijken vanuit akoestisch oogpunt. Meer informatie in dit verband is terug te vinden in WTCB‐dossier 2010/4.18 “Geluidshinder door ventilatiesystemen”.


18/25

5. Grenswaarden voor het akoestisch comfort 5.1 Ventilatielawaai De grenswaarden met betrekking tot het akoestisch comfort in woningen staan beschreven in de Belgische norm NBN S 01‐400‐1:2008. Het gaat om normaanbevelingen die gelden als regels van goede praktijk. Definities van gehanteerde grootheden met betrekking tot de eisen voor installatielawaai in de NBN S 01‐400‐1:

De eisen met betrekking tot het gestandaardiseerde installatielawaai LAinstal,nT hebben onder meer betrekking op mechanisch ventilatielawaai :


19/25

De eisen zijn strenger (lagere waarden) naarmate de geluidgevoeligheid van de ruimte toeneemt en er een hoger comfortniveau (verhoogd akoestisch comfort) wordt vooropgesteld. Voor normaal akoestisch comfort noteren wij een maximaal geluidniveau van 27 dB in slaapkamers en 30 dB in woonkamers. Hoewel niet expliciet vermeld, gaat het hier eveneens om A‐gewogen grootheden. In keukens en badkamers zijn de eisen uiteraard minder streng. Daarnaast worden ook eisen gesteld aan de overschrijding van het heersende achtergrondgeluid LAeq,T [dB] in de geluidgevoelige ruimte vanwege de werking van technische installaties zoals mechanische ventilatiesystemen.

Een overschrijding van maximaal 6 dB resp. 3 dB is toegelaten voor normaal akoestisch comfort in woonkamers resp. slaapkamers (voor zover het maximaal geluidniveau 33 dB resp. 30 dB niet overschrijdt). Het gaat hier om een


20/25

Ook in combinatie met ‘open keukens’ dienen de eisen met betrekking tot het mechanisch ventialtielawaai (maximaal 30 dB en overschrijding van 6 dB) gerespecteerd te zijn. Indien mechanische afvoer van lucht voorzien is in de keuken, dient deze hierop bedacht te zijn. 5.2 Natuurlijke toevoeropeningen Wat de mogelijke geluidhinder bij natuurlijke toevoeropeningen betreft, is geen rechtstreeks normeis van toepassing op het geluidniveau in de te beschermen lokalen zoals woonkamer en slaapkamers. Er worden daarentegen wel eisen gesteld aan de geluidisolatie van de gevel waarin de toevoeropening aangebracht is. De geluidsisolatie van de gevel wordt grotendeels bepaald door akoestisch ‘zwakke’ gevelelementen zoals ramen, beglazingen en ventilatieopeningen. Naast andere ontwerpparameters zoals glaskeuze, lekdichtheid van de ramen en hun respectieve oppervlakte‐aandeel in de gevel, is het type ventilatierooster (al dan niet akoestisch) van groot belang voor de gerealiseerde gevelgeveluidisolatie. We verwijzen in dit verband opnieuw naar WTCB‐dossier 2010/4.18 “Geluidshinder door ventilatiesystemen”. 5.3 Geluidisolatie tussen lokalen Zoals gezegd kan de geluidisolatie tussen lokalen onderling gevoelig aangetast worden door extra geluidoverdrachtwegen via het kanalenstelsel (overspraak), geluidlekken en doorstroomopeningen. De gerealiseerde geluidisolatie tussen lokalen daarnaast ook afhankelijk van de materiaalkeuze voor wanden en vloeren, de aard van de binnendeuren, lay‐out en het volume van de ruimten. Voorspellingsberekeningen kunnen in dit verband uitgevoerd worden volgens EN 12354‐serie (zie verder). 5.4 Geluidhinder in de omgeving De beoordeling van het afgestraalde geluid in de omgeving via de in‐ of uitlaat van een mechanisch ventilatiesysteem is gebaseerd op het gemeentelijk politiereglement. In de meeste gevallen wordt verwezen naar de gewestelijke milieureglementering, in casu VLAREM II voor het Vlaamse gewest.

