Systemy HVAC. Jak ograniczyć hałas i wibracje emitowane przez instalacje HVAC?
Systemy HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning) zapewniają odpowiedni komfort cieplny, dostarczają świeże powietrze oraz regulują wilgotność w pomieszczeniach. Hałas i wibracje w systemach HVAC wytwarzane są przez różne urządzenia i elementy instalacji. Mogą negatywnie oddziaływać na bezawaryjność układu oraz pogarszać komfort, a nawet zdrowie jego użytkowników.
Spis treści
- Systemy HVAC – jakie są źródła hałasu i wibracji w instalacjach HVAC?
- Jakie wymagania dotyczące emisji hałasu muszą spełniać systemy HVAC?
- Redukcja hałasu w instalacjach HVAC
Systemy HVAC – jakie są źródła hałasu i wibracji w instalacjach HVAC?
Hałas to czynnik uciążliwy, a niekiedy nawet szkodliwy dla zdrowia człowieka, obecnie uznawany za rodzaj zanieczyszczenia środowiska. Hałas i wibracje w systemach HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) emitowane są przez różne urządzenia i elementy instalacji. Problem ten jest dość powszechny – dotyczy zarówno starych, jak i nowych budynków.
Hałas w instalacjach grzewczych
W instalacjach grzewczych dość częste są odgłosy strzelania lub trzaskania w rurach. Dochodzi do tego na skutek szybkiego rozszerzania się i kurczenia przewodów pod wpływem temperatury. Dźwięk przypominający strzały lub trzaski powstaje w wyniku tarcia np. w miejscach, gdzie rury nie są odpowiednio zamocowane lub nie mają wystarczającej przestrzeni do ruchu. Zwykle źródłem hałasu są miejsca przejść przez ściany i kondygnacje, okolice grzejników, ale nie tylko. Czasami trudno jest określić, skąd dokładnie dochodzą dźwięki. Uciążliwe odgłosy z instalacji pojawiają się najczęściej podczas faz rozruchu i schładzania. Charakterystyczne strzelanie w instalacjach dotyczy głównie rur o wysokiej rozszerzalności cieplnej – zwłaszcza metalowych i tworzywowych.
- Zobacz też: Hałas w rurach od wody – jak powstaje i jak go ograniczyć zgodnie z normami akustycznymi?
W instalacjach grzewczych może powstawać wiele innych specyficznych odgłosów, m.in.: bulgotanie, stukanie, piszczenie, wibracje, szumy, skrobanie. Występują one częściej w budynkach z przestarzałą instalacją centralnego ogrzewania. Wśród najczęstszych przyczyn takich hałasów w instalacji c.o. można wymienić:
- zapowietrzenie systemu,
- zbyt wysokie ciśnienie czynnika grzewczego,
- niewłaściwy montaż zaworu termostatycznego lub jego uszkodzenie,
- nieprawidłowe ustawienia zaworów,
- brak izolatorów, złączek i innych elementów kompensacyjnych,
- nieprawidłowe wykonanie przejścia przez ściany i stropy,
- błędne podłączenie zasilania i powrotu,
- uszkodzenia rur (odkształcenia),
- nieprawidłowe mocowanie rur (np. zbyt sztywne),
- brak reduktora ciśnienia w instalacji z wysokim ciśnieniem,
- nieprawidłowo działające zawory zwrotne lub ich błędny montaż.
Hałas w instalacjach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych
W systemach klimatyzacji i wentylacji źródłem hałasu jest przede wszystkim wentylator. Nadmierna emisji dźwięków w wentylatorze powstaje na skutek przepływu powietrza i wibracji części wewnętrznych urządzenia oraz ich kontaktu z obudową. W silniku jest spowodowana dodatkowo m.in. pracą łożysk. Poza tym, źródłem hałasu w instalacjach wentylacyjnych są takie elementy, jak przepustnice, klapy, rozgałęzienia, regulatory itp., gdzie następuje zmiana prędkości i kierunku przepływu powietrza. Hałas generowany jest też na skutek drgań ścianek kanałów, szczególnie w warunkach turbulentnego przepływu powietrza o dużej prędkości.
