Две разные величины, которые постоянно путают
В паспорте вентилятора стоит уровень звуковой мощности — Lw, а в санитарных нормах и в техническом задании — уровень звукового давления, Lp. Обозначаются обе в децибелах, и на этом сходство заканчивается.
Звуковая мощность — свойство самого источника. Она не зависит от того, где вентилятор стоит: Lw = 10·lg(W/W₀), где W₀ = 10⁻¹² Вт. Именно её измеряют на стенде и записывают в протокол, потому что это единственная величина, по которой два вентилятора можно честно сравнить между собой.
Звуковое давление — это то, что слышит человек в конкретной точке конкретного помещения: Lp = 20·lg(P/P₀), где P₀ = 2·10⁻⁵ Па. Оно зависит от расстояния до вентилятора, от стен, пола и потолка, от того, есть ли облицовка. В свободном поле связь простая: Lp = Lw − 20·lg(r) − 11, где r — расстояние в метрах.
Практический вывод: если в паспорте написано 72 дБА, а в норме на рабочем месте — 80 дБА, это ещё ничего не значит. Первое число — про источник, второе — про точку в помещении. Сравнивать нужно расчётное Lp в нужной точке с нормой, а Lw использовать как исходные данные для этого расчёта.
В наших материалах это различие соблюдается: типичный уровень LwA для серии ВР.500 в номинальном режиме — 68–74 дБА, и буква w здесь стоит не случайно. Точные октавные уровни идут в протоколе испытаний с каждым вентилятором.
Откуда берётся шум
У вентилятора с EC-двигателем механическая составляющая мала: у СДПМ нет коллектора и щёток, остаются подшипники. Основной шум — аэродинамический, то есть порождённый самим движением воздуха: вихри на кромках лопаток, срывы, взаимодействие потока с языком улитки и с элементами корпуса.
В спектре этого шума есть две выделенные частоты. Первая — частота вращения, n/60 герц. Вторая, более заметная на слух, — лопаточная частота: f = z·n/60, где z — число лопаток колеса, n — обороты в минуту. Для колеса с 13 лопатками на 2900 об/мин это 628 Гц.
Лопаточный тон опасен не громкостью, а тональностью: ухо выделяет чистый тон из широкополосного фона, даже когда по общему уровню всё в норме. Поэтому в акустическом расчёте следят, чтобы уровень в октавной полосе, куда попадает лопаточная частота, не выступал над остальным спектром — тон должен быть «утоплен» в широкополосном шуме, а не торчать над ним.
Обороты — рычаг, который сильнее всех остальных
Звуковая мощность вентилятора зависит от частоты вращения в пятой степени. В логарифмах это даёт простое правило: ΔL = 50·lg(n₂/n₁).
Считается легко. Снизили обороты с 1500 до 1200, то есть на 20 %: ΔL = 50·lg(0,8) ≈ −5 дБ. Снизили вдвое: 50·lg(0,5) ≈ −15 дБ. Для сравнения, чтобы получить те же 15 дБ шумоглушителем, нужен глушитель приличной длины и потеря давления в придачу.
Отсюда главный практический вывод: если вентилятор шумит, первым делом смотрят не на глушитель, а на то, нельзя ли снизить обороты. И здесь тип привода решает всё. У асинхронного двигателя обороты фиксированы сетью — либо ставить частотный преобразователь, либо менять шкивы. У EC-двигателя регулирование встроено: обороты задаются плавно сигналом 0–10 В или по ModBus RTU, без внешних устройств.
| Обороты стали | Изменение шума | Расход |
|---|---|---|
| 90 % от исходных | ≈ −2 дБ | −10 % |
| 80 % | ≈ −5 дБ | −20 % |
| 70 % | ≈ −8 дБ | −30 % |
| 50 % | ≈ −15 дБ | −50 % |
Почему «придушить заслонкой» не делает тише
Распространённый приём: расход избыточен, поэтому сеть прикрывают заслонкой. С точки зрения шума это работает хуже, чем кажется.
При снижении производительности дросселированием высокочастотная часть спектра действительно падает. Но низкочастотная на режимах малых производительностей начинает быстро расти: вентилятор уходит из зоны максимального КПД, в проточной части появляются срывы и вихри, и они дают именно низкие частоты. А низкий шум хуже поглощается, дальше распространяется по воздуховодам и лучше проходит сквозь строительные конструкции.
Поэтому уменьшать расход правильнее оборотами, а не заслонкой: при снижении оборотов вентилятор остаётся в той же точке своей характеристики по КПД, и спектр опускается целиком, а не перераспределяется в сторону низких частот.
Что ещё влияет на уровень шума
Тип рабочего колеса. Колесо с обратно загнутыми лопатками тише колеса с загнутыми вперёд — разница по звуковому давлению доходит до 5–8 дБ(А) при прочих равных.
Рабочая точка. Максимум КПД и минимум шума лежат близко: вентилятор, работающий в своей расчётной точке, тише того же вентилятора, загнанного на край характеристики. Это ещё один довод за точный подбор вместо запаса «на всякий случай».
Балансировка. Неуравновешенное колесо даёт вибрацию на частоте вращения, которая уходит в корпус и в конструкцию здания. Базовый класс для промышленных вентиляторов — G6.3 по ISO 1940; там, где к шуму и вибрации требования жёстче, применяют G2.5.
Тип двигателя. СДПМ без щёток и коллектора убирает часть механического шума: по нашим данным разница с асинхронными аналогами составляет 6–9 дБ по звуковому давлению.
Как снизить шум на практике
Порядок действий, если объект уже построен и шумит, обычно такой. Сначала проверяют рабочую точку: часто вентилятор просто подобран с избытком и работает вне зоны КПД — тогда снижение оборотов решает задачу без единой детали.
Дальше идут конструктивные меры. Корпусное исполнение — тот же фан-узел в шумоизолированном коробе — снимает часть излучения от самого вентилятора. Гибкие вставки на входе и выходе и виброизолирующие крепления не дают вибрации уйти в воздуховоды и в перекрытие: без них корпус здания начинает работать излучателем, и глушитель в воздуховоде уже не помогает.
Шумоглушитель ставят последним, а не первым, и подбирают по октавным уровням, а не по общему числу децибел: гасить нужно ту полосу, в которой проблема, и в первую очередь ту, куда попадает лопаточная частота. Любой глушитель добавляет сопротивление, а значит требует от вентилятора большего давления — и часть выигрыша съедает обратно.