6. Meting van geluidvermogenniveau

7. Rekenmodellen voor ventilatielawaai


21/25

8. Mogelijke ingrepen verbeteringsmaatregelen

om

geluidhinder

te

voorkomen

of

(1) Bestrijden van “ventilatorlawaai” Het geluidvermogenniveau (dB) van de ventilator wordt in de eerste plaats bepaald door het te leveren ventilatiedebiet Q (m³/s) en het totale drukverschil ∆p (Pa) over de ventilator. Waar het debiet een vast gegeven is voor het project, hangt het te leveren drukverschil af van het ontwerp van het kanalennet en de keuze van de ventilatiegroep. Ook het type ventilator, het toerental en het ventilatorrendement beïnvloeden de geluidproductie. Verschillende ventilatoren kunnen zo voor hetzelfde werkingspunt (Q, ∆p) verschillende geluidvermogenniveaus genereren. Er dient een onderscheid gemaakt te worden tussen het geluidvermogen afgestraald in de ruimte zelf en dat in het hoofdkanaal voor luchtafvoer en ‐toevoer. Het is dus aan de fabrikant om duidelijk aan te geven om welk geluidvermogenniveau het in de technische fiche gaat: in de ruimte (EN ISO 3741) en/of in het kanaal (EN ISO 5136). Het A‐gewogen niveau van het in de ruimte afgestraalde geluidvermogen schommelt veelal tussen 50 dB(A) en 60 dB(A). Bij opgave van het geluidvermogenniveau in de kanalen, wordt meestal een onderscheid gemaakt tussen het toevoer‐ en afvoerkanaal voor ventilatiegroepen in een systeem D. Het globale A‐gewogen niveau van het geluidvermogen varieert hier algemeen tussen 50 dB(A) en 65 dB(A) voor het afvoerkanaal, tussen 60 dB(A) en 85 dB(A) voor het toevoerkanaal1. Dit geluidvermogen kan efficiënt gedempt worden door middel van een geluiddemper in het hoofdkanaal. De doeltreffendheid van de demper hangt voornamelijk af van de positie in het leidingennet, de dikte van de geluidsabsorberende binnenbekleding en de demperlengte. In functie van het te dempen geluidvermogen van de ventilator en het aanvaarbare geluidniveau in de geluidgevoelige lokalen, kan de noodzakelijke ‘tussenschakeldemping’ van de geluiddemper bepaald worden. Een exacte berekening kan enkel uitgevoerd worden op basis van gegevens per frequentieband. Bij de keuze van de geluiddemper met de gepaste dempingskarakteristieken dient uiteraard rekening gehouden te worden met de geldende debieteisen, het toelaatbare drukverlies in het netwerk en de beschikbare plaats. Aanbevelingen: ‐ Ontwerp het kanalennet met zo laag mogelijke drukverliezen (∆p) ‐ Evalueer het opgegeven geluidvermogenniveau, zowel in de ruimte als in de kanalen, voor verschillende groepen in het gewenste werkingspunt (Q, ∆p) ‐ De geluidproductie voor eenzelfde werkingspunt (Q, ∆p) is veelal beperkter voor een licht overgedimensioneerde ventilatiegroep wegens de kleinere interne drukverliezen (kast, wisselaar, filters, enz.) 1

Voor ventilatoren stroomafwaarts van de warmtewisselaars


22/25

‐

‐ ‐ ‐ ‐ ‐ ‐

Stel de groep op in een (technische) ruimte zo ver mogelijk verwijderd van de geluidgevoelige vertrekken zoals slaapkamers en woonkamers door gebruik te maken van bufferruimtes Verbeter indien nodig de geluidisolatie van deze (technische) ruimte: deuren, wanden, vloeren Breng indien nodig een geluiddempende omkasting aan rond de groep Voorzie een primaire geluiddemper vlak na de ventilator in het toevoer‐ en afvoerkanaal, bij voorkeur net vóór het verlaten van het lokaal Voorzie primaire geluiddempers van minstens 90 cm lang met een geluidsabsorberende binnenmantel van minstens 5 cm dik Reserveer de nodige plaats voor deze dempers in de aansluiting tussen de groep en de hoofdkanalen (houd rekening met lengte en omtrek) Voorzie eventueel extra geluiddempers verderop in het leidingennet; dit kan noodzakelijk zijn bij onvoldoende demping vanwege de primaire demper (extreem veel ventilatorlawaai en/of strenge bewonerseisen)

