Способ снижения шума от вентилятора

Как снизить уровень шума от систем вентиляции

Гул от воздуховодов и работающих вентиляторов вносит дискомфорт в акустическую обстановку квартиры, частного дома, офиса, предприятия. Через вентиляционные шахты также отлично слышно соседей – говорить о домашнем уюте и уединении не приходится. Проблема легко решается с помощью современных шумоизоляционных материалов.

Вентиляция с круглыми воздуховодами работает тише, чем с прямоугольными

Какие виды шумов исходят от работающей вентиляции

• Воздушный – звук постоянного перемещения по трубе потоков воздуха на высокой скорости. Жесткие воздуховоды особенно хорошо резонируют звуковые волны от промышленных вентиляторов, осушителей воздуха и другого оборудования с электродвигателями.
• Вибрационный – вибрируют недостаточно закрепленные элементы, стыки и щели.
• Генерирующий – возникает в вентиляционных конструкциях сложной конфигурации с множеством поворотов, с решетками, заслонками, изгибами, тройниками.

Даже безупречно спроектированная и выполненная система вентиляции может производить неприятный шум. Со временем в ней накапливается пыль. Воздушные потоки приносят мелкие предметы, которые становятся препятствием и создают дополнительный гул.

Мало кто задумывается о шумоизоляции на этапе проектирования вентиляционной системы. Это связано не только с экономией, но и с непредсказуемым характером шума. Сложно предугадать, какие участки системы будут наиболее проблемными.

Вентиляционную систему необходимо шумоизолировать, если:

• Ее монтаж изначально выполнен некорректно.
• Рециркуляционная система расположена между перекрытием и фальшпотолком без специальных отводов (в таком случае воздушные потоки движутся произвольно).
• Вентиляционные каналы проходят над спальней, детской, гостиной, другим помещением, где шум нежелателен.
• Диаметр воздуховода слишком мал для объема проходящего по нему воздуха (уровень шума повышается из-за высокой скорости).

Больше всего в шумоизоляции нуждаются воздуховоды в жилых комнатах

Как снизить уровень шума от вентиляции: 4 способа

1. Обычный воздуховод можно заменить на изготовленный из шумопоглощающего материала, например из прочной гофры.
2. На проблемные участки имеет смысл установить специальный канальный шумоглушитель. Внутри него расположен звукоизоляционный слой, а соединительные фланцы с уплотнением герметично соединяют конструкцию с воздуховодами. Вариант хороший, но не самый дешевый. Подходит для мест стыковки каналов с вентилятором.
3. Если проблема – в вентиляторе, его размещают на резиновых подушках, виброизолирующих прокладках, пружинах либо заменяют моделью с низким уровнем шума.
4. Чтобы получить максимальный результат, звукоизолировать нужно разные участки. Для этих целей подходят самоклеящиеся шумоизоляционные материалы, которые легко монтируются изнутри и снаружи воздуховодов. Самые сложные участки обрабатывают при необходимости напыляемыми материалами, например пенополиуретаном.

Шумоглушители решают проблему с громкой вентиляцией лишь частично

Как снизить шум от вентиляции: 3 простых шага

Шаг 1. Защита монтажной пеной.

Шум в воздуховодах возникает из-за разгерметизации. Монтажная пена не справляется с высоким давлением воздуха и трескается. Поверх нее имеет смысл наклеить защитный материал – ПСУЛ. Особенно актуально это для мест стыков коробов с полом и потолком. Комбинация «монтажная пена + ПСУЛ» продлит срок эксплуатации вентиляционной системы и снизит уровень шума.

Шаг 2. Защита поверхностей.

