HVACシステム騒音の理解

暖房、換気、空調(HVAC)システムは、屋内快適のために不可欠ですが、その操作は、生産性を妨げ、睡眠を中断し、生活の質を低下させることができる不要な騒音を生成します。騒音の苦情は、住宅と商業ビルの両方で最も頻繁に占有する問題の1つであり、音響設計はHVACエンジニアリングの重要なコンポーネントです。HVAC騒音の適度なレベルへの慢性曝露 - およそ35–45 dBA - は、ストレスの増加、認知機能低下、および室内環境の低下にリンクされています。

HVACノイズの一般的なソース

HVACノイズは、機械的振動、気流乱流、および機器の動作の3つの主要なカテゴリから発生します。 住宅および商用システムにおける最も注目すべき情報は次のとおりです。

  • [空気処理ユニット(AHUs)[ - 送風機とモーターは、低周波数のユームと高周波ニーを発生させます。 バランスの取れたファンは、これらの音を著しく増幅します。 ファンブレード形状も重要です:後方カーブした遠心ファンは、前方カーブまたはプロペラタイプよりも、本質的に静的です。
  • Ductwork振動 - 薄く金属製のダクトは、高速度気流または機器の振動と共鳴します。 不十分なサポートにより、ダクトセクションは建物構造に対してラトルすることができます。 長方形ダクトは、同等の断面のスパイラルラウンドダクトよりもより多くのブレイクアウトノイズを生成する傾向があります。
  • ファンモーターとブレード[ - ワーンまたはアンバランスブレードは、リズムのスムッピングを生成します。 ベルト駆動ファンは、ベルトスリップや不整列からノイズを追加します。 キャリア周波数が適切に設定されていない場合は、VFD駆動モーターは、恐ろしいホイネルを発音することができます。
  • 圧縮器ノイズ - 冷凍コンプレッサーは、異なる低周波数ドローンを放出します。 交換コンプレッサーは、一般的には、スクロールまたは回転タイプ(50〜65 dBA)よりも、ノイズ(60〜80 dBA)です。 可変速度コンプレッサーは、現代のヒートポンプで共通で、動作中にノイズ周波数をシフトすることができます。
  • 冷媒フロー] - 拡張バルブとパイプを介してタービンフローは、グルーリング、ヒスイング、またはノイズをクリックを引き起こします。 小型スプリットシステムでは、壁や天井を介して実行された冷媒ラインセットは、占有スペースに直接音を送信することができます。
  • ダンパーとレジスタノイズ - 部分的に閉塞ダンパーと大きさの低いグリルは、高い局所空気速度のためにホイストを発生させます。 鋭いエッジを持つ完全に開いたレジスタは、500 ft /分の表面速度上の乱雑音を作成することができます。
  • []屋外凝縮ユニット[ - 窓やパティオの近くにあるコンデンサーからのファンとコンプレッサーの騒音は、近隣の苦情の頻繁なソースです。 プロのファンは、通常、より大きな直径のブレードを持つ軸ファンよりも騒々しいです。

聴覚、振動解析、音レベル測定による優位なソースを特定し、標的ノイズ低減対策の選択を導きます。多くの場合、ソースの組み合わせが存在します。大声だけに対処することは、目立たせる二次ノイズを明らかにするかもしれません。

騒音問題の測定と診断

ソリューションを実行する前に、サウンドレベルメータまたはスマートフォンアプリでノイズを定量化して、dBA測定を行います。 機器や占有ゾーンの複数の場所で測定します。 詳細な分析のために、リアルタイムアナライザ(RTA)を使用して周波数スペクトルをキャプチャします。 推奨レベルに対する読み取り値を比較します。 たとえば、ASHRAEは、プライベートオフィスとNC-35のオープンオフィスのNC-30を提案します。 振動のために、周波数のピークを識別するために、アークセルロータを使用して、適切なレベルの振動を検証します。 適切なレベルの改善が、適切なレベルの改善が、適切なレベルの振動を検証するのに役立ちます。

騒音低減技術

ソースが特定されると、受動とアクティブ技術の組み合わせは、ほぼ音レベルを下げることができます。次の戦略は、音響コンサルタントとHVACエンジニアによって広く採用されています。

1.健全な絶縁材および音響の障壁

ノイズ成分の周りの吸音材料を適用すると、空気圧音波が減ります。 有効性は、材料密度、厚さ、および適切なシールに依存します。 エアボーン音伝達は、質量と吸収で最善制御されます。 構造体ノイズは分離を必要とします。

