25/08/2018
W dzisiejszym artykule wracamy do tematu prędkości powietrza w instalacjach wentylacyjnych. Temat ten jest kluczowy, szczególnie gdy inwestorzy mają wysokie wymagania dotyczące komfortu akustycznego. Pamiętam projekt sprzed lat, dotyczący szkoły muzycznej, gdzie minimalizacja hałasu była absolutnym priorytetem. W takich miejscach, jak sale koncertowe, instalacja wentylacyjna często jest wyłączana podczas występów, ponieważ hałas przepływającego powietrza staje się nieakceptowalny. Ale prędkość powietrza to tylko jeden z czynników wpływających na hałas w wentylacji mechanicznej.
Co wpływa na hałas w instalacji wentylacji mechanicznej?
Zastanówmy się, co generuje hałas w systemach wentylacyjnych. Jak już wspomniałem, prędkość powietrza w kanałach wentylacyjnych jest jednym z głównych źródeł. Im szybciej powietrze przepływa, tym głośniej pracuje instalacja. Ale to nie wszystko.
Kolejnym istotnym elementem są wentylatory w centralach wentylacyjnych. Jeśli zależy nam na cichej pracy systemu, centrala powinna być wyposażona w wentylatory umożliwiające pracę z obniżoną wydajnością. Unikanie pracy wentylatorów na 100% mocy znacząco redukuje generowany hałas.
Nie można zapomnieć o wymiennikach ciepła, szczególnie obrotowych. Wirnik wymiennika, obracając się, generuje hałas, który wzrasta wraz z prędkością obrotową.
Na hałas wpływa również armatura wentylacyjna, czyli kratki, anemostaty, przepustnice, czerpnie i nagrzewnice. Każdy element, ze względu na swoją konstrukcję, ma wpływ na poziom hałasu.
Jak obliczyć prędkość powietrza w przewodach wentylacyjnych?
Zanim przejdziemy dalej, przypomnijmy sobie, jak obliczyć prędkość powietrza (v) w kanałach wentylacyjnych. Możemy to zrobić za pomocą wzoru:
v = Q / F
Gdzie:
- v – prędkość powietrza w kanale wentylacyjnym, m/s
- Q – objętościowy strumień powietrza wentylacyjnego, m3/s
- F – pole powierzchni przekroju poprzecznego kanału wentylacyjnego, m2
Przeanalizujmy dwa przykłady. Obliczymy prędkość powietrza dla strumienia objętościowego 350 m3/h, najpierw dla kanału prostokątnego o wymiarach 300 x 200 mm, a następnie dla kanału okrągłego o średnicy 200 mm.
Kanał prostokątny
Wymiary: 300 x 200 mm = 0.3 m x 0.2 m
Strumień objętościowy: 350 m3/h = 350 / 3600 m3/s ≈ 0.097 m3/s
Pole przekroju poprzecznego: F = 0.3 m * 0.2 m = 0.06 m2
Prędkość powietrza: v = 0.097 m3/s / 0.06 m2 ≈ 1.62 m/s
Kanał okrągły
Średnica: 200 mm = 0.2 m
Strumień objętościowy: 350 m3/h = 350 / 3600 m3/s ≈ 0.097 m3/s
Pole przekroju poprzecznego: F = π * (d/2)2 = π * (0.2 m / 2)2 = π * (0.1 m)2 ≈ 0.0314 m2
Prędkość powietrza: v = 0.097 m3/s / 0.0314 m2 ≈ 3.09 m/s
Jaka powinna być prędkość powietrza w kanałach wentylacyjnych?
Nie ma jednoznacznych przepisów określających idealną prędkość powietrza w kanałach wentylacyjnych. Możemy posiłkować się normą PN-B-02151-2:2018-01 dotyczącą akustyki budowlanej, ale ona skupia się na dopuszczalnych poziomach dźwięku w pomieszczeniach, a nie bezpośrednio na prędkości powietrza.