Наружные поверхности вентиляционных коробов можно оклеить минеральной мембраной «Липлент ЗиВ» со слоем акустического войлока. Сверху материал фиксируют пластиковыми хомутами. По многим параметрам в качестве звукопоглотителя он выигрывает у традиционного пенополиэтилена:

• обладает высокими вибродемпфирующими и шумопоглощающими характеристиками;
• устойчив к образованию плесени и грибка;
• не деформируется и не растрескивается;
• демонстрирует хорошую адгезию к металлу;
• благодаря эластичности удобен при монтаже;
• сохраняет эксплуатационные свойства много лет.

Перед оклеиванием поверхности тщательно очищают и обезжиривают. Заделать мембраной с войлоком нужно также все неровности – углы и углубления.

Шаг 3. Герметизация стыков.

Швы и стыки оклеивают герметизирующей лентой, например «Липлент Мп» с металлизированной пленкой, которая зафиксирует полотна и защитит систему от разгерметизации.

«Липлент ЗиВ» поставляется в рулонах шириной от 1 до 5 м

Если во время монтажа системы вентиляции допущены ошибки, это не значит, что придется долгие годы слушать гул от воздушных потоков и вздрагивать от вибраций. Современные шумопоглощающие материалы в сочетании с герметизирующими лентами линейки «Липлент» легко решают эту проблему. Они экологичны, отличаются пожаростойкостью и долгим сроком службы, удобны в монтаже, а главное – обладают высоким коэффициентом звукопоглощения.

Топ-5 лучших статьи

Сколько стоит звукоизоляция спальни 12 м2/детской 15 м2/кабинета 8 м2?

Вечеринки, громкие разговоры и смех хороши до поры до времени. Рано или поздно хочется уединиться в тишине, в собственной комнате.

Как звукоизолировать студию звукозаписи

Уровень децибелов в студиях звукозаписи порой зашкаливает. Репетиции, запись, сведение, озвучивание, дубляж – все это доставляет немалые неудобства соседям, если звук просачивается через стены, пол или потолок.

Что такое бутиловая лента

Бутиловая лента – это современный герметизирующий материал, который широко используется в частном и коммерческом строительстве.

Какой герметик выбрать: битумный или бутилкаучуковый?

Битумные герметики появились на рынке раньше остальных.

Герметизируем правильно: как нанести мастику

Стыки, трещины, швы ухудшают теплоизоляционные свойства здания. Через них в помещение проникают холод и влага, скапливается конденсат – источник сырости и плесени.

Почему не стоит использовать неспециализированные материалы при шумоизоляции автомобиля

В борьбе с шумом в автомобиле все средства хороши! Так считают многие владельцы транспортных средств, которым досаждают звуки и вибрации в салоне.

Какие стандарты устанавливают требования к монтажным швам и как в них разобраться

Одно из условий длительной бесперебойной эксплуатации окон – качественные монтажные швы.

Как правильно обработать поверхность перед поклейкой шумоизоляции

Выбрать качественную шумоизоляцию для автомобиля – полдела. Не менее важно пройти все технологические этапы монтажа – от очистки и обезжиривания до поклейки.

Источник

Способы снижения шума осевых вентиляторов

С. В. Караджи, МГТУ им. Н.Э. Баумана, otvet@abok.ru

Шум является важным параметром большинства технических объектов, влияющим на их эксплуатационные свойства, экологичность и конкурентоспособность. В системах вентиляции и кондиционирования основными источниками шума являются вентиляторы. Часто ограничения, накладываемые на уровни их шума, являются решающим фактором, определяющим технические характеристики объекта в целом, поэтому снижению аэродинамического шума вентиляторов уделяется большое внимание. Что на настоящий момент предлагает наука и что реализовано в конструкциях? Ответ на эти вопросы читатель найдет в предлагаемой статье.