素材・用途

  • ミネラルウール - 密で耐火性に優れ、ミネラルウールは中〜高周波ノイズに吸収します。 一般的に、機器エンクロージャとダクトライニング内で使用されます。 典型的な密度48〜96 kg / m3; より厚いボード(50〜100 mm)は、より良い低周波吸収を提供します。
  • 音響発泡 – 響きと音反射を低減します。 風流抵抗による機械的な部屋の壁に最も適したが、ダクト内部では最適です。 0.75〜0.95のNCCでオープンセルポリウレタンフォームは一般的です。
  • [] マスロードビニール(MLV)[ – 音伝達をブロックする柔軟な高密度バリア。 ダクトや機器の周りをラップ; 改造のための理想的な。 ユニット面積(1〜2 lb/ft2)あたりの質量は、音伝達クラス(STC)を決定します。
  • ガラス繊維ダクトライナー - 気流騒音を弱め、ブレイクアウト音を削減するために、内部ダクト表面に適用。 火災と金型の抵抗基準(UL 181)を満たす必要があります。
  • 音響カリュックとシーラント – パイプ貫通、ダクトジョイント、電気ボックスの周りのギャップを埋めます。 1%のオープンエリアでさえ、10dBのバリア効果を低下させることができます。

音響の樽ですべてのギャップをシールします。機械的な部屋の壁のために、staggeredスタッドまたは弾力性チャネルが付いている二重層の乾式壁を使用して下さい。エンクロージャの完全性を維持するために自動ドアの底が付いている健全な評価されたドアを考慮して下さい。屋外の装置のために、耐候性がある障壁を使用し、湿気をtrappingを避けて下さい。

実用的なインストールのヒント

MLVでダクトをラップするとき、少なくとも2インチのシームをオーバーラップし、アコースティックテープでシールします。 ミネラルウールを圧縮しないようにしてください。 吸収は圧縮時に減少します。 プルナムスペースでは、断熱材が防火ダンパーやアクセスパネルをブロックしないことを確認してください。 音エンクロージャのために、バフレッドインテークと排気パスをアコースティックフォームまたはサイレンサーで並べて換気を提供します。

2. 振動分離

構造的な接続を介して機器から振動を移動し、隣接する部屋に音として放射します。建物フレームワークから機器を分離することは、低周波ノイズコントロールのために不可欠です。

分離器の選択とサイジング

  • ゴムインシャーマウント - 200ポンドまでの小さなファンやポンプに適しています。 低〜中周波数振動のために減衰を提供します。 0.25〜0.5インチの静的変形は典型的です。
  • ネオプレンベース - エアハンドラやチラーなどの重い装置用。 ネオプレンベースは、金属対金属接触と短絡を防ぎます。 開子または住宅設計で利用可能です。
  • ]エラストマーパッド - 屋上ユニットなどの光負荷に費用対効果が大きい。 厚さはずれを決定します。 少なくとも1⁄2インチのコンプレッサー用。 30Hz未満の低周波振動に効果的ではありません。
  • 慣性基系システム – コンクリートブロックまたは鉄骨フレームは、大遠心ファンが自然周波数を下げ、質量を追加します。 余分な質量は振動振幅を減らし、分離効率を向上させます。

キールール: 20 Hz を超える周波数の少なくとも 90% の分離効率を達成します。 機器の動作速度に基づいて必要な静的逸脱を計算します。 例えば、1750 rpm ファンは、95% 分離のための静的偏向の約 1.5 インチを必要とします。 地震発音領域に地震発音器が常に含まれています。 分離器は、硬質水路、配管、またはダクト接続によって短絡されていないことを確認してください。

隔離のダクティブおよび配管

振動経路を破壊するために装置と剛性率ダクト間の柔軟なコネクタ(キャンバスまたはゴム)を使用します。配管のために、ネオプレンエレメントを10フィートごとに取り付けます。硬質金属ブラケットを避けてください。代わりにゴムインシュアーハンガーを使用してください。ダクトとパイプが隙間を介して建物構造に接触しないことを確認してください。配管のために、壁や床を通過し、レジリエントシールでパイプスリーブを使用してください。

3. デュクデザインとエアフローの最適化

ターボレンス、高速、および破裂方向の変更による気流騒音結果。最適化されたダクトワークは、性能を犠牲にすることなくノイズを低減します。適切なサイジングとレイアウトは、最も費用対効果の高いノイズコントロール対策です。

