Cálculo do nível de ruído. Cálculo acústico do sistema de ventilação e ar condicionado em edifícios modernos Exemplo de cálculo acústico do sistema de ventilação do escritório

Cálculos acústicos

Entre os problemas de melhoria do ambiente, o combate ao ruído é um dos mais urgentes. Nas grandes cidades, o ruído é um dos principais fatores físicos que moldam as condições do ambiente.

O crescimento da construção industrial e habitacional, o rápido desenvolvimento de vários tipos de transporte, o uso crescente de equipamentos sanitários e de engenharia em edifícios residenciais e públicos, eletrodomésticos levaram ao fato de que os níveis de ruído nas áreas residenciais da cidade se tornaram comparáveis aos níveis de ruído na produção.

O regime de ruído das grandes cidades é formado principalmente pelo transporte rodoviário e ferroviário, que representa 60-70% de todo o ruído.

O aumento do tráfego aéreo, o surgimento de novas aeronaves e helicópteros potentes, bem como o transporte ferroviário, linhas de metrô abertas e metrôs rasos têm um impacto notável no nível de ruído.

Ao mesmo tempo, em algumas grandes cidades, onde estão sendo tomadas medidas para melhorar a situação de ruído, os níveis de ruído estão diminuindo.

Existem ruídos acústicos e não acústicos, qual a diferença entre eles?

O ruído acústico é definido como um conjunto de sons de diferentes intensidades e frequências, resultantes do movimento oscilatório de partículas em meios elásticos (sólido, líquido, gasoso).

Ruído não acústico - Ruído radioeletrônico - flutuações aleatórias de correntes e tensões em dispositivos radioeletrônicos, surgem como resultado de emissão irregular de elétrons em dispositivos de eletrovácuo (ruído de disparo, ruído de cintilação), processos irregulares de geração e recombinação de carga portadores (elétrons de condução e buracos) em dispositivos semicondutores, movimento térmico de portadores de corrente em condutores (ruído térmico), radiação térmica da Terra e da atmosfera terrestre, bem como planetas, o Sol, estrelas, o meio interestelar, etc. ( ruído cósmico).

Cálculo acústico, cálculo do nível de ruído.

No processo de construção e operação de várias instalações, os problemas de controle de ruído são parte integrante da proteção do trabalho e da proteção da saúde pública. Máquinas, veículos, mecanismos e outros equipamentos podem atuar como fontes. Ruído, sua magnitude de impacto e vibração em uma pessoa depende do nível de pressão sonora, características de frequência.

A normalização das características do ruído é entendida como o estabelecimento de restrições aos valores dessas características, sob as quais o ruído que afeta as pessoas não deve ultrapassar os níveis permitidos regulados pelas normas e regras sanitárias vigentes.

Os objetivos do cálculo acústico são:

Identificação de fontes de ruído;

Determinação das suas características de ruído;

Determinação do grau de influência de fontes de ruído em objetos normalizados;

Cálculo e construção de zonas individuais de desconforto acústico de fontes de ruído;

Desenvolvimento de medidas especiais de proteção contra ruídos que proporcionem o conforto acústico necessário.

A instalação de sistemas de ventilação e ar condicionado já é considerada uma necessidade natural em qualquer edificação (seja residencial ou administrativa), o cálculo acústico deve ser realizado para ambientes desse tipo. Portanto, se o nível de ruído não for calculado, pode ser que a sala tenha um nível muito baixo de absorção sonora, e isso complica muito o processo de comunicação entre as pessoas.

Portanto, antes de instalar um sistema de ventilação em uma sala, é necessário realizar um cálculo acústico. Se a sala for caracterizada por propriedades acústicas ruins, é necessário propor uma série de medidas para melhorar a situação acústica da sala. Portanto, cálculos acústicos também são realizados para a instalação de condicionadores de ar domésticos.

O cálculo acústico é mais frequentemente realizado para objetos com acústica complexa ou com altos requisitos de qualidade de som.

As sensações sonoras surgem nos órgãos auditivos quando são expostos a ondas sonoras na faixa de 16 Hz a 22 mil Hz. O som se propaga no ar a uma velocidade de 344 m/s em 3 segundos. 1 km.

O valor do limiar auditivo depende da frequência dos sons percebidos e é igual a 10-12 W/m 2 em frequências próximas a 1000 Hz. O limite superior é o limiar da dor, que é menos dependente da frequência e situa-se entre 130 - 140 dB (a uma frequência de 1000 Hz, intensidade 10 W / m 2, pressão sonora).

A relação entre o nível de intensidade e a frequência determina a sensação de volume do som, ou seja, sons que têm diferentes frequências e intensidades podem ser avaliados por uma pessoa como igualmente altos.

Ao perceber sinais sonoros contra um determinado fundo acústico, o efeito do mascaramento do sinal pode ser observado.

O efeito de mascaramento pode ser prejudicial aos indicadores acústicos e pode ser usado para melhorar o ambiente acústico, ou seja, no caso de mascarar um tom de alta frequência com um de baixa frequência, o que é menos prejudicial aos seres humanos.

O procedimento para realizar o cálculo acústico.

Para realizar um cálculo acústico, serão necessários os seguintes dados:

Dimensões da sala para a qual será realizado o cálculo do nível de ruído;

As principais características das instalações e suas propriedades;

Espectro de ruído da fonte;

Características da barreira;

Dados de distância do centro da fonte de ruído até o ponto de cálculo acústico.

No cálculo, as fontes de ruído e suas propriedades características são determinadas primeiro. Em seguida, no objeto em estudo, são selecionados os pontos em que os cálculos serão realizados. Em pontos selecionados do objeto, um nível de pressão sonora preliminar é calculado. Com base nos resultados obtidos, é realizado um cálculo para reduzir o ruído aos padrões exigidos. Tendo recebido todos os dados necessários, é realizado um projeto para desenvolver medidas que reduzam o nível de ruído.

O cálculo acústico corretamente realizado é a chave para uma excelente acústica e conforto em uma sala de qualquer tamanho e design.