Для минимизации шума вентиляционной системы (без использования звукопоглощающих устройств) должны быть выполнены несколько условий. Во-первых, вентиляционная система должна быть выполнена таким образом, чтобы иметь минимальные аэродинамические потери. Во-вторых, необходимо выбрать тип вентилятора (радиальный, осевой) и затем грамотно подобрать на расчетный режим, собственно, сам вентилятор. И наконец, должны быть соблюдены рекомендации по оптимальной компоновке вентилятора в системе, обеспечивающие равномерный профиль скорости на входе/выходе из вентилятора. Желательно при этом, чтобы вентилятор был малошумный. В настоящей статье приведен краткий обзор работ по способам снижения аэродинамического шума в осевых вентиляторах и ряд конструкций существующих малошумных вентиляторов.

Аэродинамические шумы могут быть вызваны различными типами источников (монопольными, дипольными, квадрупольными). Эти источники имеют разное происхождение, но их можно разделить на две большие группы: источники, вызывающие широкополосный шум (в котором все частоты равно представлены), и источники, вызывающие дискретный (тональный) шум (излучение сосредоточено только на некоторых частотах).

К источникам, вызывающим широкополосный шум осевого вентилятора, относятся шум турбулентного пограничного слоя на лопатках; вихревой шум, связанный со следами за лопатками. К источникам дискретного шума относятся шум вращения (шум нагрузки и вытеснения), связанный с вращением лопаток рабочего колеса; шум взаимодействия, связанный со взаимодействием рабочего колеса с неподвижными элементами проточной части. Большую долю в шуме вентилятора может составлять шум, связанный с дисбалансом рабочего колеса, но так как он не является аэродинамическим, то в настоящей статье не рассматривается.

Снижение турбулентного и вихревого шума является весьма сложной задачей ввиду того, что шум этого типа связан с обтеканием лопаток рабочего колеса. Для его снижения необходима оптимизация формы лопаток рабочего колеса, с целью обеспечения безотрывного обтекания по всей длине лопатки. Однако таким образом можно достичь снижения шума в той или иной мере главным образом на расчетном режиме работы вентилятора.

В ряде случаев, например если лопатки имеют неоптимальную аэродинамическую форму, шум пограничного слоя может иметь дискретные составляющие [1]. В этом случае для снижения шума используют лопатки с зубчатой формой выходной кромки [2] (рис. 1). Интересно отметить, что существуют также и вентиляторы с лопатками, имеющими пилообразные входные кромки, которые в рекламных материалах также преподносятся как малошумные.

Осевое колесо с зубчатой формой выходной кромки

Одним из методов снижения широкополосного шума может быть проектирование вентилятора на минимально возможную частоту вращения. Известно, что турбулентный шум является источником квадрупольного типа, и его звуковая мощность пропорциональна

u 8 , а вихревой шум является источником дипольного типа, и его звуковая мощность

u 6 , где u – окружная скорость. При уменьшении частоты вращения также снижается и шум вращения, который имеет дипольную (шум нагрузки) и монопольную (шум вытеснения) природу, и их звуковая мощность пропорциональна

u 4 соответственно.

Существуют методики, позволяющие проектировать осевые вентиляторы на меньшие частоты вращения за счет увеличения аэродинамической нагрузки на лопатки [3]. Так, например, за счет ряда мероприятий, включая и уменьшение расчетной частоты вращения, шум одного из вентиляторов системы жизнеобеспечения МКС «Альфа» был снижен на 8 дБА [4]. Так как в этом случае изменяются уровни и распределение давления на лопатках рабочего колеса и, соответственно, широкополосный шум, этот способ не всегда приводит к ожидаемому результату.

Дискретные составляющие акустического спектра, связанные с шумом вращения и взаимодействия, как правило, имеют на 15–20 дБ более высокие уровни, чем широкополосный турбулентный и вихревой шумы. Поэтому дискретный шум оказывает наиболее раздражающее влияние на людей.

