CC BY
98
121
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 11 (20), 2015 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ЭФФЕКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ШУМА ОТ ИНЖЕНЕРНОГО
оборудования жилых домов
Даниелян Артур Суренович
к.т.н, доцент КубГТУ КАГиПЗиС, г. Краснодар Работягов Дмитрий Борисович студент КубГТУ, г. Краснодар Изотов Никита Дмитриевич
студент КубГТУ, г. Краснодар
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассмотрены способы снижения шума инженерного оборудования жилых домов. Главной целью является исследование и снижение структурного шума. В ходе работы применялся расчетно-экспериментальный метод. Были произведены экспериментальные исследования шумового и вибрационного режимов работы технологического оборудования помещения индивидуального теплового пункта (ИТП) и помещений многоквартирного жилого дома, расположенных смежно с ним. Установлена причина возникновения повышенных уровней шума в помещениях квартир. Выполненный комплекс технических мероприятий позволил снизить вибрации в помещении, путем изоляции насосов и трубопроводов от строительных конструкций и обеспечить допустимые уровни шума в помещении квартир.
ABSTRACT
In this article considered ways to reduction noise of the engineering equipment houses. The main objective is to study and reduce the pattern-noise. The analytical-experimental method was applied in work. It was made the experimental testing noise and vibration operating modes ofprocess equipment room of the individual thermal point (ITP) and rooms of flat building, which located adjacently with it. The reason of emergence increasing noise levels in rooms of flats was established. The executed complex of technical actions allowed to reduce vibrations in room by isolation ofpumps and pipelines from construction and to provide admissible noise levels in flats.
Ключевые слова: акустический климат, индивидуальный тепловой пункт (ИТП), центральный тепловой пункт (ЦТП), структурный шум, звуковые вибрация, звуковые волны, уровни звукового давления, октавная полоса звуковых частот, инерционные плиты.
Keywords: acoustic climate, individual thermal point (ITP), central thermal point (CTP), structural noise, sound vibration, sound waves, sound pressure levels, octave band sound frequencies, inertia plates.
Многочисленные исследования акустического климата квартир многоквартирных жилых зданий показывают, что наибольшую угрозу для них представляют шумы, проникающие в помещения квартир при работе инженерного оборудования, обеспечивающего жизнедеятельность зданий (лифты, холодное и горячее водоснабжение, отопление и т.п.).
В последнее время в многоквартирных зданиях, как при новом строительстве, так и при реконструкции, большое распространение получают индивидуальные тепловые пункты - ИТП (см. рисунок 1).
Задачей ИТП является приготовление горячей
воды и транспортирование ее к месту потребления, преобразования параметров теплоносителя и его циркуляцию в системе отопления, регулирование расхода и распределения теплоносителя и его циркуляцию в системе отопления, регулирование расхода и распределения теплоносителя по системам потребления тепловой энергии, а так же учет тепловой энергии и расходов теплоносителя. Источником тепла для ИТП служат теплогенерирующие предприятия (котельные, теплоэлектроцентрали) соединенные с ним посредством тепловых сетей.
Рисунок 1. Индивидуальный тепловой пункт
122
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 11 (20), 2015 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Индивидуальный тепловой пункт, в отличие от центрального теплового пункта (ЦТП), предназначен для обслуживания одного здания или его части и в подавляющем большинстве случаев располагается встроено в подземный этаж здания. Нынешние ИТП оборудованы системой автоматического регулирования теплопотребления. Это производится за счет изменения температуры теплоносителя, поступающего в системы потребления тепловой энергии.
В основном используются два варианта подключения систем потребления тепловой энергии объектов городской застройки к тепловым сетям централизованного водоснабжения: по зависимой и независимой схемам.
