Carcase acustice pentru sisteme HVAC: Cele mai bune practici

Controlul vremii a fost un vis de lungă durată încă de la începuturile umanității. Luați, de exemplu, zeii antropomorfi și entitățile mistice care au influențat clima în diverse povești și mituri. Omenirea și-a îndeplinit acest vis atunci când a creat unitatea HVAC.

Această completare inseparabilă a vieții moderne are prețul său. Și nu vorbim despre cel financiar evident. Sistemele HVAC vin adesea la pachet cu zgomot. Interferențe sonore perturbatoare, atât din aer, cât și structurale, care distrug relaxarea, concentrarea și recuperarea. Acum, visul este să controlezi zgomotul produs de sistemul de aer condiționat.

Datorită carcaselor acustice , acest vis ar fi doar un pui de somn rapid. Aceste soluții sunt carcase proiectate cu precizie care conțin, absorb și izolează sunetul înainte ca acesta să se răspândească, abordând problema chiar la sursă.

 

Înțelegerea incintelor acustice

 

Echipamentele mecanice puternice, cum ar fi chillerele, unitățile de tratare a aerului sau ansamblurile HVAC de pe acoperiș, produc de obicei zgomot aerian și structural. Nu este plăcut să fii în preajma lor, dar sunt de obicei amplasate în zone dens populate.

Am avut mai multe proiecte în care o clădire de birouri și un complex rezidențial încearcă să coexiste, iar o unitate HVAC le expune pe ambele la niveluri constante de zgomot.

Carcasele acustice sunt diferite de lamelele sau amortizoarele de zgomot pentru conducte , care tratează sunetul care se propagă prin fluxul de aer. Carcasele se ocupă de propagarea directă a zgomotului provenit de la mașina în sine.

 

 

Sunt fabricate din oțel galvanizat sau vopsit în câmp electrostatic, transformate într-un cadru structural rigid și umplute cu materiale fonoabsorbante. Combinația dintre masă și absorbție permite carcaselor să blocheze și să amortizeze energia sonoră pe un spectru larg de frecvență.

Funcțiile cheie ale unei incinte acustice HVAC includ:

• Prevenirea radiațiilor sonore transmise prin aer de suprafețele mașinilor care vibrează.
  
• Limitarea transmiterii vibrațiilor către structurile clădirilor.
  
• Păstrarea accesului operațional prin panouri detașabile, ferestre de inspecție sau uși acustice cu balamale.
  
• Facilitarea ventilației folosind căi de aer atenuate și amortizoare de zgomot pentru a evita acumularea de căldură.
  

Rezultatul este o unitate de control acustic autonomă. Cu aceasta, mașina este izolată atât acustic, cât și mecanic de restul mediului. Acest lucru este deosebit de valoros în zonele urbane dens populate, centrele de date sau instalațiile cu reglementări stricte privind zgomotul ambiental.

 

De ce zgomotul HVAC necesită un tratament special

 

Ne putem face o impresie greșită doar uitându-ne la forma lor dreptunghiulară, dar sistemele HVAC au un profil de zgomot complex. Acestea generează un amestec de zgomot tonal și zgomot general. Aici rezidă complexitatea.

O sursă punctuală de zgomot este mult mai ușor de tratat, dar acest lucru se întâmplă rar, dacă nu niciodată, în cazul unităților de aer condiționat. Zgomotul tonal provine de la motoare, ventilatoare și curele care funcționează la viteze fixe. Acest lucru produce faimosul zumzet al unității. În timp ce turbulența fluxului de aer, sau ciclurile compresorului, generează o gamă mai largă de frecvențe, ceea ce face mai dificilă izolarea și controlul acesteia.

Zgomotul constant, sau zumzetul, este previzibil și, prin urmare, mai ușor de izolat și controlat. Problema este că sistemele HVAC combină adesea acest tip de zgomot cu zgomot intermitent. Compresoarele și ventilatoarele condensatorului pot crea explozii imprevizibile de zgomot pe măsură ce se pornesc și se opresc. Această inconsecvență îi împinge pe oameni să perceapă disconfortul sonor mai vizibil.

 

 

Sursele tipice de zgomot HVAC includ:

• Ventilatoare axiale și centrifuge
  
• Compresoare și condensatoare
  
• Motoare și pompe electrice
  
• Transmiterea vibrațiilor prin rame, suporturi și conexiuni ale conductelor
  
  

Cercetări, precum cea publicată de Dr. Mathias Basner, medic , leagă expunerea cronică la zgomotul sistemelor HVAC de performanțe cognitive reduse, stres crescut și tulburări de somn.

