Geluid - Systemair

Ventilatoren | Compacte WTW-units | Modulaire luchtbehandelingskasten | Luchtverdelingsproducten & Brandbeveiliging
Geluidsberekening
voor ventilatoren
2
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Systemair wereldwijd
Skinnskatteberg, Zweden
Windischbuch, Duitsland
Ukmergé, Litouwen
Hoofdkantoor van de groep, distributiecentrum
en de grootste productielocatie. Productie van
compacte luchtbehandelingsunits met een uitgebreid programma ventilatoren en accessoires.
Productie van luchtgordijnen en ventilatorverwarmingen voor Frico, een bedrijf binnen de
Systemair groep.
Productie van een uitgebreid programma van
axiaal- en dakventilatoren, alsmede tunnel- en
garageventilatie.
Productie van units voor woonhuizen en grote
luchtbehandelingsunits.
Productie van luchtgordijnen.
Productie van hoge-temperatuurventilatoren
voor rookwarmteafvoer.
Hässleholm, Zweden
Mühlheim an der Ruhr, Duitsland
Aarhus, Denemarken
Productie van verwarmingsproducten voor
luchtbehandelingseenheden, mobiele en vaste
ventilatorverwarmingen, plus ontvochtigers.
Productie van luchtbehandelingsunits voor
zwembadhallen en comfort-ventilatie met extra
hoge efficiëncy.
Productie van grote luchtbehandelingsunits –
"centrale units".
Maribor, Slovenië
Langenfeld, Duitsland
Bratislava, Slowakije
Productie van luchtverdelingsproducten; brandkleppen.
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Kwaliteit:
Systemair is gecertificeerd overeenkomstig ISO
9001; ISO 14001, ATEX en Europese brand-beveiligingsstandaard EN 12101-3. Onze testen ontwikkelingslaboratoria behoren tot de
modernste van Europa. De metingen worden
uitgevoerd overeenkomstig internationale
standaarden zoals AMCA en ISO.
Bouctouche, Canada
Tillsonburg, Canada
Lenexa, VS
Energie besparen, exploitatiekosten terugbrengen!
Ons label “Green Ventilation” vindt u op alle
producten die zeer energiezuinig zijn.
Alle producten met het label Green Ventilation
combineren zuinigheid met energie-efficiëntie.
Skinnskatteberg, Zweden
Eidsvoll, Noorwegen
Hässleholm, Zweden
Aarhus, Denemarken
Ukmergé, Litouwen
Mühlheim a.d.R., Duitsland
Langenfeld, Duitsland
Waalwijk, Nederland
Bratislava, Slowakije
Windischbuch, Duitsland
Maribor, Slovenië
Milan, Italië
Istanbul, Turkije
Madrid, Spanje
New Delhi, India
Hyderabad, India
Kuala Lumpur, Maleisië
Hyderabad, India
Milaan, Italië
Tillsonburg, Canada
Productie van luchtverdelingsproducten.
Productie van een uitgebreid programma van
vloeistof- en luchtgekoelde koelers en warmtepompen voor comfort koeling.
Productie van luchtbehandelingsunits voor klaslokaalventilatie in de Noord-Amerikaanse markt.
Greater Noida, New Delhi, India
Productie van kanaal-, axiaal- en boxventilatoren, luchtbehandelingsunits en luchtverdelingsproducten.
Kuala Lumpur, Maleisië
Productie van kanaal- en axiaalventilatoren.
Lenexa, VS
Productie van kanaal-, axiaal- en dakventilatoren, voornamelijk voor de Noord-Amerikaanse
markt. Distributiecentrum voor de VS-markt.
Eidsvoll, Noorwegen
Madrid, Spanje
Productie van grote luchtbehandelingsunits en
boxventilatoren voor markten in Zuid-Europa,
het Midden Oosten en Noord-Afrika.
Bouctouche, Canada
Productie van luchtbehandelingsunits voor
woningen in Noord-Amerika, alsmede ontvochtigers.
3
Productie van luchtbehandelingsunits.
Istanbul, Turkije
Productie van een uitgebreid programma luchtbehandelingsunits en FCU's.
Waalwijk, Nederland
Productie van luchtbehandelingsunits,
waaronder het bekende merk Holland Heating.
4
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Systemair Nederland
The strong combination of technology and trust
Systemair is fabrikant en leverancier van energiezuinige
ventilatoren & accessoires, luchtverdelingsproducten &
brandbeveiliging, compacte WTW-units en standaard &
op-maat-gemaakte luchtbehandelingsunits.
In de fabriek in Waalwijk worden de bekende
Holland Heating luchtbehandelingsunits geproduceerd,
waaronder de HHFlex en de HHCompact.
We bieden hoogwaardige, betrouwbare systeemoplossingen voor de utiliteit, gezondheidszorg, industrie,
marine, scholen en parkeergarages.
Onze kennis en ervaring delen wij met de branche om
vanuit gezamenlijk vertrouwen tot de juiste productkeuze
en optimale toepassingen te komen. Gezamenlijk met u
ontstaan integrale, op maat gerichte oplossingen.
Vanaf 1 november 2015 vormen Systemair en
Holland Heating samen één bedrijf. De beide locaties
Harderwijk en Waalwijk blijven behouden en de naam
Holland Heating zal voortbestaan als merknaam.
Het meest complete én meest flexibele assortiment in
ventilatie en klimaatbeheersing is vanaf nu verkrijgbaar
bij één bedrijf: Systemair.
Ventilatoren
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Dakventilatoren
Energiezuinige ventilatoren
Centrifugaalventilatoren
Industrieventilatoren
Parkeergarage
ventilatiesystemen
Axiaalventilatoren
Kunststof ventilatoren
Kanaalventilatoren
Woonhuisventilatoren
RWA ventilatoren
Overdruk ventilatie
Detectie- & regelapparatuur
Complete accessoires
In het Systemair assortiment zijn ventilatoren leverbaar in
ATEX-uitvoering, met EC-gelijkstroom, 60 Hz, akoestisch
geïsoleerd en tot TEMP 600oC/120 min.
Geluidsberekening voor ventilatoren |
i
In de fabriek in Waalwijk worden de Holland Heating-units geproduceerd
i
5
Locatie Harderwijk is centraal gelegen in Nederland
Systemair is een bedrijf dat zich continu ontwikkelt. Kernwaarden zijn kwaliteit, beschikbaarheid en leverbetrouwbaarheid.
We garanderen betrouwbaarheid en bedrijfszekerheid onder alle omstandigheden. Voor u als klant de voordelen op een rij:
Keuze
Het meest complete én meest
flexibele assortiment in ventilatie
en klimaatbeheersing is vanaf nu
verkrijgbaar bij één bedrijf.
Voorraad
Veel van onze producten zijn op
voorraad en daarmee vanuit ons
doordachte distributiesysteem snel
leverbaar.
Innovatie
Wij ontwikkelen en innoveren
continu, ook op het gebied van
energiebesparing, geluidsreductie
en duurzaamheid.
Assortiment
Ventilatoren & accessoires,
luchtverdelingsproducten &
brandbeveiliging, compacte WTWunits en standaard & op-maatgemaakte luchtbehandelingsunits.
Betrouwbaarheid
De eigen serviceafdeling van
Systemair is met haar landelijke
dekking uniek te noemen. We
bieden u de zekerheid van garantie
en een hoge servicegraad.
Kennis
Kennis en ervaring delen wij
met de branche om vanuit
gezamenlijk vertrouwen tot de
juiste productkeuze en optimale
toepassingen te komen.
