Hluková hlediska při provozu spalovacích zařízení: Cesty šíření zvuku – 1. díl

Článek popisuje hlukové aspekty při provozu spalovacích zařízení. V úvodním díle třídílného příspěvku je popsána obecná hluková situace v prostoru kotelny a cesty jimiž dochází k šíření nežádoucích hlukových projevů.

Recenzent: Roman Vavřička

Úvod

Problematika nadměrné hlučnosti je v řadě případů připisována špatnému projektu. V praxi hraje ovšem významnou roli cena a té se podřizuje konečná realizace. Není proto výjimkou setkat se s případy, kdy je osazeno zařízení, o kterém mohl projektant původně uvažovat, ale vzhledem k nadměrné hlučnosti se rozhodl pro jiné, obvykle dražší a méně hlučnější. Významnou roli hraje i kvalita realizace díla, pružné usazení strojů, potrubních vedení atd.

Stížnosti na nadměrný hluk se objevují obvykle po rekonstrukcích zařízení, kdy jsou do stávajících objektů instalována nová zařízení, např. záměna starých kotlů s atmosférickým spalováním za kotle s tlakovými hořáky, rekonstrukce rozvodů ÚT ze samotížných na systémy s oběhovým čerpadlem aj. V takových případech nejde obvykle o jedno zařízení způsobující hluk, ale o skupinu více zdrojů, u nichž projektant podcenil nebezpeční vzniku nadměrného hluku. Dalším je pak nedostatečná spolupráce projektanta zařízení s projektantem stavební části.

Výsledkem těchto opomenutí, či úmyslných zanedbání ve snaze snížit cenu, je obtěžování okolních chráněných objektů nadměrným hlukem. V řadě případů jsou zdroje, jakými jsou např. kotelny, situovány v blízkosti obytných celků, nebo přímo uvnitř těchto oblastí. Odezvou na stížnosti nájemníků je v drtivé většině případů pozastavení provozu hlučných zařízení orgány hy­gienické zprávy a nařízení odstranění závad. Dodatečné zásahy do již realizovaných staveb znamenají zvýšené investice, a to mnohdy mnohonásobně vyšší než kdyby byly realizovány ve fázi projektu zařízení.

Cesty šíření zvuku

Jednotlivé možné cesty šíření akustického signálu naznačuje obr. 1. Zvuk se od jednotlivých zařízení šíří do prostoru kotelny, do sousedních chráněných prostor (dozorny, bytové a nebytové prostory v objektu ad.) a dále pláštěm budovy do venkovního prostoru.

V kotelnách větších výkonů je předpoklad, že pro obsluhu je vytvořen chráněný prostor ve formě dozorny, která je akusticky odizolována od prostoru kotelny okny a dveřmi s vysokou vzduchovou neprůzvučností tak, aby v tomto prostoru byly splněny hlukové limity dané nařízením vlády č. 272/2011 Sb.

Hladinu akustického tlaku uvnitř kotelny L_p1 [dB] stanovíme podle vztahu

kde

• L_w je hladina akustického výkonu zdroje [dB],
• Q směrový činitel zdroje [–],
• r vzdálenost mezi zdrojem a kontrolním místem [m],
• S plocha všech stěn ohraničujících chráněnou místnost [m²],
• a_m střední činitel pohltivosti stěn [–].

Hladina akustického tlaku v přilehlém vnitřním chráněném prostoru se určí podle vztahu

kde

• R je vzduchová neprůzvučnost dělicí stěny v kmitočtovém pásmu [dB],
• A₂ celková pohltivost přijímacího prostoru daná vztahem (3) [m²],
• S_s plocha dělicí stěny [m²],

kde

• a_i je činitel pohltivosti dílčí části dělicí stěny [–],
• S_i dílčí plocha dělicí stěny [m²].

Pokud se šíří hluk do venkovního prostředí, potom je hladina akustického tlaku na vnější straně stěny (vně budovy) dána vztahem

Přímo od kotle se zvuk také šíří do kouřovodu a je dále vyzařován komínem do okolí. V případě komína je třeba ještě řešit otázku, zda je zvuk vyzařován jen koncem komína nebo i jeho pláštěm. Tato problematika bude samostatně diskutována v dalších dílech článku.

Nejslabšími prvky obvodového pláště budovy jsou otvory. Ať jde o dveře, okna, větrací otvory ad.