К ряду главных преимуществ ИТП можно отнести: сравнительно небольшие размеры, более
высокие улучшенные качества, а так же снижение расхода горячей воды, уменьшение давления во всех внутренних сетях, экономия энергии, весьма широкий диапазон тепловых нагрузок и снижение материальных затрат на эксплуатацию. Управление всего оборудования индивидуального теплового пункта производится автоматически, что очень удобно. Применение ИТП позволяет значительно сэкономить (примерно в три раза) на подключении.
Благодаря большому количеству преимуществ ИТП они применяются гораздо чаще, главным образом, потому что они проще и дешевле. К примеру, для ЦТП необходимо построить отдельное здание, в то время как ИТП может располагаться в подвале уже существующего; ЦТП не может обеспечить одинаковую температуру во всех подключенных к нему зданиях, т. к. их количество может доходить до сотни и у всех построек разнятся число этажей, применяемые конструкции с разной теплоизоляцией внутренних пространств, состояние трубопровода и многое другое. Так же к отличительной особенности ИТП можно отнести то, что эта система в зависимости от температуры наружного воздуха автоматически регулирует температуру подачи теплоносителя. Так, к примеру, ИТП подает в отопительную систему теплоноситель с температурой 40 градусов, когда уличная температура опускается ниже +8 градусов, при -10 температура теплоносителя равна 70 градусам, при -30 - температура доходит до 95 градусов.
В перечень оборудования, входящего в индивидуальный тепловой пункт можно отнести: циркуляционные насосы; различные датчики температуры, давления, расхода теплоносителя, расхода горячей воды и электроэнергии, состояния оборудования; приборы автоматического контроля и регулирования; запорная арматура. Вся система ИТП может быть заводской сборки, или собираться на месте.
Проектирование индивидуальных тепловых пунктов регламентируется действующим сводом правил СП 41-101-95 [1].
Работа всего оборудования ИТП влечет за собой распространение шума, главными источниками которого является насосы и трубопроводы. Насос создает не только воздушный шум, но и вибрационный. Шум в помещении индивидуального теплового пункта суммируется от работающего насоса и звука, отраженного от стен. Поэтому в паспорте ИТП может приводиться одно значение шума (не превышающее нормы), а по факту будет совсем другое. Естественно, что этот шум
проникает в смежно расположенные помещения. В основном воздушный шум составляет малую долю от общего. Гораздо более значительный - вибрационный. Он распространяется по строительным конструкциям, а так же в виде звуковых волн по воде, заполняющей трубопроводы.
Через крепления к фундаменту вибрации насоса передаются на стены и перекрытия, из-за чего эти конструкции излучают структурный шум в воздушное пространство. Одновременно вибрации передаются трубопроводам, присоединённым к насосу. Гидродинамический шум распространяется в виде звуковых волн по воде, заполняющей эти трубопроводы.
Ко всему вышеперечисленному добавляется шум электромагнитного,механическогоигидродинамического происхождения. Конструкция насоса также оказывает влияние на распространение структурного шума. Если источники шума расположены близко к узлам крепления насоса, то это создает благоприятные условия для распространения структурного шума и требует массивного фундамента, изолирующего от создаваемых вибраций.
При проектировании индивидуального теплового пункта особое внимание необходимо уделять мерам по предотвращению распространения структурных шумов. При подборе насосов, самыми благоприятными являются насосы «в линию», а так же вертикальные многоступенчатые насосы с патрубками.
Ранее проведенными исследованиями шумового режима работы индивидуальных тепловых пунктов установлено, что уровни шума LA, дБА, проникающего в помещения квартир, расположенных непосредственно над ИТП, составляют в среднем 35 дБА, что не превышает установленные в СН 2.2.4/2.1.8.562-96 [2] допустимые уровни шума в жилых комнатах квартир в дневное время суток, но превышает уровни шума в ночное время суток, на 10 дБА.
