Obniżenie poziomu hałasu wytwarzanego przez pompy

2017-03-23

  Przy doborze, projektowaniu i wykonywaniu instalacji istotne jest by zwrócić szczególną uwagę na parametry pracy pompy, tak by podczas eksploatacji zredukować, bądź wyeliminować, ewentualne, nieprzyjemne hałasy. Wytwarzanie hałasu przez pompy jest niestety nieuniknione, ale Wilo jako producent pomp czyni wszystko, by dostarczać klientom jak najcichsze pompy.

W instalacjach najczęściej używa się pomp wirnikowych. Hałasy przez nie generowane można podzielić na kategorie:

  • Hałas związany z przepływem,
  • Hałas powstający wskutek kawitacji,
  • Hałas wywoływany siłami bezwładności,
  • Hałas spowodowany tarciem w łożyskach i uszczelnieniach,
  • Hałas związany z pracą silnika elektrycznego,
  • Pozostałe hałasy.

Hałasy przepływowe

Przyczyny powstawania hałasu związanego z przepływem są różne. Przepływające cząsteczki wody trą o opływane powierzchnie elementów i generują dźwięk o wysokiej częstotliwości, który odbierany jest jako hałas. Tarcie wywołuje również nierównomierny rozkład prędkości przepływu w warstwie granicznej, co skutkuje odrywaniem się strugi cieczy i dalej powstawaniem zawirowań. W konsekwencji powstaje mniej lub bardziej słyszalny pojedynczy dźwięk. Po opuszczeniu wirnika zmienia się również prędkość przepływu cieczy, co prowadzi do powstawaniu hałasu w podłączonych kolejno urządzeniach, na skutek tej nierównomierności.

Hałas powstający wskutek kawitacji

Hałasy powstające na skutek kawitacji powstają w wyniku tworzenia i zderzania się pęcherzyków pary w przepływającej wodzie.

Hałas wywoływany przez siły bezwładności

Niewyważenie obracających się części (wału, sprzęgła, wirnika) jest przyczyną powstawania drgań, które są powodowane przez siły bezwładności. Powstaje ono jako następstwo zmiany układu sił w łożyskach, niedokładności wykonania części maszyn lub na skutek ścierania się materiału lub powstawaniu osadów.

Hałas powodowany tarciem w łożyskach i uszczelnieniach

Drgania, powstające w wyniku tarcia w łożyskach i uszczelnieniach, które generują hałasy w pracujących prawidłowo pompach mają charakter drugoplanowy.

Hałasy wywoływane przez silnik elektryczny

Pompy wykorzystywane w instalacjach technicznych budynków zasilane są z reguły silnikami elektrycznymi. Niechciane dźwięki emitowane przez silnik elektryczny nakładają się tylko w konstrukcji blokowej pompy i silnika. W wyniku zachodzenia procesów elektromagnetycznych w silniku elektrycznym powstają dźwięki o podwójnej częstotliwości sieci i zależnie od liczby biegunów silnika ich wartość zawiera się w zakresie od 600 do 1200 Hz. Analogicznie jak w przypadku pompy, z wentylatora silnika emitowany jest hałas w zakresie wspólnej częstotliwości, na który nakłada się dźwięk pojedynczy, częstotliwość łopatkowa wentylatora.

Pozostałe hałasy

Pozostałe niepożądane dźwięki mogą pojawiać się na obracających się sucho dławikach i ślizgowych pierścieniach uszczelniających oraz w wyniku pracy łożysk tocznych.

 

  Poza wymienionymi wyżej rodzajami hałasu wyróżniamy również hałasy jako dźwięki powietrzne i przenoszone przez materiały, wodę oraz elementy konstrukcji budynku.

  Dźwięki powietrzne to hałas słyszalny bezpośrednio w pomieszczeniach central grzewczych, wywoływany przez pracujące pompy. Pomieszczenia takie powinny być wytłumione wg normy DIN 4109. Jeśli jednak dźwięki są słyszalne poza pomieszczeniami z pompami to prawdopodobnie jest to spowodowane przenoszeniem dźwięków przez elementy konstrukcji budynku, przez materiały i wodę. Dźwięk roznosi się wzdłuż rurociągu i przechodzi na materiał ścianek rurociągu. Z doświadczenia wynika, że zjawiska te są ze sobą połączone. Jako tako dźwięki przenoszone przez materiał i wodę nie są bezpośrednio słyszalne, dopiero gdy dźwięk pochodzący od przepływu wody pobudzi do drgań ściankę rury i otaczające powietrze, powstanie hałas. Ten brak bezpośredniej słyszalności kompensowany jest niestety przez niekorzystną cechę jaką jest przenoszenie dźwięków dalej, co skutkuje powstaniem rezonansu i wzmacnianiem drgań. W strefie mieszkalnej generowane hałasy przez przenoszenie dźwięków przez ciała stałe i wodę w sieci rurociągów stanowią szczególny problem. Z tej przyczyny należy wprowadzać wszelkie środki zaradcze, aby zredukować przenoszenie się niepożądanych dźwięków do minimum. Kilka godnych wskazówek dotyczących tego problemu znajduje się w wytycznej VDI 2715.

  Poza generowaniem hałasu przez przenoszenia drgań przez ciała stałe i wodę, dźwięki mogą powstawać na skutek bezpośredniego kontaktu pompy z elementami konstrukcji budynku. Taka styczność może wzbudzać drgania, które dalej mogą być przenoszone przez rurociągu na ściany i stropy.

Jak redukować poziom hałasu wytwarzanego przez pompy?

Największe znaczenie przy eliminacji hałasu w pomieszczeniach mieszkalnych ma zaangażowanie i współpraca osób projektujących budynek. Celem architektów i projektantów powinien być taki dobór pomieszczeń, aby uzyskać korzystne stosunki emisji dźwięków. Znaczy to tyle, by lokować pomieszczenia, w których znajdują się urządzenia generujące hałasy jak najdalej od miejsc, w których przebywają ludzie. Dobierając pompy należy stosować się do zalecenia, żeby pracowały one możliwie jak najbliżej swojego najwyższego współczynnika sprawności. Warunek ten można zrealizować nie przyjmując przesadnych wartości naddatku bezpieczeństwa. Naddatek ten powoduje, że dobiera się niepotrzebnie dużą pompę, która nie pracuje w punkcie najwyższego współczynnika sprawności i w ten sposób nie uzyskuje się optymalnej charakterystyki emisji hałasu. Przy doborze właściwej pompy należy pamiętać, że pompy o niskiej prędkości obrotowej mają na ogół korzystniejszą charakterystyką akustyczną.

Najczęściej średnica znamionowa rurociągu jest równa lub większa od średnicy znamionowej przyłącza pompy. Ewentualnych zmian należy dokonywać dostosowując je do przepływu uzyskując osiowość przyłączy. Przedstawiona niżej tabela zawiera informacje jak dobierać średnice znamionowe w zależności od prędkości przepływu w danym króćcu przyłączeniowym pompy. Ze względu na poziom hałasu wartości tych prędkości nie powinny być przekraczane.

 

 

prędkości przepływu

 

Jeśli chodzi o redukcję poziomu hałasu wywoływanego przez przenoszenie dźwięków materiałowych i przepływowych to można to uzyskać stosując w rurociągach specjalne elementy tłumiące, pamiętając by nie zakłócały one funkcjonowania pompy. Elementami tłumiącymi mogą być: kompensatory z ograniczeniami długości z elementami elastycznymi i kołnierzami gumowo-metalowymi, kompensatory z ograniczeniem długości bez elementów elastycznych, kompensatory bez ograniczenia długości.