Acest lucru este deosebit de vizibil atunci când unitățile sunt amplasate în apropierea zonelor de birouri, spitalelor sau blocurilor rezidențiale. Zonele urbane cu suprafețe reflectorizante nu fac decât să intensifice problema, provocând o retrogradare imprevizibilă a sunetului între clădiri.

Sistemele HVAC necesită carcase acustice proiectate cu precizie, care să țină cont simultan de fluxul de aer, vibrațiile și conținutul tonal.

 

Cele mai bune practici de proiectare pentru carcase HVAC

 

Carcasele acustice eficiente trebuie să ia în considerare fluxul de aer, siguranța și accesul pentru întreținere. Un proiect de succes începe cu înțelegerea profilului acustic al unității și adaptarea soluției la cerințele sale specifice.

 

 

De aceea nu poți pur și simplu să cumperi o soluție gata făcută și să o instalezi ca pe un bec. Ai nevoie de experți în acustică pentru a inspecta situația și a oferi îndrumări cu privire la cea mai bună abordare a izolației fonice a sistemului HVAC.

Abordare condusă de experți

1. Începeți cu o evaluare acustică specifică amplasamentului
   
   Măsurați cât de zgomotos este sistemul HVAC în prezent (în decibeli) și calculați cu cât trebuie să fie mai silențios pentru a evita deranjarea spațiilor din apropiere, cum ar fi casele, birourile sau spitalele.
   
   Acest lucru vă ajută să stabiliți un obiectiv realist de reducere a sunetului și să vă asigurați că designul dumneavoastră va respecta reglementările locale privind zgomotul (cum ar fi Directiva UE 2002/49/CE sau ISO 11690 pentru zgomotul la locul de muncă).
   
   
2. Proiectare pentru management termic
   
   Sistemele HVAC generează multă căldură, așa că incinta trebuie să permită intrarea și ieșirea aerului. Folosiți amortizoare sau jaluzele acustice pentru a menține ventilația, menținând în același timp zgomotul în interior. Dacă fluxul de aer natural nu este suficient pentru a menține echipamentul rece, adăugați ventilatoare sau sisteme mecanice pentru a mișca activ aerul; aceasta se numește ventilație forțată.
   
   
3. Folosește materiale acustice de înaltă performanță
   
   Carcasele combină de obicei placarea cu oțel, umplutura din vată minerală sau spumă și straturi încărcate în masă pentru a bloca sunetul din aer și a absorbi reverberația. Alegeți materiale incombustibile și rezistente la umiditate pentru a prelungi durata de viață.
   
   
4. Minimizează transmiterea vibrațiilor
   
   Folosiți suporturi antivibrații, podele flotante sau plăcuțe de izolare pentru a decupla carcasa de podea sau de structura înconjurătoare. Acest lucru previne scurgerea zgomotului transmis de structură.
   
   
5. Prioritizați modularitatea și accesul la servicii
   
   Nu doriți ca inspectorii să vă reclame sau să vă amendeze pentru că nu au avut acces la unitate. Echipați carcasele cu panouri detașabile, trape de întreținere și ferestre de vizualizare pentru a permite inspecții de rutină fără dezasamblare. Pentru instalațiile compacte sau pe acoperiș, modularitatea asigură o asamblare rapidă și un transport mai ușor.
   
   
6. Evitați scurtăturile acustice
   
   Chiar și deschiderile mici pot lăsa sunetul să se scurgă. Asigurați-vă că fiecare îmbinare, intrare de cablu și conexiune a conductei este etanșată corespunzător. Folosiți materiale precum garnituri de cauciuc, materiale de etanșare speciale (silicon acustic) sau panouri suprapuse pentru a bloca alunecarea zgomotului.
   
   
7. Performanța modelului înainte de fabricație
   
   Când apelați la un expert precum DECIBEL, solicitați Analiza Elementelor Finite (FEA) sau Dinamica Fluidelor Computațională (CFD). Cu aceste tehnici, putem simula propagarea zgomotului și eficiența ventilației, toate la nivel conceptual. Acest lucru reduce riscurile și economisește costuri la instalare, deoarece vă oferă o simulare detaliată pe un ecran care vă permite să vedeți cum diferite soluții ar afecta sistemul dumneavoastră HVAC.

 

 

Considerații privind materialele și construcția

 

Există 3 aspecte fundamentale ale unei incinte acustice eficiente: cât de grea este cadrul (masa), cât de bine oprește vibrațiile (amortizare) și câtă energie sonoră poate absorbi (absorbție). Fiecare principiu trebuie calculat cu atenție și combinat cu restul pentru ca soluția să funcționeze corect.

1. Mass – Oprirea sunetului transmis prin aer

Masa este prima și cea mai directă barieră în calea sunetului. Conform legii masei, cu cât materialul este mai dens și mai gros, cu atât acesta rezistă mai mult la transmiterea undelor sonore. Acest lucru este valabil mai ales pentru zgomotul de joasă frecvență, care este frecvent în sistemele HVAC.

