Сучасні тенденції розвитку систем охолодження модульного блоку електромеханічної трансмісії

Для охолодження електродвигунів та генераторів модульних блоків трансмісії використовуються рідинні системи охолодження.

Рис. 53. Система охолодження модульного блоку зміни величини та напряму передачі крутного моменту та перетворення енергії електромеханічної трансмісії

На ТЭС и котельных размещается большое количество оборудования, эксплуатация которого связана со значительным шумоизлучением.

К источникам сильного шума относятся:

1. Газотурбинные установки. ГТУ на ТЭС являются одним из самых мощных источников шума за счет шума, происходящего от компрессора, создающих интенсивный (аэродинамический) шум, который распространяется по системе всасывания через воздухозаборную камеру. Средний уровень звука на расстоянии 1м от поверхности газовых турбин составляет примерно 100 дБ, что превышает допустимые нормы для рабочих мест. Нормальная эксплуатация турбин возможна лишь при установке на газовые турбины кожухов.

2. Тяговые машины (вентиляторы и насосы). Аэродинамический шум ТЭМ образуется за счет турбулентных пульсаций при обтекании лопаток агрегата. Пути распространения шума от ТЭМ: от корпусов; от воздухозаборов вентилятора; от устья дымовой трубы, излучающего шум от дымососа. Уровень шума ТЭМ зависит от их типа (центробежный или осевой), от объемного расхода, и полного развиваемого давления. Уровень звуковой мощности осевых дымососов на 10-15 дБ больше, чем у центробежных. Суммарный уровень звуковой мощности составляет 120-123 дБ для центробежных и почти 140 дБ для осевых машин. Уровень шума на расстоянии 1м от корпуса тяговой тепломашины составляет 80-105 дБ.

3. Газораспределительные пункты. На крупных ТЭС располагаются в отдельных зданиях, по нормам проектирования на ТЭС мощностью до 900 мВт сооружаются 1 газораспределительный пункт. ГРП с помощью дроссельных клапанов происходит снижение давления газа в главной магистрали газопровода до необходимого (обусловленных характеристиками горелок). Уровень звука на расстоянии 5м от ГРП составляет 93-96 дБ. Высокие значения уровней шума обуславливают обязательные мероприятия по снижению шума ГРП и газопроводов после него.

4. Трансформаторы. Они являются источником основного шума на открытом распределительном устройстве ТЭС. В трансформаторе шум вызывается магнитострикционными колебаниями пластин к электротехнической стали сердечника. Вентиляторы, предназначенные для охлаждения трансформаторов так же вызывают шум.

5. Градирни. Шум в градирне вызывает свободное падение воды. Излучаемая звуковая мощность приближенно пропорциональна расходу воды и скорости капель воды в момент их падения. Уровень шума на расстоянии 1м составляет 85 дБ. В градирнях, в которых для охлаждения используется вентилятор, поэтому рекомендуется использовать для охлаждения малошумные тихоходные вентиляторы.

6. Сброс пара в атмосферу. При сбросе пара уровень шума вокруг ТЭС повышается на 30-40 дБ. Превышение ночных санитарных норм для жилой территории имеет место в радиусе 3-5 км от станции.

Количество обращений граждан, поступающих в УправлениеРоспотребнадзора по Тюменской области, об ухудшении условий проживания вследствие воздействия сверхнормативных уровней шума ежегодно возрастает.

За 2013 год поступило 362 обращения (суммарно по фактам нарушения тишины и покоя, размещения и шума), в 2014 – 416 обращений, за 2015 год уже поступило 80 обращений.

Согласно сложившейся практике, после обращения жителей Управлением назначаются измерения уровней шума и вибрации в жилом помещении. В случае необходимости измерения проводят в организациях, расположенных рядом с квартира­ми, где, например, эксплуатируется «шумящее» оборудование - источник шума (ресторан, кафе, магазин и т.д.). При обнару­жении превышений уровней шума и вибрации над допусти­мыми значениями, согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на ра­бочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки», в адрес владельцев источ­ников шума - юридических лиц, индивидуальных предпри­нимателей - Управление выдает предписание об устранении выявленных нарушений санитарного законо­дательства.

Каким образом можно снизить шум от перечисленного выше оборудования, чтобы при его эксплуатации не возни­кали жалобы жильцов дома? Конечно, идеальный вариант -предусмотреть необходимые меры на стадии проектирова­ния жилого здания, тогда и разработка шумопонижающих мероприятий всегда возможна, и внедрение их при стро­ительстве в десятки раз дешевле, чем в тех домах, которые уже построены.

