Выбор вентилятора по шуму

Основными критериями при выборе вентилятора являются производитель­ность, развиваемые давление и мощность, стоимость и внешний вид. Шум вен­тилятора является нежелательным, но естественным результатом его работы, хотя во многих случаях может быть определяющим при выборе вентилятора.

Чем обычно руководствуются проектировщики, выбирая наименее шумный вентилятор? Оценки можно делать по приводимой в каталогах фирм-производителей информации или по собственному опыту (поставить вентилятор на объект и, вроде, с шумом не было проблем), или по опытe и рекомендациям “знающих” людей.

Чем же полезно и правильно руководствоваться и что следует помнить при выборе вентилятора по такому критерию, как шум?

1. Принципиально важно четко понимать разницу между звуковой мощно­стью и звуковым давлением.

Звуковой мощностью W дописывают шум оборудования, соответственно, уро­вень звуковой мощности:

L_w= 10 lg( W / W₀)

Это мощность звуковых колебаний, исходящих от источника шума (например, вентилятора или кондиционера). Это может быть вся мощность источника, которая проходит через замкнутую по­верхность, охватывающую источник, может быть мощность, проходящая через выбранный элемент поверхности, например выходящая из вентиля­ционного отверстия в стене, или звуковая мощность на выходе/входе вентилятора. Важно помнить главное: звуковая мощность источника не зависит от условий, в которых находится источник (например, кондиционер), если, конечно, внешние условия не оказывают воздействия на саму физику про­цессов в источнике. Она характеризует только источник (например, звуковая мощность на входе или выходе вентилятора), поэтому и используется для описа­ний источников шума.

Звуковое давление р является одной из локальных характеристик звукового поля (есть еще, например, колебательная скорость частиц воздуха и акустическая интенсивность), это силовая характеристика, соответственно, уровень звукового давления:

L_p = 20 lg(p/p₀)

Именно звуковые колебания давления воздействуют на мембрану уха и определяют наше восприятие. Звуковое давление напрямую не связано с источником шума. Оно является характеристикой звуко­вого паля и зависит от окружающих условий: наличия стен, пола, потолка, мебели, присутствия человека (в частности). Без источников шума, конечно, не 6ыло бы звукового давления, но формирование поля обусловлено окружающими условиями и характерными частотами.

2. Как понять, сильный ли шум создает оборудование или не очень? Можно ли определить это на слух?

«Слухометрически» выделить более шумное оборудо­вание из нескольких работающих, конечно, можно. Оценить же примерный уро­вень звукового давления, создаваемого оборудованием в некоторой точке поме­щения, без большого опыта вряд ли удастся. Измерить же звуковую мощность на входе/выходе вентилятора или установки на месте эксплуатации очень слож­но и вряд ли реализуемо без специального оборудования и соответствующих зна­ний и навыков. Но нет никаких проблем с измерением уровней звукового давле­ния в контролируемых точках и с проверкой соответствия их требованиям стандартов. Кроме того, специальный узкополосный спектральный анализ шума в таких случаях может помочь в выявлении основных источников и причин шума и в устранении проблем.

3. При практическом применении вентиляторов наиболее широко использу­ются октавные спектры шума: для вентиляторов — октавные спектры уровней звуковой мощности, в контрольной точке пространства — октавные спектры уровней звукового давления в линейной шкале или с коррекцией по шкале А. Во многих случаях суммарный уровень шума вентилятора с учетом коррекции А может оказаться заметно меньше суммарного уровня того же вентилятора, из­меренного в линейной шкале. Однако надо помнить, что фактически коррек­ция по шкале А — это формальная математическая процедура, не приводящая к реальному снижению шума. И такой низкочастотный шум, если он имеет ме­сто, будет очень неприятно воздействовать на окружающую среду, причем низ­кочастотный шум очень хорошо передается по свободному пространству и через преграды (например, стены).

Октавные спектры звукового давления или звуковой мощности, например для вентиляционного оборудования, приводят для октавных частотных полос, в некоторых случаях начиная с полосы 63 или 125 Гц и выше до октавной по­лосы 8000 Гц включительно. Однако необходимо представлять себе, что очень сложно обеспечить акустические измерительные условия для определения уровней шума в октавной полосе 63 Гц, что соответствует длинам звуковых волн 5—6 м, для которых сложно и дорого сделать эффективное звукопоглощение заглушённых звукомерных камер. В реверберационных же камерах измерять акустические характеристики вентиляторов не очень хорошо, поскольку спектр шума вентилятора, как правило, содержит дискретные частотные составляю­щие шума, да и размеры таких звукомерных камер должны быть достаточно большими для обеспечения достоверности измерений. Таким образом, к дан­ным по шуму вентиляционного оборудования для октавной полосы 63 Гц надо относиться с некоторым умеренным скептицизмом (если неизвестно, как они получены).