Luchtbehandelingsunits van
het merk Holland Heating
Compacte WTW-units
• HHFlex
68 bouwgroottes
1.000-125.000 m3/h
• HHCompact
500-30.000 m³/h
• Woonhuisventilatie
250–700 m³/h
• Luchttoevoer units
100-14.000 m³/h
• Topvex serie
700-7.000 m³/h
Modulaire luchtbehandelingsunits
Luchtverdelingsproducten
& Brandbeveiliging
• TIME serie
2.400–14.400 m³/h
• DV serie
1.500-86.000 m³/h
•
•
•
•
Brandkleppen
Luchtroosters
Plenumboxen
VAV-regelingen
6
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Inhoudsopgave
Gegevens voor een geluidsberekening
3
Formule van Beranek
3
Correctie voor de octaafband-middenfrequentie
3
Rendement van een ventilator
3
Geluidsdemping in luchtkanalen
4
Demping in bochten
4
Demping in een aftakking
5
Eindreflectie
6
Ruimtedemping
7
Aanbevolen criteria voor luchttechnische installaties
8
Waarderingsnormen
9
Normen-buiten
9
Theorie10
Geluid
10
Frequentie
11
Voortplantingssnelheid (m/s)
11
Golflengte (lambda) in m of in cm
11
Geluidsdruk 11
Geluidsvermogen 12
Octaafbanden
13
Beoordeling
14
Beoordelingsmaten 14
NR-curven
14
dB(A)-waardering
16
Het meten van geluid
18
Hoe wordt geluid gemeten?
18
Principe van een geluidsberekening
18
Doel
18
Geluidsproductie van ventilatoren
19
Schoepfrequentie
19
Bepalen van het geluidsvermogen van een ventilator
20
A: Door meting
20
B: Door berekening
20
Demping in luchtkanalen
22
Rechte kanaalstukken
22
Bochten
22
Aftakkingen en splitsingen
22
Eindreflecties van roosters, etc.
23
Voorbeeld
24
Geluidsuitbreiding in het vrije veld
25
Oplossing
26
Spiegelbronnen
26
Normen
26
Geluid in besloten ruimten
27
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Gegevens voor een geluidsberekening
Formule van Beranek
Als het geluidsvermogenniveau van een ventilator niet wordt opgegeven kan dit bij benadering worden bepaald met de
formule van Beranek:
Lw = 40 + 10 log Q + 20 log pt Q
pt
Lw
in dB
= luchthoeveelheid in m3/s.
= totale opvoerhoogte in Pa
= geluidsvermogenniveau in dB
Correctie voor de octaafband-middenfrequentie
axiaal ventilatoren
Hz
63
dB
-9
125
-8
250
-7
500
-7
1000
-8
2000
-10
4000
-14
8000
-18
centrifugaal ventilatoren met voorovergebogen schoepvorm
Hz
63
125
250
500
dB
-2
-7
-12
-17
1000
-22
2000
-27
4000
-32
8000
-34
centrifugaal ventilatoren met achterovergebogen schoepvorm
Hz
63
125
250
500
dB
-9
-8
-7
-12
1000
-17
2000
-22
4000
-27
8000
-31
Rendement van een ventilator
De formule van Beranek geldt bij ventilatoren met een rendement van tenminste 70%. Voor elke 10% rendementsvermindering 4 dB bijtellen (in alle frequenties).
η=
V
pt
N
V x pt
3.600 x N
x 100 in %
= luchthoeveelheid in m3/h
= totale opvoerhoogte in Pa
= asvermogen in kW
7
8
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Geluidsdemping in luchtkanalen
Rechthoekige kanalen, onbekleed
demping in dB/m
grootste kanaalafm. in mm
63
125
250
500
1000
2000
4000
75-200
200-400
400-800
800-1600
0,6
0,6
0,5
0,4
0,6
0,5
0,4
0,3
0,4
0,4
0,3
0,1
0,3
0,3
0,1
0,1
0,3
0,2
0,1
0,05
0,3
0,2
0,1
0,05
0,3
0,2
0,1
0,05
250
0,1
0,1
0,06
0,03
500
0,1
0,1
0,1
0,05
1000
0,3
0,2
0,1
0,05
2000
0,3
0,2
0,1
0,05
4000
0,3
0,2
0,1
0,05
Hz
Hz
Hz
Ronde kanalen, onbekleed
diameter in mm
75-200
200-400
400-800
800-1600
demping in dB/m
63
125
0,1
0,1
0,05
0,1
0,03
0,06
0,03
0,03
Beklede kanalen (rechthoekig)
demping in dB/m
300x300 mm ½”glaswol
300x300 mm 1”glaswol
300x600 mm ½”glaswol
300x600 mm 1”glaswol
63
125
250
500
1000
2000
4000
1,31
2,16
1,25
3,41
1,31
2,16
1,44
1,84
1,05
1,64
0,72
0,92
0,85
0,26
0,33
0,52
0,26
0,26
0,39
0,39
0,79
0,79
0,39
0,39
0,39
0,39
0,39
0,39
Demping in bochten
Onbeklede bochten 90° in ronde kanalen, respectievelijk rechthoekige kanalen met leidschoepen
diameter of BxH in mm
75-200
200-400
400-800
800-1600
demping in dB
63
125
0
0
0
0
0
0
0
1
250
0
0
1
2
500
0
1
2
3
1000
1
2
3
3
2000
2
3
3
3
4000
3
3
3
0,05
Hz
500
1
5
7
5
1000
5
7
5
3
2000
7
5
3
3
4000
5
5
3
3
Hz
Onbeklede bochten 90° in rechthoekige kanalen zonder leidschoepen
diameter of BxH in mm
75-200
200-400
400-800
800-1600
demping in dB
63
125
0
0
0
0
0
1
1
5
250
0
1
5
7
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Beklede bochten 90° in rechthoekige kanalen zonder leidschoepen
demping in dB
diameter of BxH in mm
63
125
250
500
1000
2000
4000
75-200
0
0
0
1
6
11
10
200-400
0
0
1
6
11
10
10
400-800
0
1
6
11
10
10
10
800-1600
1
6
11
10
10
10
10
Hz
De waarden in de tabel zijn gebaseerd op een lengte van de bekleding van minstens 2 x B, terwijl de dikte van de
bekleding minimaal 10% van B moet bedragen.Voor beklede rechthoekige bochten met korte leidschoepen kunnen de
gemiddelde waarden worden gebruikt, welke liggen tussen die van een beklede bocht en die van een onbeklede bocht
met leidschoepen.
Demping in een aftakking
dB
15
demping in aftakking
10
5
0,01
0,05
0,1
0,5
1
S1
S1+S2
S1
Oppervlakteverhouding =
S1 + S2
Deze demping is niet frequentie-afhankelijk.
Bij het berekenen van bovenstaande waarden moet er rekening mee worden gehouden dat de tabel slechts ten dele
geldt ten opzichte van de demping voor het doorgaande kanaal S2. Indien dit doorgaande kanaal niet of slechts heel
weinig verloopt, dat wil zeggen als S2 groter blijft dan 80% van het voorgaande kanaal, dan mag hiervoor geen demping berekend worden gebracht. In die gevallen waarin de aftakking loodrecht staat op het hoofdkanaal kan worden
gerekend met een extra demping, gelijk aan die van een bocht van 90°.