Совсем по-другому обстоит дело, если здание уже постро­ено и в нем имеются источники шума, которые превышают действующие нормы. Тогда чаще всего шумные агрегаты за­меняют на менее шумные и реализуют мероприятия по виб­роизоляции агрегатов и подводящих к ним коммуникаций. Далее мы рассмотрим конкретные источники шума и меры по виброизоляции оборудования.

ШУМ ОТ КОНДИЦИОНЕРА

Применение трехзвенной виброизоляции, когда кондиционер устанавливают на раму через виброизолятор, а раму - на железобетонную плиту через резиновые прокладки (при этом железобетонная плита устанавливается на пружинные виброизоляторы на кровлю здания), приводит к снижению проникающего структурного шума до уровней, допустимых в жилых по­мещениях.

Для снижения шума необходимо, кроме усиления шумовиброизоляции стенок воздуховода и установки глушителя на воздуховод вентагрегата (со стороны помещений), крепить расширительную камеру и воздуховоды к перекрытию через виброизолирующие подвески или прокладки.

ШУМ ОТ КОТЕЛЬНОЙ НА КРЫШЕ

Для защиты от шума котельной, расположенной на кры­ше дома, фундаментную плиту крышной котельной устанав­ливают на пружинные виброизоляторы или виброизоли­рующий мат из специального материала. Оборудованные в котельной насосы и котлоагрегаты устанавливают на ви­броизоляторы и применяют мягкие вставки.

Насосы в котельной нельзя ставить двигателем вниз! Они должны быть смонтированы таким образом, чтобы на­грузка от трубопроводов не передавалась на корпус насоса. Наряду с этим уровень шума выше от насоса более высокой мощности или в случае, если установлено несколько насосов. Для снижения шума фундаментную плиту котельной также можно поставить на пружинные амортизаторы или высоко­прочные многослойные резиновые и резинометаллические виброизоляторы.

Действующими нормами не допускается размеще­ние крышной котельной непосредственно на перекры­тии жилых помещений (перекрытие жилого помещения не может служить основанием пола котельной), а также смежно с жилыми помещениями. Не допускается про­ектирование крышных котельных на зданиях детских дошкольных и школьных учреждений, лечебных кор­пусах поликлиник и больниц с круглосуточным пре­быванием пациентов, на спальных корпусах санатори­ев и учреждений отдыха. При установке оборудования на кровле и перекрытиях желательно размещать его в местах, наиболее удаленных от защищаемых объектов.

ШУМ ОТ ИНТЕРНЕТ-ОБОРУДОВАНИЯ

Согласно рекомендациям по проектированию систем связи, информатизации и диспетчеризации объектов жи­лищного строительства, антенные усилители сотовой связи рекомендуется устанавливать в металлическом шкафу с за­порным устройством на технических этажах, чердаках или лестничных клетках верхних этажей. При необходимости установки домовых усилителей на разных этажах многоэтажных зданий их следует устанавливать в металлических шкафах в непо­средственной близости от стояка под потолком, как правило на высоте не менее 2 м от низа шкафа до пола.

При монтаже усилителей на технических этажах и чердаках для устранения передачи вибрации металлическо­го шкафа с запорным устройством последний необходимо установить на виброизоляторы.

ВЫХОД - ВИБРОИЗОЛЯТОРЫ И «ПЛАВАЮЩИЕ» ПОЛЫ

Для вентиляционного, холодильного оборудования на верхних, нижних и промежуточных технических этажах жилых зданий, гостиниц, многофункциональных комплексов или при соседстве с нормируемыми по шуму помещениями, где постоянно пребывают люди, можно установить агрегаты на заводские виброизоляторы на железобетонную плиту. Эту плиту монтируют на виброизолированном слое или пружинах на «плавающий» пол (дополнительная железобе­тонная плита на виброизолирующем слое) в техническом помещении. Следует учесть, что вентиляторы, наружные конденсаторные блоки, которые сейчас выпускаются, вибро­изоляторами комплектуют только по заявке заказчика.

«Плавающие» полы без специальных виброизоляторов можно использовать лишь с оборудованием, имеющим ра­бочие частоты более 45-50 Гц. Это, как правило, небольшие машины, виброизоляция которых может быть обеспечена и другими способами. Эффективность полов на упругом осно­вании на столь низких частотах невелика, поэтому применяют их исключительно в сочетании с другими видами виброизоля­торов, что обеспечивает высокую виброизоляцию на низких частотах (за счет виброизоляторов), а также на средних и вы­соких (за счет виброизоляторов и «плавающего» пола).

