К вопросу об оценке характера шума вентоборудования

В. П. Гусев, канд. техн. наук, НИИСФ, заведующий сектором борьбы с аэродинамическими шумами

Действующие в стране санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [1] устанавливают классификацию шумов, нормируемые параметры и предельно-допустимые уровни шума на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки (селитебной территории). Существуют более жесткие московские городские строительные нормы МГСН 2.04-97 [2], в которых установлены требования к допустимому шуму для зданий трех категорий. Например, в жилых комнатах квартир в домах категории А допустимые уровни шума в ночное время ниже на 5 дБ, чем в помещениях категории Б (категории для массового строительства), и составляют 25 и 30 дБ (А) соответственно. В первом и втором нормативных документах введена поправка 5 дБ на шум инженерного оборудования и, в частности, вентоборудования (систем вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления).

Для удовлетворения таких весьма жестких требований (прежде всего имеется в виду упомянутая поправка) расходуются большие средства, а иногда эти требования невозможно выполнить даже на стадии проектирования. Акустические условия существенно зависят от конструкции здания. Наиболее неблагоприятная ситуация создается в уникальных общественных зданиях (в храмах, музыкальных и драматических театрах, теле-, радиостудиях) и в элитных жилых зданиях из монолитного железобетона. Обеспечение допустимого уровня звука даже в 30 дБ (А) (часто это ниже уровня фона в крупном городе) уже связано с необходимостью снижения до минимума скорости потока воздуха в воздуховодах, а в итоге увеличения их габаритов и длины глушителей шума. Снижение этого уровня на величину существующей поправки приводит к усложнению ситуации, а в целом по стране и к расходованию огромных средств на осуществление дополнительных мероприятий по шумоглушению с эффективностью в 5 дБ. Так, чтобы обеспечить требуемое снижение шума вентилятора на частоте 250 Гц, необходимо увеличить длину глушителя на 500–700 мм, т. е. увеличить затраты примерно на 1 500–2 000 руб. (по курсу текущего года).

Данная поправка введена еще в начале семидесятых годов прошлого века на тональную составляющую шума вентиляторов на лопаточной частоте (f=zn/60, где z – число лопаток рабочего колеса, n – число оборотов в мин). Во-первых, за прошедшие 30 лет зарубежные и отечественные заводы научились бороться с этой составляющей, следуя рекомендациям специалистов-акустиков [3, 4], и выпускают множество вентиляторов общепромышленного назначения, у которых тональные составляющие или отсутствуют, или не превышают 2–3 дБ. Во-вторых, тональная составляющая учитывается при определении шумовых характеристик вентиляторов, соответственно, в акустическом расчете и при выборе средств шумоглушения (размеров глушителя). В-третьих, в зарубежных нормах такая поправка отсутствует [5].

О характере шума современных вентиляторов, выпускаемых некоторыми фирмами, можно судить по спектрограммам, приведенным на рис. 1. По плавности воображаемых линий, огибающих вершины столбцов, видно, что в спектрах шума вентиляторов отсутствуют явно выраженные тональные составляющие, правда, это уровни звуковой мощности в широких октавных полосах частот. Эти характеристики нельзя использовать для сравнения вентиляторов по шумности, так как среди прочих различий они имеют разные аэродинамические (рабочие) параметры.

Разумеется, когда тональная составляющая существует, она фиксируется (проявляется) и в октавных полосах частот как при измерении, так и при расчете шумовых характеристик (октавных уровней звуковой мощности). Расчет уровней звуковой мощности на сторонах всасывания или нагнетания вентилятора производится по формуле

L_{p окт} = L_{p уд} + 20 lg p_v + 10 lg Q + DL_реж + DL_f , (1)

где L_{p уд} – удельный уровень звуковой мощности в октавной полосе частот, дБ [6];

p_v – полное давление, создаваемое вентилятором, Па;

Q – объемный расход воздуха вентилятора, м³/с;

DL_реж – поправка на режим работы вентилятора, дБ;

DL_f – поправка (величина увеличения уровня шума), вносимая в октавной полосе, в которую попадает лопаточная частота, дБ [6].

Как свидетельствуют данные, содержащиеся в работе [6], в зависимости от типа вентилятора поправка имеет значения от 2 до 8 дБ, т. е. меньше или больше, чем предусмотренная в нормах поправка (5 дБ) к допустимым уровням. Верхний предел величины тональной составляющей больше нормативной поправки, и она будет прослушиваться ухом человека, несмотря на то, что требуемое снижение шума будет обеспечено. Поэтому важно, чтобы шум вентилятора в октавной полосе с лопаточной частотой был ниже нормативной кривой, т. е. чтобы тональная составляющая была «утоплена» в спектре допустимых уровней звукового давления для широкополосного шума.

