Compressor Acoustic Hum Decoupling: Απορρόφηση Χαμηλόσυχνης Δόνησης

Το επίμονο χαμηλόσυχνο βουητό από μια εξωτερική μονάδα portable split έχει διαφορετικό χαρακτήρα από τον ευρυζωνικό θόρυβο του ανεμιστήρα που κυριαρχεί στις προδιαγραφές dB(A). Ο θόρυβος του ανεμιστήρα στα 300–3.000 Hz απορροφάται εύκολα από τοίχους, πόρτες και πλάκες δαπέδου· η δόνηση του συμπιεστή στα 10–100 Hz διέρχεται μέσα από στερεές δομές σχεδόν ανεμπόδιστα, εισερχόμενη σε συντονισμό με πατώματα, πλαίσια παραθύρων και εσωτερικά χωρίσματα για να παραγάγει το structure-borne βουητό που εκνευρίζει τους ελαφρά κοιμώμενους και τους κάτω γείτονες. Το compressor acoustic hum decoupling ξεκινά με την κατανόηση ότι δεν αποσβένετε αερόφερτο ήχο — διακόπτετε μια διαδρομή μετάδοσης μηχανικής δόνησης.

Τι προκαλεί το χαμηλόσυχνο ακουστικό βουητό από μια εξωτερική μονάδα portable split;

Μια εξωτερική μονάδα portable split παράγει χαμηλόσυχνο ακουστικό βουητό κυρίως μέσω της μηχανικής δόνησης του συμπιεστή στα 10–75 Hz — το εύρος συχνότητας του άξονα για έναν scroll ή περιστροφικό συμπιεστή μεταβλητής ταχύτητας — που μεταδίδεται ως structure-borne ήχος μέσα από τα πόδια στήριξης στον βραχίονα, το περβάζι, τον τοίχο και το σύστημα δαπέδου. Αυτό το εύρος συχνότητας εκπίπτει σε μεγάλο βαθμό από την κλίμακα A-weighting που χρησιμοποιείται στις προδιαγραφές dB(A), οπότε το βουητό σπάνια εμφανίζεται στα στοιχεία του φύλλου δεδομένων αλλά γίνεται έντονα αντιληπτό ως φυσική αίσθηση από τους ενοίκους που έρχονται σε επαφή με το δάπεδο ή τα έπιπλα.

Η συχνότητα άξονα ενός scroll συμπιεστή ισούται με τις RPM διαιρεμένες με το 60. Στις 1.800 RPM — ένα κοινό σημείο λειτουργίας μεσαίου φορτίου για έναν inverter μεταβλητής ταχύτητας που ψύχει ένα δωμάτιο 20 m² με 28°C εξωτερικά — η θεμελιώδης συχνότητα δόνησης είναι 30 Hz. Η δεύτερη αρμονική είναι 60 Hz, συμπίπτοντας με την ευρωπαϊκή συχνότητα δικτύου, καθιστώντας δύσκολη την ακουστική απομόνωσή της από το ηλεκτρομαγνητικό βουητό που παράγεται από τις περιελίξεις μετασχηματιστή ή τα πηνία του κινητήρα του ανεμιστήρα στο ίδιο περίβλημα. Στην ελάχιστη ταχύτητα inverter (600–800 RPM), η θεμελιώδης πέφτει στα 10–13 Hz, μεταβαίνοντας από ακουστικό βουητό σε απτή δόνηση που γίνεται αισθητή μέσα από πατώματα και έπιπλα.

Η διόρθωση A-weighting στα 30–60 Hz είναι -19 έως -26 dB σε σχέση με τα μεσαία συχνοτικά στοιχεία. Ένας συμπιεστής που παράγει 70 dB SPL στα 40 Hz καταγράφεται ως μόλις 48 dB(A) σε ένα όργανο — φαινομενικά ήσυχος στο χαρτί — αλλά οι ένοικοι σε άμεση επαφή με το δάπεδο ή τον τοίχο μέσα από τον οποίο ταξιδεύει η δόνηση το αντιλαμβάνονται ως ένα σαφώς ακουστό περιοδικό βουητό. Η structure-borne δόνηση κάτω από 200 Hz βιώνεται τόσο μέσα από το σώμα όσο και μέσα από τα αυτιά, γι' αυτό η προδιαγραφή dB(A) αποτυγχάνει θεμελιωδώς να προβλέψει αν μια συγκεκριμένη εγκατάσταση θα παραγάγει αισθητό βουητό.

