24/9/2010 Cedubo, niet residentiële ventilatie

1. Geluid in een ventilatiesysteem
Andy Camps
XIOS Hogeschool Limburg

2. Even voorstellen
• Andy Camps
• XIOS Hogeschool Limburg
• Lector/onderzoeker
– Lessen ventilatietechnieken, koeltechnieken en
HVAC
– Onderzoeksprojecten: woningventilatie, 3D-lab
– Projecten industrie (Technologiepool)

3. Inhoud
• Wat is geluid?
• Hoe horen wij?
• Demping in kanalen
• Eindreflectie
• Oplossingen: wat moet je weten?
• Tips: zie laatste sessie

4. Geluid
• Muziek, ritselen, fluiten
• Geluidsbronnen
• Lucht wordt in trilling gebracht
• Oor zet luchttrillingen om in
signalen voor hersenen
• Zuivere toon: sinusvormig
• Normaal geluid: toon en sterkte
variëren
• Snelle drukwijziging: hoge toon
• Langzame drukwijziging: lage toon
• Onregelmatige drukwisseling: ruis
• Grote drukwisseling: luid
• Kleine drukwisseling: zwak

5. Frequentie
• Hoorbaar vanaf 16 wijzigingen per
seconde (16 Hz)
• Trillingsfrequentie bepaalt de hoogte van
de toon
– “a” staat voor frequentie van 440 Hz
• Waarneembaar tussen 16 en 20000Hz
– Laagfrequent: brommen
– Hoogfrequent: fluiten of piepen

6. Geluiddruk
• Luchtdruk wijzigt onder invloed van een
geluidsbron zeer snel
– Positieve en negatieve druk
– Gemiddeld 0
– peff (effectief drukverschil) = geluidsdruk
• Gehoordrempel
– 0,000 002 mmwk of 20µPa is nog hoorbaar
– 20 mmwk of 200 Pa is langdurig zonder gehoorschade te
verdragen
– Verschil is 107
– Er wordt gewerkt met een logaritmische schaal

7. Geluiddrukniveau
• Lp = 20 log (p / p0)
– Lp: geluiddrukniveau [dB]
– p: willekeurige geluidsdruk
– p0: geluidsdruk van de gehoorsdrempel
• Geluiddrukniveau = aantal malen dat een
geluid sterker is dan gehoordrempel
• Lp
– Geluiddrukniveau
– Sound Pressure Level
– Schalldruckspegel
• Gehoorgrens: 0 dB, pijngrens: 140 dB

8. Geluidsvermogen
• Deeltjes op denkbeeldige cirkel op afstand
van geluidsbron bewegen heen en weer:
arbeid nodig
• Kan niet gemeten worden
• Wordt berekend uit geluidsdruk
– Lw = 10 log (W/W0)
• W0: 10-12 Watt
• W: geluidsvermogen van de geluidsbron
– Lw
• Geluidsvermogen
• PWL Power Level
• Schalleistungspegel

9. Geluidsdruk/geluidsvermogen
• Pianist in concertzaal
– We horen wijzigingen in druk
– Geluidsdrukniveau wordt lager als we verder
weg zitten van de pianist
– Pianist moet bepaalde arbeid leveren om
geluid op te wekken
– Geluidsvermogen blijft gelijk, onafhankelijk
van de afstand tot de bron

10. Octaafbanden
• Hoorbaar tussen 16 en 20000Hz
• Niet bij alle frequenties even gevoelig
– 50 Hz is hoorbaar vanaf 46 dB
– 200 Hz is hoorbaar vanaf 20 dB

11. 200 Hz
20 dB
50 Hz
46 dB

12. Octaafbanden
• In techniek
meestal meerdere
frequenties tegelijk
– Breedbandig geluid
(ruis)
– Octaafbandanalyse
voor de beoordeling
van geluidsbron
• 8 banden
Octaafband
nummer
Midden
frequente
Hz
Frequentie
Hz
1 63 45-90
2 125 90-180
3 250 180-355
4 500 355-710
5 1000 710-1400
6 2000 1400-2800
7 4000 2800-5600
8 8000 5600-11200

13. Hoe horen wij? Beoordeling geluid
• Hard, zacht
• Hoog, laag
• Hinderlijk, niet-hinderlijk
• 125 Hz bij 40 dB is minder hinderlijk dan
1000 Hz bij 30 dB

14. Beoordelingsmaten
• Hinderlijkheid en luidheid samen in één
begrip
• Zeer veel beoordelingsmaten, nog evolutie
in “de beste” maat
• NC-curven, NV-curven, DIN-phon, dB(A)
en dB(C), NCB, RC en RC mark II
– Frequentieafhankelijkheid van oor is mee betrokken
– Meestal dB(A) en NR-curven (NR = Noise Reduction)
– dB(A)-waarde rechtstreeks
– NR-curve via octaafanalyse