Com base no cálculo acústico realizado, as seguintes medidas podem ser propostas para reduzir o nível de ruído:

* instalação de estruturas insonorizadas;

* o uso de lacres em janelas, portas, portões;

* o uso de estruturas e telas que absorvem o som;

*implementação do planejamento e desenvolvimento da área residencial de acordo com o SNiP;

* o uso de supressores de ruído em sistemas de ventilação e ar condicionado.

Realização de cálculo acústico.

Os trabalhos de cálculo dos níveis de ruído, avaliação do impacto acústico (ruído), bem como a conceção de medidas especializadas de proteção contra o ruído, devem ser realizados por uma organização especializada com área relevante.

medição de cálculo acústico de ruído

Na definição mais simples, a principal tarefa do cálculo acústico é estimar o nível de ruído gerado por uma fonte de ruído em um determinado ponto de projeto com uma qualidade definida de impacto acústico.

O processo de cálculo acústico consiste nas seguintes etapas principais:

1. Coleta dos dados iniciais necessários:

A natureza das fontes de ruído, seu modo de operação;

Características acústicas das fontes de ruído (na faixa de frequências geométricas médias 63-8000 Hz);

Parâmetros geométricos da sala em que as fontes de ruído estão localizadas;

Análise dos elementos enfraquecidos das estruturas envolventes, através dos quais o ruído penetrará no ambiente;

Parâmetros geométricos e insonorizados de elementos enfraquecidos de estruturas envolventes;

Análise de objetos próximos com a qualidade de impacto acústica estabelecida, determinação dos níveis sonoros permitidos para cada objeto;

Análise de distâncias de fontes externas de ruído a objetos normalizados;

Análise de possíveis elementos de blindagem no caminho de propagação das ondas sonoras (edifícios, espaços verdes, etc.);

Análise de elementos enfraquecidos de estruturas de fechamento (aberturas de janelas, portas, etc.), através dos quais o ruído penetrará em instalações normalizadas, identificação de sua capacidade de insonorização.

2. O cálculo acústico é realizado com base nas diretrizes e recomendações atuais. Basicamente, estes são “Métodos de cálculo, padrões”.

Em cada ponto calculado, é necessário somar todas as fontes de ruído disponíveis.

O resultado do cálculo acústico são determinados valores (dB) em bandas de oitava com frequências médias geométricas de 63-8000 Hz e o valor equivalente do nível sonoro (dBA) no ponto calculado.

3. Análise dos resultados do cálculo.

A análise dos resultados obtidos é realizada comparando os valores obtidos no ponto calculado com as Normas Sanitárias estabelecidas.

Se necessário, o próximo passo no cálculo acústico pode ser o projeto das medidas de proteção contra ruído necessárias que reduzirão o impacto acústico nos pontos calculados a um nível aceitável.

Realização de medições instrumentais.

Além dos cálculos acústicos, é possível calcular medições instrumentais de níveis de ruído de qualquer complexidade, incluindo:

Medição do impacto sonoro dos sistemas de ventilação e ar condicionado existentes para edifícios de escritórios, apartamentos privados, etc.;

Realização de medições de níveis de ruído para comprovação de locais de trabalho;

Realização de trabalhos de medição instrumental dos níveis de ruído no âmbito do projeto;

Realização de trabalhos de medição instrumental de níveis de ruído como parte de laudos técnicos para aprovação dos limites da ZPE;

Implementação de quaisquer medições instrumentais de exposição ao ruído.

A realização de medições instrumentais de níveis de ruído é realizada por um laboratório móvel especializado, utilizando equipamentos modernos.

Tempo de cálculo acústico. Os termos de execução do trabalho dependem do volume de cálculos e medições. Se for necessário fazer um cálculo acústico para projetos de empreendimentos residenciais ou instalações administrativas, eles serão realizados em média de 1 a 3 semanas. O cálculo acústico para objetos grandes ou únicos (teatros, salas de órgão) leva mais tempo, com base nos materiais de origem fornecidos. Além disso, o número de fontes de ruído estudadas, bem como fatores externos, afetam amplamente a vida.

O sistema de ventilação e ar condicionado (VAC) é uma das principais fontes de ruído em edifícios residenciais, públicos e industriais modernos, em navios, em vagões-dormitório de trens, em vários salões e cabines de controle.

O ruído em UHKV vem do ventilador (a principal fonte de ruído com suas próprias tarefas) e outras fontes, se propaga pelo duto junto com o fluxo de ar e é irradiado para a sala ventilada. O ruído e sua redução são influenciados por: condicionadores de ar, unidades de aquecimento, dispositivos de controle e distribuição de ar, design, curvas e ramificações de dutos de ar.

O cálculo acústico do UHVAC é realizado para selecionar de forma otimizada todos os meios necessários de redução de ruído e determinar o nível de ruído esperado nos pontos de design da sala. Tradicionalmente, os silenciadores ativos e reativos têm sido os principais meios de reduzir o ruído do sistema. A insonorização e absorção sonora do sistema e das instalações é necessária para garantir o cumprimento das normas de níveis de ruído permitidos para o ser humano - normas ambientais importantes.

Agora, nos códigos e regulamentos de construção da Rússia (SNiP), que são obrigatórios para o projeto, construção e operação de edifícios para proteger as pessoas do ruído, desenvolveu-se uma situação de emergência. No antigo SNiP II-12-77 "Noise Protection", o método de cálculo acústico do SVKV de edifícios está desatualizado e, portanto, não foi incluído no novo SNiP 23-03-2003 "Noise Protection" (em vez do SNiP II- 12-77), onde ainda está ausente.

Portanto, o método antigo está obsoleto e o novo não. Chegou a hora de criar um método moderno de cálculo acústico de SVKV em edifícios, como já acontece com especificidades próprias em outras áreas anteriormente mais avançadas em acústica, de tecnologia, por exemplo, em navios. Vamos considerar três métodos possíveis de cálculo acústico, aplicados ao UHCS.

O primeiro método de cálculo acústico. Este método, que se estabelece puramente em dependências analíticas, utiliza a teoria das linhas longas, conhecida em engenharia elétrica e aqui referida à propagação do som em um gás que preenche um tubo estreito com paredes rígidas. O cálculo é feito sob a condição de que o diâmetro do tubo seja muito menor que o comprimento da onda sonora.