Стяжку плавающего пола необходимо тщательно изоли­ровать от стен и несущей плиты перекрытия, так как образо­вание даже небольших жестких мостиков между ними может существенно ухудшить его виброизолирующие свойства. В мес­тах примыкания «плавающего» пола к стенам должен быть шов из нетвердеющих материалов, не пропускающий воду.

ШУМ ОТ МУСОРОПРОВОДА

Для снижения шума необходимо соблюдать требования норм и не проектировать ствол мусоропровода смежно с жилыми помещениями. Ствол мусоропровода не должен примыкать или располагаться в стенах, ограждающих жи­лые либо служебные помещения с нормируемыми уровнями шума.

Из мероприятий по уменьшению шума мусоропроводов наиболее распространены следующие:

• в помещениях для сбора мусора предусматривается «плавающий» пол;
• по согласию жильцов всех квартир подъезда мусоро­провод заваривается (или ликвидируется) с размещением в помещении мусорокамеры колясочных, комнаты для кон­сьержки и т.д. (положительной момент в том, что кроме шума исчезают запахи, ликвидируется возможность появления крыс и насекомых, вероятность пожаров, грязь и т.д.);
• ковш загрузочного клапана монтируют обрамленными резиновыми или магнитными уплотнителями;
• декоративная теплошумозащитная облицовка ствола мусоропровода из строительных материалов отделяется от строительных конструкций здания звукоизолирующими прокладками.

Сегодня многие строительные фирмы предлагают свои услуги, различные конструкции для увеличения звукоизоля­ции стен и обещают полную тишину. Следует обратить вни­мание на то, что на самом деле никакие конструкции не смо­гут снять структурный шум, передающийся по перекрытиям пола, потолка и по стенам при сбрасывании твердых быто­вых отходов в мусоропровод.

ШУМ ОТ ЛИФТОВ

В СП 51.13330.2011 «Защита от шума. Актуализирован­ная редакция СНиП 23-03-2003» сказано, что лифтовые шах­ты целесообразно располагать в лестничной клетке между лестничными маршами (п. 11.8). При архитектурно-планиро­вочном решении жилого здания следует предусматривать, чтобы к встроенной лифтовой шахте примыкали помещения, не требующие повышенной защиты от шума и вибрации (хол­лы, коридоры, кухни, санитарные узлы). Все лифтовые шахты независимо от планировочного решения должны быть само­несущими и иметь самостоятельный фундамент.

Шахты надлежит отделить от других конструкций здания акустическим швом 40-50 мм или виброизолирующими про­кладками. В качестве материала упругого слоя рекомендова­ны плиты из акустической минеральной ваты на базальтовой или стекловолокнистой основе и различные вспененные по­лимерные рулонные материалы.

Для защиты от структурного шума лифтовой установки ее приводной двигатель с редуктором и лебедкой, устанав­ливаемые обычно на одной общей раме, виброизолируют от опорной поверхности. Современные лифтовые привод­ные агрегаты комплектуют соответствующими виброизо­ляторами, установленными под металлическими рамами, на которых жестко крепят двигатели, редукторы и лебедки, в связи с чем дополнительная виброизоляция приводного агрегата, как правило, не требуется. При этом дополнительно рекомендуется сделать двухкаскадную (двузвенную) систему виброизоляции, установив опорную раму через виброизоля­торы на железобетонную плиту, которая также отделена от пола виброизоляторами.

Эксплуатация лифтовых лебедок, установленных на двухка-скадных системах виброизоляции, показала, что уровни шума от них не превышают нормативные значения в ближайших жи­лых помещениях (через 1-2 стены). В практических целях не­обходимо следить за тем, чтобы виброизоляция не была нару­шена случайными жесткими мостиками между металлической рамой и опорной поверхностью. Подводящие электрокабели должны иметь достаточно длинные гибкие петли. Тем не менее работа других элементов лифтовых установок (панели управ­ления, трансформаторы, башмаки кабины и противовеса и т.п.) может сопровождаться шумом выше нормативных значений.

Запрещается проектировать пол машинного отделения лифта как продолжение плиты перекрытия потолка жилой комнаты верхнего этажа.

