کنترل صدای هواساز

کنترل صدای هواساز  یکی دیگر از مهم‌ترین عواملی که در آسایش افراد محیط تأثیرگذار می­باشد. ایجاد سروصدا ناخواسته و آزاردهنده به محیط و هم‌چنین ارتعاشات ناخواسته­ی تولیدشده توسط دستگاه‌ها، هدف اصلی دستگاه‌های تهویه مطبوع که همان برقراری شرایط راحتی و آسایش در محیط می‌باشد را به طور کلی نقی می­کند.

کنترل صدای هواساز وسیستم­های تهویه

امروزه سیستم­های تهویه مطبوع نظیر دستگاه هواساز به‌عنوان یکی از مدرن‌ترین سیستم­های سرمایشی-گرمایشی با راندمان عملکردی بالا، در کاربری‌های مسکونی و صنعتی بسیار پرکاربرد می­باشند. این دستگاه وظیفه تولید و توزیع هوای با شرایط مطلوب دمایی و رطوبت جهت آسایش افراد را دارا می‌باشد.

مشکلات مربوط به آلودگی صوتی در محیط ناشی از استفاده از تجهیزات دوار سیستم‌های تهویه نظیر کمپرسور­ها، فن­ها و پمپ­ها و هم­چنین مشکلات مربوط به ایجاد نویز در کانال‌کشی در صنایع گوناگون بسیار رایج هستند. اثرات منفی روانی بر افراد، مشکلات عصبی و پرخاشگری، مشکلات جسمی نظیر بیماری­های قلبی، گوارشی، افت شنوایی، استرس، اثرات منفی بر خواب و کاهش راندمان کاری از جمله این مشکلات می­باشد. لذا اهمیت کنترل نویز، صدا و ارتعاشات ناخواسته در سیستم، به‌عنوان یکی از مهم‌ترین پارامتر­ها در تأمین شرایط آسایش بیش از پیش نمایان می­گردد.

فشار و توان صوت

صوت می‌تواند به‌صورت اختلاف فشاری که به‌وسیله گوش انسان تشخیص داده می­شود، تعریف گردد. صوت گاهی اوقات به شکل‌های ناخواسته و آزاردهنده می‌تواند اتفاق بیافتد. مفهوم آزاردهنده بودن می‌تواند با توجه به پاسخ افراد نسبت به صدا متغیر باشد. به‌عنوان‌مثال درحالی که شنیدن موزیک با صدای بالا برای برخی افراد لذت­بخش می‌باشد، برای برخی دیگر ممکن است اذیت کننده باشد. صوت برای آزاردهنده بودن حتماً نیازی به بلندی درجه صدا ندارد. به‌عنوان‌مثال صدای چکه کردن آب یا صدای لولای در روغن‌کاری نشده ازجمله صداهای آزاردهنده می‌باشند. از قیاس بین دما و گرما می­توان برای توصیف مشخصات فیزیکی صوت نظیر فشار و توان استفاده کرد. یک بخاری برقی درون یک اتاق مقدار مشخصی انرژی در زمان آزاد می­کند و به بیانی دیگر توان مشخصی دارد (وات= ژول بر ثانیه). این سنجشِ مقدار حرارتی می‌باشد که یک تشعشع کننده می‌تواند بدون تأثیر عوامل محیطی تولید کند. انرژی ساطع‌شده درون محیط سبب افزایش دمای اتاق شده که به‌راحتی می‌توان با دماسنج آن را اندازه­گیری نمود. دمای هر نقطه در اتاق نه تنها به توان منبع حرارتی و فاصله آن تا نقطه موردنظر بلکه به حرارت جذب‌شده از دیواره‌های اتاق یا حرارت منتقل‌شده به محیط بیرونی از طریق در و پنجره وابسته می­باشد.

فشار و توان صوت

به همین صورت منبع صوتی درون محیط مقدار مشخصی انرژی در واحد زمان ساطع می­کند و به‌بیان‌دیگر توان مشخصی دارد. این سنجشِ میزان انرژی آکوستیکی می­باشد که یک منبع صوتی می­تواند در فضا بدون توجه به عوامل محیطی تولید کند. انرژی ساطع‌شده درون محیط سبب افزایش فشار صوت می­گردد. فشار صوت درون هر نقطه از فضا نه تنها به توان منبع تولید صوت و فاصله آن تا نقطه موردنظر وابسته است، بلکه به میزان انرژی صوتی جذب‌شده از طریق دیواره‌ها و یا انرژی منتشرشده به فضای بیرونی نیز وابسته می­باشد. Pa20 به‌عنوان پایین‌ترین سطح صدایی که توسط یک فرد شنیده می­شود، پذیرفته شده است و آستانه شنوایی نامیده می­شود. از طرف دیگر Pa100 باعث آسیب شنوایی شده و به‌عنوان آستانه دردناکی شناخته می­شود. گوش انسان به تغییرات لگاریتمی صدا حساس می­باشد، لذا دسی‌بل به‌عنوان یک مقیاس لگاریتمی برای سنجش سطح صدا بکار می­رود. در شکل زیر میزان سطح صدای تولیدشده توسط فعالیت­های بشر نشان داده‌شده است.