Pomocne są wytyczne, które prezentuje poniższa tabela:
| Wymagany poziom hałasu | Zalecane prędkości powietrza | Maksymalne prędkości powietrza | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| [dB(A)] | Przewód przy wentylatorze [m/s] | Przewód główny lub rozprowadzający powietrze [m/s] | Przewód odgałęzienia w pobliżu nawiewnika lub wywiewnika [m/s] | Przewód przy wentylatorze [m/s] | Przewód główny lub rozprowadzający powietrze [m/s] | Przewód odgałęzienia w pobliżu nawiewnika lub wywiewnika [m/s] |
| Niski < 30 | 8 | 4 ÷ 5 | 3 ÷ 4 | 10 | 6 | 5 |
| Normalny 30 ÷ 33 | 9 | 4 ÷ 5 | 4 ÷ 5 | 12 | 6 | 6 |
| Głośny 33 ÷ 35 | 9 | 4 ÷ 7 | 5 ÷ 6 | 12 | 8 | 7 |
| Budynki przemysłowe | 10 | 6 ÷ 9 | 5 ÷ 6 | 14 | 11 | 9 |
| Wyrzutnie powietrza | 4 | 5,5 | ||||
| Czerpnie powietrza | 2,5 | 4,5 ÷ 6 | ||||
| Filtry powietrza | 1,5 | 2 | ||||
| Nagrzewnice powietrza | 2,5 | 3 | ||||
Pamiętajmy, że tabela dotyczy głównie budynków użyteczności publicznej i przemysłowych. W budynkach mieszkalnych zaleca się niższe prędkości, szczególnie w odgałęzieniach zasilających nawiewniki i wywiewniki. Starajmy się, aby prędkość w tych miejscach nie przekraczała 2-2.5 m/s, co znacząco obniży szum powietrza, szczególnie uciążliwy w nocy.
W przewodach magistralnych w budynkach mieszkalnych prędkość do 5 m/s powinna być akceptowalna.
Studium przypadku: Sala koncertowa
Wróćmy do projektu sali koncertowej. Kluczowe było zapewnienie odpowiedniego strumienia powietrza przy jednoczesnym zachowaniu niskiego poziomu hałasu. Wymagany poziom hałasu wynosił zaledwie 25 dB, co jest wartością bardzo niską i wymagającą szczególnej uwagi.
Norma PN-B-02151-2:2018-01 nie precyzuje wymagań dla sal koncertowych, a starsza norma PN-B-02151-02:1987 również nie była pomocna. Ostatecznie, po konsultacji z Dyrektorem szkoły muzycznej, ustalono docelowy poziom hałasu na 25 dB.
Jak ograniczyć hałas w instalacji wentylacyjnej?
Aby osiągnąć tak niski poziom hałasu, konieczne było zastosowanie kilku rozwiązań:
- Dobór centrali wentylacyjnej z przewymiarowanymi wentylatorami, pracującymi na obniżonej wydajności.
- Zastosowanie tłumików akustycznych za centralą i indywidualnie przed każdym anemostatem. Należy jednak pamiętać, że tłumiki zwiększają opory przepływu, co może wymusić zwiększenie obrotów wentylatorów. Trzeba znaleźć kompromis.
- Odpowiedni dobór anemostatów i przewodów wentylacyjnych, aby prędkość powietrza w kanałach zasilających anemostaty nie przekraczała 2 m/s.
Do weryfikacji poziomu hałasu wykorzystano program CADvent firmy Lindab, który umożliwiał obliczenia akustyczne instalacji. Program przewidywał, że hałas nie przekroczy 24 dB. Ostatecznie, pomiary po realizacji projektu potwierdziły obliczenia programu, a Dyrektor szkoły był bardzo zadowolony z cichej pracy wentylacji.
Podsumowanie
Prędkość powietrza w wentylacji ma kluczowe znaczenie dla komfortu akustycznego i efektywności systemu. Należy dążyć do minimalizacji hałasu poprzez odpowiedni dobór prędkości, komponentów instalacji i zastosowanie tłumików akustycznych. Szczególną uwagę należy zwrócić na obiekty o podwyższonych wymaganiach akustycznych, takie jak szkoły, szpitale czy sale koncertowe. Pamiętajmy, że cicha wentylacja to komfort i zdrowie użytkowników.
Jeśli chcesz poznać inne artykuły podobne do Prędkość powietrza w wentylacji: klucz do ciszy, możesz odwiedzić kategorię Wentylacja.