Исследуемый индивидуальный пункт
располагается в повале 16-ти этажного двухсекционного жилого дома по ул. Кожевенной 62 в г. Краснодаре. Источниками тепла для ИТП являются наружные тепловые сети от котельной жилого комплекса. Для обеспечения приготовления теплоносителя системы отопления и горячего водоснабжения жилого дома в состав оборудования ИТП включены пластинчатые разборные теплообменники, циркуляционные и подпиточные насосы отопления и горячего водоснабжения (ГВС).
Измерения уровней шума проводились в помещениях ИТП и в жилых комнатах двухкомнатной квартиры, расположенной на первом этаже дома над помещением ИТП, согласно ГОСТ 23337-78* [3]. Измерения выполнялись при различных сочетаниях работы оборудования ИТП, в том числе измерялся и шум помех в дневное и ночное время суток. Результаты измерения уровней звукового давления и уровней звуков в помещении ИТП и в жилых комнатах квартир показаны в таблице 1. В таблице 1 приведены допустимые уровни звукового давления и уровни звуков с учетом поправки -5 дБ (дБА), учитывающей шум, создаваемый всторенным в здание инженерным оборудованием, согласно СН 2.2.4/2.1.8.562 -96 и СП51.13330.-2011 [2,4].
123
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 11 (20), 2015 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Результаты измерения уровней шума
Таблица 1.
Помещение Уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц, кГц Уровни звука La , дБА
31,5 63 125 250 500 1,0 2,0 4,0 8,0
Помещение ИТП при работе систем отопления ГВС 55 61 62 64 68 71 67 62 54 74
Помещение ГВС при работе системы ГВС (система отопления отключена) 52 58 54 60 66 69 65 60 53 72
Жилая комната при работе системы отопления и ГВС 39 47 47 49 44 38 24 17 13 44
Жилая комната при работе системы ГВС (система отопления отключена) 38 40 41 38 35 31 18 16 13 35
Фон в жилых комнатах в дневной период времени (7.00 ч - 23.00 ч) 38 39 41 34 34 29 25 25 23 34
Фон в жилых комнатах в ночной период времени (23.00 ч - 7.00 ч) 29 32 32 31 25 20 13 12 12 27
Допустимые уровни шума в дневное время суток (7.00 ч -23.00 ч) 74 58 47 40 34 30 27 25 23 35
Допустимые уровни шума в ночное время (23.00 ч - 7.00 ч) 67 50 39 30 24 20 17 15 13 25
Превышение уровней шума над допустимыми значениями в дневное время суток (7.00 ч -23.00 ч) - - - 9 10 8 - - - 9
Превышение уровней шума над допустимыми значениями в ночное время суток (23.00 ч -7.00 ч) - - 8 19 20 18 7 2 - 19
Выполненные измерения позволили сделать следующие выводы:
- шум, создаваемый работой ИТП, по характеру спектра является широкополосным, повременной характеристики - постоянным;
- значения уровня звукового давления в октавных полосах частот 31,5 - 8000 Гц помещения ИТП при работе систем отопления и ГВС составили 55 - 71 дБ, значение уровня звука - 74 дБА. При работе системы ГВС (система отопления отключена) уровни звукового давления снижаются на 1 - 8 дБ, уровень звука на 2 дБА;
- значения уровней звукового давления в октавных полосах частот 31,5 - 8000 Гц в жилой комнате квартиры при работе системы отопления и ГВС составили 13 - 49 дБ, значение уровня звука - 44 дБА. При работе системы ГВС (система отопления отключена) уровни звукового давления снижаются на 1 - 11 дБ, уровень звука на 9 дБА;
- превышение уровней звукового давления при работе систем отопления и ГВС в дневное время суток в октавных полосах частот нормируемого диапазона 250, 500 и 1000 Гц составило от 8 до 10 дБ, уровни звука
- 9 дБА, в ночное время суток превышения уровней звукового давления в диапазоне октавных полос частот 125, 250, 500, 1000, 2000 и 4000 Гц составили от 2 до 20 дБ, урони звука - 19 дБА.