Рассмотрим изложенное на примере (рис. 2). На нем приведены уровни звукового давления (спектрограмма широкополосного шума вентилятора) в жилом помещении после установки шумоглушителя. Как видно, они удовлетворяют нормам для широкополосного шума (предельно-допустимому спектру ПС-25 и допустимому уровню звука в дБ (А)).

Вводя упомянутую нормативную поправку, из ПС-25 получим предельно-допустимый спектр ПС-20 и необоснованное дополнительное требуемое снижение шума и необходимость дополнительного шумоглушения. Другое дело, если в спектре существует тональная составляющая (рис. 3). Тогда шумоглушение оправданно, так как направлено на обеспечение требуемого снижения шума вентилятора в октавной полосе со среднегеометрической частотой 500 Гц (в нее попадает лопаточная частота). Здесь неизбежно попутное добавочное (нетребуемое) снижение шума в диапазоне низких и высоких частот.

	Рисунок 1. (увеличить) Шумовые характеристики вентиляторов некоторых фирм
	Рисунок 2. (увеличить) Уровни широкополосного шума вентилятора в жилом помещении
	Рисунок 3. (увеличить) Уровни тонального шума вентилятора в жилом помещении

В мировой практике [7] в целях экономии средств при проектировании зданий не только учитывают существующий фон, но и специально его создают в разумных пределах, в частности, в некоторых офисных помещениях его создают как камуфляж для вентиляционного шума (устанавливают магнитофон, радиоприемник и другие источники нераздражающего звука). Такой прием в отечественной практике не используется, а ситуационные условия в нормативных документах не учитываются. Кроме того, часто фон в помещении в данном месте города существенно превышает нормативные уровни. На городской фон (шум) может накладываться шум, неизбежно существующий в самом здании. Это может быть шум вентиляторов обдува какого-либо оборудования или устройства, например компьютера, «шум» радиоприемника, телевизора, магнитофона и др.

Представляется важным также тот факт, что санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [1], по утверждению авторов, составлены с учетом МГСН 2.04-97 [2] (есть ссылка). Вместе с тем, документы имеют существенные разногласия. В частности, в определении состава оборудования, на шум которого распространяется упомянутая ужесточающая поправка. Так, в МГСН [2], соответствующих СНиП [8], примечание № 4 к табл. 1, изложено в редакции: «Допустимые уровни шума оборудования систем вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления, а также от насосов систем отопления и водоснабжения и холодильных установок встроенных (пристроенных) предприятий торговли и общественного питания следует принимать на 5 дБ (5 дБ (А)) ниже указанных в таблице значений». Стало быть, введенная в московских нормах поправка распространяется на инженерное оборудование, установленное в том здании, где оценивается его шумовое воздействие. В редакции СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [1] она как поправка потеряла смысл, так как распространяется на любой городской шум (кроме транспортного), включая шум промышленных предприятий, при этом без явных на то оснований.

С введением в действие СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [1] возникли определенные трудности и при выполнении акустических расчетов (обязательных при проектировании всех объектов, использующих принудительную вентиляцию [8]), связанные с тем, что, как известно [8, 9], шумовые характеристики вентиляторов на сторонах всасывания, нагнетания и вокруг корпуса ранее определялись в восьми октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63–8 000 Гц. В действующих нормах введены допустимые уровни звукового давления еще в одной октаве со среднегеометрической частотой 31,5 Гц. Теперь акустические измерения и расчеты необходимо проводить в девяти октавах. Это значит, что в существующие и новые каталоги шумовых характеристик необходимо вносить дополнительные данные. Для их определения посредством измерений на испытательных стендах в соответствии с ГОСТ 12.2.028-84 [9] и последующих расчетов требуется финансирование (организация-заказчик) и время. К тому же добиться достаточной точности таких данных в области низких частот крайне сложно. Даже точные методы измерений допускают среднеквадратичные отклонения на частотах 30–50 Гц не менее 5 дБ. В итоге возникают сомнения в целесообразности такой работы. Тем более, что за рубежом измерения и расчеты выполняют начиная с октавы со среднегеометрической частотой 125 Гц.

Литература

1. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.
2. МГСН 2.04-97. Допустимые уровни шума, вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях.
3. Хорошев Г. А., Петров Ю. И., Егоров Н. Ф. Борьба с шумом вентиляторов. М.: Энергоиздат, 1981.
4. Юдин Е. Я., Терехин А. С. Борьба с шумом шахтных вентиляторных установок. М.: Недра, 1985.
5. Снижение шума в зданиях и жилых районах / Под ред. Г. Л. Осипова и Е. Я. Юдина. М.: Стройиздат, 1987.
6. Гусев В. П. Снижение шума систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Справочник проектировщика. Пособие по строительной физике. М.: Астрель, 2002.
7. ASHRAE Handbook. Sound and Vibration Control. 1987.
8. СНиП II-12-77. Защита от шума. М.: Стройиздат, 1978.
9. ГОСТ 12.2.028-84. Вентиляторы общего назначения. Методы определения шумовых характеристик.

Тел. (095) 482-4033