9
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Eindreflectie
b
a
d
c
a: Q = 1
b: Q = 2
c: Q = 4
d: Q = 8
demping door eindreflectie
30
20
15
10
8
6
5
4
3
2
d
c
b
a
1
0,8
opp. van het rooster in m2
10
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
,5
31
63
5
12
0
25
0
50
00
10
00
20
00
40
0,05
00
80
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Ruimtedemping
a: Q = 1
b: Q = 2
c: Q = 4
d: Q = 8
b
a
d
c
0
A = 5 m2
10
LW-LP
5
20
10
50
100
15
200
20
500
8
Q
4
2
1
0,25
1
2
5
10 15
r = afstand tot rooster in m
1000
500
ruimte-absorptie A (m2 Sabine)
300
200
100
50
30
,4
±0
rp
so
ab
nd
Wa
α
tie
5
0,2
,10
±0
5
te
0,1 ruim
e
l
a
te)
rm
uim
r
no
l
Ha
5(
0,0
20
10
5
100 200
500 1000
5000
10000
ruimte-inhoud in m3
11
12
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Aanbevolen criteria voor luchttechnische installaties
Normen-binnenNR-waarde
Groep 1 Studio’s en auditoria:
• Geluidsomroep (drama)
15
• Geluidsomroep (algemeen), televisie (algemeen) opname-studio
20
• Televisie (studio met publiek)
25
• Concertzaal, schouwburg
20-25
• Collegezaal, bioscoop
25-30
Groep 2 Ziekenhuizen:
• Audiometrische kamer
• Operatiekamer, ziekenkamer
• Gang, laboratorium
• Wasvertrek, toilet, keuken
• Personeelskamer, recreatiezaal
0-25
30-35
35-40
35-45
30-40
Groep 3 Hotels:
• Individuele kamer, suite
• Balzaal, eetzaal
• Keuken, wasserij
20-30
30-35
40-45
Groep 4 Restaurants, winkels en warenhuizen:
• Restauratie, warenhuis (bovenverdieping)
• Nachtclub, kroeg, cafetaria, kantine, winkel
35-40
40-45
Groep 5 Kantoren:
• Directiekamer, conferentiezaal
• Conferentiekamer, directeursbureau, receptiekamer, kantoor
• Tekenzaal, computerkamer
25-30
30-35
35-45
Groep 6 Openbare gebouwen:
• Gerechtszaal
• Vergaderzaal
• Bibliotheek, bank, museum
• Wasvertrek, toilet
• Zwembad, sportzaal
• Garage, parkeergarage
25-30
24-35
30-35
35-45
40-50
55
Groep 7 Kerk en onderwijsinrichtingen:
• Kerk
• Klaslokaal, collegezaal
• Gang, gymnastiekzaal
25-30
25-35
35-45
Groep 8 Industrieruimten:
• Pakhuis, magazijn, garage
• Werkplaats (lichte industrie)
• Werkplaats (zware industrie)
45-50
45-55
50-65
Groep 9 Woningen (in de stad):
• Slaapkamer
• Woonkamer
25
30-35
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Waarderingsnormen
correctie dB (A-weging)
Hz
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
dB
-26
-16
-9
-3
0
+1
+1
-1
dB
10
0
waarderingsnorm
-10
C
B
-20
-30
A
63
125
250
500
1000 2000 4000 8000
Hz
octaaf middenfrequenties
Normen-buiten
Op 16 februari 1979 is de Wet Geluidshinder van kracht geworden.De diverse regelingen van deze wet zullen gefaseerd
in werking treden. Het Ministerie van Volksgezondheid en Milieuhygiëne heeft een circulaire uitgegeven, die in de fasen
van uitwerking van de Wet tot leidraad bij de beoordeling van de geluidshinder kan dienen. Deze circulaire is genaamd
‘Industrielawaai’.
Op pagina 12 van deze circulaire staat de volgende tabel:
Aanbevolen streefwaarden in de woonomgeving dB(A)
Aard van de woonomgeving
1. Landelijke omgeving (herstellingsoorden, stille recreatie)
2. Rustige woonwijk, weinig verkeer
3. Woonwijk in de stad
dag
avond
nacht
40
35
30
45
50
40
45
35
40
Aangegeven zijn streefwaarden voor de gevel van de woningen.
Binnen de woningen gelden streefwaarden die 15 dB(A) lager liggen dan de waarden in de tabel.
13
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Theorie
Geluid
Geluid is de samenvattende naam voor alles wat door ons gehoor wordt waargenomen. Muziek, ritselen, fluiten, enz.
noemen we geluid. Als er geluid wordt waargenomen is er steeds sprake van geluidsbronnen. De lucht die deze bron
omringt wordt in trilling gebracht. Er ontstaan elkaar snel opvolgende verdichtingen en verdunningen in de lucht.
Natuurkundig gezien betekent dat, dat de luchtdruk om de barometerstand steeds positieve en negatieve waarden
inneemt. Hij is nu hoger dan de barometerstand, dan lager. Ons oor zet deze drukverschillen om in signalen die in onze
hersenen een gewaarwording van geluid tot stand brengen.
De manier waarop de luchtdruk zich wijzigt, is bepalend voor de indruk die we van een geluid krijgen. In de onderstaande tekeningzijn twee ‘geluiden’ in beeld gebracht.
Zuivere toon
barometerstand
tijd
Normaal geluid
d ruk
14
De druk kan snel of langzaam, regelmatig of onregelmatig en veel of weinig veranderen. En het zijn deze factoren die
uitmaken of een geluid mooi, hard, zacht of lelijk is, of we met lawaai of muziek te maken hebben en of een geluid
hinderlijk of niet hinderlijk is. Wijzigt de druk zich regelmatig, dan spreken we van een toon. Wijzigt de druk zich snel,
dan is de toon hoog; langzaam dan is de toon laag. Een onregelmatige drukwisseling wordt als ruis ervaren. Een grote
drukwisseling is luid en een kleine drukwisseling klinkt zacht.Wat is nu snel of onregelmatig? De wetenschap heeft om
deze subjectieve begrippen een aantal grootheden ingevoerd, die objectief beoordelen van een geluid mogelijk maken
en hiervan bovendien een aantal begrippen afleidt, waarmee rekening kan worden gehouden in de lawaaibestrijdingstechniek.
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Frequentie
Pas als de veranderingen in de atmosferische druk snel verlopen (vanaf 16x per seconde) kan ons oor ze waarnemen.
Men noemt het aantal drukwisselingen dat per seconde optreedt, de frequentie. Frequentie wordt uitgedrukt in Herz
(Hz). Bij een trilling van 30 Hz wisselt de druk dus 30x per seconde.Het aantal trillingen bepaalt de hoogte van een toon.
De toon ‘a’ die voor het stemmen van een orkest wordt gebruikt, heeft 440 Hz. Het menselijk oor neemt trillingen waar
van 16 - 20.000 Hz. Hoog-frequent geluid wordt ervaren als piepen of fluiten. Laag-frequent als brommen.
Voortplantingssnelheid (m/s)
Onder normale omstandigheden zal een geluid zich met een snelheid van 340 m/s door de lucht voortplanten.
Golflengte (lambda) in m of in cm
Uit onderstaande figuur blijkt duidelijk wat onder golflengte wordt verstaan. Bij een geluidsbron met een frequentie van
20 Hz (nog juist hoorbaar) ontstaan per seconde 20 van deze ‘golflengtes’. Bij een voortplantingssnelheid van 340 m/s
is de golflengte van een 20 Hz bron derhalve 17 m.
p eff
p max
golflengte
Geluidsdruk
Een andere belangrijke grootheid is de geluidsdruk. Beschouwen we op een willekeurig punt de luchtdruk dan blijkt dat
deze zich onder invloed van een geluidsbron zeer snel wijzigt. Ze neemt ten opzichte van de barometerstand positieve
en negatieve waarden in. Het gemiddelde drukverschil is 0. Met een eenvoudige formule is een zogenaamd effectief
drukverschil te berekenen waarmee in het algemeen wordt gewerkt. Dit effectieve drukverschil wordt kortweg geluidsdruk genoemd. Het menselijk oor neemt een geluidsdruk van 0,000002 mmwk (20 µPa) nog waar. Deze geluidsdruk
noemen we de gehoordrempel. Deze drukverandering van 20 µPa is zo klein, dat het trommelvlies van het oor slechts
een uitwijking ondergaat die niet groter is dan de diameter van een waterstofatoom.
15
16
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Het sterkste geluid dat gedurende de kortste tijd zonder gehoorbeschadiging kan worden verdragen, heeft een geluidsdruk van 20 mmWk (200 Pa) en wordt pijngrens genoemd.
Tussen beide grenzen ligt de factor 107(van 0,0000002 tot 200 Pa). Het rekenen met een sterkteschaal waarvan de
waarden zover uiteenlopen is lastig. Men heeft daarom een begrip ingevoerd waarmee gemakkelijk gewerkt kan worden.
