Eliminarea zgomotului structural al pereților: izolarea vibrațiilor suportului de AC

Vibrația structurală de la un suport de AC pe pereți de cărămidă este una dintre cele mai frustrante plângeri privind zgomotul raportate de proprietarii de sisteme split portabile — deoarece compresorul exterior al unității poate funcționa perfect, și totuși un zumzet constant de joasă frecvență persistă în cameră la frecvențe pe care zgomotul aerian al unității interioare nu le atinge niciodată. Vibrația provine din mecanismul cu piston sau scroll al compresorului, se transmite prin carcasa condensatorului în suportul metalic și apoi pătrunde în structura peretelui de cărămidă sau zidărie prin punctele de contact ale suportului. Zidăria este un conductor excelent de vibrații, iar peretele acționează ca un panou rezonant mare care convertește energia mecanică înapoi în sunet audibil în interiorul spațiului locuit.

Cum ajunge vibrația compresorului în interiorul unui perete de cărămidă?

Calea de transmitere de la compresor la camera interioară are patru etape distincte, fiecare dintre acestea putând fi întreruptă cu măsura de izolare adecvată. În primul rând, compresorul generează forțe mecanice ciclice la frecvența sa de funcționare — de obicei 25–50 Hz pentru o unitate cu viteză fixă sau o bandă variabilă de 15–80 Hz pentru un invertor. În al doilea rând, aceste forțe se cuplează în carcasa condensatorului prin șuruburile de montare ale compresorului. În al treilea rând, vibrația carcasei se cuplează în suportul de pervaz prin punctele de contact metal-pe-metal unde brațele suportului se sprijină pe suprafața pervazului. În al patrulea rând, punctul de contact suport-pervaz transmite vibrația în pervazul ferestrei, care este continuu din punct de vedere mecanic cu peretele de zidărie înconjurător. Peretele radiază apoi această energie ca sunet transmis prin structură, care este audibil oriunde de-a lungul lui.

Ceea ce face această cale de transmitere deosebit de problematică pentru construcțiile din cărămidă și blocuri dense este că zidăria are o amortizare internă foarte scăzută — transmite vibrația cu pierderi minime de energie pe distanțe de câțiva metri. Un compresor care vibrează la 35 Hz poate produce un zumzet audibil al peretelui într-o cameră cu două etaje sub instalație dacă nu se introduce nicio izolare la suport. Construcția ușoară din lemn este considerabil mai bună la absorbirea vibrațiilor înainte ca acestea să se propage, motiv pentru care zgomotul AC transmis prin structură este raportat disproporționat în locuințele masive din cărămidă din epocile victoriană și edwardiană din Regatul Unit, nordul Franței și Belgia.

Ce materiale de izolare întrerup cel mai eficient calea de transmitere a vibrațiilor?

Izolarea antivibrație funcționează prin introducerea unui material cu amortizare internă ridicată (capacitatea de a converti energia de vibrație mecanică în căldură în loc să o transmită) la fiecare punct de contact metal-pe-metal din lanțul de transmitere. Materialul izolator ideal este suficient de moale pentru a atenua frecvențele de vibrație generate de compresor, rămânând în același timp suficient de rigid pentru a susține sarcina statică și dinamică a condensatorului fără o deformare excesivă. Pentru instalațiile split portabile, intervalul relevant de frecvență este 15–80 Hz, iar pierderea vizată prin inserție a vibrațiilor (reducerea energiei de vibrație transmisă, măsurată în decibeli) ar trebui să fie de cel puțin 15 dB pentru a produce o îmbunătățire perceptibilă.

Cazul limită: rezonanța de undă staționară în pereții cu cavitate de cărămidă goală care amplifică zumzetul de joasă frecvență

Un mod de defectare deosebit de dificil apare la pereții cu cavitate — două straturi paralele de zidărie cu un gol de aer între ele — unde frecvența de vibrație a compresorului corespunde frecvenței de rezonanță a cavității peretelui. O cavitate de aer de 300 mm adâncime are o rezonanță de sfert de lungime de undă la aproximativ 285 Hz și o rezonanță de jumătate de lungime de undă la 570 Hz, dar cavitatea rezonează și la frecvențe mai joase în funcție de materialul de umplere al cavității și de orice ancore de perete care cuplează cele două straturi. Dacă frecvența de vibrație dominantă a compresorului (sau una dintre armonicele sale) corespunde unei rezonanțe a cavității, peretele amplifică în loc să atenueze sunetul, producând un zumzet care este mai puternic în interiorul camerei decât la suportul propriu-zis. Testul de diagnostic este să umpleți cavitatea în punctul de contact al suportului cu vată minerală injectată printr-un mic orificiu găurit — aceasta modifică frecvența de rezonanță a cavității și reduce de obicei zgomotul interior cu 5–10 dB dacă rezonanța a fost mecanismul principal.