Zwykle hałas w tych systemach wynika z następujących przyczyn:
- nieodpowiednia izolacja akustyczna,
- nieprawidłowy projekt i wykonanie systemu,
- zaniedbanie konserwacji,
- zużycie materiałów i elementów,
- brak lub nieodpowiednio dobrane tłumiki,
- nieoptymalna praca systemu (np. zbyt duża prędkość strumienia, częste przeciążenia).
Hałas w pompach ciepła
Głównym źródłem hałasu w pompach ciepła są: przeciążona lub uszkodzona sprężarka bądź wentylator oraz obieg płynów chłodniczych. Dodatkowo niepożądane dźwięki mogą wynikać z błędnego montażu, usterek w instalacji i zanieczyszczeń w systemie. Hałas może się nasilać w przypadku braku amortyzatorów antywibracyjnych i osłon dźwiękochłonnych.
Jakie wymagania dotyczące emisji hałasu muszą spełniać systemy HVAC?
Zagadnienie dotyczące ochrony przed hałasem i drganiami w budynkach opisano w Dziale IX rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U 2022 poz. 1225). Paragrafy 323 i 327 w tym rozporządzeniu mówią o konieczności ochrony przed hałasem w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej, w tym także przed hałasem pochodzącym od instalacji i urządzeń stanowiących techniczne wyposażenie budynku. Przepisy podkreślają znaczenie właściwego projektowania i wykonywania budynków oraz urządzeń w celu ochrony zdrowia, a także umożliwienia pracy, stosownego odpoczynku i snu w kontekście hałasu.
W rozporządzeniu wyszczególniono również zalecenia dotyczące akustyki w budynkach wielorodzinnych, w tym m.in.: stosowanie zabezpieczeń przeciwdrganiowych i przeciwdźwiękowych oraz ogólne wytyczne w zakresie lokalizacji i podłączenia instalacji i urządzeń (§ 326, § 327). W odniesieniu do dopuszczalnego poziomu hałasu i drgań w budynkach oraz oceny wpływu drgań na ludzi w budynkach, rozporządzenie odsyła do Polskich Norm.
Norma PN-B-02151-2:2018-01: „Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem w budynkach – Część 2: Wymagania dotyczące dopuszczalnego poziomu dźwięku w pomieszczeniach” wskazuje maksymalne wartości poziomu dźwięku A w różnych typach pomieszczeń. Poziom dźwięku A to miara natężenia uwzględniająca charakterystyki percepcji dźwięków przez człowieka. Zgodnie z ww. normą, dopuszczalny poziomy dźwięku A przy hałasie pochodzącym m.in. od centralnego ogrzewania i wentylacji wynosi przykładowo:
- dla pomieszczeń w budynkach mieszkalnych: 35 dB w dzień i 25 dB w nocy,
- dla pomieszczeń do pracy umysłowej: 30 dB w dzień, brak wartości dla nocy.
Dopuszczalny poziom dźwięku A hałasu ze wszystkich źródeł w danym pomieszczeniu wynosi odpowiednio:
- dla pomieszczeń w budynkach mieszkalnych: 40 dB w dzień i 30 dB w nocy,
- dla pomieszczeń do pracy umysłowej: 35 dB w dzień, brak wartości dla nocy.
Oprócz wyżej wymienionych, norma określa dopuszczalne poziomy dźwięku dla wielu innych rodzajów pomieszczeń, w zależności od przeznaczenia.
Ponadto, zgodnie z paragrafem 326.3 w rozporządzeniu, prowadzone w budynku przewody i kanały instalacyjne, w tym wentylacyjne, nie mogą powodować pogorszenia izolacyjności akustycznej między pomieszczeniami poniżej wartości określonych w normie PN-B-02151-3:2015-10 „Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem w budynkach – Część 3: Wymagania dotyczące izolacyjności akustycznej przegród w budynkach i elementów budowlanych”.
