Акустический расчет системы вентиляции и кондиционирования в современных зданиях. Акустический расчет

Компания-производитель осуществляет инжиниринговые услуги по следующим направлениям:

1. Проведение акустических расчетов

Проведение акустических расчетов для формирования раздела "Защита от шума" при разработке проектной документации "Охрана Окружающей Среды", "Охрана Внешней Окружающей Среды", "Санитарно-защитная Зона".

Прямой звук: момент его возникновения соответствует времени прохождения волны на приемник. Рисунок 24 Детали типичной импульсной характеристики, измеренной или рассчитанной в помещении. В этой главе были рассмотрены основные допущения геометрических методов и логика работы программного обеспечения, обычно используемого в проектах акустики помещений. Также было показано, что можно генерировать сигналы, которые могут быть переданы слушателю, чтобы у него было ощущение, что его слышали внутри комнаты, хотя он еще не существует.

Этот процесс назывался аурализация. В главе 4 мы обсудим решения, применяемые для обработки низких частот в помещении. В главе 5 мы обсудим методы, основанные на геометрической теории распространения звука, применительно к задачам средних и высоких частот. Программное обеспечение, используемое при моделировании акустики помещений, может учитывать геометрию помещения и пространственное распределение материалов внутри нее. Для этого необходимо построить трехмерную модель комнаты и присвоить соответствующие акустические свойства всем поверхностям помещения.

Задача проектирования общественных зданий (консерватории, театры, филармонии, кинотеатры, храмы и конференц-залы) заключается в оптимизации параметров акустического поля внутри помещения.

В зависимости от назначения помещений, должны быть правильно подобраны не только системы озвучивания, но и геометрия помещения, отделочные материалы и конструкции.

Мы также видели, как во владении этой геометрической моделью можно построить временное и пространственное распределение отражений. В то время как создание виртуальных моделей намного проще, чем создание физических моделей в масштабе, оно все равно может занять значительное время разработки. В этой главе будет изучаться статистическая теория в акустике помещений. Как отмечалось в предыдущих главах, следует помнить, что как геометрическая теория, так и статистическая теория относятся к высокой модальной плотности.

Как видно, модальная плотность имеет тенденцию расти с увеличением частоты, что означает, что статистический подход полезен из частоты Шредера, приведенной в уравнении. В этом случае существует так много режимов с разными амплитудами и фазами, что их волновая интерференция в определенной точке становится трудно точно предсказать. Таким образом, мы можем предположить, что энергии звуковых волн можно суммировать. Со статистической теорией мы можем, например, сделать начальные оценки времени реверберации в помещении и определить, какие материалы будут использоваться в акустической обработке и в соответствующих областях.

Для этих целей нашими специалистами используется современный программный комплекс EASE (Enhanced Acoustic Simulator for Engineers) - 3D моделирование электро- и архитектурной акустики.

3. Проект звукоизоляции

Для обеспечения выполнения требований санитарных норм по шуму в помещениях различного типа, наиболее важной задачей, является комплексная разработка противошумовых мероприятий (ПМ). Противошумовые мероприятия должны разрабатываться как на этапе проектирования, так и на этапе эксплуатации при наличии превышения допустимых значений акустических параметров.

Это станет хорошей отправной точкой для моделирования с использованием методов, основанных на геометрической акустике. Атака, устойчивое состояние и распад. Представьте себе ту же комнату, что и в разделе 6, или комнату, показанную на рисунке. Однако в этом случае вместо импульсного источника у нас будет источник, излучающий звуковые волны в течение определенного периода времени. Мы скажем, что источник испускает стационарный шум в течение определенного периода времени1. Приемник в комнате записывает прямой звук, излучаемый источником, и отражения внутри комнаты.

Особое значение имеет качественная разработка состава конструкций, обеспечивающих требуемую эффективность звукоизоляции.

Чаще всего при расчетах звукоизоляции конструкции, пользуются полуэмпирической методикой Уоттерса, применяемой в своде правил СП 23-103-2003 «Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий». Однако подобная методика применима для простых конструкций и не может использоваться для многослойных преград.