Para um tubo retangular, o lado deve ser menor que a metade do comprimento de onda e, para um tubo redondo, o raio. São esses tubos em acústica que são chamados de estreitos. Assim, para o ar na frequência de 100 Hz, um tubo retangular será considerado estreito se o lado da seção for menor que 1,65 m. Em um tubo curvo estreito, a propagação do som permanecerá a mesma que em um tubo reto.

Isso é conhecido pela prática de usar tubos de fala, por exemplo, por muito tempo em navios a vapor. Um diagrama típico de uma longa linha de um sistema de ventilação tem duas grandezas definidoras: L wH é a potência sonora que entra na tubulação de descarga do ventilador no início da linha longa e L wK é a potência sonora proveniente da tubulação de descarga no final da longa fila e entrando na sala ventilada.

A linha longa contém os seguintes elementos característicos. Eles são entrada de som R 1, silenciador ativo R 2, T com isolamento acústico R 3, silenciador de jato com isolamento acústico R 4, válvula borboleta com isolamento acústico R 5 e saída com isolamento acústico R 6. O isolamento acústico aqui se refere à diferença em dB entre a potência sonora nas ondas incidentes em um determinado elemento e a potência sonora irradiada por esse elemento após as ondas terem passado por ele.

Se o isolamento acústico de cada um desses elementos não depende de todos os outros, o isolamento acústico de todo o sistema pode ser estimado pelo cálculo a seguir. A equação de onda para um tubo estreito tem a seguinte forma da equação para ondas sonoras planas em um meio ilimitado:

onde c é a velocidade do som no ar e p é a pressão do som no tubo, relacionada com a velocidade vibracional no tubo de acordo com a segunda lei de Newton pela relação

onde ρ é a densidade do ar. A potência sonora para ondas harmônicas planas é igual à integral sobre a área da seção transversal S do duto durante o período de vibrações sonoras T em W:

onde T = 1/f é o período das vibrações sonoras, s; f é a frequência de oscilação, Hz. Potência sonora em dB: L w \u003d 10lg (N / N 0), onde N 0 \u003d 10 -12 W. Dentro das premissas especificadas, o isolamento acústico de uma longa linha de um sistema de ventilação é calculado usando a seguinte fórmula:

O número de elementos n para um SVKV específico pode, é claro, ser maior que o n = 6 acima. Vamos aplicar a teoria das linhas longas aos elementos característicos do sistema de ventilação de ar acima para calcular os valores de R i .

Aberturas de entrada e saída do sistema de ventilação com R1 e R6. A junção de dois tubos estreitos com diferentes áreas de seção transversal S 1 e S 2 de acordo com a teoria das linhas longas é um análogo da interface entre dois meios com incidência normal de ondas sonoras na interface. As condições de contorno na junção de dois tubos são determinadas pela igualdade de pressões sonoras e velocidades vibracionais em ambos os lados do limite de conexão, multiplicado pela área da seção transversal dos tubos.

Resolvendo as equações assim obtidas, obtemos o coeficiente de transmissão de energia e o isolamento acústico da junção de dois tubos com as seções acima:

Uma análise desta fórmula mostra que em S 2 >> S 1 as propriedades do segundo tubo se aproximam daquelas do contorno livre. Por exemplo, um tubo estreito aberto em um espaço semi-infinito pode ser considerado, do ponto de vista do efeito de insonorização, como beirando o vácuo. Para S 1<< S 2 свойства второй трубы приближаются к свойствам жесткой границы. В обоих случаях звукоизоляция максимальна. При равенстве площадей сечений первой и второй трубы отражение от границы отсутствует и звукоизоляция равна нулю независимо от вида сечения границы.

Supressor de ruído ativo R2. O isolamento acústico neste caso pode ser estimado de forma aproximada e rápida em dB, por exemplo, de acordo com a conhecida fórmula do engenheiro A.I. Belova:

onde P é o perímetro da seção de passagem, m; l é o comprimento do silenciador, m; S é a área da seção transversal do canal do silenciador, m 2 ; α eq é o coeficiente de absorção sonora equivalente do revestimento, dependendo do coeficiente de absorção real α, por exemplo, como segue:

α 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

α eq 0,1 0,2 0,4 0,5 0,6 0,9 1,2 1,6 2,0 4,0

Decorre da fórmula que o isolamento acústico do canal do silenciador activo R 2 é tanto maior quanto maior for a capacidade de absorção das paredes α eq, o comprimento do silenciador l e a relação entre o perímetro do canal e a sua transversal área seccional П/S. Para os melhores materiais de absorção de som, por exemplo, as marcas PPU-ET, BZM e ATM-1, bem como outros absorvedores de som amplamente utilizados, o coeficiente de absorção de som real α é apresentado em.

T R3. Em sistemas de ventilação, na maioria das vezes, o primeiro tubo com área de seção transversal S 3 se ramifica em dois tubos com áreas de seção transversal S 3.1 e S 3.2. Esse ramo é chamado de tee: pelo primeiro ramo, o som entra, pelos outros dois ele passa mais adiante. Em geral, o primeiro e o segundo tubos podem ser constituídos por uma pluralidade de tubos. Então nós temos

O isolamento acústico de um tee da seção S 3 para a seção S 3.i é determinado pela fórmula

Observe que, devido a considerações aerohidrodinâmicas em T, eles se esforçam para garantir que a área da seção transversal do primeiro tubo seja igual à soma da área da seção transversal nos ramos.

Supressor de ruído reativo (câmara) R4. O silenciador de câmara é um tubo acusticamente estreito com uma seção transversal S 4 , que passa para outro tubo acusticamente estreito de grande seção transversal S 4.1 com um comprimento l, chamado de câmara, e depois passa novamente para um tubo acusticamente estreito com uma seção transversal S 4 . Vamos usar a teoria da longa fila aqui também. Substituindo a impedância característica na conhecida fórmula para o isolamento acústico de uma camada de espessura arbitrária na incidência normal das ondas sonoras pelos recíprocos correspondentes da área do tubo, obtemos a fórmula para o isolamento acústico de um silenciador de câmara

onde k é o número de onda. O isolamento acústico de um silenciador de câmara atinge seu maior valor em sin(kl)= 1, ou seja. no

onde n = 1, 2, 3, … Frequência de isolamento acústico máximo

onde c é a velocidade do som no ar. Se várias câmaras são usadas em tal silenciador, então a fórmula de redução de som deve ser aplicada sequencialmente de câmara para câmara, e o efeito total é calculado aplicando, por exemplo, o método de condições de contorno. Silenciadores de câmara eficientes às vezes requerem grandes dimensões gerais. Mas sua vantagem é que eles podem ser eficazes em qualquer frequência, incluindo baixas frequências, onde os jammers ativos são praticamente inúteis.