(2) Beperken van “stromingslawaai” Richtings‐ en snelheidsveranderingen in de luchtstroming ter hoogte van bochten, kleppen, aftakkingen en ventielen veroorzaken stromingsgeluid in de kanalen. Hoe hoger de stromingssnelheid, hoe meer geluid er gegenereerd zal worden. De aard van de kanalen (vorm, materiaal) is hier van ondergeschikt belang. Aanbevelingen: ‐ Respecteer een minimale afstand van 3 kanaaldiameters tussen de ventilator en de eerste bochten of aftakkingen ‐ Vermijd scherpe bochten ‐ Houdt een minimale afstand van 4 tot 5 kanaaldiameters aan tussen bochten en aftakkingen onderling ‐ Respecteer een maximale snelheid van 6 m/s in de hoofdkanalen, 4 m/s in de tussenkanaalstukken en 2 m/s in de eindkanaalstukken; grotere kanaalsecties en/of meerdere kanalen en ventielen kunnen noodzakelijk zijn ‐ Sluit ventielen aan op een recht, stijf kanaal met een lengte van minstens 3 kanaaldiameters ‐ Selecteer ventielen met zo laag mogelijke productie van stromingsgeluid (zie fabrikantgegevens); het toelaatbare geluiddrukniveau in de beschouwde ruimte is hierbij een goede leidraad ‐ Geef de voorkeur aan ventielen met een zo hoog mogelijke tussenschakeldemping en eindreflectie (zie fabrikantgegevens) en een soepele bevestigingsring voor een goede afdichting ‐ Reinig de ventielen regelmatig ‐ Positioneer ventielen op minimaal 40 cm, bij voorkeur 60 cm van wanden en plafonds ‐ Vermijd het gebruik van geluiddempers om stromingslawaai te dempen; deze kunnen zelf een bron van stromingsgeluid zijn (zie fabrikantgegevens)


23/25

(3) Voorkomen van “geluiduitbraak” De afstraling van het aanwezige ventilatielawaai in de kanalen doorheen de kanaalwanden kan eveneens geluidhinder veroorzaken in de omliggende geluidgevoelige lokalen. Aanbevelingen: ‐ Vermijd kanalen in geluidgevoelige vertrekken zoals slaapkamers ‐ Breng kanalen in geluidgevoelige ruimten onder in een geluidisolerende leidingkoker of verlaagd plafond voorzien van een geluidsabsorberende binnenbekleding van minstens 5 cm minerale wol (of akoestisch gelijkwaardig) (4) Dempen van structureel geluid Om overdracht van trillingen naar het gebouw te vermijden, dient ieder star contact met de groep en de kanalen vermeden te worden. Ook trillingsoverdracht van de ventilator naar de kanalen dient verhinderd te worden. Aanbevelingen: ‐ Bevestig de groep niet op lichte vloeren of wanden (houtkelet, snelbouw, gipsblokken, cellenbeton, e.d.) grenzend aan een geluidgevoelige ruimte ‐ Voorzie bij voorkeur een trillingsgedempte opstelling of ophanging, al dan niet met bevestiging op een zware sokkel (Figuur 1); Voldoende dikke en soepele matten, stroken (beter) of blokjes (best) zijn hiervoor geschikt. ‐ Verbind de groep via een recht, soepel tussenstuk met het kanalennet; de lengte van dit tussenstuk kan zeer beperkt zijn (bv. 10 cm) ‐ Gebruik beugels met soepele voering (veelal neopreen) en/of verend verbindingsstuk voor de bevestiging van de kanalen ‐ Voorzie de doorvoeropening voor kanalen in wanden of vloeren een 2‐tal cm groter en stop de voeg rond het kanaal op met minerale wol (of een ander soepel, opencellig materiaal); dicht de voeg langs weerzijden af met een soepel blijvende kit.

Figuur 1: trillingsgedempte opstelling van een ventilatiegroep, gerangschikt in stijgende graad van efficiëntie (v.l.n.r.)


24/25

(5) Vermijden van ‘overspraak’ Deze vorm van geluidoverdracht treedt niet enkel op tussen onmiddellijk naast elkaar gelegen lokalen. Vooral tussen verder verwijderde of boven elkaar gelegen, geluidgevoelige lokalen, kan overspraak via de ventielen hinderlijk ervaren worden. Aanbevelingen: ‐ Maximaliseer in de mate van het mogelijke de afstand tussen de ventielen, vermijd rechtstreeks verbindingen en voorzie desnoods een bijkomende kanaaldemper (Figuur 2) ‐ Breng eventueel een (bijkomende) specifieke einddemper aan in het kanaal net voor het ventiel; geef de voorkeur aan dempers met een zo laag mogelijk drukverlies.

Figuur 2 Vermijden van overspraak door gunstige lay‐out van het kanalennet en bijkomende geluiddemper

Deze aanbevelingen zijn een leidraad voor ontwerper en installateur om geluidhinder in ééngezinswoningen met een mechanisch ventilatiesysteem te voorkomen en zo het akoestische comfort in de meest geluidgevoelige ruimten maximaal te kunnen garanderen.


25/25

Akoestische aspecten van individuele mechanische woningventilatie

Recommend Documents