Men neemt de geluidsdruk van de gehoordrempel als maatstaf en meet daarmee alle andere geluidsdrukken af, volgens
onderstaande formule:
p
Lp = 20 log po
in dB
De gevonden waarde (Lp) wordt het geluidsdrukniveau genoemd en uitgedrukt in decibels (dB). p = de willekeurige
geluidsdruk en po = de geluidsdruk van de gehoordrempel. Grofweg gezegd is het geluidsdrukniveau dus het aantal
malen dat een willekeurig geluid luider is dan de gehoordrempel. Het geluidsdrukniveau Lp wordt in de Engelse literatuur ‘SPL’ genoemd (Sound Pressure Level). De Duitse uitdrukking is ‘Schalldruckpegel’. Het geluidsdrukniveau van de
gehoordrempel zal dus 0 dB bedragen, dat van de pijngrens blijkt 140 dB te zijn. Overigens is het geluidsdrukniveau
een logaritmische rekeneenheid en moet dus ook in overeenstemming met regels die voor logaritmen gelden worden
behandeld.
Geluidsvermogen
Een veel voorkomend begrip dat voor het beschrijven van een geluidsbron is ingevoerd, is het geluidsvermogen. Als
we een puntvormige geluidsbron in de vrije natuur opstellen en we beschouwen een luchtdeeltje op een willekeurige
afstand van de geluidsbron, dan blijkt dat dit deeltje door die bron in beweging is gebracht. Ze wordt niet weggeslingerd
maar maakt als het ware een pas op de plaats. Hoe klein ook, op het deeltje moet een kracht zijn uitgeoefend onder
invloed waarvan het haar weg aflegt. Omdat kracht x weg gelijk is aan arbeid, volgt hieruit dat de geluidsbron een hoeveelheid arbeid verricht. Deze arbeid wordt verricht op alle deeltjes die op een willekeurig boloppervlak rondom de bol
liggen. De geluidsbron verricht dus een zekere hoeveelheid arbeid. Ze doet dit vele malen per seconde. Een geluidsbron
heeft dus een zeker vermogen (arbeid per tijdseenheid = vermogen). We noemen dit geluidsvermogen.
Het geluidsvermogen is een theoretische grootheid en kan niet worden gemeten, maar kan worden berekend mede uit
de gemeten geluidsdruk. Ook het geluidsvermogen kan worden uitgedrukt in dB.
De definitie voor het geluidsvermogenniveau is:
w
Lw = 10 log
w­0
in dB
waarin: wo = 10-12 Watt en w = geluidsvermogen van de onderhavige geluidsbron.
In de Engelse literatuur wordt Lw, PWL (Powerlevel) genoemd en in de Duitse taal ‘Schallleistungspegel’. Het verschil
tussen geluidsdrukniveau en geluidsvermogenniveau kan met het volgende voorbeeld worden verduidelijkt: In een
concertzaal speelt een pianist. Wat we horen zijn de wijzigingen in de luchtdruk; we ervaren de wijzigingen in het
geluidsdrukniveau. Naarmate we ons van de piano verwijderen wordt het geluidsdrukniveau lager. Om dit geluid te
produceren moet de pianist een zekere arbeid verrichten en dat gedurende enige tijd. Er is een zeker vermogen nodig
om de geluidsdrukgolven op te wekken. Het zal dus duidelijk zijn dat dit vermogen gelijk blijft, ook al verwijderen we
ons van de piano.
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Octaafbanden
Hoorbaar geluid ligt in het frequentiegebied van 16-20.000 Hz. Bekijken we de gehoordrempel (0-niveau), dan blijkt dat
deze gehoordrempel sterk afhankelijk is van de frequentie (zie figuur). Het menselijk oor is niet bij alle frequenties even
gevoelig. Een geluidsbron met een frequentie van 50 Hz moet een sterkte van 50 dB hebben om hoorbaar te zijn; een
geluidsbron met een frequentie van 200 Hz is reeds bij een geluidsdruk van 20 dB hoorbaar.
dB
Hz
In de techniek komt een geluidsbron met één frequentie praktisch niet voor. Er is veel vaker sprake van geluid dat is
opgebouwd uit een aantal geluiden met alle hoorbare frequenties. Men spreekt van breedbandig geluid (ruis). De I.S.O.
(International Organisation for Standardisation) beveelt aan bij de beoordeling van de hinderlijkheid van een dergelijke
geluidsbron uit te gaan van een zogenaamde octaafbandanalyse. Bij afspraak is in de techniek van de lawaaibestrijding
het meest gebruikte frequentie-gebied in 8 banden, zogenaamde octaafbanden verdeeld.
Deze banden zijn:
octaafband nr.
middenfrequentie Hz
frequentie Hz
1
63
45 - 90
2
125
90 - 180
3
250
180 - 355
4
500
355 - 710
5
1000
710 - 1400
6
2000
1400 - 2800
7
4000
2800 - 5600
8
8000
5600-11200
Men meet nu het geluidsdrukniveau in deze banden, aangeduid door hun middenfrequenties en beoordeelt daarmede
het geluid.
17
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Beoordeling
Het menselijke oor onderscheidt niet alleen hard en zacht, hoog en laag, maar ook hinderlijk en niet-hinderlijk. Of een
geluid al dan niet hinderlijk is, hangt behalve van de luidheid ook af van de frequentie. Een geluidsbron met een frequentie van 125 Hz en een sterkte van 40 dB blijkt minder hinderlijk te zijn dan een geluidsbron van 1000 Hz met een
sterkte van 30 dB.
Beoordelingsmaten
Om geluiden met elkaar te kunnen vergelijken voor wat betreft hun luidheidsindruk of hun hinderlijkheid, is het gewenst
over een maat te beschikken, die met de luidheid cq. hinderlijkheid samenhangt. Dat wil zeggen dat als verschillende
geluiden, in deze maat uitgedrukt gelijke waarden geven, de subjectief ondervonden luidheid ook gelijk moet zijn. In de
loop der tijd zijn diverse maten voorgesteld, bijvoorbeeld de NC-curven, de NV-curven, DIN-phon, dB(A), dB(C), die met
elkaar gemeen hebben dat de frequentie-afhankelijke gevoeligheid van het oor erin betrokken is. Wij beperken ons hier
tot de tegenwoordig meestal gebruikte dB(A) en NR-curven. Het voornaamste verschil tussen beiden is, dat de NRwaarde slechts via octaaf-analyse van het geluid kan worden bepaald, terwijl de bepaling van de dB(A)-waarde direct
plaatsvindt.
NR-curven
De NR-curven (figuur 4) zijn zogenaamde grenswaarden van gelijkstoorniveau. Het is uit vele proefnemingen gebleken
dat bijvoorbeeld een geluidsbron met een frequentie van 1000 Hz en een sterkte van 20 dB even storend werd ervaren
als een bron van 250 Hz en 30 dB. Beide punten liggen derhalve op een kromme (de NR-20 curve). NR-20 is voorts
veel minder hinderlijk dan NR-40. Het is mogelijk met deze NR-curven als maatstaf eisen op te stellen voor het maximale geluidsdrukniveau dat in besloten ruimten of in het vrije veld op bepaalde plaatsen mag heersen.
geluid niveau
18
octaaf-middenfrequenties
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Voorbeeld
Op een plaats zijn de volgende geluidsdrukken gemeten:
Hz
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
dB
72
51
53
49
48
42
39
51
geluid niveau
Hoe moet dit geluid worden beoordeeld?
Volgens de NR-waardering zetten we de gemeten geluidsdruk-niveaus direct uit in de NR-curven-grafiek.
Het punt 8 in de 8000 Hz-band is hier bepalend voor de NR-waarde. In dit geval heeft het geluid dus een waarde van
NR 57.
octaaf-middenfrequenties
Opmerking
We zien dat de 72 dB van de 63 Hz-band in veel mindere mate een rol speelt dan de 51 dB van de 8000 Hz-band. De
gevoeligheid van ons gehoor speelt de doorslaggevende rol (bij lage frequenties minder gevoelig dan bij hoge).
19
| Geluidsberekening voor ventilatoren
dB(A)-waardering
Bij de dB(A)-waardering (en ook de B- en C-waardering) vermindert men de gemeten waarden met genormaliseerde
waarden, rekening houdend met de gevoeligheid van ons gehoor.