فشار و توان صوت

کنترل نویز و آلودگی صوتی

کنترل نویز به تمامی روش‌هایی گفته می­شود که به‌منظور جلوگیری از بر هم زدن شرایط آسایش افراد توسط صدا و امواج آزاردهنده­ی تولیدشده توسط سیستم‌های تهویه مطبوع بکار می­رود.

انتشار نویز در منبع تولید نویز، مسیرهای انتقال و محیط مورد تهویه اتفاق می‌افتد. تجهیزات مکانیکی بکار رفته در سیستم­های تهویه از عوامل اصلی تولید آلودگی صوتی می­باشند. لذا اقدامات لازم جهت کنترل نویز و صدا عبارت‌اند از:

  • کاهش یا جلوگیری از تولید نویز و صدا در منبع: منابع انتشار آلودگی صوتی در سیستم‌های تهویه نظیر کمپرسورها و اواپراتور ها در سیستم چیلر، برج‌های خنک‌کننده و ارتعاشات ناشی از حرکت فن هوارسان در دستگاه هواساز می­باشد.
  • کاهش نویز و صدا در محیط انتشار صوت یا در مسیر انتقال بین منبع و محیط شنونده نظیر کانال­های هوا و انشعابات. صدای به وجود آمده ناشی از اغتشاش جریان هوای عبوری با سرعت بالا از داخل کانال­ها سبب تولید نویز می­گردد.
  • کاهش نویز و صدا در محیط شنونده

کنترل نویز و آلودگی صوتی

در شکل زیر سه مسیر انتقال نویز و صدای تولیدشده توسط سیستم تهویه به فضای اداری و فرد در حال کار در آن فضا، نشان داده‌شده است. مسیر A انتقال ارتعاشات دستگاه از طریق کف، مسیر B انتقال هوابرد و انتشار مستقیم نویز تجهیزات به محیط و مسیر C انتقال آلودگی صوتی از طریق کانال­ها به محیط را نشان می­دهد.

مسیر انتقال نویز و صدای تولیدشده توسط سیستم تهویه

فن هوارسان در دستگاه هواساز برای اطمینان از گردش جریان هوای کافی بر مبنای شرایط بکار می‌روند. هوای بیرون به‌وسیله فن (دمنده) به درون محفظه کشیده می‌شود و با عبور از قسمت‌های مختلف نظیر فیلتر، کویل و… و با رسیدن به شرایط دلخواه به درون کانال اصلی یا تغذیه‌کننده جهت توزیع در هدایت می­گردد. فن‌ها ممکن است با دور ثابت یا متحرک گردش کنند تا حجم هوای متغیری را وارد سیستم کند. فن‌های استفاده‌شده در دستگاه هواساز به‌صورت استاتیکی و دینامیکی بالانس می­شوند و لاستیک‌های فنری به‌منظور کاهش انتقال ارتعاشات در زیر شاسی فن تعبیه می­گردد تا میزان تولید نویز به حداقل برسد. هم‌چنین جانمایی مناسب فن­ها، پمپ و کمپرسور در دستگاه هواساز یا پکیج یونیت تأثیری بسیار زیادی در کاهش نویز دارا می­باشد. بین جدارهای داخلی و خارجی بدنه دستگاه هواساز عایق­ حرارتی و صوتی با لایه‌بندی مناسب بکار رفته که نقش به سزایی در کاهش سروصدای تولیدشده دارند.

در شکل زیر انتشار انرژی صوتی در هوا توسط منبع و تبدیل این انرژی به انرژی گرمایی توسط مواد جاذب انرژی صوتی نشان داده شده است. مواد میراگر یا جاذب انرژی صوتی جهت کاهش انرژی آکوستیکی می­توانند مواد متخلخل با منافذ و روزنه‌های زیاد نظیر پشم سنگ، فوم‌های پلاستیکی یا ضایعات پارچه‌ای پرس شده باشند.

