Приложение Е (справочное). Передача шума по элементам воздуховодов и трубопроводных систем

Приложение Е
(справочное)

Передача шума по элементам воздуховодов и трубопроводных систем

Е.1 Общие положения

Акустические характеристики элементов системы при звукопередаче наружу и распространении шума вдоль воздуховода в зависимости от типа элемента выражаются несколькими величинами. Данные характеристики могут быть измерены стандартными методами.

На основе многочисленных экспериментальных и теоретических работ, справочников и руководств разработаны методы оценки потерь при передаче шума через элементы воздуховодов (см., например, [1], справочник [2] и [3]). Для некоторых видов элементов в настоящем приложении изложены подходы на основе руководства [1] и справочника [2].

Е.2 Стенка воздуховода

Звукоизоляцию воздуховода при звукопередаче изнутри наружу рассчитывают по формуле

,

(Е.1)

где - уровень звукового давления внутри воздуховода, дБ;

- уровень звукового давления в диффузном поле снаружи воздуховода, дБ;

- общая площадь воздуховода, видимая из ограниченного пространства помещения, ;

А - эквивалентная площадь звукопоглощения приемного помещения за пределами воздуховода, .

Звукоизоляцию воздуховода при звукопередаче снаружи внутрь рассчитывают по формуле

,

(Е.2)

где - площадь поперечного сечения воздуховода, .

Примечание - Определение звукоизоляции для двух направлений звукопередачи по формулам (Е.1) и (Е.2) выполняют по [1]. В справочнике [2] формула для передачи изнутри определена несколько по-другому (ошибочно), хотя соотношение между двумя направлениями такое же, как в [1]. Обычно звукопередача для двух направлений на высоких частотах отличается на 3 дБ, т.е. = + 3 дБ.

В зависимости от материала (скорость звука в металле  м/с) и диаметра воздуховода d ( - для волновода круглого, овального и прямоугольного сечения) значения звукоизоляции в двух направлениях звукопередачи связаны зависимостью, выражаемой формулой

,

(Е.3)

где - волновое число в воздухе, , ;

- круговая частота, Гц, ;

- опорная частота, Гц, = 8000 Гц.

На низких частотах разность между этими величинами меньше, чем по формуле (Е.3), стремясь к нулю в случае прямоугольных и овальных воздуховодов.

Значения данных величин для некоторых типов воздуховодов можно найти в [19] и справочнике [2].

Е.3 Прямой воздуховод без облицовки

Снижение звуковой мощности при распространении шума по прямому необлицованному воздуховоду происходит в основном из-за звукопередачи через стенки воздуховода наружу, которую характеризуют звукоизоляцией . Снижение уровня звуковой мощности на единицу длины воздуховода может быть рассчитано по формуле

,

(Е.4)

где а - постоянная затухания, зависящая от типа воздуховода и среды, перемещаемой в трубе.

Для гладких труб с жесткой заделкой в стене затухание определяется свойствами жидкости (см. [19]). Для газа под давлением , Па, и температуры Т, К, постоянную затухания рассчитывают по формуле

.

(E.5)

Для воздуховодов в системе вентиляции значение а стремится к нулю (). Для легких металлических воздуховодов постоянная затухания варьируется от а = 0,08 для круглых до а = 0,02 для прямоугольных воздуховодов. Если по трубе, жестко заделанной в стене, течет жидкость, то по эмпирической оценке а = 0,06.

Е.4 Прямой облицованный воздуховод/глушитель

Снижение звуковой мощности шума, распространяющегося по прямому облицованному воздуховоду, происходит за счет поглощения шума облицовкой, хотя передача шума наружу может иметь место на низких частотах. Снижение шума тонкой звукопоглощающей облицовкой можно оценить с помощью формулы (Е.4) при а = Сведения о коэффициенте звукопоглощения приведены в [30].

Е.5 Воздуховод с переменной площадью поперечного сечения

Снижение звуковой мощности распространяющегося по воздуховоду шума с переменной площадью поперечного сечения зависит от отношения площадей r и от частоты (для расширяющегося воздуховода). При увеличении площади сечения принимается r < 1, при уменьшении - r > 1. Таким образом, снижение звуковой мощности рассчитывают по формуле

,

(Е.6)

где r - отношение площадей поперечного сечения до и после изменения () по направлению распространения шума;

- верхняя частота плоской звуковой волны до изменения сечения воздуховода, Гц; или .

Если воздуховод расширяется и f > то = 0.

Е.6 Ответвления воздуховода

Снижение звуковой мощности при распространении шума по воздуховоду в несколько его ответвлений происходит в соответствии с отношением их площадей согласно формуле

,

(Е.7)

где - площадь поперечного сечения ответвления j, ;

n - число ответвлений воздуховода.

Формула (Е.7) справедлива в низкочастотной области. На более высоких частотах снижение шума в ответвлениях может отличаться.

Е.7 Воздухораспределительные устройства и отверстия

Звукопередача через воздухораспределительные устройства или отверстия в замкнутом пространстве определяется потерями звуковой мощности и может быть измерена стандартными методами, которые учитывают так называемые отражения от конца воздуховода. Если измеряют вносимые потери устройства, то к ним добавляют отражения от конца. Для отверстий такие отражения могут быть учтены расчетом по формуле

,

(Е.8)

где - волновое число ( ) в воздухе, м;

- угол излучения, рад.

Если отверстие воздуховода расположено:

- в центре помещения, то ;

- на ограждающей плоскости помещения, то ;

- у примыкания двух плоскостей помещения, то ;

- в углу помещения, то ;

- площадь отверстия воздуховода, .

Звукопередача в обратном направлении (из замкнутого пространства в воздуховод) определяется потерями при передаче , которые рассчитывают непосредственно по при известном угле .

.

(E.9)

E.8 Излучение отверстий

На уровень звукового давления в прямом и отраженном звуковом поле оказывает влияние отражение от границ помещения. На низких частотах это определяется индексом направленности излучения (см. ЕН 12354-4), а на высоких частотах влияние отражений снижается до 0 дБ. Индекс направленности рассчитывают по формуле

.

(Е.10)

Примечание - Данная величина может быть определена более точно, если учесть частоту. Для отверстий на некотором расстоянии х от плоскости рассчитывают по формуле

.

(Е.10b)

Эта величина может изменяться от 3 дБ на низких частотах до 0 дБ на высоких частотах. Возможны сопоставимые оценки для других позиций [см. также ЕН 12354-3* (приложение D)].

Уровень звукового давления прямого звука отверстия воздуховода зависит от коэффициента направленности излучения отверстия, что существенно на высоких частотах, особенно выше , и значение коэффициента направленности Q может изменяться от 4 до 8 для углов от 0° до 45°.

Часто оба эффекта характеризуют одним эффективным коэффициентом направленности, хотя представляется более верным, если прямой звук преобладает, и звукоизоляцию отверстия измеряют с отражением от свободного конца воздуховода. В качестве примера приведена иллюстрация из [1] для излучения под углом 45°.

Рисунок Е.1 - Коэффициент направленности излучения Q отверстий в различных местах помещения для излучения под углом 45° как функция их площади и частоты (комбинированный эффект влияния направленности излучения отверстий вблизи отражающих поверхностей по [1])

Согласно [41] средний уровень звукового давления в помещении определяется главным образом отраженным полем и, таким образом, справедлива формула (10).