A zona de grande isolamento acústico dos silenciadores de câmara cobre a repetição de bandas de frequência bastante amplas, mas também possuem zonas de transmissão de som periódicas que são muito estreitas em frequência. Para aumentar a eficiência e equalizar a resposta de frequência, um silenciador de câmara geralmente é revestido por dentro com um absorvedor de som.

amortecedor R 5 . O amortecedor é estruturalmente uma placa fina com área S 5 e espessura δ 5, fixada entre os flanges da tubulação, orifício em que a área S 5.1 é menor que o diâmetro interno do tubo (ou outro tamanho característico). Insonorização de uma válvula de borboleta

onde c é a velocidade do som no ar. No primeiro método, a principal questão para nós ao desenvolver um novo método é a avaliação da precisão e confiabilidade do resultado do cálculo acústico do sistema. Vamos determinar a precisão e confiabilidade do resultado do cálculo da potência sonora que entra na sala ventilada - neste caso, os valores

Vamos reescrever esta expressão na seguinte notação para a soma algébrica, a saber

Observe que o erro máximo absoluto de um valor aproximado é a diferença máxima entre seu valor exato y 0 e y aproximado, ou seja, ± ε= y 0 - y. O erro máximo absoluto da soma algébrica de vários valores aproximados y i é igual à soma dos valores absolutos dos erros absolutos dos termos:

Aqui adota-se o caso menos favorável, quando os erros absolutos de todos os termos têm o mesmo sinal. Na realidade, os erros parciais podem ter diferentes sinais e ser distribuídos de acordo com diferentes leis. Mais frequentemente, na prática, os erros da soma algébrica são distribuídos de acordo com a lei normal (distribuição gaussiana). Vamos considerar esses erros e compará-los com o valor correspondente do erro máximo absoluto. Vamos definir essa quantidade assumindo que cada termo algébrico y 0i da soma é distribuído de acordo com a lei normal com o centro M(y 0i) e o padrão

Então a soma também segue a lei da distribuição normal com expectativa matemática

O erro da soma algébrica é definido como:

Então pode-se argumentar que com uma confiabilidade igual à probabilidade 2Φ(t), o erro da soma não excederá o valor

Em 2Φ(t), = 0,9973, temos t = 3 = α e a estimativa estatística com confiabilidade quase máxima é o erro da soma (fórmula) O erro máximo absoluto neste caso

Assim ε 2Φ(t)<< ε. Проиллюстрируем это на примере результатов расчета по первому способу. Если для всех элементов имеем ε i = ε= ±3 дБ (удовлетворительная точность исходных данных) и n = 7, то получим ε= ε n = ±21 дБ, а (формула). Результат имеет совершенно неудовлетворительную точность, он неприемлем. Если для всех характерных элементов системы вентиляции воздуха имеем ε i = ε= ±1 дБ (очень высокая точность расчета каждого из элементов n) и тоже n = 7, то получим ε= ε n = ±7 дБ, а (формула).

Aqui, o resultado na estimativa probabilística dos erros na primeira aproximação pode ser mais ou menos aceitável. Assim, a estimativa probabilística de erros é preferível, e deve ser usada para selecionar a “margem de ignorância”, que se propõe a ser usada no cálculo acústico do SVKV para garantir que os padrões de ruído permitidos sejam atendidos em uma sala ventilada ( isso não foi feito antes).

Mas a estimativa probabilística dos erros de resultado também indica neste caso que é difícil obter alta precisão dos resultados de cálculo pelo primeiro método, mesmo para circuitos muito simples e um sistema de ventilação de baixa velocidade. Para circuitos UTCS simples, complexos, de baixa e alta velocidade, precisão e confiabilidade satisfatórias de tal cálculo podem ser alcançadas em muitos casos apenas pelo segundo método.

O segundo método de cálculo acústico. Nos navios, um método de cálculo é usado há muito tempo, baseado em parte em dependências analíticas, mas decisivamente em dados experimentais. Usamos a experiência de tais cálculos em navios para edifícios modernos. Então, em uma sala ventilada servida por um j-ésimo distribuidor de ar, os níveis de ruído L j , dB, no ponto de projeto, devem ser determinados pela seguinte fórmula:

onde L wi é a potência sonora, dB, gerada no i-ésimo elemento do UCS, R i é o isolamento acústico no i-ésimo elemento do UCS, dB (veja o primeiro método),

um valor que leva em consideração a influência da sala sobre o ruído nela (na literatura de construção, às vezes B é usado em vez de Q). Aqui r j é a distância do jth distribuidor de ar ao ponto de projeto da sala, Q é a constante de absorção sonora da sala, e os valores χ, Φ, Ω, κ são coeficientes empíricos (χ é a influência do campo próximo coeficiente, Ω é o ângulo de radiação espacial da fonte, Φ é o fator diretividade da fonte, κ é o coeficiente de violação da difusão do campo sonoro).

Se m distribuidores de ar são colocados na sala de um edifício moderno, o nível de ruído de cada um deles no ponto calculado é L j , então o ruído total de todos eles deve estar abaixo dos níveis de ruído aceitáveis ​​para uma pessoa, a saber:

onde L H é o padrão de ruído sanitário. De acordo com o segundo método de cálculo acústico, a potência sonora L wi gerada em todos os elementos do UHCS, e o isolamento acústico R i que ocorre em todos esses elementos, para cada um deles é preliminarmente determinado experimentalmente. O fato é que nas últimas uma década e meia a duas décadas, a tecnologia eletrônica de medições acústicas, combinada com um computador, progrediu muito.

Como resultado, as empresas produtoras de elementos de SVKV devem indicar nos passaportes e catálogos as características L wi e R i medidas de acordo com as normas nacionais e internacionais. Assim, o segundo método leva em consideração a geração de ruído não apenas no ventilador (como no primeiro método), mas também em todos os outros elementos do UHCS, o que pode ser significativo para sistemas de média e alta velocidade.