ШУМ ОТ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ НА ПЕРВЫХ ЭТАЖАХ

Для защиты от шума трансформаторных подстанций жилых и иных помещений с нормируемыми уровнями шума необходимо соблюдать следующие условия:

• помещения встроенных трансформаторных подстанций;
• не должны примыкать к защищаемым от шума помещениям;
• встроенные трансформаторные подстанции следует
• располагать в подвалах или на первых этажах зданий;
• трансформаторы необходимо устанавливать на вибро­изоляторы, рассчитанные соответствующим способом;
• электрические щиты, содержащие электромагнитные коммуникационные аппараты, и отдельно установленные масляные выключатели с электрическим приводом должны монтироваться на резиновых виброизоляторах (воздушные разъединители не требуют виброизоляции);
• вентиляционные устройства помещений встроенных трансформаторных подстанций должны быть оборудованы глушителями шума.

Для дополнительного снижения шума от встроенной трансформаторной подстанции целесообразно обработать ее потолки и внутренние стены звукопоглощающей облицовкой.

Во встроенных трансформаторных подстанциях должна быть выполнена за­щита от электромагнитного излучения (сетка из специально­го материала с заземлением для снижения уровня излучения электрической составляющей и стальной лист для магнитной).

ШУМ ОТ ПРИСТРОЕННЫХ КОТЕЛЬНЫХ, ПОДВАЛЬНЫХ НАСОСОВ И ТРУБ

Оборудование котельных (на­сосы и трубопроводы, вентагрегаты, воздуховоды, газовые котлы и т.д.) должно быть виброизолировано с применением виброфундаментов и мягких вставок. Вентиляционные уста­новки оснащают глушителями.

Чтобы виброизолировать расположенные в подвалах на­сосы, элеваторные узлы в индивидуальных тепловых пунктах (ИТП), вентагрегаты, холодильные камеры, указанное обору­дование устанавливают на виброфундаменты. Трубопроводы и воздуховоды виброизолируются от конструкций дома, так как преобладающим шумом в квартирах, расположенных выше, может оказаться не базовый шум от оборудования в подвале, а тот, который передается ограждающим конструкциям через вибрацию трубопроводов и фундаменты оборудования. Устра­ивать встроенные котельные в жилых зданиях запрещается.

В системах трубопроводов, соединенных с насосом, необ­ходимо применять гибкие вставки - резинотканевые рукава или резинотканевые рукава, армированные металлическими спиралями, в зависимости от гидравлического давления в сети, длиной 700-900 мм. При наличии трубных участков меж­ду насосом и гибкой вставкой участки следует крепить к сте­нам и перекрытиям помещения на виброизолирующих опо­рах, подвесках или через амортизирующие прокладки. Гибкие вставки нужно располагать как можно ближе к насосной уста­новке как на нагнетательной линии, так и на всасывающей.

Для снижения уровней шума и вибрации в жилых домах от работы систем тепловодоснабжения необходимо изоли­ровать распределительные трубопроводы всех систем от строительных конструкций здания в местах их прохождения через несущие конструкции (ввода в жилые дома и вывода из них). Зазор между трубопроводом и фундаментом на вво­де и выводе должен быть не менее 30 мм.

Подготовлено по материалам журнала Санитарно-эпидемиологический собеседник (№1(149), 2015

Мероприятия по снижению уровня шума

1. Архитектурно-планировочные

Функциональное зонирование территории населенного пункта;

Рациональная планировка территории селитебной зоны - использование экранирующего эффекта жилых и общественных зданий, расположенных в непосредственной близости к источнику шума. При этом внутренняя планировка здания должна обеспечить ориентацию спальных и других помещений жилой зоны квартиры на бесшумную сторону, а в сторону магистрали должны быть ориентированы помещения, в которых человек находится непродолжительное время - кухни, санузлы, лестничные клетки;

Создание условий для непрерывного движения автотранспорта путем организации бессветофорного движения (транспортные развязки на разных уровнях, подземные пешеходные переходы, выделение улиц с односторонним движением);

Создание объездных дорог для транзитного транспорта;

Озеленение селитебной зоны.

2. Технологические

Модернизация транспортных средств (уменьшение шумности двигателя, ходовой части и т.д.);

Использование инженерных экранов – прокладка автомагистрали или железной дороги в выемке, создание стенок-экранов из различных стеновых конструкций;

Уменьшение проникновения шума через оконные проемы жилых и общественных зданий (использование звукоизолирующих материалов – уплотняющие прокладки из губчатой резины в притворах окон, установка окон с тройными переплетами).

