PROJEKT III. (IV.) – Vzduchotechnika 5. Šíření hluku potrubní sítí
Autor:
Ing. Vladimír Zmrhal, Ph.D., Ing. Miroslav Kučera, Ph.D.
Organizace:
České vysoké učení technické v Praze Fakulta strojní Ústav techniky prostředí
E-mail:
[email protected]
Web:
http://www.fsid.cvut.cz/~zmrhavla/Projekt3/Projekt3.htm
1. ÚTLUM HLUKU Hladina akustického výkonu v oktávovém pásmu na konci potrubní sítě se stanoví jako rozdíl hladiny akustického výkonu zdroje hluku (ventilátoru) a výsledného útlumu hluku
Lw ,D = Lw ,vent − ∑ Di kde
Lw,vent Di
(1)
je
hladina akustického výkonu ventilátoru v oktávovém pásmu [dB], útlum hluku jednotlivých elementů potrubní sítě [dB].
Výslednou hladinu akustického výkonu bude ovlivňovat i vlastní hluk jednotlivých elementů potrubní sítě. Výsledná hladina akustického výkonu pak bude dána součtem akustických výkonů
(
Lw = 10log 10
0,1Lw ,D
+ ∑ 10
0,1Lw ,vh
)
(2)
kde Lw,vh jsou hladiny akustického výkonu jednotlivých elementů (vlastní hluk) v oktávovém pásmu [dB]. 2. STANOVENÍ ÚTLUMU A VLASTNÍHO HLUKU ELEMENTŮ 2.1. TLUMIČ HLUKU Útlum hluku a vlastní hluk tlumiče udává obvykle výrobce. Vlastní hluk tlumiče v jednotlivých pásmech se stanoví jako
Lw ,okt ,T = Lw ,T + Lw ,rel ,T
(3)
kde
b+h Lw ,T = 50log w A + 10log SA − 3 b kde
Lw ,rel ,T kde
(4)
b je vzdálenost mezi kulisami [m], h šířka kulisy [m], wA rychlost proudění ve volném průřezu tlumiče [m/s], SA volný průřez tlumiče = B.H [m2].
f = −1,587 wB wB f
0,479
(5)
rychlost proudění mezi vložkami [m/s], frekvence [Hz].
2.2. PŘÍMÉ POTRUBÍ Útlum hluku
(
)
Dpotr = 0,45 − 0,235log B ⋅ H + 0,374 log kde
f [dB/m] 31,5
(6)
B je šířka potrubí [m], H výška potrubí [m].
Vlastní hluk přímého potrubí
Lw ,okt ,pot = Lw ,pot + Lw ,rel ,pot
(7)
kde
Lw ,pot = 10 + 50log w + 10log S
Lw ,rel ,pot =
(8)
261 − 7,7 ⋅ e 0,00014 f f
(9)
2.3. OBLOUK Útlum hluku v oblouku
Dobl = 3,32log f + 3log d − 6 kde
(10)
d je šířka potrubí [m].
2.4. ODBOČKA Útlum hluku v odbočce, nebo v koleni s vodícími plechy
S Dodb = 10log ∑ i Si kde
(11)
Si je průřez odbočky do které se určuje šíření hluku [m2], ΣSi průřez odboček do kterých se šíří hluk [m2].
Vlastní hluk odbočky se zanedbává. 2.5.
KOLENO
Útlum hluku v pravoúhlém koleni. Jedná se o útlum hluku reflexí zpět ke zdroji.
Dkol = 8,7e 2.6.
f ⋅d −7 log 250
2
f −2log 400 + 8,5 1 − e
(12)
VYÚSTKA
Odraz akustické energie náhlým rozšířením
(
)
Dvyu = 30,9 − 14,85log f B ⋅ H [dB] kde
B je H
(13)
šířka vyústky [m], výška vyústky [m].
3. HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU V KONTROLNÍM MÍSTĚ Spektrum hladiny akustického tlaku v kontrolním místě se stanoví jako
Q 4 (1 − α m ) Lp ,i = Lw ,i + 10log + [dB] 2 Sα m 4π r kde
S je celková plocha stěn místnosti [m2], αm střední činitel pohltivosti stěn [-], r vzdálenost kontrolního místa od zdroje hluku v místnosti [m], Q činitel směrovosti (obvykle 1, 2, 4 nebo 8 podle umístění) [-].