Além disso, como é impossível calcular o isolamento acústico R i de elementos do sistema como condicionadores de ar, unidades de aquecimento, dispositivos de controle e distribuição de ar, eles não estão no primeiro método. Mas pode ser determinado com a precisão necessária por medições padrão, o que agora é feito para o segundo método. Como resultado, o segundo método, ao contrário do primeiro, cobre quase todos os esquemas SVKV.

E, finalmente, o segundo método leva em consideração a influência das propriedades da sala no ruído, bem como os valores de ruído aceitáveis ​​​​para uma pessoa de acordo com os códigos e regulamentos de construção atuais neste caso. A principal desvantagem do segundo método é que ele não leva em consideração a interação acústica entre os elementos do sistema - fenômenos de interferência em dutos.

A soma da potência sonora das fontes de ruído em watts, e o isolamento acústico dos elementos em decibéis, conforme fórmula indicada para o cálculo acústico do UHCS, é válida apenas, pelo menos, quando não houver interferência de ondas sonoras no sistema. E quando há interferência em tubulações, pode ser uma fonte de som potente, na qual se baseia, por exemplo, o som de alguns instrumentos musicais de sopro.

O segundo método já foi incluído no livro didático e nas diretrizes para projetos de cursos de acústica de construção para alunos do último ano da Universidade Politécnica do Estado de São Petersburgo. A não consideração de fenômenos de interferência em dutos aumenta a "margem para ignorância" ou exige, em casos críticos, o refinamento experimental do resultado para o grau de precisão e confiabilidade exigido.

Para a escolha da "margem de ignorância", como mostrado acima para o primeiro método, é preferível a estimativa do erro probabilístico, que se propõe a ser utilizada no cálculo acústico do SVKV de edifícios para garantir que os padrões de ruído permitidos nas instalações são atendidos ao projetar edifícios modernos.

O terceiro método de cálculo acústico. Este método leva em consideração os processos de interferência em uma tubulação estreita de uma linha longa. Essa contabilidade pode melhorar drasticamente a precisão e a confiabilidade do resultado. Para este fim, propõe-se aplicar para tubos estreitos o "método de impedância" do acadêmico da Academia de Ciências da URSS e da Academia Russa de Ciências Brekhovskikh L.M., que ele usou ao calcular o isolamento acústico de um número arbitrário de aviões -camadas paralelas.

Então, vamos primeiro determinar a impedância de entrada de uma camada plano-paralela com espessura δ 2 , cuja constante de propagação do som γ 2 = β 2 + ik 2 e impedância acústica Z 2 = ρ 2 c 2 . Vamos denotar a resistência acústica no meio à frente da camada de onde as ondas caem, Z 1 = ρ 1 c 1 , e no meio atrás da camada temos Z 3 = ρ 3 c 3 . Então o campo sonoro na camada, com a omissão do fator i ωt, será uma superposição de ondas viajando nas direções direta e reversa, com pressão sonora

A impedância de entrada de todo o sistema de camadas (fórmula) pode ser obtida por uma simples aplicação (n - 1) da fórmula anterior, então temos

Vamos agora aplicar, como no primeiro método, a teoria das linhas longas a um tubo cilíndrico. E assim, com interferência em tubos estreitos, temos a fórmula para isolamento acústico em dB de uma longa linha de um sistema de ventilação:

As impedâncias de entrada aqui podem ser obtidas tanto, em casos simples, por cálculo, quanto, em todos os casos, por medição em uma instalação especial com equipamentos acústicos modernos. De acordo com o terceiro método, semelhante ao primeiro método, temos a potência sonora proveniente do duto de ar de descarga no final de uma longa linha UHVAC e entrando na sala ventilada de acordo com o esquema:

Em seguida vem a avaliação do resultado, como no primeiro método com "margem de ignorância", e o nível de pressão sonora da sala L, como no segundo método. Por fim, obtemos a seguinte fórmula básica para o cálculo acústico do sistema de ventilação e ar condicionado dos edifícios:

Com a confiabilidade de cálculo 2Φ(t)=0,9973 (praticamente o maior grau de confiabilidade), temos t = 3 e os valores de erro são 3σ Li e 3σ Ri . Com confiabilidade 2Φ(t)= 0,95 (alto grau de confiabilidade) temos t = 1,96 e os valores de erro são aproximadamente 2σ Li e 2σ Ri . Com confiabilidade 2Φ(t)= 0,6827 (avaliação de confiabilidade de engenharia) temos t = 1.0 e os valores de erro são iguais a σ Li e σ Ri O terceiro método, direcionado para o futuro, é mais preciso e confiável, mas também mais complexo - requer altas qualificações nas áreas de acústica de edifícios, teoria das probabilidades e matemática estatísticas e tecnologia de medição moderna.

É conveniente usá-lo em cálculos de engenharia usando tecnologia de computador. Ele, segundo o autor, pode ser proposto como um novo método de cálculo acústico dos sistemas de ventilação e ar condicionado de edifícios.

Resumindo

A solução de questões urgentes de desenvolvimento de um novo método de cálculo acústico deve levar em conta o melhor dos métodos existentes. Propõe-se um novo método de cálculo acústico da UTCS de edificações, que possui uma “margem de ignorância” mínima BB, devido à inclusão de erros pelos métodos da teoria das probabilidades e estatística matemática e a consideração de fenômenos de interferência pelo método da impedância .

As informações sobre o novo método de cálculo apresentadas no artigo não contêm alguns dos detalhes necessários obtidos por pesquisas adicionais e práticas de trabalho, e que constituem o "saber fazer" do autor. O objetivo final do novo método é proporcionar a escolha de um conjunto de meios para reduzir o ruído do sistema de ventilação e climatização dos edifícios, o que aumenta, em comparação com o existente, a eficiência, reduzindo o peso e o custo de HVAC.

As regulamentações técnicas na área de construção industrial e civil ainda não estão disponíveis, portanto, desenvolvimentos na área, em particular, redução de ruído em edifícios UHV são relevantes e devem ser continuados pelo menos até que tais regulamentações sejam adotadas.