低騒音の対策ガイドライン

  • [] 適切なダクトサイジング - ASHRAE推奨の車両をフォロー:住宅用メインダクトの400 ft /分、商業トランクの600 ft /分、占有面積の近くの枝の300 ft /分。 録音スタジオのような重要なスペースは、200 ft /分未満の静脈を維持します。
  • 滑らかなトランジション - 長半径エルボ(半径1.5倍以上)を使用して、または羽を回す。 正方形の肘と破裂領域の変更を避けます。 長方形ダクトの場合は、内部ガイド羽で2ピースまたは3ピースのエルボを使用します。
  • [音響サイレンサー(音減衰器)[ - 空気ハンドラの近くでダクトにプレハブサイレンサーをインストールします。 彼らは、音吸収材料とバッフルを含み、10〜25dBの減少を達成することができます。 圧力低下制限に基づいて選択します。 反応性器ターゲット低周波、吸収性サイレンサーは、中周波ブレーキを処理します。
  • ディフューザーとレジスタセレクション - 穴あきフェイスプレートと内部泡でディフューザーを選択します。 リニアスロットディフューザーは、円形の天井グリルよりも静かです。 サイズは500 ft /分未満の顔の配置のために登録します。 ヘルスケアのラマイナーフローのために、 HEPAディフューザーを使用して、事前フィルタを使用してタービンを削減します。
  • Duct Lining] - ガラス繊維または泡が付いているファンの流下線を1〜15フィートに並べて、それが伝搬する前にファンの騒音を吸収します。 ライニング材料が侵食と衛生基準(SMACNAまたはNFPA 90A)を満たしていることを確認してください。

シール マスティックまたはULリストテープですべてのダクトジョイント。 リークはホイストと効率を削減します。 可能な限り長方形ではなくスパイラルダクトを使用してください。 スパイラルダクトは、ブレイクアウトノイズが低下し、剛性が向上します。 既存のダクトワークのために、内部アコースティックバッフルを追加したり、セクションを並べられたダクトで交換することを検討してください。

デュクシレンサーデザインにおける高度化

現代のサイレンサーは、低周波ノイズをターゲットにするために、アブソリティブメディアに加えて、反応チャンバーを使用します。 組み合わせサイレンサーは、低圧低下を維持しながら、20dBの全体的な音力を低下させることができます。 クリーンルームまたは病院のアプリケーションでは、クリーンなメディアまたはステンレス鋼構造でサイレンサーを使用します。 一部のメーカーは、パフォーマンスのためにフィールドアジャストできる一体型のサウンドトラップを備えたサイレンサーを提供します。

4. 装置の選択および配置

アウターの低ノイズ機器を選択すると、後方改造の必要性を最小限に抑えます。 製造業者は、音響フード、ソフトマウントコンプレッサー、可変速度ドライブなどのサウンドダンピング機能を備えた静かなモデルをますますますます。

  • サウンド評価チェック - メーカーのサウンドパワー(dB)または音圧(dBA)を探します。 ファンテック、パナソニック、ダイキン、トレーンは静かなモデルを提供します。 パッケージ単位の標準的な270データを要求します。 一般的な動作条件で騒音レベルを比較し、フルロードでのみ。
  • [可変速度ドライブ(VFD)[] - ファンモーターが低需要の間に遅くなるようにし、エネルギーと騒音の両方を削減します。 一定の速度ファンは、常に完全なブラストで実行し、騒音を増幅します。 VFDは、電流と機械的衝撃を抑えます。
  • [リモート場所 - 占有ゾーンから離れた場所の騒々しい装置(コンデンサー、コンプレッサー) - 屋根上や音響ドア付きの機械的な部屋を外して。 屋内の場合、ベッドルームやオフィスから離れた内部壁に機器を隔離します。
  • - 屋内の場合、MLV、音響フォーム、および気象圧着付き固体コアドアを使用して防音エンクロージャを作成します。換気パスでサイレンサーを使用して熱放散のための換気を提供します。エンクロージャは、音響を妥協することなくメンテナンスアクセスを可能にするのに十分な大きさであることを確認してください。
  • [電子的に調整されたモーター(ECMs)[] - 静粛とシェードポールまたは永久に分割されたコンデンサーモーターよりも効率的。 即時ノイズリダクションのために、ECMに古いファンモーターをアップグレードします。 ECMは、いくつかのアプリケーションでベルト駆動ノイズを排除します。
  • 低ノイズファン[] - 後方カーブした遠心ファンは、同じ義務のために前方カーブよりも静かです。 軸ファンの場合、低速で実行されている大きな直径のブレードを選択します。 ノイズソースを広めるために、1つの大きなファンよりも、複数の小さなファンを使用してください。