В начале периода записи звуковые волны распространяются свободно, пока не достигнут приемника. Через определенный промежуток времени, который зависит от расстояния между источником и приемником и расстоянием между ними на 1 Примечание. Что «стационарным шумом» мы не имеем в виду, что сигнал, испускаемый источником, постоянный, а скорее, что характеристики шума не меняются в течение периода времени, когда источник подключен.

Слуховой опыт любого человека в комнате - это субъективный опыт, который описывается такими выражениями, как «Эта комната имеет очень яркий звук», «Эта комната очень живая», «Эта комната очень сухая», «Звук запутанно», «Звук теплый», «Звук теплый», «Звук слишком близко», «Звук слишком далеко»и т.д. понятно, что такое описание формируется с помощью прилагательных. Это подразумевает, что помимо субъективного фактора, связанного с слуховым вкусом и обучением каждого человека, по-прежнему существует изменчивость, связанная с языком, на котором приложены прилагательные, поскольку влияние значения слов варьируется от языка к языку.

Для предоставления точных данных о звукоизолирующей способности конструкций мы применяем:

  • программу моделирования SoundFlow AFMG;
  • натурные измерения изоляции воздушного шума;
  • собственную методику расчета звукоизоляции. Результаты новой методики прекрасно согласуются с результатами экспериментов в лабораторных условиях и натурных испытаний.

На основании полученных исследований, наши заказчики и партнеры получают исчерпывающую информацию о способах улучшения звукоизоляции конструкций, при минимальных затратах.

Хотя это явные недостатки, необходимо признать, что в описании, сделанном образцовым универсумом индивидуумов, существует определенная степень согласия, и таким образом люди склонны иметь похожие слуховые восприятия относительно окружающей среды, которую они описывают.

С учетом культуры, имеет аналогичный механизм функционирования. В разделе 1 мы видели в основном, как работает слуховая система человека. С другой стороны, известно, что конфигурацию салафонте-рецептора можно рассматривать как линейную и зависящую от времени систему. Поэтому целью объективных акустических параметров является создание показателей, основанных на ответе на комнатный импульс, которые являются хорошей количественной оценкой для субъективных дескрипторов, генерируемых выборочным универсумом индивидуумов.

4. Проектирование методом конечных элементов

В настоящее время, самым точным способом моделирования физических процессов, является построение физических моделей и решение многочисленных систем дифференциальных уравнений, методом конечных элементов.

Подобный метод прекрасно реализован в программе конечно-элементных расчетов Comsol Multiphysics и позволяет решать самые сложные задачи: от влияния вибрации технологического оборудования на ограждающие конструкции зданий, до прогнозирования шума при работе космических аппаратов с учетом различных электромагнитных и тепловых явлений.

Необходимо помнить о субъективном значении метрики, а также о том, что использование набора объективных параметров является важным инструментом проектирования. Использование набора параметров, в отличие от использования одного параметра, важно, потому что субъективный опыт не представляет ни одного измерения или, другими словами, он не может быть описан одним прилагательным. Таким образом, необходимо использовать набор соответствующих объективных параметров с критерием, поскольку каждый параметр направлен на количественную оценку одного или нескольких субъективных переживаний или измерений.

Использование подобных систем позволяет оптимизировать продукцию любого назначения: автостроение, судостроение, авиастроение, машиностроение и многое другое.

Несмотря на современные способы расчетов самым надежным способом получения достоверного результата - является проведение натурных измерений.

Для выявления слабых мест конструкций и решения проблем повышенного уровня шума или вибрации мы используем высокоточное оборудование:

Имея это первоначальное обсуждение в виду, есть три аспекта, которые должны быть известны хорошему дизайну акустики комнаты. Первый аспект связан с тем, как человеческая слуховая система интерпретирует импульсную характеристику и распад звука, которые будут изучаться в разделе. Второй аспект касается знания экспериментальной процедуры, используемой для получения импульсной характеристики и кривой затухания, что будет рассмотрено в разделе. Это будет рассмотрено в разделе.