3. Административно-организационные

Государственный надзор за техническим состоянием транспортных средств (контроль соблюдения сроков технического обслуживания, обязательность регулярных техосмотров);

Контроль состояния дорожного полотна.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

ВЫБЕРИТЕ ВСЕ ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ

1. ПРИ ВЫБОРЕ ЗЕМЕЛЬНОГО УЧАСТКА ДЛЯ ЗАСТРОЙКИ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА СЛЕДУЕТ УЧИТЫВАТЬ

1) рельеф местности

3) наличие воды и зеленых массивов

4) характер почвы

5) численность населения

2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПЛАНИРОВКЕ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА

1) размещение функциональных зон на местности с учетом розы ветров

2) наличие функционального зонирования территории

3) обеспечение достаточного уровня инсоляции территории

4) обеспечение удобных путей сообщения между отдельными частями города

5) наличие достаточного количества высотных зданий

3. НА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА ВЫДЕЛЯЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ЗОНЫ

1) селитебная

2) промышленная

3) коммунально-складская

4) центральная

5) пригородная

4. ВИДЫ ПЛАНИРОВКИ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

1) периметральная

2) строчная

3) смешанная

4) паутинная

5) свободная

5. К РАЗМЕЩЕНИЮ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЗОНЫ ПРЕДЪЯВЛЯЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1) учитывают розу ветров

2) организуют санитарно-защитную зону

3) учитывают рельеф местности

4) учитывают численность населения

5) располагают ниже города по течению реки

6. В СЕЛИТЕБНОЙ ЗОНЕ РАЗМЕЩАЮТ

1) жилые районы

2) торговые склады

3) административный центр

4) автопарки

5) лесопарковую зону

7. НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫМИ ГИГИЕНИЧЕСКИМИ ОСНОВАМИ ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВА В НАШЕЙ СТРАНЕ ЯВЛЯЮТСЯ

1) состояние территории для размещения населенного пункта

2) ограничение роста крупных и сверхкрупных городов

3) возможность благоустройства территории

4) функциональное зонирование города

5) использование природно-климатических факторов

8. ПРИГОРОДНАЯ ЗОНА НЕОБХОДИМА ДЛЯ

1) размещения промышленных предприятий

2) отдыха населения

3) размещения объектов коммунального хозяйства

4) организации лесопарковой зоны

5) размещения транспортных узлов

9. Тип застройки населенного пункта определяется

1) рельефом местности

2) ветровым режимом территории

3) численностью населения

4) наличием зеленых насаждений

5) расположением автомобильных дорог

10. НЕДОСТАТКОМ ПЕРИМЕТРАЛЬНОЙ ЗАСТРОЙКИ ЯВЛЯЕТСЯ

1) трудность обеспечения хороших условий инсоляции жилищ

2) сложность организации проветривания территории

3) неудобство для населения

4) трудность с организацией внутренней территории микрорайона

5) невозможность использования в крупных городах

ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ

1. 1), 2), 3), 4)

3. 1), 2), 3), 5)

7. 1), 3), 4), 5)

9. 1), 2), 4), 5)

ГИГИЕНА ЖИЛИЩА

По оценкам экспертов ВОЗ, в помещениях непроизводственного характера человек проводит более 80% своего времени. Это позволяет считать, что качество внутренней среды помещений, в том числе среды жилища, может влиять на здоровье человека. Гигиенические требования к жилищу регламентируются СанПиН 2.1.2.2645-10 Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях; СанПиН 2.2.1./2.1.1.2585-10, изм. и доп. №1 к СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий.

К.т.н. Л.В. Родионов, начальник отдела сопровождения научных исследований; к.т.н. С.А. Гафуров, старший научный сотрудник; к.т.н. В.С. Мелентьев, старший научный сотрудник; к.т.н. А.С. Гвоздев, ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва», г. Самара

Для обеспечения горячей водой и отоплением современных многоквартирных домов (МКД) в проекты иногда закладываются крышные котельные. Данное решение в некоторых случаях является экономически выгодным. При этом, зачастую, при монтаже котлов на фундаменты не обеспечивается должная виброизоляция . В результате жильцы верхних этажей подвержены постоянному шумовому воздействию.

Согласно действующим на территории России санитарным нормам уровень звукового давления в жилых помещениях не должен превышать 40 дБА – днём и 30 дБА – ночью (дБА – акустический децибел, единица измерения уровня шума с учётом восприятия звука человеком. – Прим. ред.).

Специалистами института акустики машин при Самарском государственном аэрокосмическом университете (ИАМ при СГАУ) были выполнены измерения уровня звукового давления в жилом помещении квартиры, расположенной под крышной котельной жилого дома . Выяснилось, что источником шума являлось именно оборудование крышной котельной. Несмотря на то что эту квартиру от помещения крышной котельной отделяет технический этаж, по результатам замеров зафиксировано превышение дневных санитарных норм, как по эквивалентному уровню, так и на октавной частоте 63 Гц (рис. 1).