Одним из направлений по снижению шума вращения, интенсивно развивающимся в настоящее время, является применение лопаток рабочего колеса с искривленной осью совмещения профилей. На рис. 2 показана лопатка и сигналы шума вращения от ее различных сечений (имеющие различную фазу из-за пространственной формы лопатки). Справа показана векторная диаграмма суммы сигналов, из которой видно, что при правильном сочетании фаз и амплитуд сигналов шум вращения может быть сильно снижен. Идея формирования сдвига фаз акустических волн от различных сечений лопаток рабочего колеса за счет изменения формы оси совмещения профилей представлена в [5, 6]. В качестве примера на рис. 3 изображено колесо вентилятора с искривленной по направлению вращения осью совмещения профилей.

Схема интерференции возмущений, идущих от отдельных участков лопатки вентилятора [6]

Этот эффект широко используется в осевых вентиляторах выносных конденсаторных блоков сплит-систем, у которых на периферии входные кромки лопаток имеют ярко выраженную клювообразную форму.

Колесо с серповидными лопатками

В вентиляторах, выполненных по схеме «колесо (К) плюс спрямляющий аппарат (СА)», вследствие взаимодействия лопаточных венцов друг с другом пространственная форма лопаток СА оказывает большое влияние на уровень шума вентилятора. Так, в работах [10] и [11] приводятся результаты исследований по влиянию наклона лопаток СА, при определенном наклоне лопаток отмечено снижение шума. Следует отметить, что в настоящее время имеются противоречивые данные о влиянии пространственной формы оси совмещения профилей на шум осевых вентиляторов [7–9], поэтому вид искривленных лопаток не всегда свидетельствует о том, что вентилятор действительно является малошумным, как об этом заявляют в рекламных материалах.

Используется также способ уменьшения шума вращения за счет установки лопаток с неравномерным шагом [10, 12]. При неравномерном шаге от каждой из лопаток будет излучаться последовательность импульсов звукового давления через неравномерные промежутки времени, что приводит к снижению и «размыванию» дискретных составляющих (рис. 4). Эффект снижается при увеличении количества лопаток рабочего колеса. Наиболее широкое применение колеса такого типа нашли в автомобилестроении.

Снижение шума в зависимости от относительной неравномерности шага решетки [10]

В вентиляторах с входным направляющим аппаратом (ВНА) имеет место шум взаимодействия, который возникает при взаимодействии следов или других элементов проточной части, стоящих перед колесом, с вращающимися лопатками рабочего колеса. Стоит отметить, что имеет место также и обратное влияние, то есть рабочее колесо влияет на ВНА, аналогично и спрямляющий аппарат (СА) влияет на рабочее колесо, так как такого рода взаимодействия распространяются вверх по потоку.

Большое значение имеет соотношение между числом лопаток в ВНА или СА и колесом. Для минимизации шума взаимодействия на определенных гармониках при различных частотах вращения в соответствии с [11] должно соблюдаться условие

(1)

В этой же работе даны номограммы для выбора благоприятного соотношения чисел лопаток колеса и аппаратов.

В книге [10] предлагается упрощенное выражение для выбора соотношения количества лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата:

(2)

где n – частота вращения;
D – диаметр рабочего колеса;
с – скорость распространения импульсов давления.

Необходимо отметить, что при выборе соотношения числа лопаток в аппаратах и колесе невозможно обеспечить снижение уровня шума на всех гармониках лопаточной частоты.

Конструктивные элементы вентилятора: стойки крепления двигателя, сам электродвигатель (если он установлен перед колесом) и др. – также оказывают сильное влияние на шумообразование. Так же, как и ВНА или СА, они создают вихревые следы и турбулизируют поток до или после рабочего колеса, что может привести к увеличению уровня шума. На уровень шума влияют расположение конструктивных элементов относительно колеса, соотношение числа стоек крепления и числа лопаток, расстояние до лопаток колеса и т.д. На тему ротор-статор-взаимодействия проведено много расчетных и экспериментальных исследований [11, 13–15], из которых следует, что полной ясности в этом вопросе нет.