انتشار انرژی صوتی در هوا

هم‌چنین ایزولاسیون محیط منبع تولید سروصدا از مهم‌ترین روش‌های کاهش نویز می­باشد. در شکل زیر ایزولاسیون محیط و قرار دادن دستگاه هواساز در اتاقی مجزا، از عبور انرژی صوتی جلوگیری به عمل آورده و صدا و نویز ایجادشده توسط منبع به طرز چشم‌گیری کاهش یافته است.

 ایزولاسیون محیط منبع تولید

زمانی که کنترل آلودگی صوتی در منبع تولید نویز میسر نباشد، از روش کنترل نویز در محیط انتشار صوت یا در مسیر انتقال بین منبع و محیط شنونده استفاده می­شود. عایق‌کاری کانال‌های هوای عبوری، تغییر در قطر کانال­ها، استفاده از اتاق‌های صداگیر ازجمله این راهکار­ها می­باشد. سرعت زیاد جریان هوا در کانال‌ها و اغتشاش جریان هوا ازجمله عوامل مهم در ایجاد نویز می­باشند که با طراحی مناسب و افزایش دهانه کانال­ها جهت کاهش سرعت هوا می­توان نویز به وجود آمده رو به حداقل رساند. اتصال مناسب جداره کانال‌ها به سازه اصلی دستگاه نیز سبب کاهش ارتعاش و نویز تولیدشده می­گردد.

روش دیگر استفاده از صداگیر یا سایلنسر در دستگاه می‌باشد. در شکل زیر کاربرد­های استفاده از صداگیر در دستگاه هواساز در قسمت منبع و هم‌چنین در مسیر انتقال بین منبع و محیط به‌صورت شماتیک آورده شده است.

استفاده از صداگیر یا سایلنسر در هواساز

صداگیر در دستگاه هواساز

صداگیر، سایلنسر یا میراگر انرژی صوتی در دستگاه هواساز قبل و یا بعد از بخش فن هوارسان که منبع اصلی ایجاد صدا و نویز در دستگاه هواساز می­باشد، نصب می­گردد. به دلیل کارکرد فن‌های هواساز، در کانال‌های تهویه صدا و نویز ناخواسته به وجود می­آید که این آلودگی صوتی به عوامل مختلفی نظیر نوع فن بکار رفته، جنس و نوع کانال­ها و … بستگی داشته و به محیط منتقل‌شده و سبب سلب آسایش و راحتی افراد و مشکلات دیگر می­گردد.

وظیفه اصلی صداگیر کنترل صدای هواساز و محیط شنونده و افراد ساکن در آن از طریق کانال­کشی و با تأثیر بسیار کم بر جریان هوای تهویه می­باشد. صداگیرها به نحوی طراحی می­شوند که انواع صداهای مزاحم تولیدشده با طیف فرکانسی بین 60 تا 8 هزار هرتز را جذب کنند. لذا جذب امواج صوتی تولیدشده اساس طراحی صداگیر­ها می­باشد. ردیف‌هایی در ساختمان صداگیر بکار رفته که از مواد جاذب امواج صوتی ساخته‌شده و با جذب امواج در حال حرکت در مسیر به وظیفه خود عمل می­کنند. پشم سنگ به‌عنوان یک ماده متخلخل به‌عنوان عایق صوتی در ساخت صداگیر مورد استفاده قرار می­گیرد. این مواد به‌عنوان ماده پرکننده در ردیف‌ پره­هایی که در مقطع میراگر و به فاصله مشخصی در کنار یکدیگر قرارگرفته‌اند، بکار می­روند. هم­چنین این مواد از لحاظ مسائل بهداشتی طبق استاندارد 97/69/Ec EU نظیر عدم تولید باکتری و قارچ یا عدم تولید گازهای سمی در هنگام آتش­سوزی و هم­­چنین مقاومت بالا در مقابل حرارت کاملاً تائید شده می­باشند. با هدف افزایش راندمان دستگاه در جذب امواج صوتی از ورق­های فلزی سوراخ­دار در لایه بیرونی مواد جاذب صوتی استفاده می­شود. این ورق‌ها ضمن هدایت امواج به مواد جاذب، خود وظیفه استهلاک انرژی صوتی و بهبود عملکرد دستگاه را عهده دارا می­باشند. هم­چنین سطح بیرونی این ردیف­ها که در معرض جریان هوای عبوری می­باشد، به‌صورت مدور ساخته شده تا علاوه بر بهبود عملکرد صداگیر و افزایش راندمان، میزان افت فشار هوای عبوری را پایین نگه دارند. تعداد ردیف­ پره­های بکار رفته در صداگیر بسته به میزان فضای مورد تهویه و ظرفیت هوادهی دستگاه هواساز و شدت صوت تولیدشده متفاوت می­باشد.