In figuur 14 zijn deze waarden aangegeven.
waard erings norm
20
octaaf-middenfrequenties
Voor ons is alleen de dB(A) van belang. De dB(B) wordt niet meergebruikt, de dB(C) wordt in de industrie bij geluidsdrukniveaus boven130 dB nog toegepast.
In ons voorbeeld geldt dus:
Hz
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
dB
72
51
53
49
48
42
39
44
A-weging
-26
-16
-9
-3
0
+1
+1
-1
dBA
46
35
44
46
48
43
40
43
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Het blijkt dat de optelsom van de berekende waarden van de verschillende middenfrequentiebanden een maat is voor
de hinderlijkheid van de geluidsbron.
Omdat het geluidsdrukniveau een logaritmische waarde is, moet dit optellen geschieden volgens de rekenregels die
voor logaritmen gelden.
Twee geluidsbronnen, elk met een geluidsdrukniveau van 50 dB, geven opgeteld niet 100 dB, doch 53 dB. Dit optellen
kan geschieden met een wetenschappelijke calculator, maar het is mogelijk deze optelling voldoende nauwkeurig uit te
voeren volgens de volgende methode:
dB
L1 - L2
0-1
2-3
4-9
>10
dB
∆L
+3
+2
+1
0
Het verschil van de geluidsdrukniveaus die men bij elkaar op wil tellen bepaalt L.
Deze L telt men bij het hoogste niveau op. Optelling van meerdere niveaus krijgt men door het tussenresultaat van 2
niveaus op te tellen bij het volgende niveau, enz.
Voorbeeld(1)(2)
L1 = 50 dB
L1-L2 = 2 dB
L3-(L1+L2) = 53-52 = 1 dB
L2 = 48 dB
∆L = 2 dB
∆L = 3 dB
L3 = 53 dB
L1+2 = 50+2 = 52 dB
Ltot = 53+3 = 56 dB
Wat is nu de dB(A)-waarde van ons eerdergenoemde voorbeeld?
Gemeten en daarna ‘gewogen’ volgens de A-waardering heeft de geluidssbron de volgende niveaus.
Hz
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
dB (A)
46
35
44
46
48
43
40
51
Verschil = 11
ΔL = 0
Verschil = 2
ΔL = 2
Verschil = 2
ΔL = 2
Verschil = 2
ΔL = 2
Verschil = 9
ΔL = 1
Verschil = 13
ΔL = 0
Verschil = 2
ΔL = 2
46
48
50
52
53
53
Opmerking
In het algemeen kan worden gezegd dat de NR-waarde van een geluid ca. 5 dB lager ligt dan de dB(A)-waarde.
NR 40 = 45 dB(A).
55
21
22
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Het meten van geluid
Hoe wordt geluid gemeten?
In ons bedrijf beschikken wij over een precisie geluidsniveau-meter van het fabrikaat Bruel en Kjaer, type 2236 met een
kalibrator, type 4231.
Hiermede kunnen de volgende metingen worden uitgevoerd:
1.
2.
3.
4.
5.
geluidsdrukniveaus in de octaaf middenfrequenties van 31.5 tot 16.000 Hz (in dB);
geluidsdrukniveaus in de octaaf middenfrequenties van 31.5 tot 16.000 Hz waarbij het meetinstrument de aftrekwaarden van de dB(A)-waardering in rekening brengt;
het totaal geluidsdrukniveau; de logaritmische optelsom van de geluidsdrukniveaus in alle middenfrequenties (van 31.5 tot 16.000 Hz) (in dB);
als 3, maar dan worden de waarden van de A-waardering in mindering gebracht (in dB(A));
idem van de dB(C)-waardering.
De waarde genoemd onder punt 4, wordt gebruikt in de brochures; als totaal geluidsdrukniveau van een dakafzuigventilator gemeten in het vrije veld op 4 meter afstand van het middelpunt van de ventilator. Deze waarde is vergelijkbaar
met de NR-waardering.
Opmerking
Het achtergrondgeluid moet in het algemeen 10 dB lager zijn dan het te meten geluid, anders is van beïnvloeding
sprake.
Principe van een geluidsberekening
Doel
Het doel van een geluidsberekening is vast te stellen wat het geluidsdrukniveau op een willekeurige plaats in een besloten ruimte of in het vrije veld zal zijn als gevolg van een ventilator in een ventilatiesysteem. Het berekende niveau kan
worden vergeleken met het gewenste niveau en er kan worden bepaald wat moet worden gedaan om het gewenste
niveau te bereiken.
1.
2.
3.
Een ventilator straalt een hoeveelheid geluid-energie het kanaalsysteem in. De ventilatorfabrikant dient deze hoeveelheid energie, het geluidsvermogenniveau en de verdeling van deze energie in de verschillende middenfrequentiebanden op te geven. Zie hoofdstuk 5.
In het kanaalsysteem zal door allerlei oorzaken een gedeelte van de geluid-energie worden geabsorbeerd. De dempingswaarden van aftakkingen, bochten, verloopstukken etc. worden in hoofdstuk 6 besproken.
De resterende geluidsenergie zal op een gegeven moment door rooster- of kanaalopening het kanaalsysteem verlaten en op een bepaalde plaats een geluidsdrukniveau veroorzaken.Hier wordt dus het geluidsvermogen omgerekend naar geluidsdruk.
Geluidsuitbreiding in het vrije veld (zie hoofdstuk 7).
Geluidsuitbreiding in besloten ruimten (zie hoofdstuk 8).
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Geluidsproductie van ventilatoren
Het geluid dat door ventilatoren wordt voortgebracht is ten dele van mechanische oorsprong (motoren, lagers, trillende
onderdelen etc.) en ten dele van aerodynamische oorsprong. Bij goed geconstrueerde ventilatoren blijft het geluidsniveau van mechanische oorsprong gering, zodat het aerodynamisch opgewekt geluid overheerst. Wij beperken ons
daarom tot het aerodynamische geluid. Als de lucht door kanalen wordt gevoerd, blijft het aerodynamisch geluid voor
een belangrijk deel binnen de kanalen. Het aerodynamische geluid van ventilatoren heeft verschillende oorzaken:
Schoepfrequentie
1.
De schoepfrequentie (blade-passage-frequency, ‘Drehklang’), doet zich voor als een zuivere toon en wordt.
veroorzaakt doordat het drukveld rond elke ventilatorschoep éénmaal per omwenteling langs een
oneffenheid in het ventilatorhuis wordt gevoerd (b.v. de tong bij een centrifugaalventilator of de leidschoepen
van een axiaalventilator).
Deze piek is in het algemeen duidelijker naarmate de ventilator, om een bepaalde druk te behalen, een hoger
toerental heeft. Voorts is de schoepfrequentie duidelijker waarneembaar naarmate het aantal schoepen
geringer is en de afstand tussen de schoepen en vaste delen van het huis, zoals de tong, kleiner is. Tenslotte
kan worden opgemerkt dat bij het opvoeren van het toerental van een ventilator de schoepfrequentie
sneller in sterkte toeneemt dan de aerodynamische ruis, zodat de kans op een duidelijke schoepfrequentie
groter is naarmate de druk groter is. Bij axiaalventilatoren is vaak een uitgesproken schoepfrequentie waar te
nemen. Hoe groter de afstand tussen de schoepen en deze onregelmatigheid is, vergeleken met de afstand
tussen de schoepen onderling, des te minder uitgesproken is de schoepfrequentie die steeds kan worden
bepaald uit het aantal schoepen x het aantal omwentelingen per seconde.
Voorbeeld:
toerental ventilator: 1410 o/m
aantal schoepen: 53 stuks
1410 x 53
schoepfrequentie:
= 1245,5 Hz
60
2.
Het ‘afschudden’ van wervels door de schoepen (Engels: vortex-shedding).