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19. www.iso.org é um site da Internet que contém informações completas sobre a International Organization for Standardization ISO, um catálogo e uma loja de padrões online através da qual você pode adquirir qualquer padrão ISO atualmente válido em formato eletrônico ou impresso.
20. www.iec.ch é um site na Internet que contém informações completas sobre a Comissão Eletrotécnica Internacional IEC, um catálogo e uma loja na Internet de seus padrões, através do qual é possível adquirir o padrão IEC atual em formato eletrônico ou impresso.
21. www.nitskd.ru.tc358 - um site na Internet que contém informações completas sobre o trabalho do comitê técnico TK 358 "Acústica" da Agência Federal de Regulamentação Técnica, um catálogo e uma loja on-line de padrões nacionais através dos quais você pode compre o padrão russo atual exigido em formato eletrônico ou impresso.
22. Lei Federal de 27 de dezembro de 2002 nº 184-FZ "Sobre Regulamento Técnico" (conforme alterada em 9 de maio de 2005). Adotado pela Duma do Estado em 15 de dezembro de 2002. Aprovado pelo Conselho da Federação em 18 de dezembro de 2002. Para a implementação desta Lei Federal, ver Ordem No. 54 do Gosgortekhnadzor da Federação Russa de 27 de março de 2003.
23. Lei Federal de 1º de maio de 2007 nº 65-FZ “Sobre Alterações à Lei Federal “Sobre Regulamento Técnico”.

Revista de engenharia e construção, N 5, 2010
Categoria: Tecnologia

Doutor em Ciências Técnicas, Professor I.I. Bogolepov

GOU Universidade Politécnica do Estado de São Petersburgo
e GOU St. Petersburg State Marine Technical University;
mestre A.A. Gladkikh,
GOU Universidade Politécnica do Estado de São Petersburgo

O sistema de ventilação e ar condicionado (VVKV) é o sistema mais importante para edifícios e estruturas modernas. No entanto, além do ar de qualidade necessário, o sistema transporta o ruído para dentro das instalações. Ele vem do ventilador e de outras fontes, se espalha pelo duto e irradia para a sala ventilada. O ruído é incompatível com o sono normal, o processo educacional, o trabalho criativo, o trabalho de alto desempenho, o bom descanso, o tratamento e a obtenção de informações de alta qualidade. Nos códigos e regulamentos de construção da Rússia, essa situação se desenvolveu. O método de cálculo acústico do SVKV de edifícios, usado no antigo SNiP II-12-77 "Proteção contra ruído", está desatualizado e, portanto, não foi incluído no novo SNiP 23-03-2003 "Proteção contra ruído" . Portanto, o método antigo está desatualizado e ainda não há um novo geralmente aceito. A seguir, um método aproximado simples para o cálculo acústico de SVAC em edifícios modernos, desenvolvido usando as melhores práticas de fabricação, em particular, em embarcações marítimas.

O cálculo acústico proposto baseia-se na teoria das longas linhas de propagação do som em um tubo acusticamente estreito e na teoria do som em salas com campo sonoro quase difuso. É realizado para avaliar os níveis de pressão sonora (doravante denominados SPL) e sua conformidade com os padrões de ruído permitidos atuais. Prevê a determinação do SPL do SVKV devido ao funcionamento do ventilador (doravante denominado "máquina") para os seguintes grupos típicos de instalações:

1) na sala onde a máquina está localizada;

2) em salas por onde passam dutos de ar em trânsito;

3) nas dependências atendidas pelo sistema.

Dados iniciais e requisitos

Propõe-se que o cálculo, projeto e controle da proteção de pessoas contra ruídos sejam realizados para as bandas de frequência de oitava mais importantes para a percepção humana, a saber: 125 Hz, 500 Hz e 2000 Hz. Uma banda de frequência de oitava de 500 Hz é um valor médio geométrico na faixa de bandas de frequência de oitava normalizadas de ruído de 31,5 Hz - 8000 Hz. Para ruído constante, o cálculo envolve a determinação do SPL em bandas de frequência de oitava a partir dos níveis de potência sonora (SPL) no sistema. Os valores SPL e SPL estão relacionados pela relação geral = - 10, onde SPL é relativo ao valor limite de 2,10 N/m; - USM em relação ao valor limite de 10 W; - área de propagação da frente de ondas sonoras, m.

O SPL deve ser determinado nos pontos de projeto das salas com classificação de ruído usando a fórmula = + , onde é o SPL da fonte de ruído. O valor que leva em consideração a influência da sala no ruído é calculado pela fórmula:

onde é o coeficiente levando em conta a influência do campo próximo; - ângulo espacial de emissão da fonte de ruído, rad.; - coeficiente de diretividade da radiação, tomado de acordo com dados experimentais (na primeira aproximação é igual a um); - distância do centro do emissor de ruído ao ponto calculado em m; = - constante acústica da sala, m; - o coeficiente médio de absorção sonora das superfícies internas da sala; - área total dessas superfícies, m; - coeficiente que leva em consideração a violação do campo sonoro difuso na sala.

Os valores indicados, pontos de projeto e normas de ruído permitido são regulamentados para as instalações de vários edifícios pelo SNiP 23-03-2003 "Proteção contra ruído". Se os valores de SPL calculados excederem o nível de ruído permitido em pelo menos uma das três bandas de frequência indicadas, é necessário projetar medidas e meios para reduzir o ruído.

Os dados iniciais para cálculo acústico e projeto do UHCS são:

- esquemas de layout utilizados na construção da estrutura; dimensões de máquinas, dutos de ar, válvulas de controle, cotovelos, tês e distribuidores de ar;

- velocidade de circulação do ar nas redes e ramais - de acordo com os termos de referência e cálculo aerodinâmico;

- desenhos do arranjo geral das instalações atendidas pelo SVKV - de acordo com o projeto de construção da estrutura;

- características de ruído de máquinas, válvulas de controle e distribuidores de ar SVKV - de acordo com a documentação técnica desses produtos.

As características de ruído da máquina são os seguintes níveis de ruído aéreo SPL em bandas de frequência de oitava em dB: - SPL de ruído propagando-se da máquina para o duto de sucção; - Ruído USM se propagando da máquina para o duto de descarga; - Ruído USM emitido pelo corpo da máquina para o espaço circundante. Todas as características de ruído da máquina são atualmente determinadas com base em medições acústicas de acordo com as normas nacionais ou internacionais relevantes e outras regulamentações.