Субъективные аспекты слышимого отражения. В этой главе рассматриваются определение, расчет и измерение объективных акустических параметров. Эти параметры направлены на количественное определение нашего субъективного акустического восприятия окружающей среды. Различные объективные параметры были определены либо из определения импульсной характеристики конфигурации приемника-источника-источника, либо статистической теории, которая была рассмотрена в главе 6. Объективные параметры служат руководством в акустическом дизайне среды или диагнозе существующий номер.

  • двухканальные анализаторы спектра ZET 017-U2/A19-U2, компании ZETLab №1244. Номер в госреестре - №39236-08;
  • прецинзионный шумомер-анализатор Bruel&Kjaer Type 2236 № 1799221;
  • микрофон 1-класса Type MPA201 № 491167, чувствительность 47.3 mV/Pa;
  • акселерометр Bruel&Kjaer 4369 № 826963, чувствительность 18,7 mV/g;
  • аналоговые анализаторы спектра Bruel&Kjaer Type 2203 и 2209.

Анализаторы спектра используются для вибрационных и акустических измерений, непрерывного мониторинга, диагностики состояния механизмов, управления испытательным оборудованием, регулирования параметров технологических процессов, автоматизации приемо-сдаточных испытаний и т.д.

В следующей главе, последней главе этой книги, будут описаны принципы, которые следует соблюдать при проектировании различных типов среды. Эти среды будут либо ориентированными на речь, ориентированными на музыку, либо смесью этих и других типов сигналов. Затем различные целевые параметры могут использоваться на этапе проектирования. Для этого необходимо определить оптимальные значения для набора объективных параметров. Набор параметров и их оптимальные значения зависят от применения проецируемого помещения.

Всякий раз, когда проект закрывается и выполняется, полезно измерить объективные параметры во встроенной комнате и сравнить экспериментальные результаты с проектными данными. Использование набора параметров повышает надежность проекта, поскольку субъективный опыт представляет несколько разных измерений. Таким образом, можно избежать потенциальных проблем и добиться улучшения акустического качества и комфорта в помещении.

Применение:

  • автономные измерения в полевых и лабораторных условиях;
  • диагностика зубчатых передач;
  • оценка звукоизоляции конструкций;
  • оценка звуко- и вибро- поглощения материалов;
  • непрерывный мониторинг продолжительных процессов;
  • гидроакустические измерения;
  • контроль и диагностика методом акустической эмиссии и многое другое

Для начала работы нужны следующие документы:

Руководящие принципы для некоторых типов проектов Целью проекта акустики помещений является определение среды с акустической характеристикой, соответствующей мероприятиям, разработанным в помещении. Теории, инструменты и анализы, разработанные в этой книге, завершаются в этой главе, в которой будет описан ряд рекомендаций для некоторых типов сред. Однако следует иметь в виду, что каждая сконструированная среда будет уникальной, поскольку она будет иметь геометрию, объем и другие характеристики, которые не будут совпадать с другим пространством.

  • план технологического оборудования; установленного или предполагаемого;
  • план вентиляционной системы;
  • состав конструкций: стен, потолков и перекрытий; предполагаемая (или существующая) толщина;
  • материалы для отделки конструкций;
  • действующий протокол измерения звука (если есть);
  • утвержденные планы помещений;
  • шумовые характеристики технологического оборудования и вентиляции.

С этой точки зрения руководящие принципы, приведенные в этой главе, являются общими и не конкретными. Акустические инженеры, архитекторы и инженеры-строители могут внедрять инновации в проектирование различных типов сред при условии соблюдения критериев качества звука. Хотя каждая построенная среда уникальна, полезно знать, какие диапазоны значений для объективных параметров.

Таким образом, необходимо знать возможные решения для достижения целей и внутренних ограничений некоторых типов сред. Эта глава призвана ответить на эти вопросы для некоторых классов среды, а именно: речевые комнаты, студии, концертные залы и многоцелевые залы. В рамках классов будут рассмотрены некоторые подклассы. Прежде чем приступать к анализу различных типов окружающей среды, необходимо наметить общие аспекты, которые необходимо соблюдать.