Заключение

Приведем несколько советов, как по рекламным материалам или по внешнему виду осевого вентилятора оценить его шумовые качества. Вентилятор может иметь повышенный уровень шума, если:

а) у вентилятора схемы К:

• на входе перед колесом на расстоянии менее хорды лопатки расположена сетка, стойки крепления электродвигателя;
• число стоек крепления электродвигателя равно или кратно числу лопаток; стойки крепления электродвигателя расположены от колеса на расстоянии менее чем 0,5 хорды лопатки колеса;

б) у вентилятора с аппаратами ВНА или СА:

• число лопаток аппаратов совпадает с числом лопаток колеса или же кратно им;
• лопатки аппаратов расположены от колеса на расстоянии менее чем 0,5 хорды лопатки колеса.

Литература

1. Аэродинамический шум в технике // под ред. Р. Хиклинга, 1977. 332 с.
2. Jay Patel, Kingston, N. Y., United States Patent, 4,089,618, May 16, 1978.
3. Митрофович В.В. Определение предельных расчетных параметров осевых вентиляторов с высоким статическим КПД // Промышленная аэродинамика. М. : Машиностроение, 1991. Вып. 4 (36). С. 260–280.
4. Сустин С. А., Митрофович В.В., Исакович С.А. Разработка экспериментального малошумного вентилятора // Тезисы XIII всероссийской научно-технической конференции «Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели», МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008 г.
5. Мунин А. Г., Самохин В.Ф., Шипов Р.А. и др. Авиационная акустика: в 2 ч. Ч. 1. Шум на местности дозвуковых пассажирских самолетов и вертолетов. М. : Машиностроение, 1986. 248 с.
6. Harvey H. Hubbard. Aeroacoustics of flight vehicles, Volume 1, Noise sources // NASA Reference publication 1258, vol. 1, WRDC Technical report 90–3052, 1991. 592 p.
7. Belamri T., Kouidri S., Fedala D. and Rey R. Comparative study of the aeroacoustic behavior of two axial flow fans with different sweep angles // Paper FEDSM2005–77242, Proceedings of ASME FEDSM’05, 2005 ASME Fluid Engineering Summer Conference Houston, TX, USA, June 16–23, 2005.
8. Jifu Lu Xinli Wei, Yang Li. Research on aerodynamics and exit flow field of skewed fan-rotors // Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), 2010 Asia-Pacific. Рp. 1–4.
9. Bamberberger Konrad, Carolus Thomas. Optimization of axial fans with highly swept blades with respect to losses and noise reduction // Fan 2012, Senlis (France), 18–20 April 2012, 12 p.
10. Хорошев Г. А., Петров Ю.И., Егоров Н.Ф. Борьба с шумом вентиляторов. М. : Энергоиздат, 1981. 143 с.
11. Брусиловский И.В. Аэродинамика и акустика осевых вентиляторов // Труды ЦАГИ им. проф. Н.Е. Жуковского. Вып. 2650. М., 2004. 275 с.
12. Lee, J. and Nam, K. Development of Low-Noise Cooling Fan Using Uneven Fan Blade Spacing, SAE Technical Paper 2008–01–0569, 2008.
13. Lu H. Z., Lixi Huanga, R. M.C. So and J. Wang. A computational study of the interaction noise from a small axial-flow fan // J. Acoust. Soc. Am., Vol. 122, No. 3, September 2007. Рp. 1404–1415.
14. Sawyer S., Nallasamy M., Hixon R., Dyson R.W., Koch L.D. Computational Aeroacoustic Prediction of Discrete-Frequency Noise Generated by a Rotor-Stator Interaction // 9th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference and Exhibit 2003. 18 p.
15. Woodward, R. P., Elliott, D. M., Hughes, C. E., and Berton, J.J. Benefits of Swept and Leaned Stators for Fan Noise Reduction // AIAA-99–0479, 1999. 12 p.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №1’2013

распечатать статью —>

Источник