Deze wervels worden met de luchtstroom meegevoerd en vertegenwoordigen sterke luchtdrukvariaties, dat
wil zeggen akoestische bronnen. Deze wervels bepalen grotendeels de breedbandige geluidsproductie van
ventilatoren. Het vermogen dat zij in de vorm van geluid afgeven, neemt evenredig met de 5e macht (lage
frequenties) tot de 7e macht (vrij hoge frequenties) van de topsnelheid van de schoepen toe.
3.
Het geluid dat door de turbulentie van de luchtstroom wordt veroorzaakt.
Geluid van deze oorsprong, dat bijvoorbeeld ook ten gevolge van hoge luchtsnelheden in kanalen optreedt,
heeft een ruis-karakter. Voor alle drie soorten ventilatorgeluid geldt dat dit zowel via de aanzuigopening als via
de perszijde wordt uitgestraald.
Ook als de ventilator geheel in een leidingsysteem is ingebouwd, zal een deel van het in de ventilator
opgewekte geluid via de wanden van het huis worden afgestraald in de ruimte waarin de ventilator is
opgesteld en ook door de kier van de asdoorvoering naar buiten treden. Voorts zal de elektromotor geluid
afgeven; dit geluid is van mechanische oorsprong (lagers en eventueel overbrenging) en van elektrische
oorsprong (koelwaaier van de elektromotor). Het kan van veel belang zijn ook over deze gegevens te
beschikken.
23
24
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Bepalen van het geluidsvermogen van een ventilator
Het geluidsvermogen van een ventilator is een uitgangsgegeven van een geluidstechnische berekening in een bepaald
ventilatiesysteem. Het geluidsvermogen van een ventilator is een vaste grootheid en niet afhankelijk van de plaats waar
gemeten is, of de afstand tot de geluidbron.
Geluidsdruk is wel afhankelijk van afstand en van de meetplaats (akoestische eigenschappen).
Een opgave van het geluidsdrukniveau zonder verdere vermelding is dan ook zinloos.
Om een geluidstechnische berekening te kunnen maken, is het gewenst het geluidsvermogenniveau van een ventilator
te kennen en wel het geluidsvermogenniveau in de verschillende middenfrequenties. Dit kan op twee manieren worden
verkregen:
A: Door meting:
Opgaven van de fabrikant na het zijnerzijds uitvoeren van metingen. Zie handboeken.
Voorbeeld
Een enkelzijdig zuigende ventilator, type RER 15-400, verplaatst 6000 m3 lucht per uur bij een opvoerhoogte van 2000
Pa. Het totale geluidsvermogenniveau van deze ventilator bedraagt 90 dB(A). Met behulp van de tabel op pagina 8 kan
het geluid-vermogenniveau in de verschillende frequenties worden gevonden.
In ons geval:
Hz
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Lw
90
90
90
90
90
90
90
90
correctie
10
5
3
-2
-7
-13
-17
-25
Lw, rel
100
95
93
88
83
76
73
65
Met deze waarden kan een berekening worden opgezet.
B: Door berekening:
Reeds in het begin van deze eeuw heeft Allen Beranek een formule opgesteld waarmee de geluidsproduktie van elke
ventilator kan worden berekend.
Deze luidt:
Lw = 40 + 20 log ptot + 10 log Q
Lw
ptot
Q
= totaal geluidsvermogenniveau
= totaal drukverschil over de ventilator in Pa
= totale luchtverplaatsing in m3/s
Vorenstaande formule geldt alleen als de ventilator een rendement heeft van 70% of meer en een marge heeft van
ca. 4 dB. Bij een lager rendement moet per 10% rendementsverslechtering 4 dB worden opgeteld.
Ons voorbeeld
Lw = 40 + 20 log ptot + 10 log Q
Lw = 40 + 20 log 2000 + 10 log 1,666
Lw = 40 + 20 x 3,301 + 10 x 0,2216 = 108 dB
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Om het geluidsvermogenniveau te bepalen in de verschillende middenfrequenties mogen de waarden in de volgende
tabel van het berekende vermogen worden afgetrokken.
In ons geval:
Hz
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
Lw
108
108
108
108
108
108
108
108
correctie
-9
-8
-7
-12
-17
-22
-27
-32
Lw, rel
99
100
101
96
91
86
81
76
octaafband midden
frequentie
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
centrifugaalventilator
voorover geb. schoep
achterover geb. schoep
-2
-9
-7
-8
-12
-7
-17
-12
-22
-17
-27
-22
-32
-27
-37
-32
axiaalventilator
-9
-8
-7
-7
-8
-10
-14
-18
25
26
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Demping in luchtkanalen
In de regel zal ventilatorgeluid via een kanaalsysteem worden voortgeplant naar de te ventileren ruimten.
In het kanaalsysteem worden deze geluiden echter verzwakt door demping van de diverse delen van het systeem.
Hierbij kan onderscheid gemaakt worden tussen de eigen demping van het kanalensysteem (natuurlijke demping) en de
eventueel extra aan te brengen demping (om aan de te stellen eisen in de geventileerde ruimten te kunnen voldoen).
De natuurlijke demping van de verschillende elementen van het kanalensysteem zal hierna nader worden besproken:
• rechte kanaalstukken;
• bochten;
• aftakkingen en splitsingen;
• eindreflectie door uitstroomopeningen.
Blijkt de natuurlijke demping in een luchtkanalensysteem niet voldoende, dan zal een extra demping in het luchtkanalensysteem moeten worden ingebouwd. Uiteraard moet dan rekening worden gehouden met het feit dat de natuurlijke
demping kan zijn verminderd.
De extra demping kan worden bereikt door:
• inwendige bekleding met akoestisch absorberend materiaal van de luchtkanalen;
• inwendige bekleding met akoestisch absorberend materiaal van de bochten;
• het inbouwen van geluidsdempers in het luchtkanalensysteem in diverse vormen.
Rechte kanaalstukken
De demping van geluid in luchtkanalen wordt door verschillende factoren bepaald, waarvan kunnen worden genoemd:
• de kanaalafmeting en de vorm;
• het materiaal en de wanddikte hiervan;
• de stijfheid van het kanaal en de wijze van ophanging.
De invloed van al deze factoren wordt in het algemeen niet afzonderlijk berekend en daarom wordt meestal volstaan
met praktijkwaarden (zie hoofdstuk 1).
Bochten
Een plotselinge richtingsverandering in een luchtkanaal zal een gedeelte van het geluid terugkaatsen, respectievelijk
verstrooien. De mate waarin dit geschiedt, hangt af van de afmetingen en vormgeving van de bocht en of er zich geleidingsschoepen of airturns in bevinden.
Ook hier wordt met praktijkwaarden gewerkt (zie hoofdstuk 1).
Aftakkingen en splitsingen
Hoewel theoretisch niet geheel juist, gaat men er in de praktijk meestal van uit dat bij aftakkingen en splitsingen in
luchtkanalen de geluids-energie zich evenredig verdeelt met de doorsnede van de aftakking of de splitsing. Hierbij
wordt uitgegaan van de volgende formule voor demping:
S1
D = 10 log (
)
S1 + S2
Hierin is S1 het doorsnede oppervlak van de aftakking (m2) en S2 het doorsnede oppervlak van de andere aftakking
(m2). Bovenstaande formule leidt tot het volgende diagram, waarin de demping kan worden afgelezen als functie van
de verhouding in kanaaldiameters.
demping in aftakking
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Deze demping is niet frequentie-afhankelijk.
Bij het in rekening brengen van bovenstaande waarden moet er rekening worden gehouden dat de tabel slechts ten
dele geldt ten opzichte van de demping voor het doorgaande kanaal S2. Indien dit doorgaande kanaal niet of slechts
heel weinig verloopt, dat wil zeggen als S2 groter blijft dan 80% van het voorgaande kanaal, dan mag hiervoor geen
demping in rekening worden gebracht.
In die gevallen waarin de aftakking loodrecht staat op het hoofdkanaal kan worden gerekend met een extra demping,
gelijk aan die van een bocht van 90°.
Eindreflecties van roosters, etc.
Daar waar een ventilatiekanaal met een opening of rooster in de wand eindigt, treedt een reflectie van het geluid op.