• Materiale precum oțelul, betonul sau plăcile din fibre de înaltă densitate sunt folosite ca înveliș exterior al incintei.
  
• Un perete de incintă mai greu poate bloca mai mult sunet, dar adăugarea de masă înseamnă și că suportul structural trebuie luat în considerare în proiectare.

2. Amortizare – Controlul transmiterii vibrațiilor

Sunetul poate călători prin carcasă, în special atunci când componentele vibrează. Aici intervine amortizarea. Materialele de amortizare transformă vibrațiile mecanice în căldură de grad scăzut, rupând lanțul de transmisie.

• Aceasta implică de obicei adăugarea unui strat vâscoelastic între două panouri rigide.
  
• Este deosebit de important în apropierea punctelor de montare, a elementelor de fixare sau a oricărei locații în care echipamentul este atașat direct la carcasă.
  
• Fără o amortizare adecvată, o carcasă ar putea amplifica zgomotul precum membrana unei tobe, chiar dacă este fabricată din oțel greu. Ceea ce îi anulează scopul.

3. Absorbție – Absorbția reflexiilor interne

Odată ce sunetul pătrunde într-o incintă, acesta poate ricoșa în interior și poate acumula presiune. Pe pereții interiori se folosesc materiale absorbante pentru a absorbi această energie înainte ca aceasta să scape.

• Materialele comune includ spuma acustică și vata minerală.
  
• Acestea sunt de obicei instalate în spatele unei căptușeli metalice perforate, astfel încât sunetul să poată ajunge la stratul absorbant.
  
• Absorbția ajută la reducerea zgomotului de frecvență medie și înaltă, cum ar fi zumzetul motorului.
  

Componentele unei carcase tipice

• Tablă exterioară de oțel (pentru izolare fonică și protecție împotriva intemperiilor)
  
• Compus de amortizare strat intermediar (pentru reducerea vibrațiilor)
  
• Umplutură acustică interioară (pentru absorbția sunetului)
  
• Căptușeală interioară perforată (pentru a proteja umplutura și a permite undelor sonore să ajungă la ea)
  

Siguranță la incendiu și durabilitate

Unitățile HVAC exterioare trăiesc cu intemperiile. Prin urmare, materialele pentru carcase trebuie să fie rezistente la foc, la coroziune și etanșe la intemperii. Se utilizează în mod obișnuit oțel galvanizat sau inoxidabil, cu acoperiri protectoare pentru a rezista la ploaie, vânt și expunere la UV.

 

Integrare cu alte elemente de control al zgomotului

 

Chiar dacă acest articol se concentrează pe rezolvarea problemelor legate de zgomotul generat de sistemele HVAC, realitatea este că aceste sisteme sunt rareori independente. Orice soluție ar funcționa mult mai bine dacă ar exista o strategie completă de izolare fonică care să ia în considerare întregul sistem mecanic sau abordarea arhitecturală.

 

 

Carcasele suprimă sunetul într-o mare măsură, dar în combinație cu controlul vibrațiilor, atenuarea conductelor și izolația clădirii, acestea pot fi mult mai eficiente.

• Izolatoare de vibrații : Folosiți suporturi cu arc, tampoane antivibrații sau picioare de cauciuc sub unitățile HVAC pentru a preveni propagarea zgomotului mecanic prin suporturile structurale și în podele sau pereți.
  
• Amortizoare de zgomot pentru conducte sau deflectoare acustice: Carcasele pot conține sunet transmis prin aer la nivelul mașinii, dar zgomotul poate totuși să se scurgă prin conductele conectate. Instalarea amortizoarelor de zgomot ajută la absorbția sunetului înainte ca acesta să ajungă în spațiile ocupate.
  
• Tratamente ale anvelopei clădirii: În mediile în care zgomotul de fond redus este esențial, controlul zgomotului trebuie să depășească limitele sălii mașinilor. Aplicarea tratamentelor acustice pe pereți, tavane sau puțuri de serviciu asigură conținutul energiei sonore.
  

Carcasele acustice sunt doar o notă în simfonia izolării fonice a clădirilor. Există atât de multe soluții disponibile pe piață încât ignorarea zgomotului provenit de la sistemul HVAC nu este o idee bună, atât din perspectiva reglementărilor, cât și a utilizatorilor.

Aceste incinte izolează zgomotul provenit de la mașini, dar nu ar trebui izolate ele însele de un plan de proiectare acustică coordonat.

Contactați-ne pentru a afla cum vă poate ajuta DECIBEL să proiectați și să implementați incinte acustice de înaltă performanță!