Okna, zvláště s jednoduchým zasklením, patří v kotelnách k nejslabším prvkům obvodového pláště. Je vhodné se těmto prvkům vyhnout, nebo je omezit na nutnou mez. V řadě realizací v budovách původně sloužících jinému účelu, či památkově chráněných, je vhodné okna z vnitřní části doplnit přídavným zasklením.

Dveře vyrobené z tenkého ocelového plechu vykazují malou neprůzvučnost. Je tedy třeba, umožňuje-li to situace, směřovat tyto otvory na opačnou stranu budovy od chráněných venkovních prostor. I v takovém případě je ovšem vhodné realizovat dvojité dveře, různá zádveří atd.

Vliv otvorů na celkovou vzduchovou neprůzvučnost stěny podává obr. 2. Uvedeme-li příklad pro stěnu o ploše 60 m², jenž vykazuje vzduchovou neprůzvučnost R = 60 dB, v případě realizace otvoru o ploše 0,6 m² poklesne celková vzduchová neprůzvučnost stěny na 20 dB.

Větrací otvory, u nichž je požadavek na malé tlakové ztráty, tj. např. aerační otvory, je třeba uvažovat s nulovou neprůzvučností. Tzn., že tyto otvory vykazují nulovou zvukoizolační schopnost (R = 0 dB).

Hladina akustického výkonu, vyzařovaná takovýmto otvorem, je dána vztahem

kde

• L_p1 je hladina akustického tlaku uvnitř kotelny [dB],
• S_ot plocha větracího otvoru [m²].

Otvory, určené pro sání či výfuk vzduchu, u nichž tlakové ztráty překonává ventilátor, je možno osadit tlumiči hluku. V provedení do fasády je dnes celá řada možností, z nichž jedním z řešení je tlumič na obr. 3

Tento tlumič je vhodný vzhledem ke své malé stavební hloubce. Je možno ho umístit nejen samostatně do pláště budov, ale i jako koncový prvek potrubí (obr. 4).

Při hodnocení hlukové situace ve venkovním prostoru je možné větrací otvory, dveře, ale i konce komínů a jiné malé plochy, považovat za bodové zdroje. V takovém případě lze očekávat snížení hladin akustického tlaku při zdvojnásobení vzdálenosti o 6 dB, jak dokumentuje následující vztah. Spektrum hladin akustického tlaku v oktávovém pásmu je dáno vztahem

kde

• L_Wi je hladina akustického výkonu v i-tém kmitočtovém pásmu [dB],
• r přímá dráha mezi zdrojem a kontrolním místem [m].

V případě, že není známa hladina akustického výkonu zdroje, ale pouze hladina akustického tlaku zdroje L_pzi určená ve vzdálenosti r_p, je možné stanovit pro bodový zdroj hladinu akustického tlaku v kontrolním místě podle vztahu

Stěny objektu, ale i okna, zabírají-li větší část fasády, se vzhledem ke vzdálenosti kontrolního místa, mohou chovat jako plošný zdroj. V takovém případě není možné uvažovat pokles hladin se zdvojnásobením vzdálenosti o 6 dB. Hladina akustického tlaku zpočátku vůbec neklesá a to přibližně do vzdálenosti rovné charakteristickému rozměru zdroje, a až odtud je možné uvažovat s poklesem akustické energie o 3 dB/2 r. Ale až od vzdálenosti rovné dvojnásobku charakteristického rozměru je možné takový zdroj považovat za bodový.

Závěr

Následující díl tohoto tematického okruhu bude zaměřen na možné zdroje signálu v prostoru kotelen. Závěrečný třetí díl bude věnován hluku generovaného do kouřovodu, komína a dále do venkovního prostoru.

Literatura

[1] REYNOLDS, D. D. – BLEDSOE, J. M., Algoritmus for HVAC Acoustics, ASHRAE, 1991.
[2] NOVÝ, R.: Hluk a chvění. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2000. 389 s. ISBN 80-02246-3.
[3] NOVÝ, R.: Hluk spalovacích zařízení. In: Vytápění, větrání, instalace, 2011, roč. 20, č. 4a, s. 175-184. ISSN 1210-1389.
[4] DĚDOUREK, M.: Rezonanční jevy ve spalovacím zařízení. Diplomová práce, ČVUT v Praze, Fakulta strojní 2001.

---

Acoustic properties during combustion device operation

Part 1 – Distribution of sound

This paper describes the noise behaviour during the combustion device operation. Part 1 describes the noise situation in a boiler room. Distribution of sound from the source to the space is described.

Keywords: acoustic properties, distribution of sounds