Πώς μειώνουν τα anti-vibration pads το structure-borne βουητό του συμπιεστή;

Τα anti-vibration pads μειώνουν το βουητό του συμπιεστή εισάγοντας έναν ελαστικό απομονωτή μεταξύ των ποδιών στήριξης της εξωτερικής μονάδας και της άκαμπτης επιφάνειας από κάτω. Το pad δημιουργεί ένα σύστημα μάζας-ελατηρίου με φυσική συχνότητα fn που καθορίζεται από τη δυσκαμψία του pad και την υποστηριζόμενη μάζα. Για δόνηση σε συχνότητες πάνω από 1,41 × fn, η μεταδοτικότητα T πέφτει γρήγορα κάτω από 1,0, μειώνοντας το κλάσμα της ενέργειας δόνησης που περνά στην επιφάνεια στήριξης. Για μια εξωτερική μονάδα 15 kg σε pads νεοπρενίου με fn = 10 Hz, σε συχνότητα συμπιεστή 50 Hz: T = 1/(25-1) = 0,042 — μόνο το 4,2% της δόνησης περνά, ισοδύναμο με μείωση 27 dB.

Η κρίσιμη παράμετρος σχεδιασμού είναι η διασφάλιση ότι η fn είναι σημαντικά κάτω από τη χαμηλότερη συχνότητα λειτουργίας του συμπιεστή. Οι συμπιεστές μεταβλητού inverter λειτουργούν τόσο χαμηλά όσο στα 10–13 Hz στην ελάχιστη ταχύτητα, πράγμα που σημαίνει ότι οποιοσδήποτε απομονωτής με fn πάνω από 7–8 Hz παρέχει μειωμένη απομόνωση — ή ακόμη και ενίσχυση — στην ελάχιστη ταχύτητα του συμπιεστή. Οι απομονωτές ελατηρίου με fn 2–5 Hz παρέχουν αποτελεσματική απομόνωση σε όλο το εύρος του inverter· οι premium απομονωτές νεοπρενίου με fn κάτω από 8 Hz καλύπτουν τις περισσότερες πρακτικές συνθήκες λειτουργίας.

Οι απομονωτές ελατηρίου επιτυγχάνουν τη χαμηλότερη fn και το ευρύτερο εύρος αποτελεσματικής απομόνωσης, αλλά επιτρέπουν πλευρική ταλάντωση υπό φορτίο ανέμου ή ροπή εκκίνησης του συμπιεστή. Ένα καλώδιο ή μια αλυσίδα συγκράτησης εμποδίζει την εξωτερική μονάδα να μετατοπιστεί από τον βραχίονα υπό δυναμικά φορτία όταν χρησιμοποιούνται απομονωτές ελατηρίου. Τα pads νεοπρενίου παρέχουν τόσο απομόνωση δόνησης όσο και εγγενή πλευρική σταθερότητα σε ένα μόνο εξάρτημα — η προτιμώμενη λύση για εφαρμογές βραχίονα σε περβάζι παραθύρου όπου η πλευρική συγκράτηση έχει τόση σημασία όσο και η απόδοση απομόνωσης.

Ποια μείωση dB(A) μπορούν ρεαλιστικά να επιτύχουν τα μέτρα anti-vibration;

Η εγκατάσταση anti-vibration pad κάτω από μια εξωτερική μονάδα portable split τυπικά μειώνει τη structure-borne δόνηση που μεταδίδεται στο κτίριο κατά 12–25 dB, ανάλογα με τον τύπο του pad και τη συχνότητα του συμπιεστή. Το αντιληπτό επίπεδο βουητού σε εσωτερικό χώρο πέφτει κατά 6–15 dB(A) — η διαφορά μεταξύ ενός σαφώς ακουστού περιοδικού βουητού και μιας ελάχιστα αντιληπτής δόνησης υποβάθρου — όταν υψηλής ποιότητας απομονωτές νεοπρενίου ή ελατηρίου αντικαθιστούν την άμεση άκαμπτη επαφή μεταξύ των ποδιών της μονάδας και της πλατφόρμας του βραχίονα.