5. 定期的なメンテナンスとアップグレード

ルーチンメンテナンスは、摩耗から騒音を防止します。 よく維持されたシステムがより静かで効率的に動作します。 多くの騒音の問題は、設計欠陥ではなく無視から生じる。

  • 軸受とモーター[ - ドライベアリングはスクレーピングまたは研削を生成します。 グリースや油のためのメーカーのスケジュールに従ってください。 市販のキッチンで食品グレード潤滑剤を使用してください。
  • ベルトの張力とアライメント - 緩いベルトは、スラッピングとスケリングを引き起こします。 摩耗したベルトを交換し、レーザーアライメントツールを使用してプーリーを再調整します。 み揃えのプーリーは、振動を高め、ベルト寿命を削減します。
  • ファンブレードとコイル - ダートビルドアップアンバランスファンと気流を制限し、より硬い操作とノイズを強制します。 承認されたコイルクリーナーで毎年コイルをきれいにする。 ファンブレードは、湿った布で拭くことができます。
  • バランスファン] - 静的および動的バランスは振動を大幅に削減します。 段階分析を使用して、重量配置を特定します。 バランスが悪いことは、バランスが取れないよりも悪いことができます。 ポータブルバランサーで有資格のある技術者を雇う。
  • デュク接続を点検します。緩いダクトハンガーを締め、ラトリングを防ぐための接続ポイントにゴム製ガスケットを追加します。セクションを分けるために引き起こすことができる腐食またはファスナーの故障を確認してください。
  • [] ワーンダンパーとアクチュエータ[を置き換えます。 エアフローにラトルまたはフラッタがノイズを追加します。 低漏出シールで反対ブレードダンパーにアップグレードします。

エイジングシステムでは、ファンを後方波のファンに交換することを検討しています。これは、前方波の設計よりも静かです。また、漏れから笛を吸い込むのを防ぐための、ダクトを検査および再封する。包括的な予防保全スケジュールには、四半期ごとのサウンドチェックを重要なスペースに含める必要があります。

特定建物タイプのための騒音低減戦略

住宅用住宅

家庭では、最も一般的なノイズ源は、屋外凝縮ユニット、ダクトワーク振動、およびアンバランス送風機です。 窓から少なくとも10フィートの屋外ユニットを配置し、音響バリア(低木、フェンス、またはソリッドスクリーン)を使用して優先順位付けします。 管工事のために、すべてのジョイントがシールされ、空気ハンドラーアウトレットでフレキシブルダクトコネクタを使用することを確認してください。 メイントランクの最初の5フィートのサウンドアブラインドダクトライナーをインストールしてください。 ECMは、過度に制限されていない場合は、排気管制を低減します。

商業オフィス

開放的なオフィスは、VAVボックスの騒音、ディフューザーのヒス、およびHVACの湿気から屋上ユニットに苦しんでいます。VAVボックスを使用して、音の減衰器または統合サイレンサー。450 ft / min未満の顔速度でリニアスロットディフューザーを指定します。オフィスフロアでは、アコースティックバッフル付きの天井リターンプルナムを使用して、クロストークを削減します。コア会議室や静かなゾーンから離れた機械的な部屋を置きます。ワークオーバーのサウンド定格天井タイル(NRC > 0.8)をインストールします。

ヘルスケア施設

病院および医院は忍耐強い回復のための非常に低雑音のレベルを要求します。高度の沈黙器が付いている熱心な屋外の空気システム(DOAS)を使用して下さい。作動部屋のために、HEPAの拡散器をプレフィルターおよび音のトラップと使用して下さい。空気ハンドルのための高い静的な低下の振動分離器を指定して下さい。老化および警報システムは忍耐強いベッドの近くに置かれていることを確かめて下さい。忍耐強い部屋および看護ステーション間の音響のzoningを提供して下さい。