(14)
αm = ∑
α i Si
(15)
∑ Si
V případě více zdrojů hluku v místnosti (výustí) je hladina akustického tlaku v oktávovém pásmu dána součtem
Lp = 10log ∑ 10
0,1Lp ,i
[dB]
(16)
Výsledná (jednočíselná hodnota) hladina akustického tlaku A 0,1( L +K ) [dB] Lp ,A = 10log ∑ 10 p
f[Hz] KA,i
Ai
63 -26,2
125 -16,1
(17)
250 -8,6
500 -3,2
1000 0,0
2000 1,2
4000 1,0
8000 -1,1
4. PŘÍKLAD VÝPOČTU Vypočítejte hlukové parametry potrubní sítě. Zdrojem hluku je ventilátor. Průtok vzduchu V = 0,5 m3/s. Rozměr potrubí je 315x315 mm, za odbočku se mění na 315x160 mm. Úkolem je navrhnout tlumič hluku tak, aby výsledná hladina akustického tlaku A nepřesáhla v kontrolním místě S hygienické limity. Podle Nařízení vlády č.148/2006 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací je pro danou místnost v době provozu limit Lp,A,max = 50 dB. Rozměr tlumiče hluku instalovaného za ventilátorem je 600x315 mm, délka l = 1500 mm. Šířka kulisy h = 200 mm, vzdálenost mezi kulisami b = 100 mm. Řešení proveďte pro následující případy: a) bez uvažování vlastního hluku jednotlivých elementů potrubní sítě, b) s uvažováním vlastního hluku. Vlastnosti místnosti: Q = 4, r = 2,5 m, S = 158 m2 f[Hz]
αm
63 0,02
125 0,02
250 0,02
500 0,02
1000 0,02
2000 0,03
4000 0,03
8000 0,03
Obr. 1 Potrubní síť pro řešený příklad A) VÝPOČET BEZ UVAŽOVÁNÍ VLASTNÍHO HLUKU Zjednodušená metoda řešení šíření hluku potrubím zanedbává vlastní hluk jednotlivých elementů potrubní sítě. Řešení po jednotlivých úsecích je uvedeno v tabulce 1. B) VÝPOČET S UVAŽOVÁNÍM VLASTNÍHO HLUKU ELEMENTŮ
Tab. 1 Výpočet bez uvažování vlastního hluku elementů potrubní sítě f [Hz] Ventilátor Bez tlumiče Přímé potrubí Oblouk Přímé potrubí Oblouk Přímé potrubí Odbočka Vyústka Odbočka Přímé potrubí Oblouk Vyústka
Úsek 1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 7-10 10-11 11-12 12-13
Rozměry a x b = 315x315 mm, L = 25 m d = 315 mm a x b = 315x315 mm, L = 15 m d = 315 mm a x b = 315x315 mm, L = 10 m a x b = 315x160 mm, S = 0,05, ΣS = 0,1 m2 315 x 160 mm a x b = 315x160 mm, S = 0,05, ΣS = 0,1 m2 a x b = 315x160 mm, L = 10 m d = 160 mm 315 x 160 mm
CELKOVÝ ÚTLUM ÚSEK 1 - 9 [dB] HLADINA AKUSTICKÉHO VÝKONU V BODĚ 9 [dB] HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU OD MÍSTA 9 V KONTR. MÍSTĚ [dB] CELKOVÝ ÚTLUM ÚSEK 1 - 13 [dB] HLADINA AKUSTICKÉHO VÝKONU V MÍSTĚ 13 [dB] HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU OD MÍSTA 13 V KONTR. MÍSTĚ [dB] VÝSLEDNÁ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU V KONTROLNÍM MÍSTĚ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU A [dB(A)]
Lp ,A 〉 Lp ,A,max ⇒ NEVYHOVUJE !
