Вентиляция не должна быть шумной

  В этой статье мы не ставим своей целью научить Вас вычислять и уменьшать уровень шума в вентиляционной системе, для этого существуют специализированные книги. Мы хотим передать Вам базовые знания о том, где и как генерируется шум, как он передается и затухает в системе. Эти знания помогут Вам правильно построить систему и выбрать необходимые комплектующие для шумоизоляции системы вентиляции.

 Шум (звук) представляет из себя обычные колебания воздуха. Именно давление воздуха воздействует на наши барабанные перепонки, которые и преобразуют эти колебания в импульсы, передающиеся и расшифровывающиеся головным мозгом.

 Распространение шума происходит посредством волн в среде, то есть воздухе, который мы не видим. Вентиляторы создают шум, подавить который можно только до известного предела. Но есть возможность снизить шум, возникающий в процессе движения воздушной массы на определенных участках вентиляционной системы, соединенной с вентилятором, погасив его по пути.

 Когда звуковая волна наталкивается на металлическую стенку воздуховода, стенка начинает вибрировать с той же частотой, что и звуковая волна. Колебания обычно незначительны и не видны невооруженным глазом.

  Ощутить вибрацию металлического листа можно положив руку на воздуховод, и кончиками пальцев Вы ее почувствуете (то же самое происходит, когда грузовик проезжает по улице, а в окнах дома вибрируют стекла).

  Визуально увидеть можно лишь большие колебания например при преодолении звукового барьера самолетом.                                                                                                                  

 Процессы, происходящие в воздушной среде, схожи с процессами, происходящими в водной среде.

 Например, когда Вы бросаете камень в спокойную воду возникают волны. Волны распространяются от центра, где был брошен камень концентрическими окружностями и по мере удаления от источника, волны уменьшаются, и поверхность воды вновь становится спокойной. 

   Общие теоретические основы:

  - кинетическая энергия передается в любой среде от одной молекулы к другой; 

- энергия, с которой начинается распространение волн, или энергия, необходимая для поддержания процесса, распространяется с увеличением радиуса и расстояния;

- в процессе столкновений кинетическая энергия уменьшается, так как часть ее поглощается и превращается в теплоту;

- амплитуда отраженных от препятствий волн ниже, чем амплитуда падающих волн;

- когда звуковые волны двигаются вдоль пористой поверхности, они отклоняются от поверхности и такой процесс называется дифракцией.      

  Каким же образом шум может быть поглощен?

  Для этого воздуховоды покрывают специальными пористыми материалами. Когда звуковые волны наталкиваются на стену из такого материала (минеральная вата, пенополистирол, полиэтилен и т.д.), вибрирующие молекулы проникают в поверхностный слой и затем затормаживаются волокнами материала. Некоторая часть энергии, поглощенная таким образом, превращается в тепло. Оставшаяся часть энергии отражается обратно в помещение. Тип звукоизоляции, при которой звук затормаживается мягким поверхностным слоем, называется пористой абсорбцией.

 Способность к поглощению звука у разных материалов разная. Это свойство материала определяется коэффициентом поглощения звука a. Если звук полностью отражается, тогда этот коэффициент принимается равным 0, а если полностью поглощается тогда равным 1. 

  Говоря об открытом окне, мы можем утверждать, что a = 1, т. е. все звуки исчезают из комнаты через открытое окно. В твердых материалах, таких как бетон или мрамор, звук практически не поглощается, а полностью отражается и величина а близка к нулю.  

   В комнатах с твердыми поверхностями звук задерживается долгое время перед тем, как исчезнуть. Такая комната имеет продолжительное время реверберации и в ней появляется сильное неприятное эхо.

  В случае с мягкими материалами, все происходит наоборот. Величина а близка к 1. Иногда в таких случаях говорят: «Не слышишь, что говоришь». Избегайте крайностей - время реверберации в помещении должно соответствовать назначению помещения.

  Звук в вентиляционной системе движется против направления потока также легко, как и по направлению потока воздуха. Звук, проходящий по воздуховоду, поглощается несколькими способами. Сами металлические стенки незначительно поглощают звук.   В данном случае стенки воздуховода и окно функционируют как мембраны (листы, приводимые в движение энергией падающего звука). Но подобное движение не обходится без трения, т.к. оно ограничивается как изгибающей силой листа, так и в большинстве своем, соединениями по краям листа.  

   Благодаря дифракции, о которой мы писали ранее, звуковой поток распространяется как турбулентный, что позволяет прямым глушителям иметь высокий звукопоглощающий эффект.

   При равных площадях воздуховодов, круглый спирально-навивной воздуховод, являющийся более жестким, чем прямоугольный, будет обеспечивать меньший поглощающий эффект.

Поглощение становится более эффективным в воздуховодах, изготовленных из листового металла с толщиной более 1мм.  

   Часто организация шумоизоляции совмещена с теплоизоляцией, из-за схожести свойств используемых материалов.

   Где именно в воздуховодах необходимо располагать звукопоглощающий материал?

   Ответ очевиден: звукопоглощающий материал должен находиться там, где будет максимальное количество контактов со звуковыми волнами.

   Шум, распространяющийся по длинному, прямому воздуховоду, будет распространяться, отражаясь от стенок воздуховода и звукопоглощающий материал здесь принесет мало пользы. Лучше поместить его в отвод, в камеру давления, сразу за вентилятором или в любом другом месте, где есть турбулентный звуковой поток.