Измерения были выполнены в дневное время суток. Ночью режим работы котельной практически не меняется, а фоновый уровень шума может быть ниже. Поскольку оказалось, что «проблема» присутствует уже днём, то измерения в ночное время суток решено не проводить.

Рисунок 1 . Уровень звукового давления в квартире в сравнении с санитарными нормами.

Локализация источника шума и вибрации

Для более точного определения «проблемной» частоты были выполнены измерения уровня звукового давления в квартире, котельной и на техническом этаже на разных режимах работы оборудования.

Наиболее характерным режимом работы оборудования, при котором появляется тональная частота в низкочастотной области, является одновременная работа трёх котлов (рис. 2). Известно, что частота рабочих процессов котлов (горение внутри) достаточно низкая и приходится на диапазон 30-70 Гц.

Рисунок 2. Уровень звукового давления в различных помещениях при работе трёх котлов одновременно

Из рис. 2 видно, что частота 50 Гц преобладает во всех измеренных спектрах. Таким образом, основной вклад в спектры уровней звукового давления в исследуемых помещениях вносят котлы.

Уровень фоновых помех в квартире не сильно меняется при включении котельного оборудования (кроме частоты 50 Гц), поэтому можно сделать вывод, что звукоизоляция двух перекрытий, отделяющих помещение котельной от жилых комнат, достаточна для снижения уровня воздушного шума, производимого котельным оборудованием до санитарных норм. Следовательно, следует искать другие (не прямые) пути распространения шума (вибрации) . Вероятно, высокий уровень звукового давления на 50 Гц обусловлен структурным шумом.

Для локализации источника структурного шума в жилых помещениях, а также для выявления путей распространения вибрации дополнительно проведены замеры виброускорения в котельной, на техническом этаже, а также в жилом помещении квартиры верхнего этажа.

Измерения проведены на различных режимах работы котельного оборудования. На рис. 3 представлены спектры виброускорений для режима, при котором работают все три котла.

По результатам проведённых замеров сделаны следующие выводы:

– в квартире на верхнем этаже под котельной санитарные нормы не выполняются;

– основным источником повышенного шума в жилых помещениях является рабочий процесс горения в котлах. Превалирующей гармоникой в спектрах шума и вибрации является частота 50 Гц.

– отсутствие должной виброизоляции котла от фундамента приводит к передаче структурного шума на пол и стены котельной. Вибрация распространяется как через опоры котлов, так и по трубам с передачей от них к стенам, а также полу, т.е. в местах жёсткого их соединения.

– следует разрабатывать мероприятия по борьбе с шумом и вибрацией на пути их распространения от котла.

а) б)
в)

Рисунок 3 . Спектры виброускорения: а – на опоре и фундаменте котла, на полу котельной; б – на опоре выхлопной трубы котла и на полу около выхлопной трубы котла; в – на стене котельной, на стене технического этажа и в жилом помещении квартиры.

Разработка системы виброзащиты

Исходя из предварительного анализа распределения масс конструкции газового котла и оборудования, для выполнения проекта были выбраны тросовые виброизоляторы ВМТ-120 и ВМТ-60 с номинальной нагрузкой на один виброизолятор (ВИ) 120 и 60 кг соответственно. Схема виброизолятора показана на рис. 4.

Рисунок 4. 3D-модель тросового виброизолятора модельного ряда ВМТ.

Рисунок 5. Схемы закрепления виброизоляторов: а) опорная; б) подвесная; в) боковая.

Разработаны три варианта схемы закрепления виброизоляторов: опорная, подвесная и боковая (рис. 5).

Расчёты показали, что боковая схема установки может быть реализована с помощью 33 виброизоляторов ВМТ-120 (для каждого котла), что является экономически нецелесообразным. Кроме этого, предполагаются весьма серьёзные сварочные работы.

При реализации подвесной схемы усложняется вся конструкция, так как к раме котлов необходимо приваривать широкие и достаточно длинные уголки, которые также будут сварены из нескольких профилей (для обеспечения необходимой крепёжной поверхности).

Кроме того, сложна технология установки рамы котла на эти полозья с ВИ (неудобно крепить ВИ, неудобно ставить и центрировать котёл и т.п.). Ещё один недостаток такой схемы – свободное перемещение котла в боковых направлениях (раскачивание в поперечной плоскости на ВИ). Количество виброизоляторов ВМТ-120 для данной схемы составляет 14.

Частота виброзащитной системы (ВЗС) – около 8,2 Гц.

Третий, наиболее перспективный и технологически более простой вариант – со стандартной опорной схемой. Для неё потребуется 18 виброизоляторов ВМТ-120.