15. NR-curven
• Grenswaarden van
gelijk
storingsniveau
• Geluidsbron van
1000 Hz bij 20 dB
ligt op NR-20-curve
• Geluidsbron van
250 Hz bij 32 dB
ligt op NR-20-curve
1000 Hz
20 dB NR20
250 Hz
32 dB

16. Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
dB 72 51 53 49 48 42 39 51

17. dB(A)-waarden
• Gemeten waarden verminderd met
genormaliseerde waarden
– Rekening houden met menselijk gehoor
– 3 soorten waarderingen (A, B en C, grafiek)
A. Camps – juni 2009

18. Geluidsproductie van ventilatoren
• Mechanische oorsprong (motoren, lagers,
trillende onderdelen)
• Aërodynamische oorsprong (meestal
grootste deel)
– Schoepfrequentie
• Zuivere toon
• Drukveld éénmaal per omwenteling langs oneffenheid van
ventilator
• Hogere druk bij hoger toerental, beter hoorbaar
• Duidelijker hoorbaar bij laag aantal schoepen
• Duidelijker hoorbaar bij kleine afstand tussen schoepen en vaste
delen van het huis

19. 6060
NnNRPM
BPF




60
schoepenaantaltoerental
uentieschoepfreq



20. Geluidsproductie van ventilatoren
• Aërodynamische oorsprong
– Afschudden van wervels door schoepen
• Wervels gaan met luchtstroom mee
• Veel drukschommelingen (dus geluidsbronnen)
• Breedbandgeluid van de ventilatoren
• Geluidvermogen neemt evenredig toe met 5de macht
bij lage frequentie en met 7de macht bij hoge
frequenties
– Turbulentiegeluid veroorzaakt in de
luchtstroom
• Hoge snelheden in kanalen
• Ruiskarakter

21. Geluidsvermogen van een
ventilator
• Hiervan wordt vertrokken voor de
berekening
• Vaste grootheid, onafhankelijk van afstand
• Methode
– Vertrekken van meting
• Totaal geluid van de ventilator meten in dB(A)
• Bepalen van geluidsvermogen bij elke frequentie
door toepassen van correctiegetal voor deze
ventilator
• Grafiek
– Berekenen aan de hand van formule(s)

22. Demping in de kanalen
• Rechte stukken
– Frequentieafhankelijk!
– Rond tov rechthoekig: rechthoekig betere demping
bij lage frequenties
• Bochten
– Grote maten betere demping bij hogere frequenties
– Bochten met geleidingsschoepen dempen minder
goed (is dit een nadeel?)
• Aftakkingen en splitsingen: logaritmisch t.o.v.
verhouding doorsneden
• Eindreflectie door uitstroomopeningen

23. Demping door eindreflectie op de
roosters
• Afhankelijk van
– Frequentie
– Kanaal- of
roosterafmetingen
– Plaats van de
opening ten
opzichte van de
wand

24. Geluid in besloten ruimten
• Naast rechtstreeks geluid ook reflecties op
wanden
– Reflectie wandafhankelijk
– Absorptiecoëfficiënt  = geluidsvermogen door wand
geabsorbeerd / geluidsvermogen dat op de wand valt
–  = 0: akoestisch hard (alles wordt gereflecteerd)
–  = 1 echoloze ruimte of dode ruimte (alles wordt
geabsorbeerd)
– Totale absorptie
• Op basis van tabellen met eigenschappen van materialen
• Uitgedrukt in Sabine (of m² open raam)

25. Oplossingen voor
geluidsproblemen
• De weg van het geluid kennen
– Door constructie(vloer) (A)
– Door lucht in het toevoerkanaal (B)
– Door (de constructie van )het toevoerkanaal
zelf (C)
– Door lucht in het afvoerkanaal (D)
– Door muren van een ruimte met mechanische
apparatuur (E)

27. Wat geeft welk geluid
8 16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Sissen en fluiten
Roosters en waterkleppen
Huilen en snorren
Pompen en koelers
Brom en zoem
Slechte trillingsisolatie, VAV units
Gebrul
Ventilatoren en turbulente luchtstroom, VAV units
Gerommel
Turbulente luchtstroom en slechte trillingsisolatie
Pulseren
Turbulente luchtstroom en ventilatorinstabiliteit
Hz
Octaafband

28. Geluiden volgens octaafbanden
8 16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Sissen en fluiten
Ventilatorinstabiliteit, luchtturbulentie en trillingen in de constructie
Huilen en
snorren
GebrulGerommelPulseren
Hz
Octaafband
Ventilator en pompgeluid
Geluid VAV-unit
Zuiger-cilinder en centrifugale koelers
Diffuser geluid

29. Actieve geluidsdemping

30. Zeker zinvol
• Overzicht van dingen waar je moet op
letten bij geluid in een ventilatiesysteem:
zie sessie 4
• Cursus niet-residentiële ventilatie Vlaamse
Ingenieurskamer
• Ondersteuning door XIOS Technologiepool