Sposób przeprowadzania pomiarów hałasu w miejscach przebywania ludzi opisują poniższe normy:
- PN-EN ISO 16032:2024-09: „Akustyka - Pomiar poziomu ciśnienia akustycznego od urządzeń wyposażenia technicznego lub czynności wykonywanych w budynkach” (wersja angielska),
- PN-EN ISO 10052:2021-12: „Akustyka - Pomiary terenowe izolacyjności od dźwięków powietrznych i uderzeniowych oraz hałasu od urządzeń wyposażenia technicznego - Metoda uproszczona”.
Redukcja hałasu w instalacjach HVAC
Tłumiki akustyczne
To podstawowe urządzenia stosowane w celu ograniczania hałasu w kanałach wentylacyjnych. Tłumiki należy montować za wentylatorami, w ciągach głównych i rozgałęzieniach. W zależności od rodzaju przewodów wyróżnia się tłumiki: prostokątne, okrągłe i elastyczne (często stosuje się w skomplikowanych instalacjach). Tłumiki akustyczne dobiera się na podstawie wymaganej redukcji hałasu i przepływu powietrza, trzeba też uwzględnić rozmiar kanału wentylacyjnego oraz specyfikę danego systemu, np. odporność na ciśnienie i temperaturę.
Izolacja akustyczna
Izolacja akustyczna kanałów wentylacyjnych: izolowanie kanałów wentylacyjnych np. za pomocą pianki z gumy kauczukowej, pianki PUR, spienionego polietylenu, mat butylowych, mat z wełny skalnej z okładziną z folii aluminiowej, wytłumia i ogranicza rozprzestrzenianie się hałasu; warto wiedzieć, że lepsze właściwości dźwiękochłonne ma izolacja wewnątrz kanałów wentylacyjnych niż zewnętrza.
Izolacja akustyczna ścian, sufitów i podłóg: materiały tłumiące dźwięki, jak płyty dźwiękochłonne, stosuje się np. w pomieszczeniach technicznych, w których znajdują się urządzenia HVAC.
Panele akustyczne i inne obudowy dźwiękochłonne: montuje się je w pobliżu urządzeń generujących hałas, np. pomp ciepła, jednostek klimatyzacyjnych, central; panele akustyczne tłumią i pochłaniają dźwięki.
Wibroizolacja
Podstawy/stopy antywibracyjne: stosowanie podstaw wibroizolacyjnych (np. gumowych lub sprężynowych) pod urządzenia wentylacyjne, klimatyzacyjne, chłodnicze, pompy ciepła itp., pozwala ograniczyć przenoszenia wibracji na konstrukcję budynku.
Izolacja elastyczna: izolacja w formie gumowych podkładek, mat, pianki elastomerowej, ma podobne zastosowanie – tłumi wibracje i redukuje hałas, zwłaszcza w miejscach kontaktu przewodów i urządzeń HVAC z budynkiem.
Optymalizacja działania kanałów wentylacyjnych
Duży wpływ na generowanie hałasu w systemach HVAC ma jakość projektu danej instalacji. W szczególności ważne jest ograniczenie prędkości powietrza w kanałach wentylacyjnych, co pozwala zredukować hałas aerodynamiczny. Istotne jest, aby na etapie projektowania zadbać o odpowiedni dobór wymiarów przewodów wentylacyjnych oraz minimalizację oporów przepływu. Zbyt duża prędkość przepływu powietrza nie tylko powoduje hałas, ale też zwiększa zużycie energii, co wpływa na efektywność systemu. Należy również zwrócić uwagę na umiejscowienie jednostek wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, aby ograniczyć przenoszenie dźwięku do innych części budynku. W miarę możliwości zaleca się, by wybrane systemy HVAC składały się z nowoczesnych, energooszczędnych urządzeń HVAC o niskim poziomie hałasu.
- Zobacz też: Hotele w zabytkowych obiektach