Расчётная частота ВЗС 4,3 Гц. Кроме этого, конструкция самих ВИ (часть тросовых колец расположена под углом) и грамотное их размещение по периметру (рис. 6), позволяет воспринимать при такой схеме и боковую нагрузку, величина которой составит порядка 60 кгс на каждый ВИ, при этом вертикальная нагрузка на каждый ВИ составляет около 160 кгс.

Рисунок 6. Размещение виброизоляторов на раме при опорной схеме.

Проектирование системы виброзащиты

На основе данных проведённых статических испытаний и динамического расчёта параметров ВИ была разработана система виброзащиты котельной жилого дома (рис. 7).

Объект виброзащиты включает три котла одинаковой конструкции 1 , установленные на бетонных фундаментах с металлическими стяжками; систему трубопроводов 2 для подвода холодной и отвода нагретой воды, а также отвода продуктов горения; систему труб 3 для подвода газа к горелкам котлов.

Созданная виброзащитная система включает внешние виброзащитные опоры котлов 4 , предназначенные для поддержки трубопроводов 2 ; внутренний виброзащитный пояс котлов 5 , предназначенный для изоляции вибрации котлов от пола; внешние виброзащитные опоры 6 для газовых труб 3.

Рисунок 7. Общий вид котельной с установленной виброзащитной системой.

Основные конструктивные параметры системы виброзащиты:

1. Высота от пола, на которую необходимо поднять силовые рамы котлов – 2 см (допуск при установке минус 5 мм).

2. Количество виброизоляторов из расчёта на один котёл: 19 ВМТ-120 (18 – во внутреннем поясе, несущем вес котла, и 1 – на внешней опоре для демпфирования вибраций водяного трубопровода), а также 2 виброизолятора ВМТ-60 на внешних опорах – для виброзащиты газового трубопровода.

3. Схема нагружения типа «опора» работает на сжатие, обеспечивая хорошую виброизоляцию. Собственная частота системы составляет в диапазоне 5,1-7,9 Гц, что даёт эффективную виброзащиту в области свыше 10 Гц.

4. Коэффициент демпфирования виброзащитной системы составляет 0,4-0,5, что обеспечивает усиление на резонансе не более 2,6 (амплитуда колебаний не более 1 мм при амплитуде входного сигнала 0,4 мм).

5. Для регулировки горизонтальности котлов на боковых сторонах котла в П-образных профилях предусмотрено девять посадочных мест под виброизоляторы аналогичного типа. Номинально установлено только пять.

При монтаже возможно располагать виброизоляторы в произвольном порядке в любые из предусмотренных девять мест для достижения совмещения центра масс котла и центра жёсткости виброзащитной системы.

6. Преимущества разработанной виброзащитной системы: простота конструкции и монтажа, незначительная величина подъёма котлов над полом, хорошие демпфирующие характеристики системы, возможность регулировки.

Эффект от использования разработанной виброзащитной системы

При внедрении разработанной виброзащитной системы уровень звукового давления в жилых помещениях квартир верхних этажей снизился до допустимого уровня (рис. 8) . Измерения были выполнены и в ночное время суток.

Из графика на рис. 8 видно, что в нормируемом частотном диапазоне и по эквивалентному уровню звука санитарные нормы в жилом помещении выполняются.

Эффективность от разработанной виброзащитной системы при измерениях в жилом помещении на частоте 50 Гц составляет 26,5 дБ, а по эквивалентному уровню звука 15 дБА (рис. 9).

Рисунок 8 . Уровень звукового давления в квартире в сравнении с санитарными нормами с учётом разработанной виброзащитной системы.

Рисунок 9. Уровень звукового давления в третьоктавных полосах частот в жилом помещении при работе трёх котлов одновременно.

Заключение

Созданная виброзащитная система позволяет защищать жилой дом, оборудованный крышной котельной, от вибраций, создаваемой работой газовых котлов, а также обеспечивать нормальный вибрационный режим работы для самого газового оборудования вместе с системой трубопроводов, увеличивая ресурс службы и снижая вероятность аварий.

Основными преимуществами разработанной виброзащитной системы являются простота конструкции и монтажа, низкая стоимость в сравнении с другими типами виброизоляторов, устойчивость к температурам и загрязнению, незначительная величина подъёма котлов над полом, хорошие демпфирующие характеристики системы, возможность регулировки.

Виброзащитная система препятствует распространению структурного шума от оборудования крышной котельной по конструкции здания, тем самым снижая уровень звукового давления в жилых помещениях до допустимого уровня.