教育・教育空間

教室では、NC-25 または低音の音声の不安定性が必要です。 VFD と音響エンクロージャを備えたユニット換気装置を使用します。 教室の壁からコンプレッサーとコンデンサーを配置します。 ジムナリウムと講堂用、サイレンサー付きの可変速ファンを使用してください。 サウンドアブソービングダライナーをインストールし、ダクトと構造間の剛性の高い接続を回避します。 講義ホールでの動作のための冷やされたビームシステムを検討してください。

騒音低減のための高度な戦略

レコーディングスタジオ、病院、オープンプランのオフィスなどの厳しい環境では、従来の方法は高度な技術で補う必要がある場合があります。

アクティブノイズコントロール(ANC)

ANCは、マイクロホンとスピーカーを使用して、断続ノイズで180度音を生成し、電子的にキャンセルします。この技術は、マイクロホンファンの湿度が低く、パッシブをブロックするのは困難です。 ]のような企業は、プロフェッショナル[]と[]]]シリコンレンチウム]は、ダクトシステム用の商用ACNソリューションを提供します。 コストが減少し、ANCのターゲットをターゲットにするために、ACNの動作させるには、ACNの動作が大きい周波数をコントロールする必要があります。

プレナムと天井のリターンシステム

リターンパスとして天井のplenumを使用して空気ハンドラの騒音を増幅できます。 プルナムから別に並べられたリターンダクトをインストールすることで、音伝達が軽減されます。 diffuserとダクトランの減衰音の間に並べられたプルナムボックスを追加して、部屋に入る前にノイズを増幅します。 開いている天井のために、音響的に高NRC(騒音低減係数)評価で天井タイルを使用します。 音を強調表示するか、または大きなスペースで開くことを検討してください。

デュク・アッテネ・モデリング

プロのエンジニアは、サウンドの伝搬をモデル化し、最も費用対効果の高い介入を特定するために、[]のようなソフトウェアを使用しています。 導管幾何学、ファンの特徴、サイレンサーのインサートロス、ルーム効果のモデリングアカウント。 複雑なプロジェクトでは、このアプローチは、過給を回避することでお金を節約することができます。 一部のサイレンサーメーカーからの無料のオンラインツールも、ラフな見積もりを提供します。

ビルオートメーションシステムとの統合

スマートHVAC制御は、需要ベースの操作でノイズを削減することができます。例えば、建物管理システムは、夜間またはゾーンが占有されていないときに、より低い速度で実行する最大のファンをスケジュールすることができます。IoTセンサーは、騒音が顕著になる前に振動レベルと警報メンテナンスを監視することができます。この予測アプローチは、機器の寿命を延ばし、静かな操作を維持します。さらに、占有センサーは、ファンの速度を調整してリアルタイムの負荷を調整し、不要なフルスピード操作を排除することができます。

規制および建物コードの検討

多くの管轄区域はHVACシステムのための騒音の限界を強制します。主標準は下記のものを含んでいます:

コンプライアンスは、快適さを向上させるだけでなく、プロパティ値を高めることができます。 改装を開始する前に、ローカルコードを相談してください。 一部の管轄区域は、新しい建設のための音響テストを必要とします。 産業環境のために、また、ISO 140とASTM E90の音透過損失の標準を検討します。

コストメリットの考慮事項

騒音低減に投資すると、有形利点が得られる:より高い生産性(オープンオフィスでの10〜15%の改善を示す)、より良い眠り品質、および商業空間でのテナントクレームが少ない。 サイレンサーの追加費用、振動アイソレータ、およびサウンドバリアは通常、HVACプロジェクト全体のコストの1〜5%です。 レトロフィットは、より高価なだけでなく、ターゲットを絞った介入であり、騒動を交換したり、ノワシリライナーを追加したり、バックインプレッダを添加したり、既存のレベルの調整されたり、ほとんど必要なレベルの負荷を低減することができます。 ほとんどのレベルの調整は、ほとんどありません。

コンテンツ

HVACノイズは、体系的に取り組むときに管理可能な課題です。 ソースを理解することで、機械的な振動、気流の乱流、機器の操作、および健全な断熱、振動分離、最適化されたダクト設計、および低騒音機器の選択などの適切な技術を適用することで、占有者は、より静かな環境を楽しむことができます。 定期的なメンテナンスにより、騒音レベルがシステムの寿命に低いままであることを確認します。 要求するスペースのために、アクティブノイズコントロールや音響モデルなどの高度な方法は、熱工学的な設計を適切に行うだけでなく、これらの技術が適切に機能するだけでなく、耐衝撃性を向上します。