С целью оценки влияния вибрации, создаваемой насосным оборудованием ИТП, были выполнены измерения звуковых вибраций трубопроводов насоса, перекрытия и стен помещений квартиры. Натурные измерения показали, что максимальные вибрации наблюдаются на опорах и подвесах под трубопроводы, жестко закрепленных в стены и перекрытия. Максимальные вибрации ограждающей конструкции квартиры наблюдаются в диапазоне частот 125 - 500 Гц, что соответствует звуковому диапазону с повышенными уровнями звука.
Анализ экспериментальных исследований показал, что причиной возникновения повышенных уровней шума в жилой квартире является вибрация насосов, систем отопления и ГВС и их трубопроводов, жестко связанных со строительными конструкциями и передающаяся через крепления и соприкосновения трубопроводов с конструкциями. Энергия колебаний
124
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 11 (20), 2015 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
(вибрация), распространяясь по ограждающим конструкциям на значительные расстояния, вызывает излучение звуковой энергии в смежных помещениях, т.е. приводит к возникновению структурного шума. Все насосные помещения ИТП установлены на фундаменты, что не соответствует требованиям СП 41-101-95 [1], допускающего размещение тепловых пунктов под или над помещениями жилых квартир, в случаях установки бесфундаментных насосов, обеспечивающих уровни звукового давления в смежных помещениях, не превышающих допустимые значения, и крепления трубопроводов через виброизолирующие прокладки.
Для снижения шума в помещениях квартиры был выполнен комплекс технических мероприятий, целью
которого являлась локализация вибраций в помещениях ИТП от работы насосного оборудования.
Насосы систем отопления и горячее водоснабжение были изолированы под фундаменты через инерционные плиты, установленные на виброизоляторы. Изоляция трубопровода была выполнена в виде гибких вставок, представляющих собой разрывы непрерывности равнопроводящей среды, и путем виброизоляции опор, кронштейнов и подвесов.
После выполнения работ были проведены повторные исследования уровней шума в помещениях квартиры при работе систем отопления и ГВС. Результаты измерения приведены в таблице 2.
Результаты измерения уровней шума после выполнения мероприятий
Таблица 2.
Помещение Уровни звукового давления L, дБ, в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами, Гц, кГц Уровни звука La , дБА
31,5 63 125 250 500 1,0 2,0 4,0 8,0
Жилая комната при работе системы отопления и ГВС 26 43 39 35 29 26 17 15 13 32
Допустимые уровни шума в дневное время суток (7.00 ч -23.00 ч) 74 58 47 40 34 30 27 25 23 35
Допустимые уровни шума в ночное время (23.00 ч - 7.00 ч) 67 50 39 30 24 20 17 15 13 25
Превышение уровней шума над допустимыми значениями в дневное время суток (7.00 ч - 23.00 ч) - - - - - - - - - -
Превышение уровней шума над допустимыми значениями в ночное время суток (23.00 ч - 7.00 ч) - - - 5 5 6 - - - 7
Видно, что после выполнения мероприятий снижение уровней звукового давления в жилой комнате квартиры во всем нормируемом диапазоне частот 31,5 -8000 Гц при работе в помещении ИТП систем отопления и ГВС составило от 2 до 15 дБ, а уровня звука - 12 дБА. Превышений допустимых уровней звукового давления и уровней звука в дневной период суток не установлено. Определены превышения уровней звукового давления в ночной период суток в октановых полосах частот 250, 500 и 1000 Гц, соответственно равные 5, 5 и 6 дБ, и уровней звука на величину 7 дБА.
Детальный анализ работы насосного оборудования ИТП показал, что причиной остаточной повышенной вибрации является работа циркуляционного насоса системы отопления, возникающая из-за несогласованности рабочих характеристик насоса с параметром сетки, на которую он нагружен, т.е. насос работает вне оптимального режима пульсации давления на его выходе.
Расчетным путем, с учетом необходимой объемной
подачи теплоносителя в систему, был выполнен подбор циркуляционного насоса и произведена его замена.