‘De golf wordt door het open kanaaleinde teruggekaatst’.
Deze zogenaamde eindreflectie of mondingsreflectie is afhankelijk van de frequentie, de kanaal- of roosterafmetingen
en de plaats van de opening ten opzichte van de wand.
In het algemeen kan worden gesteld, dat hoe lager de frequentie en hoe kleiner de opening is, hoe meer geluidsvermogen wordt gereflecteerd.
Met behulp van de grafiek op de volgende pagina kan de demping worden bepaald.
b
a
d
c
27
| Geluidsberekening voor ventilatoren
demping door eindreflectie
30
20
15
10
8
6
5
4
3
2
d
c
b
a
1
0,8
opp. van het rooster in m2
28
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
,5
31
63
5
12
0
25
0
50
00
10
0,1
00
20
00
40
00
80
0,05
Voorbeeld
Roosterafmeting is 30 x 15 cm (opp. = 0,2 m2).
Hz
dB
Eindreflectie bij rooster positie b
63
125
13
8
250
5
500
2
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Geluidsuitbreiding in het vrije veld
Als een geluidsbron in het vrije veld wordt geplaatst zal het geluid zich ongehinderd naar alle zijden kunnen verplaatsen.
Van een bron met een gegeven geluidsvermogenniveau kan het geluidsdrukniveau op afstand r met de volgende formule worden bepaald:
4π r2
Lp = Lw - 10 log (
)
Q
Lp Lw r
Q
=
=
=
=
totaal geluidsdrukniveau (in dB)
totaal geluidsvermogenniveau (in dB)
afstand van meet- of waarnemingspunt (in m)
richtingscoëfficiënt
Opmerking 1
We zien dat het geluidsdrukniveau afhankelijk is van de afstand.
Dit komt met onze waarneming overeen. Hoe verder we van een geluidsbron zijn verwijderd, hoe zwakker de geluidsdruk.
Opmerking 2
Als het geluid zich bolvormig kan uitbreiden, is de richtingscoëfficiënt 1 (schoorsteen).
Als het geluid zich half bolvormig kan verplaatsen, is de richtingscoëfficiënt 2 (dakventilator).
In de praktijk waar we overwegend te maken hebben met dakafzuigventilatoren en roosters kan de formule als volgt
omgevormd worden:
Lp = Lw - 10 log (2π r2)
Een ventilator geeft via een buitenluchtrooster het volgende geluidsvermogen af:
Hz
63
125
250
500
1000
2000
4000
8000
dB
98
93
94
88
84
82
77
73
Met behulp van bovenstaande formule kan het geluidsdrukniveau worden bepaald dat zal heersen op bijvoorbeeld 30
m afstand.
Lp = Lw - 10 log (2π r2)
= Lw - 10 log (2π 302) = Lw - 37,5 dB
In de verschillende frequenties zal de geluidsdruk met dit niveau bedragen:
Hz
dB
Correctie
63
98
-37,5
60,5
125
93
-37,5
55,5
250
94
-37,5
56,5
500
88
-37,5
50,5
1000
84
-37,5
45,5
2000
82
-37,5
43,5
4000
77
-37,5
39,5
8000
73
-37,5
35,5
Bij dakventilatoren wordt in veel gevallen het geluidsdrukniveau in dB(A) opgegeven dat zal heersen op 4 m afstand
van het middelpunt van de ventilator, gemeten in het vrije veld. Met deze waarde kan op zeer eenvoudige wijze het
dB(A)-niveau op een willekeurige afstand van de ventilator in het vrije veld worden bepaald.
De vermindering van het geluidsdrukniveau in het vrije veld bedraagt per afstandsverdubbeling 6 dB.
29
30
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Een dakventilator type RDA 21 3535-6E zuigt 1250 m3 lucht per uur af bij een opvoerhoogte van 50 Pascal. Volgens de
brochure RDA, bladzijde 12 zal de geluidsproduktie op 4 m afstand 47 dB(A) bedragen.
Welk geluidsdrukniveau mag op een afstand van 32 m worden verwacht?
Oplossing
Per afstandsverdubbeling 6 dB aftrekken: 47 - 18 = 29 dB(A)
Spiegelbronnen
Indien in de nabijheid van de geluidsbron of de ontvanger een sterk geluidreflecterend oppervlak aanwezig is, bestaat
de mogelijkheid dat de geluidsbron in dit vlak ten opzichte van de ontvanger wordt gespiegeld. De zo ontstane virtuele
geluidsbron kan dan bijdragen aan het geluidsniveau op het meetpunt bij de ontvanger.
De verhoging bedraagt maximaal 3 dB per spiegelbron. In geval van evenwijdig reflecterende vlakken, bijvoorbeeld in
smalle stegen en straten, treden meerdere reflecties op. Een verhoging van 10 dB is dan mogelijk.
Normen
Op 16 februari 1979 is de Wet Geluidshinder van kracht geworden. De diverse regelingen van de Wet zullen gefaseerd
in werking treden. Het Ministerie van Volksgezondheid en Milieuhygiëne heeft een circulaire uitgegeven die in de fasen
van uitwerking van de wet tot leidraad bij de beoordeling van geluidshinder kan dienen.
Deze circulaire is genaamd ‘Industrie-lawaai’.
Op pagina 12 van deze circulaire staat de volgende tabel:
Aanbevolen streefwaarden in de woonomgeving dB(A)
Aard van de woonomgeving
1. Landelijke omgeving (herstellingsoorden, stille recreatie)
2. Rustige woonwijk, weinig verkeer
3. Woonwijk in de stad
dag
avond
nacht
40
35
30
45
50
40
45
35
40
Aangegeven zijn streefwaarden voor de gevel van de woningen. Binnen de woningen gelden streefwaarden die 15
dB(A) lager liggen dan de waarden in de tabel.
Geluidsberekening voor ventilatoren |
Geluid in besloten ruimten
In het vrije veld zal het geluid zich ongestoord naar alle richtingen vrij kunnen uitbreiden. We hebben gezien dat met de
eenvoudige formule:
4π r2
Lp = Lw - 10 log (
)
Q
het geluidsdrukniveau van een gegeven geluidsbron kan worden berekend. Met het toenemen van de afstand wordt
het geluidsdrukniveau lager.
In een ruimte is dat niet zo. De geluidsbron (een rooster bijvoorbeeld) brengt ook hier een hoeveelheid geluid naar binnen, maar op een bepaalde plaats in de ruimte wordt naast het geluid dat direct afkomstig is van de geluidsbron ook
geluid waargenomen dat van de wanden wordt gereflecteerd.
De mate waarin wordt gereflecteerd hangt af van het absorberende vermogen van de wanden in het vertrek en de
voorwerpen die zich erin bevinden. De mate waarin het opvallende geluid wordt geabsorbeerd wordt voorgesteld door
de absorptie-coëfficiënt
α =
α = 0:
α = 1:
geluidsvermogen door de wand geabsorbeerd geluidsvermogen dat op de wand valt;
akoestisch hard oppervlak. Al het invallende geluid wordt gereflecteerd;
echoloze of dode ruimte. Al het invallende geluid wordt geabsorbeerd.
Elk materiaal heeft een specifieke absorptie-coëfficiënt, die uit een tabel kan worden afgelezen en waarmee een
absorptie-oppervlak kan worden uitgerekend. Zodoende kan in elke ruimte de totale absorptie worden bepaald.
Zij wordt uitgedrukt in Sabine (of m2 open raam) en voorgesteld met de letter ‘A’.
Het geluidsdrukniveau dat op een bepaald punt in een ruimte zal heersen, kan worden berekend met:
Q
4
Lp = Lw + 10 log (
+ )
2
A
4π r
Vlak bij het rooster zal de term 4/A geen grote rol spelen in de bovenstaande formule.
Naarmate we verder van het rooster verwijderd raken, zal deze term juist een grote rol gaan spelen en wordt de eerste
term Q/4π r2 onbelangrijk.