As características de ruído de silenciadores, dutos de ar, conexões ajustáveis ​​e distribuidores de ar são apresentadas pelo ruído aéreo SLM em bandas de frequência de oitava em dB:

- Ruído USM gerado pelos elementos do sistema quando o fluxo de ar passa por eles (geração de ruído); - USM de ruído dissipado ou absorvido nos elementos do sistema quando o fluxo de energia sonora passa por eles (redução de ruído).

A eficiência de geração de ruído e redução de ruído por elementos UHCS é determinada com base em medições acústicas. Ressaltamos que os valores de e devem ser especificados na documentação técnica pertinente.

Ao mesmo tempo, é dada a devida atenção à precisão e confiabilidade do cálculo acústico, que são incluídos no erro do resultado pelos valores e .

Cálculo para as instalações onde a máquina está instalada

Que haja um ventilador na sala 1 onde a máquina está instalada, cujo nível de potência sonora, irradiado para a tubulação de sucção, descarga e através do corpo da máquina, sejam os valores em dB, e . Deixe o ventilador na lateral da tubulação de descarga ter um silenciador com eficiência de silenciador em dB(). O local de trabalho está localizado a uma distância da máquina. A parede que separa a sala 1 da sala 2 fica a uma distância da máquina. Constante de absorção sonora da sala 1: = .

Para a sala 1, o cálculo prevê a solução de três problemas.

1ª tarefa. Conformidade com a norma de ruído permitido.

Se os tubos de sucção e descarga forem removidos da casa de máquinas, o cálculo do SPL na sala onde está localizado é feito de acordo com as seguintes fórmulas.

O SPL de oitava no ponto de projeto da sala é determinado em dB pela fórmula:

onde - USM do ruído emitido pelo corpo da máquina, levando em consideração a precisão e confiabilidade com a ajuda de . O valor indicado acima é determinado pela fórmula:

Se as instalações forem colocadas n fontes de ruído, SPL de cada uma das quais no ponto calculado é igual a , então o SPL total de todas elas é determinado pela fórmula:

Como resultado do cálculo acústico e do projeto do SVKV para a sala 1, onde a máquina está instalada, deve-se garantir que os padrões de ruído permitidos sejam atendidos nos pontos de projeto.

2ª tarefa. Cálculo do valor SPL no duto de ar de descarga da sala 1 para a sala 2 (a sala pela qual o duto de ar passa em trânsito), ou seja, o valor em dB é feito de acordo com a fórmula

3ª tarefa. O cálculo do valor SPL irradiado pela parede com área insonorizada da sala 1 para a sala 2, ou seja, o valor em dB, é realizado pela fórmula

Assim, o resultado do cálculo na sala 1 é o cumprimento dos padrões de ruído nesta sala e o recebimento dos dados iniciais para o cálculo na sala 2.

Cálculo para salas pelas quais o duto passa em trânsito

Para a sala 2 (para salas por onde passa o duto de ar), o cálculo fornece a solução dos cinco problemas a seguir.

1ª tarefa. Cálculo da potência sonora irradiada pelas paredes do duto de ar na sala 2, ou seja, a determinação do valor em dB de acordo com a fórmula:

Nesta fórmula: - veja acima a 2ª tarefa para a sala 1;

\u003d 1,12 - diâmetro equivalente da seção do duto com área de seção transversal;

- comprimento da sala 2.

O isolamento acústico das paredes de um duto cilíndrico em dB é calculado pela fórmula:

onde é o módulo de elasticidade dinâmico do material da parede do duto, N/m;

- diâmetro interno do duto em m;

- espessura da parede do duto em m;


O isolamento acústico das paredes de dutos retangulares é calculado de acordo com a seguinte fórmula em DB:

onde = é a massa de uma superfície unitária da parede do duto (o produto da densidade do material em kg/m e a espessura da parede em m);

- frequência média geométrica das bandas de oitava em Hz.

2ª tarefa. O cálculo do SPL no ponto de projeto da sala 2, localizado a uma distância da primeira fonte de ruído (duto de ar) é realizado de acordo com a fórmula, dB:

3ª tarefa. O cálculo do SPL no ponto de projeto da sala 2 a partir da segunda fonte de ruído (o SPL irradiado pela parede da sala 1 para a sala 2 - o valor em dB) é realizado de acordo com a fórmula, dB:

4ª tarefa. Conformidade com a norma de ruído permitido.

O cálculo é realizado de acordo com a fórmula em dB:

Como resultado do cálculo acústico e do projeto do SVKV para a sala 2, através do qual o duto de ar passa em trânsito, deve-se garantir que os padrões de ruído permitidos sejam atendidos nos pontos de projeto. Este é o primeiro resultado.

5ª tarefa. Cálculo do valor SPL na conduta de descarga da sala 2 para a sala 3 (a sala servida pelo sistema), nomeadamente o valor em dB de acordo com a fórmula:

O valor das perdas devido à emissão de potência sonora de ruído pelas paredes dos dutos de ar em trechos retos de dutos de ar de comprimento unitário em dB/m é apresentado na Tabela 2. O segundo resultado do cálculo na sala 2 é obter os dados iniciais para o cálculo acústico do sistema de ventilação na sala 3.

Cálculo para quartos atendidos pelo sistema

Nas salas 3 atendidas pelo SVKV (para as quais o sistema se destina em última instância), os pontos de projeto e as normas de ruído permitido são adotados de acordo com o SNiP 23-03-2003 "Proteção contra ruído" e os termos de referência.

Para a sala 3, o cálculo envolve a resolução de dois problemas.

1ª tarefa. O cálculo da potência sonora emitida pela conduta de ar através da abertura de distribuição de ar de saída para a sala 3, nomeadamente a determinação do valor em dB, propõe-se a realizar da seguinte forma.

Problema privado 1 para sistema de baixa velocidade com velocidade do ar v<< 10 м/с и = 0 и трех типовых помещений (см. ниже пример акустического расчета) решается с помощью формулы в дБ:

Aqui



() - perdas no silenciador da sala 3;

() - perdas no tee da sala 3 (ver fórmula abaixo);

- perda por reflexão da extremidade da conduta (ver tabela 1).