Выполненные измерения уровней шума в помещении квартиры, после замены циркуляционных насосов системы отопления, показали соответствие уровней звукового давления требованиям норм в жилых помещениях квартиры.
Список литературы:
1. СП 41-101-95 Проектирование тепловых пунктов / Госстрой России. - М.: ФГУП ЦПП,
1996. - 116 с.
2. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории застройки: Санитарные нормы. - М.: Информационно-издательский центр Минздрава России,
1997. - 20 с.
3. ГОСТ 23337-78* Шум. Методы измерения шума и на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий. М.:
125
Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # 11 (20), 2015 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Издательство стандартов, 1985. - 20 с.
4. СП 51.13330.51 Защита от шума.
Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003. - М.:
Минрегион России, ОАО «ЦПП», 2010. - 41 с.
ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКЕ АЛЮМИНИЯ
Растворова Ирина Ивановна
канд. техн. наук, доцент кафедры электронных систем Горного университета Шелковникова Юлия Васильевна, Краснорудский Вадим Андреевич
студенты Горного университета, г. Санкт-Петербург
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены пути снижения энергозатрат при нагреве алюминиеых заготовок. Предложено использование алюминиевого токопровода и возможность его создания с помощью аддитивных технологий.
ABSTRACT
Ways of decrease in energy consumption when heating aluminum billets are considered. To use the aluminum current-conducting wire, which is created by means of additive technologies
Ключевые слова: индукционный нагрев, многослойные индукторы, аддитивные технологии.
Keywords: induction heating, multilayered inductors, additive technologies.
При электромагнитной обработке алюминия широко применяются многослойные индукторы, работающие на промышленной частоте. Одним их путей повышения энергоэффективности индукционного нагрева является разработка новых конструкций индукторов с высокими энергетическими показателями.
Вопросы повышения КПД индукционных печей стимулировал проведение теоретических и технологических работ по энергосбережению.
В результате теоретических и экспериментальных исследований были разработаны многослойные индукторы с повышенным электрическим КПД, были решены проблемы переноса мощности и несимметрии питания от трехфазной сети. В настоящее время передовые зарубежные компании INDUCTOHEAT BANYARD (UK), JUNKER (Germany), AJAX-TOCCO MAGNETHERMIC (USA) и другие выпускают эффективные 5-7 слойные медные индукторы галетного исполнения.
Разработанная теория многослойных обмоток позволила использовать относительно простые аналитические методы для их расчёта и оптимизации и создавать новые конструкции многослойных индукторов
[1], [2], [4].
Можно отметить два пути дальнейшего повышения эффективности индукционных нагревателей:
- использование нетрадиционных методов
индукционного нагрева;
- усовершенствование нагревателей с использованием новых материалов и технологий и их оптимизация с помощью компьютерного моделирования.
Примером переоценки новых методов может служить разработка установок для нагрева алюминиевых и медных слитков путём их вращения в сильном поле сверхпроводящих магнитов [5], которые пока не дали ожидаемых результатов.
Другой из вариантов по усовершенствованию индукционных установок был предложен в работе, выполненной в МЭИ [3]. Хорошо известно, что электрическое сопротивление металлов уменьшается с температурой. Это особенно сильно выражено у алюминия, у которого в области температуры жидкого азота наблюдается резкое снижение электрического сопротивления. Эксперименты подтвердили возможность получения высокого КПД нагревателя. Однако практического применения метод не получил из-за сложности создания надежной оболочки индуктора и высокой стоимости оборудования.
Несмотря на перспективность новых разработок, основными типами установок для нагрева алюминиевых слитков еще значительно время останутся традиционные индукционные нагреватели с высококачественными многослойными обмотками с внутренним и контактным охлаждением витков рисунок 1.
Рисунок 1. Эскиз многослойного индуктора, токопровод которого выполнен из трубки с толщиной стенки 2 мм, с
деталью