Ozn. Lw [dB]
Di [dB]
ΣD1-9 Lw,9 Lp,9 ΣD1-13 Lw,13 Lp,13 Lp Lp,A
63 95 0 9,3 0,0 5,6 0 3,7 3,0 13,81 3,0 0,8 0,0 13,8
125 91 0 7,4 0,0 4,5 0 3,0 3,0 9,40 3,0 0,6 0,0 9,4
250 86 0 5,5 0,5 3,3 0,5 2,2 3,0 4,93 3,0 0,5 0,0 4,9
500 80 0 3,6 1,5 2,1 1,5 1,4 3,0 0,45 3,0 0,4 0,6 0,5
1000 76 0 1,6 2,5 1,0 2,5 0,7 3,0 0 3,0 0,2 1,6 0,0
2000 71 0 0 3,5 0 3,5 0 3,0 0 3,0 0,1 2,6 0,0
4000 66 0 0 4,5 0 4,5 0 3,0 0 3,0 0,0 3,6 0,0
8000 60 0 0 5,5 0 5,5 0 3,0 0 3,0 0,0 4,6 0,0
35,5 59,5 60,6 36,2 58,8 59,9 63,3
27,2 63,8 64,9 27,9 63,1 64,2 67,6
19,8 66,2 67,3 20,3 65,7 66,8 70,0
13,5 11,2 66,5 64,8 67,6 65,9 14,4 13,0 65,6 63,0 66,7 64,1 70,2 68,1 72,0
9,9 61,1 60,5 12,6 58,4 57,8 62,3
11,9 54,1 53,5 15,5 50,5 49,9 55,1
13,9 46,1 45,5 18,5 41,5 40,9 46,8
Poznámka údaj výrobce vztah (6) vztah (10) vztah (6) vztah (10) vztah (6) vztah (11) vztah (13) vztah (11) vztah (6) vztah (10) vztah (13)
vztah (1) vztah (14) vztah (1) vztah (14) vztah (16) vztah (17)
Zařadíme-li do úseku 1-2 tlumič hluku Tlumič hluku
1-2
a x b = 600x315 mm, L = 1,5 m
CELKOVÝ ÚTLUM ÚSEK 1 - 9 [dB] HLADINA AKUSTICKÉHO VÝKONU V BODĚ 9 [dB] HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU OD MÍSTA 9 V KONTR. MÍSTĚ [dB] CELKOVÝ ÚTLUM ÚSEK 1 - 13 [dB] HLADINA AKUSTICKÉHO VÝKONU V MÍSTĚ 13 [dB] HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU OD MÍSTA 13 V KONTR. MÍSTĚ [dB] VÝSLEDNÁ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU V KONTROLNÍM MÍSTĚ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU A [dB(A)]
Lp ,A 〈 Lp ,A,max dle nařízení vlády ⇒ VYHOVUJE !
Di [dB]
4,5
12
19
ΣD1-9 Lw,9 Lp,9 ΣD1-13 Lw,13 Lp,13 Lp Lp,A
40,0 55,0 56,1 40,7 54,3 55,4 58,8
39,2 51,8 52,9 39,9 51,1 52,2 55,6
38,8 47,2 48,3 39,3 46,7 47,8 51,0
26
28
39,5 39,2 40,5 36,8 41,6 37,9 40,4 41,0 39,6 35,0 40,7 36,1 44,2 40,1 48,5
24
18
10
33,9 37,1 36,5 36,6 34,4 33,8 38,3
29,9 36,1 35,5 33,5 32,5 31,9 37,1
23,9 36,1 35,5 28,5 31,5 30,9 36,8
údaj výrobce
vztah (1) vztah (14) vztah (1) vztah (14) vztah (16) vztah (17)
Tab. 2 Výpočet s uvažováním vlastního hluku elementů potrubní sítě
LITERATURA [1] FERSTL, K., SZEKYOVÁ,M., NOVÝ, R. Větrání a klimatizace, JAGA group. 2006. [2] HEMZAL, K. Větrání a klimatizace. Technický průvodce. Praha: Bolit Brno.1993. [3] NOVÝ R. Hluk a chvění. Monografie ČVUT. 1995. [4] Nařízení vlády č.148/2006 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací,