4. Типичный спектр шума вентилятора характеризуется двумя чертами:

частотой вращения рабочего колеса n / 60 (здесь n — частота вращения/мин) и частотой следования лопаток рабочего колеса n*z / 60 (здесь z — число лопаток рабочего колеса). Если выполнена динамическая балансировка рабочего коле­са и вибрации вентилятора на рабочих режимах находятся в допустимых пределах, оговоренных в технической документации на изделие, то, как правило, основная звуковая мощность вентилятора (на входе или выходе) сосредоточена в октавных полосах начиная с содержащей частоту следования лопаток n*z / 60 и выше. Для малых в средних типоразмеров вентиляторов это обычно поносы 250, 500, 1000, 2000 Гц. Для больших типоразмеров вентиляторов это могут быть полосы 125, 250, 500, 1000 Гц.

5. Аэродинамические и акустические испытания вентиляторов часто про­водят на специально изготовленных лабораторных образцах. Серийные вен­тиляторы по качеству исполнения (соблюдение размеров рабочего колеса, зазоров, углов установки лопаток и т.д.) не всегда соответствуют испытанным лабораторным образцам, ж подученные на них шумовые характеристики могут отличаться от лабораторного образца, в не обязательно в лучшую сторону. Это касается не только отечественных, но и зарубежных производителей вентиляторов.

Акустические испытания часто проводят только для нескольких типоразмеров ряда вентиляторов. Для остальных типоразмеров ряда в таком случае акустические характеристики получают пересчетом с испытанного типоразмера с учетом теории подобия. При этом могут оказаться неучтенными некоторые частотные акустические особенности объемов корпусов вентиляторов или вибрационные возбуждения элементов конструкции и возможные аэроакустические взаимодействия вентиляторов конкретных типоразмеров. Это может отразиться на достоверности шумовых характеристик вентиляторов, полученных пересчетом.

6. Некоторые производители вентиляторов приводят в каталогах уровни звуковой мощности на входе и выходе в октавных полосах частот и суммарные уровни звуковой мощности, скорректированные по шкале А. Другие производители указывают в каталогах уровни звуковой мощности на выходе и выходе в октавных полосах частот, скорректированные по шкале А, и суммарные уровни звуковой мощности, скорректированные по шкале А. Сравнить между собой два разных вентилятора по шуму можно только при слови равных (или близких) производительностей и давлений, при этом следует использовать одинаковые акустические показатели (например, звуковые мощности на входе или выходе, звуковые давления корпусного шума на одинаковых расстояниях от корпуса).

7. При рассмотрении представленных в каталогах данных по шуму вентиляторов следует обращать внимание на то, к какому режиму по производительности относятся данные и как меняются уровни шума вентиляторов в зависимости от производительности. Обычно суммарный уровень шума на входе или выходе из вентилятора имеет минимум вблизи режимов максимума КПД, Если же говорить при этом о вкладе различных октавных полос, то можно отметить, что с уменьшением производительности высокочастотный шум снижается. Низкочастотный шум достаточно быстро возрастает на режимах малых производительностей, т.е. форма спектра шума перестаивается в пользу низкочастотного шума, что хорошо слышно при работе вентилятора.

8. Встречаются случаи, когда производители приводят в каталогах уровни звуковой мощности, например, на входе вентилятора в октавных полосах ча­стот и суммарный уровень звуковой мощности на входе с коррекцией по шкале А. Для получения же уровней шума на выходе из вентилятора пользователю предлагается добавить (или отнять) к этим результатам некоторую поправку, например 3 дБ. Это достаточно волевое решение, имеющее малое отношение к действительности и требующее практической проверки или подтверждения каким-либо другим способом.

9. При рассмотрении корпусного шума вентиляторов иногда приводят уров­ни звуковой мощности, излучаемой через стенки корпуса вентилятора (в октав­ных полосах частот и суммарный уровень с коррекцией по шкале А). В других случаях приводят уровни звукового давления. Если даны уровни звукового дав­ления, обязательно должно быть указано, на каком расстоянии и от какого места корпуса вентилятора, при каких размерах и в каком месте помещения проводи­лись испытания, и его акустические свойства.

Можно подчеркнуть, что выбор вентиляторного оборудования по шуму тре­бует определенного уровня знаний, понимания конкретных условий применения и умения разобраться в приводимой в каталогах информации по шуму вентиля­торного оборудования, поскольку в большинстве случаев выбор производится именно на основании каталогов.