In onderstaande figuur is dit in beeld gebracht.
geluiddrukniveau in de ruimte Lp t.o.v. 20 μPa
1000
500
ruimte-absorptie A (m2 Sabine)
300
200
a
nd
Wa
100
50
30
ie
rpt
o
bs
α
,4
±0
,25
0
Lw
,10
±0
5
te
0,1 ruim
e
al
te)
rm
im
no
lru
Ha
5(
0
,
0
dB t.o.v.
10-12W
20
nabij
afname
geluid- als in
bron
vrije veld
10
5
100 200
500 1000
5000
10000
ruimte-inhoud in m3
invloed van
ruimte (galmveld)
niveauhoogte
afhankelijk van
ruimte-absorptie
31
| Geluidsberekening voor ventilatoren
De formule
Q
4
+ )
Lp = Lw + 10 log (
2
A
4π r
is in onderstaande figuur in beeld gebracht.
Zij stelt de afname van het geluidsdrukniveau in een gesloten ruimte voor.
Wij rekenen hier dus om, van geluidsvermógen naar geluidsdrúk.
De afname van het geluidsdrukniveau is afhankelijk van:
• wijze van uitblazen (zie figuur 13);
• afstand van de waarnemer of microfoon tot de geluidsbron in m;
• de A-waarde in m2 open raam of Sabine van de bepaalde ruimte (zie figuur onder).
b
0
A = 5 m2
a
10
5
LW-LP
32
d
20
c
10
50
100
15
200
20
500
a:
Q=1
b: Q = 2
8
c: Q =
4
4
Q
d:
Q=8
2
1
0,25
1
2
5
10 15
r = afstand tot rooster in m
Geluidsvermogenniveau bij rooster:
Afstand microfoon tot rooster:
Rooster opgesteld volgens b:
Normale ruimte van 1000 m3:
80 dB
2m
Q=2
A = 50 m2 open raam
Het geluidsdrukniveau in de ruimte op het aangegeven punt is 9 dB lager (zie grafiek)
dan het geluidsniveau zal zijn = 71 dB.
Voorbeeld
Een kantine met een inhoud van 224 m3 (l x b x h = 8 x 10 x 2,8) moet worden geventileerd.
Men besluit deze ruimte 7 x per uur te verversen. Derhalve moet per uur 7 x 224 = 1568 m3 lucht worden afgezogen.
Gekozen wordt een Gebhardt dakventilator type RDA-21 3535-6E.
Bij een luchthoeveelheid van 1568 m3/h heeft deze ventilator een opvoerhoogte van 60 Pa, hetgeen voor het eenvoudige kanaalsysteem (zie figuur volgende bladzijde) ruim voldoende is.
Vraag 1
Wat zal het geluidsniveau in de kantine zijn, uitgedrukt in dB(A) of NR, en is dit niveau toelaatbaar?
Vraag 2
Wat zal het geluidsniveau zijn als direct onder de ventilator een geluidsdemper RSD wordt geplaatst?
Geluidsberekening voor ventilatoren |
verlaagd plafond
dakdoorvoerkoker - geluiddemp.
rooster (50x50)
meetpunt
KANTINE
8 x 10 x 2,8 = 224 m2
Voorbeeld
De fabrikant geeft op dat het geluidsdrukniveau op 4 m afstand van de ventilator in het vrije veld gemeten 43 dB(A) bedraagt. Voor een geluidsberekening moet echter het geluidsvermogenniveau in alle middenfrequentiebanden berekend
zijn.
Regel 1 + 2 (zie berekeningsformulier op pag. 30)
Met behulp van de correctiewaarden uit de brochure ‘RDA dakafvoerventilatoren’ zijn deze waarden te bepalen.
Opgemerkt zij dat ook de A-waardering hierin is verwerkt. Het verkregen geluidsvermogen-niveau is dus in dB en niet in
dB(A).
Regel 3
In het berekeningsformulier is een en ander in de regels 1, 2 en 3 weergegeven.
Regel 4 + 9
Uit de schets van het systeem blijkt dat er van demping in het afzuigsysteem als gevolg van kanaal, bocht of aftakking,
geen sprake kan zijn.
Regel 10
Het geluid wordt dus ongehinderd het rooster uitgestoten. Als aangegeven op pagina 6 zal een deel van het geluid door
de plotselinge verwijding na het rooster als het ware moeite hebben het rooster te verlaten.
Het roosteroppervlak bedraagt 0,25 m2 (0,5 x 0,5 m). Op pagina 6 is dan ook af te lezen dat bij een dergelijke roosterafmeting en plaatsing (b) met de volgende ‘dempingswaarde’ rekening mag worden gehouden:
Deze waarden zijn op het berekeningsformulier vermeld.
Regel 11
De ruimte zelf dempt ook nog een gedeelte van het geluid. Deze demping hangt af van de inhoud van de ruimte en de
afwerking van de wanden, plafond en vloer. Op pagina 7 is een methode aangegeven om de dempingswaarde van de
ruimte te bepalen. Afhankelijk van de ruimte-inhoud kan een A-waarde (m2 open raam of Sabine) worden bepaald.
In ons geval: 30 m2. Met deze 30 m2, de richtingsfactor Q=2 (inblaas-situatie) en de afstand r, tussen het rooster en het
meetpunt, kan in de grafiek de dempingswaarde van de ruimte worden bepaald.
In ons geval:
A = 30 m2
R=2
Q=2
Uit de tabel blijkt een ruimte-absorptie van 6,5 dB, welke geldt voor alle middenfrequenties.
Opmerking: Hier wordt van een geluidsvermogen naar een geluidsdruk omgerekend.
Regel 12
In deze regel zijn de dempingswaarden van de geluidsdemper RSD 315 ingevuld (zie brochure ‘Toebehoren dakventilatoren’). Door het geluidsvermogenniveau (I) te verminderen met de systeemdemping (II) vinden we dus het geluidsdrukniveau in de ruimte op 2 m afstand van het rooster (III).
Door deze waarden in een NR-curven grafiek in te tekenen, kan dus het stoorniveau worden bepaald.
33
34
| Geluidsberekening voor ventilatoren
Voorbeeld
Geluidsberekening met en zonder geluidsdemper
Project:kantine
Ventilatortype:
RDA 31-3535-6E
3
Luchthoeveelheid m /h:
1568
Totale tegendruk Pa:
45
Geluidsproduktie:
66 dB(A)
middenfrequenties Hz
totaal geluidsvermogen
correctie waarden
rel. geluidvermogenniveau (I)
systeemdemping (II)
kanaal: afm.
kanaal: afm.
bocht: afm.
bocht: afm.
aftakking: afm.
aftakking: afm.
eindreflectie: afm.
ruimte-absorptie A = 50, r = 2, Q = 2
geplande demper RSD
totaal II
geluidsdrukniveau op meetpunt (I - II)
gewenst NR
dB(A) waardering
resteert zonder demper dB(A)
resteert met demper dB(A)
Pag.
63
66
13
79
125
66
11
77
250
66
1
65
500
66
-2
64
1000
66
-11
55
2000
66
-16
50
4000
66
-21
45
8000
66
-27
39
(4)
(4)
(4/5)
(4/5)
(5)
(5)
(6)
(7)
7
6,5
1
14,5
64,5
4
6,5
2,1
12,6
64,4
1,8
6,5
6,4
14,7
50,3
0
6,5
13
19,5
44,5
0
6,5
25,6
32,1
22,9
0
6,5
35,4
41,9
8,1
0
6,5
21,5
28
17
6,5
14,2
20,7
18,3
-26
39,5
38,5
-16
50,5
48,4
-9
47,7
41,3
-3
54,5
41,5
0
48,5
22,9
1
44,5
9,1
1
39,5
18
-1
31,5
17,3
(15)
(16)
Geluidsberekening voor ventilatoren |
35
Zanddonkweg 7a
5144 NX Waalwijk
Tel. +31 (0)416 - 685 555
[email protected]
www.systemair.nl
Systemair – 10/2015 / RS0000
Systemair B.V.
Van Leeuwenhoekstraat 2
3846 CB Harderwijk
Tel. +31 (0)341 - 439 100