Είναι σημαντικό να είμαστε ακριβείς σχετικά με το τι μετριέται. Το στοιχείο dB(A) σε ένα φύλλο προδιαγραφών αντιπροσωπεύει το επίπεδο αερόφερτης ηχητικής πίεσης στο 1 μέτρο από τη μονάδα υπό συνθήκες δοκιμής ISO 5151· δεν αποτυπώνει τη structure-borne δόνηση που μεταδίδεται στο κτίριο. Ένα portable split με ονομαστική τιμή 38 dB(A) μπορεί να παράγει αισθητό βουητό στο δωμάτιο από κάτω αν δονείται στα 30–50 Hz μέσα από ένα άκαμπτο σύστημα βραχίονα και πατώματος. Τα anti-vibration pads αντιμετωπίζουν τη structure-borne διαδρομή· η αερόφερτη προδιαγραφή dB(A) παραμένει σε μεγάλο βαθμό αμετάβλητη από την εγκατάστασή τους.

Οριακή περίπτωση: ενίσχυση συντονισμού όταν η fn είναι κοντά στη συχνότητα του συμπιεστή

Σε συχνότητες συμπιεστή στο εύρος λόγου 0,7 < f/fn < 1,3, η μεταδοτικότητα T του pad υπερβαίνει το 1,0 — το pad ενισχύει αντί να αποσβένει τη δόνηση. Ένα σύνθετο pad φελλού-καουτσούκ με fn = 15 Hz θα ενισχύσει τη δόνηση του συμπιεστή σε συχνότητες άξονα μεταξύ 10 Hz και 21 Hz, που συμπίπτει ακριβώς με το εύρος λειτουργίας ελάχιστης ταχύτητας ενός συμπιεστή μεταβλητού inverter (600–1.260 RPM). Η λύση είναι να επιλέγετε πάντα απομονωτές με fn τουλάχιστον 2,5 φορές κάτω από την ελάχιστη συχνότητα λειτουργίας, ή να αποδεχτείτε ότι η απομόνωση είναι αποτελεσματική μόνο πάνω από τη ζώνη κινδύνου συντονισμού — επιλέγοντας απομονωτές γνωρίζοντας ότι η λειτουργία χαμηλής ταχύτητας (νυχτερινή ήσυχη λειτουργία) βρίσκεται στη ζώνη ενίσχυσης, όχι στη ζώνη απομόνωσης.

Πώς εγκαθιστάτε anti-vibration pads κάτω από μια εξωτερική μονάδα τοποθετημένη σε περβάζι παραθύρου;

Τοποθετήστε ένα pad κάτω από κάθε ένα από τα τέσσερα ελαστικά πόδια της εξωτερικής μονάδας, διασφαλίζοντας ότι τα pads έχουν ονομαστική τιμή για το βάρος της μονάδας διαιρεμένο με τον αριθμό των σημείων επαφής. Για μια μονάδα 15 kg σε τέσσερα pads, το καθένα φέρει 3,75 kg· τα τυπικά pads νεοπρενίου 100 × 100 mm με ονομαστική τιμή 5–10 kg ανά pad παρέχουν επαρκές περιθώριο. Πριν τοποθετήσετε τα pads, καθαρίστε την επιφάνεια της πλατφόρμας του βραχίονα από τριβικά υλικά που θα μπορούσαν να μειώσουν την επιφάνεια επαφής και να προκαλέσουν ανομοιόμορφη φόρτιση.

Ελέγξτε ότι η μονάδα κάθεται οριζόντια στα pads — η ασύμμετρη φόρτιση προκαλεί ένα pad να φέρει δυσανάλογο βάρος, μειώνοντας την απόδοση απομόνωσής του και ενδεχομένως συμπιέζοντάς το πέρα από την ονομαστική του παραμόρφωση λειτουργίας. Σε πλατφόρμες βραχίονα που έχουν ελαφρά κλίση για αποστράγγιση, εισάγετε ένα λεπτό χαλύβδινο τάκο κάτω από το ζεύγος pads της κατηφορικής πλευράς για να επανευθυγραμμίσετε τη μονάδα πριν τοποθετήσετε τους απομονωτές. Μετά την εγκατάσταση, λειτουργήστε τον συμπιεστή σε πολλαπλές ρυθμίσεις ταχύτητας και τοποθετήστε ένα χέρι απαλά στην πλατφόρμα του βραχίονα· η μεταδιδόμενη δόνηση θα πρέπει να είναι αισθητά χαμηλότερη από πριν την εγκατάσταση του pad σε μεσαίες και υψηλές ταχύτητες συμπιεστή.