Точную смету на акустический расчет можно получить после изучения запрашиваемой информации из п.6.

При проектировании новых предприятий и цехов необходимо знать ожидаемые уровни звукового давления, которые будут в расчетных точках на рабочих местах с тем, чтобы еще на стадии проектирования принять меры к тому, чтобы этот шум не превышал допустимого. Для этого проводится акустический расчет.

Общие аспекты всех номеров. Чтобы сделать акустический дизайн среды, нужно взять отправную точку. В общем, исходная точка подразумевает определение общих пределов размеров окружающей среды, поскольку предполагается, что земля с определенной полезной площадью будет доступна. Следующий шаг включает в себя изучение экологического шума1, присутствующего на земле, для определения необходимой звукоизоляции. В частности, определение необходимой акустической изоляции также определяется определением типов источников, присутствующих внутри окружающей среды, так как необходимо также обеспечить, чтобы мероприятия, разработанные в корпусе, не мешали его окрестностям.

Задачами акустического расчета являются:

Определение уровня звукового давления в расчетной точке, когда известен источник шума и его шумовые характеристики,

Расчет необходимого снижения шума.

Разработка мероприятий по снижению шума до допустимых величин,

Уровень звукового давления в помещении определяется по формуле

В этой книге не рассматриваются проблемы изоляции, но важно решить эти проблемы на ранних этапах проекта. Определив более общие аспекты проекта, можно перейти к определениям качества звука в окружающей среде. Целью проекта является поиск оптимальной рабочей точки для данного продукта. В случае адекватности внутренней акустики среды важно определить априорно соответствующие объективные параметры и их оптимальные значения.

То, что определяет соответствующие объективные параметры и их оптимальные значения, - это тип акустического сигнала, который в основном выполняется в комнате. Вызванных соседством, автомобильным движением, железнодорожным транспортом, аэронавтикой и т.д.

где - уровень звуковой мощности источника в октавных полосах, дБ, указывается в паспорте любого оборудования;

– фактор направленности, показывающий отношение интенсивности звука, создаваемого направленным источником в данной точке I, к интенсивности I ср, которую развил бы в этой же точке ненаправленный источник, имеющий ту же звуковую мощность и излучающий звук в сферу (во все стороны одинаково);

Площадь поверхности, на которую распределяется излучаемая энергия, м 2 ;

Расстояние от источника шума до расчетной точки, м;

Постоянная помещения, характеризующая звукопоглощающие качества помещения;

Расчет производится в каждой из восьми октавных полос.

Требуемое снижение шума определяется для каждой октавной полосы по формуле:

где - допустимые нормативные уровни звукового давления, дБ, определяются в соответствии с видом работ по ГОСТу.

Наиболее эффективное снижение шума можно достичь путем установки звукоизолирующих преград в виде стен, перегородок, кожухов и т.п. Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая энергия отражается в гораздо большей степени, чем проникает за ограждение.

Ограждения бывают однослойные и многослойные.

Звукоизоляция однородной перегородки определяется по формуле:

где - поверхностная плотность материала кожуха, кг/м 2 ,

Частота, Гц.

Из формулы следуют два важных вывода:

Звукоизоляция ограждений тем выше, чем они тяжелее, она меняется по так называемому закону массы; так, увеличение массы в 2 раза приводит к повышению звукоизоляции на 6 дБ;

Звукоизоляция одного и того же ограждения возрастает с увеличением частоты. Т.е., на высоких частотах эффект от установки ограждения будет выше, чем на низких частотах.

Для защиты от шума наиболее шумные машины и механизмы закрывают кожухами. Кожухи изготовляются обычно из дерева, металла или пластмассы. Внутреннюю поверхность кожуха обязательно облицовывают звукопоглощающим материалом. С наружной стороны на кожух иногда наносят слой вибродемпфирующего материала.

Эффективность установки кожуха определяется по формуле:

, дБ

где - коэффициент звукопоглощения материала, нанесенного на внутреннюю поверхность кожуха,

Звукоизоляция стенок кожуха, определяемая по предыдущей формуле.