Литература

1. Иголкин, А.А. Снижение шума в жилом помещении за счёт применения виброизоляторов [Текст] / А.А. Иголкин, Л.В. Родионов, Е.В. Шахматов // Безопасность в техносфере. № 4. 2008. С. 40-43.

2. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки», 1996, 8 с.

3. ГОСТ 23337-78 «Шум. Методы измерения шума на селитебной территории и в помещениях жилых и общественных зданий», 1978, 18 с.

4. Шахматов, Е.В. Комплексное решение проблем виброакустики изделий машиностроения и аэрокосмической техники [Текст] / Е.В. Шахматов // LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH&CO.KG. 2012. 81 с.

От редакции. 27.10.2017 г. Роспотребнадзор опубликовал на своём официальном сайте информацию «О воздействии физических факторов, в том числе шума, на здоровье населения» , в которой отмечает, что в структуре жалоб граждан на различные физические факторы наибольший удельный вес (свыше 60%) составляют жалобы именно на шум. Основными из них являются жалобы жителей, в т.ч., на акустический дискомфорт от систем вентиляции и холодильного оборудования, шум и вибрацию при работе отопительного оборудования.

Причинами повышенного уровня шума, создаваемого указанными источниками, служит недостаточность шумозащитных мероприятий на стадии проектирования, монтаж оборудования с отступлением от проектных решений без оценки генерируемых уровней шума и вибрации, неудовлетворительная реализация шумозащитных мероприятий на стадии ввода в эксплуатацию, размещение оборудования, не предусмотренного проектом, а также неудовлетворительный контроль за эксплуатацией оборудования.

Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека обращает внимание граждан, что при неблагоприятном воздействии физических факторов, в т.ч. шума, следует обращаться в территориальное Управление Роспотребнадзора по субъекту РФ.

УРОВЕНЬ ШУМА

Сила звука измеряется в децибелах (дБ) в диапазоне частот от 31,5 до 16000 Гц и в середине каждой частотной полосы, т.е. на частотах 31,5; 63; 125; 250 Гц и т.д. Человек воспринимает звук в диапазоне от 63 до 800 Гц.

Сила звука в дБ разделяется на уровни А, В, С и D . Допустимой нормой общего уровня шума считается уровень А, наиболее близкий к диапазону чувствительности человека. Для обозначения этой характеристики наиболее употребим термин «Уровень звукового давления».

ИСТОЧНИК ШУМА

Работающий двигатель – источник механического шума, зарождающегося в
газораспределительном механизме, топливном насосе и т.д., а также появляющегося в камерах сгорания, в результате вибрации, всасывания воздуха и работы вентилятора, если он установлен. Обычно шум всасываемого воздуха и радиатора меньше, чем механические шумы. Данные по уровню шума при необходимости можно найти в Справочнике продукции [ Product Information Manual ]. Уменьшить шум можно с помощью звукопоглощающего покрытия. Если механический шум ослаблен до 5 уровня, упомянутого в разделе Уровень шума, нужно обратить внимание на шум воздуха и вентилятора.

Эффективный и относительно дешевый способ - закрыть двигатель кожухом. На расстоянии 1 м от кожуха ослабление звука достигает 10 дБ(А). Эффективны только специально спроектированные кожухи, так что желательно проконсультироваться со специалистами относительно его параметров.

Если к шуму вне помещений, в которых расположены установки, предъявляются определенные требования, нужно соблюдать следующие условия:

1) Конструкция здания

Внешние стены - из двойного кирпича с

пустотами.

Окна - двойного остекления с расстоянием

между стеклами 200 мм.

Двери - двойные двери с тамбуром или

одинарные, со стеной-экраном напротив

дверного проема.

2) Вентиляция

Проемы для забора свежего воздуха и отвода нагретого воздуха должны быть оборудованы шумозащитными экранами. Эти проблемы Владелец должен обсудить с Изготовителем.

Экраны не должны уменьшать сечение воздуховодов, так как это повысит сопротивление на вентиляторе. Для более крупных двигателей, требующих больше воздуха, нужны соответственно увеличенные экраны, а здание должно допускать их правильную установку.

3) Виброизолирующие опоры

Монтаж агрегатов на виброизолирующих опорах предотвращает передачу вибрации на стены, другие узлы установки и т.д. Часто вибрация является одной из причин шума. (См. виброизолирующие опоры).

4) Глушение выхлопа

Оно позволяет ослабить шум на 30...35 дБ(А) на расстоянии 1 м от внешней стены помещения, при условии применения высококачественных поглотителей звука и выхлопных глушителей на входе и выходе.