Tarefa geral 1 consiste em resolver para muitas das três salas típicas usando a seguinte fórmula em dB:



Aqui - SLM de propagação de ruído da máquina para o duto de descarga em dB, levando em consideração a precisão e confiabilidade do valor (aceito de acordo com a documentação técnica das máquinas);

- SLM do ruído gerado pelo fluxo de ar em todos os elementos do sistema em dB (aceito de acordo com a documentação técnica desses elementos);

- USM de ruído absorvido e dissipado durante a passagem do fluxo de energia sonora por todos os elementos do sistema em dB (aceito de acordo com a documentação técnica desses elementos);

- o valor que leva em consideração a reflexão da energia sonora da saída final do duto de ar em dB, é retirado da Tabela 1 (este valor é zero se já incluir );

- um valor igual a 5 dB para UACS de baixa velocidade (velocidade do ar na rede é inferior a 15 m / s), igual a 10 dB para UACS de velocidade média (velocidade do ar na rede é inferior a 20 m / s) e igual a 15 dB para UACS de alta velocidade (velocidade na rede é inferior a 25 m/s).

Tabela 1. Valor em dB. Bandas de oitava

Cálculo de ventilação

Dependendo do método de movimento do ar, a ventilação pode ser natural e forçada.

Os parâmetros do ar que entra nas aberturas de entrada e aberturas de exaustão local de dispositivos tecnológicos e outros localizados na área de trabalho devem ser tomados de acordo com o GOST 12.1.005-76. Com um tamanho de sala de 3 por 5 metros e uma altura de 3 metros, seu volume é de 45 metros cúbicos. Portanto, a ventilação deve fornecer uma vazão de ar de 90 metros cúbicos por hora. No verão, é necessário prever a instalação de um ar condicionado para evitar exceder a temperatura da sala para o funcionamento estável do equipamento. É necessário prestar a devida atenção à quantidade de poeira no ar, pois isso afeta diretamente a confiabilidade e a vida útil do computador.

A potência (mais precisamente, a potência de resfriamento) do ar condicionado é sua principal característica, depende do volume da sala para o qual foi projetado. Para cálculos aproximados, 1 kW por 10 m 2 é tomado com uma altura de teto de 2,8 - 3 m (de acordo com SNiP 2.04.05-86 "Aquecimento, ventilação e ar condicionado").

Para calcular as entradas de calor desta sala, foi utilizado um método simplificado:

onde: Q - Influxos de calor

S - Área do quarto

h - Altura da sala

q - Coeficiente igual a 30-40 W/m 3 (neste caso 35 W/m 3)

Para uma sala de 15 m 2 e uma altura de 3 m, as entradas de calor serão:

Q=15 3 35=1575 W

Além disso, a dissipação de calor do equipamento de escritório e das pessoas deve ser levada em consideração, considera-se (de acordo com o SNiP 2.04.05-86 "Aquecimento, ventilação e ar condicionado") que, em estado calmo, uma pessoa emite 0,1 kW de calor , um computador ou uma copiadora de 0,3 kW, Ao adicionar esses valores ao total de entradas de calor, pode-se obter a capacidade de refrigeração necessária.

Q add \u003d (H S opera) + (С S comp) + (P S print) (4.9)

onde: Q add - A soma dos ganhos de calor adicionais

C - Dissipação de calor do computador

H - Dissipação de calor do operador

D - Dissipação de calor da impressora

S comp - Número de estações de trabalho

S print - Número de impressoras

S operas - Número de operadores

As entradas de calor adicionais da sala serão:

Q add1 \u003d (0,1 2) + (0,3 2) + (0,3 1) \u003d 1,1 (kW)

A soma total dos ganhos de calor é igual a:

Q total1 \u003d 1575 + 1100 \u003d 2675 (W)

De acordo com esses cálculos, é necessário escolher a potência e o número de condicionadores de ar adequados.

Para a sala para a qual o cálculo é realizado, devem ser usados ​​condicionadores de ar com potência nominal de 3,0 kW.

Cálculo de ruído

Um dos fatores desfavoráveis ​​do ambiente de produção no centro de informática é o alto nível de ruído gerado pelos dispositivos de impressão, equipamentos de ar condicionado, ventiladores de refrigeração nos próprios computadores.

Para sanar dúvidas sobre a necessidade e viabilidade da redução de ruído, é necessário conhecer os níveis de ruído no local de trabalho do operador.

O nível de ruído proveniente de várias fontes incoerentes operando simultaneamente é calculado com base no princípio da soma de energia da radiação de fontes individuais:

L = 10 lg (Li n), (4,10)

onde Li é o nível de pressão sonora da i-ésima fonte de ruído;

n é o número de fontes de ruído.

Os resultados dos cálculos obtidos são comparados com o valor permitido do nível de ruído para um determinado local de trabalho. Se os resultados do cálculo estiverem acima do nível de ruído permitido, são necessárias medidas especiais de redução de ruído. Entre elas: revestimento das paredes e teto do pavilhão com materiais insonorizantes, redução do ruído na fonte, layout adequado dos equipamentos e organização racional do local de trabalho do operador.

Os níveis de pressão sonora das fontes de ruído que atuam sobre o operador em seu local de trabalho são apresentados na Tabela. 4.6.

Tabela 4.6 - Níveis de pressão sonora de várias fontes

Normalmente, o local de trabalho do operador é equipado com os seguintes equipamentos: um disco rígido na unidade do sistema, ventilador(es) de resfriamento do PC, monitor, teclado, impressora e scanner.

Substituindo os valores do nível de pressão sonora para cada tipo de equipamento na fórmula (4.4), obtemos:

L=10 lg(104+104,5+101,7+101+104,5+104,2)=49,5 dB

O valor obtido não excede o nível de ruído permitido para o local de trabalho do operador, igual a 65 dB (GOST 12.1.003-83). E se você considerar que é improvável que dispositivos periféricos como scanner e impressora sejam usados ​​simultaneamente, esse número será ainda menor. Além disso, quando a impressora está funcionando, a presença direta do operador não é necessária, pois. A impressora está equipada com um alimentador automático de folhas.