بدنه صداگیرها از ورق­های فلزی و در ضخامت‌های مختلف ساخته می‌شود. صداگیرها با بدنه ضخیم­تر برای بهبود خواص تلفات انتقال و کاهش نویز خروجی از دیواره­های دستگاه و ورود به محیط موردنظر بکار می­روند. جنس بدنه صداگیر معمولاً از ورق گالوانیزه نوع hot dip، آلومینیوم و یا استنلس استیل ساخته می­شود. آستری به منظور محافظت مواد جاذب صوت در سرعت‌های بالای جریان هوا بکار می­روند. هم‌چنین وظیفه جلوگیری از ورود ذرات ریز مواد جاذب به هوای عبوری که مستقیماً وارد محیط شده و تأثیر مستقیمی بر سلامتی افراد دارا می‌باشند، بر عهده آستری می­باشد. آستری‌ها از مواد گوناگون و بسته به کاربرد ساخته می­شوند. آستر پارچه­ای نسوز فایبرگلاس ازجمله آستری‌های پرکاربرد می­باشد که تأثیری بر عملکرد آکوستیکی مواد جاذب ندارند. طراحی و ساخت صداگیر مطابق با استانداردهای ASTM E84، UL723، NFPA255 می­باشد.

عایق صداگیر هواساز

صداگیرها معمولاً در کانال‌های رفت یا تغذیه و در کانال­های برگشت بکار می­روند. این دستگاه دارای انواع و مدل­های مختلف با ابعاد گوناگون برای بازه وسیعی از دستگاه‌های هواساز از ظرفیت‌های هوادهی 1000 تا 100000 فوت مکعب بر دقیقه می­باشد. هم‌چنین انواع مختلف صداگیرها برای کاهش سطح صدا از 5 تا 35 دسی‌بل بکار می­روند. افت فشار هوای عبوری ناشی از قرار گرفتن صداگیرها در دستگاه هواساز از 0.2 تا 0.7 اینچ ستون آب (50 تا 200 پاسکال) می­باشد.

نقشه شماتیک صداگیر هواساز

محل مناسب نصب صداگیر

در سیستم­های تهویه همواره میزان صدا و نویزی از طریق دیواره­های کانال و یا بدنه دستگاه صداگیر به محیط انتشار می­یابد که با نام Breakout Noise شناخته می­شود. این میزان نویز به عوامل مختلفی نظیر شکل و سایز صداگیر، ضخامت بدنه ساخته‌شده، میزان ماده جاذب صوت بکار رفته درون پره­­ها و … بستگی دارد. به منظور کنترل صدای هواساز ،بایستی صداگیر تا حد امکان نزدیک به منبع تولید نویز نصب گردد.

محل مناسب نصب صداگیر

نصب صداگیر از جمله عوامل تأثیرگذار در کنترل میزان نویز تولیدشده می­باشد. به‌عنوان‌مثال نصب صداگیر در زانویی‌ها به‌هیچ‌وجه توصیه نمی­شود زیرا سبب افزایش افت فشار هوای عبوری و هم چنین تشدید تولید نویز می­گردد. صداگیر در دستگاه هواساز قبل و یا بعد از بخش فن هوارسان که منبع اصلی ایجاد صدا و نویز در دستگاه هواساز می­باشد، نصب می­گردد. محل نصب ایده آل صداگیر در انتهای کانال و پیش از ورود به محیط مورد تهویه می­باشد. در شکل زیر محل نصب ایده آل صداگیر بدون و با حضور دمپر نشان داده شده است.

محل نصب صداگیر

انتخاب صداگیر مناسب برای کنترل صدای هواساز

انتخاب صداگیر برای کنترل صدای هواساز بسته به میزان فضای مورد تهویه و ظرفیت هوادهی دستگاه هواساز و شدت صوت تولیدشده توسط تجهیزات و با توجه به میزان جذب نویز توسط سایر پارامترهای کنترل نویز متفاوت می­باشد. به‌طورکلی جهت انتخاب صداگیر مناسب پارامتر­های مختلفی نظیر ابعاد فضای مورد تهویه، کاربری آن فضا، نوع فن هوارسان (و مشخصات آن نظیر دور و …)، مشخصات کانال­کشی (نظیر طول کانال، شکل سطح مقطع کانال، عایق‌کاری و…)، سایر عوامل مؤثر در کنترل نویز و … بایستی به‌دقت تعیین شده و سپس به انتخاب صداگیر مناسب با مشخصات مورد نظر پرداخت.