Ποιες άλλες διαδρομές μετάδοσης δόνησης παρακάμπτουν τα πόδια της μονάδας;

Τα anti-vibration pads κάτω από την εξωτερική μονάδα αντιμετωπίζουν μόνο την άμεση διαδρομή μετάδοσης του ποδιού στήριξης. Δύο επιπλέον διαδρομές μπορούν να παραμείνουν σημαντικές μετά την εγκατάσταση των pads: οι γραμμές ψυκτικού, και τα σημεία επαφής του ίδιου του βραχίονα με το πλαίσιο του παραθύρου.

Οι γραμμές ψυκτικού δονούνται στη συχνότητα του συμπιεστή και μεταδίδουν αυτή τη δόνηση στην εσωτερική μονάδα και τη δομή του κτιρίου όπου έρχονται σε άκαμπτη επαφή — κόντρα σε άκρα περβαζιών παραθύρων, επιφάνειες τοίχων, ή κλιπ δεματικών. Το τύλιγμα ενός τμήματος 200 mm της γραμμής ψυκτικού με αφρό σωλήνα κλειστών κυψελών 10 mm σε κάθε πιθανό σημείο επαφής με τοίχο ή πλαίσιο αποσυμπλέκει τη διαδρομή δόνησης σε αυτά τα σημεία. Αποφύγετε το υπερβολικό σφίξιμο των δεματικών στο σετ γραμμών: μια σφιχτή αλλά ελαστική επαφή που μόλις συμπιέζει το κάλυμμα αφρού είναι ακουστικά πολύ λιγότερο αγώγιμη από ένα σφιχτό κράτημα μετάλλου-σε-μέταλλο.

• Ελέγξτε αν τα μπουλόνια στήριξης της εξωτερικής μονάδας έρχονται σε επαφή με το μέταλλο του βραχίονα απευθείας ή μέσω των ελαστικών δακτυλίων που παρέχει ο κατασκευαστής — οι απόντες ή σκληρυμένοι δακτύλιοι είναι μια συχνή παράκαμψη δόνησης που τα pads κάτω από τα πόδια δεν μπορούν να αντισταθμίσουν.
• Τοποθετήστε μια λωρίδα νεοπρενίου 5–10 mm μεταξύ του εσωτερικού ποδιού του βραχίονα τάνυσης περβαζιού και της εσωτερικής επιφάνειας του περβαζιού ως δευτερεύον στρώμα απομόνωσης στο σημείο επαφής βραχίονα-κτιρίου.
• Όπου οι γραμμές ψυκτικού διέρχονται μέσα από τη σφράγιση αφρού του παραθύρου, διασφαλίστε ότι ο αφρός συμπιέζεται γύρω από το κάλυμμα της γραμμής χωρίς κενό αλλά χωρίς καμία επαφή μεταλλικού σφιγκτήρα — η συμπίεση του αφρού παρέχει τόσο σφράγιση αέρα όσο και απομόνωση δόνησης στο σημείο διέλευσης.
• Επιθεωρήστε όλους τους σφιγκτήρες γραμμής και τα δεματικά ετησίως: οι σφιγκτήρες με επένδυση καουτσούκ σκληραίνουν μετά από δύο έως τρεις σεζόν έκθεσης σε UV και μπορούν να μεταβούν από ελαστικές επαφές απόσβεσης δόνησης σε σχεδόν άκαμπτες μεταλλικές γέφυρες.
• Εξετάστε αποκλειστικούς αποσβεστήρες δόνησης γραμμής — κοντά τμήματα ελαστικού σωλήνα περασμένα πάνω από τις γραμμές ψυκτικού μεταξύ του εξαρτήματος quick-connect και του πρώτου σημείου στήριξης — που πωλούνται ειδικά για εγκαταστάσεις mini-split και portable split για να αναχαιτίζουν τη δόνηση της γραμμής πριν εισέλθει στη δομή του κτιρίου.

Οι μονάδες portable split με χαμηλής δόνησης περιστροφικούς inverter συμπιεστές και καλά σχεδιασμένους ελαστικούς απομονωτές ποδιών στήριξης επιτρέπουν στα anti-vibration pads να επιτύχουν την πλήρη θεωρητική τους μείωση αντί να συμπληρώνουν ανεπαρκή εργοστασιακή απομόνωση.