Unde ar trebui plasate suporturile de izolare în ansamblul suportului?

Izolarea eficientă a vibrațiilor necesită întreruperi ale căii de transmitere la fiecare punct de contact metal-pe-metal, nu doar la unul. Plasarea tampoanelor de cauciuc doar la punctele de contact ale pervazului, lăsând condensatorul înșurubat direct pe leagănul suportului fără izolare intermediară, este doar parțial eficientă — vibrația se cuplează în continuare din carcasa condensatorului în corpul suportului și apoi în pervaz. Un sistem complet de izolare abordează patru zone de contact: între picioarele condensatorului și leagănul suportului, între leagănul suportului și suprafața pervazului (brațele interioare și exterioare) și între setul de conducte de agent frigorific și orice punct de contact cu peretele sau cadrul ferestrei.

Conductele de agent frigorific sunt cea mai trecută cu vederea punte de vibrații. Un set de conducte care merge direct de la carcasa vibrantă a condensatorului la cadrul ferestrei fără o buclă flexibilă va transmite vibrația compresorului direct în structura clădirii, indiferent cât de bine este izolat suportul. Măsura standard de atenuare este o buclă flexibilă de 100–150 mm în setul de conducte imediat la ieșirea condensatorului — suficient joc încât țeava de cupru să se poată deforma prin amplitudinea vibrației fără a transmite forță în punctele sale de fixare. Acest singur pas poate reduce vibrația transmisă prin setul de conducte cu 8–12 dB la frecvențele tipice ale compresorului.

Cum diferă clemele de izolare moi de tampoanele standard de cauciuc ale suportului?

Tampoanele standard de cauciuc pentru suport — pătrățelele subțiri de neopren furnizate de obicei în kitul suportului — sunt în principal tampoane de fricțiune destinate protejării suprafeței pervazului de abraziune. Grosimea lor de 2–4 mm oferă o oarecare izolare incidentală a vibrațiilor, dar nu suficientă pentru instalațiile pe zidărie cuplată rigid. Clemele de izolare moi sunt suporturi antivibrație proiectate special: de obicei 10–25 mm de elastomer cu durometru scăzut, turnat cu o rigiditate dinamică și o capacitate de sarcină definite, adesea într-o configurație de cupă sau bucșă care limitează mișcarea laterală rămânând totodată flexibilă în direcția vibrației. Sunt disponibile de la furnizori specializați în controlul vibrațiilor și de la angrosiști HVAC la aproximativ 5–15 € fiecare, comparativ cu 0,50–2 € pentru tampoanele generice de cauciuc.

Specificația corectă pentru o clemă de izolare se bazează pe sarcina statică pe care trebuie să o suporte împărțită la numărul de puncte de izolare. Un condensator de 16 kg pe patru picioare de montare cu un factor de sarcină dinamică de 1,8× necesită ca fiecare suport să fie evaluat pentru o sarcină statică de cel puțin 7,2 kg. Sub-încărcarea unui suport antivibrație — folosirea unui suport evaluat pentru 50 kg pentru a susține 7 kg — are ca rezultat un suport prea rigid la sarcina ușoară și oferă o izolare slabă deoarece elastomerul nu se deformează suficient pentru a absorbi vibrația. Supra-încărcarea produce o cădere excesivă. Potrivirea sarcinii nominale a suportului cu sarcina reală în limita a 30% este criteriul standard de proiectare.

Cum măsurați dacă izolarea dumneavoastră funcționează?

Cel mai simplu test de teren pentru eficacitatea izolării vibrațiilor este o comparație înainte-și-după folosind o aplicație de măsurare a vibrațiilor pe smartphone așezată plat pe suprafața interioară a peretelui, lângă punctul de instalare al suportului. Majoritatea aplicațiilor gratuite raportează accelerația de vârf în m/s² pe intervalul de frecvență, iar o reducere de la, să spunem, 0,8 m/s² la 0,15 m/s² la frecvența dominantă a compresorului confirmă că izolarea funcționează. O reducere de 5:1 a accelerației corespunde unei îmbunătățiri de aproximativ 14 dB — pragul la care majoritatea oamenilor observă o reducere semnificativă a zumzetului.

1. Înregistrați o măsurătoare de referință a vibrațiilor la suprafața interioară a peretelui înainte de montarea suporturilor de izolare — cu unitatea funcționând la viteza maximă a compresorului.
2. Montați suporturi de izolare din neopren sau EPDM între picioarele condensatorului și leagănul suportului, înlocuind orice contact direct metal-pe-metal existent.
3. Înlocuiți tampoanele subțiri de fricțiune cu tampoane antivibrație de 15–20 mm cu evaluare specifică la ambele puncte de contact interior și exterior ale pervazului.
4. Adăugați o buclă flexibilă de 100–150 mm în setul de conducte de agent frigorific imediat la ieșirea condensatorului, înainte de orice contact cu peretele.
5. Înfășurați orice porțiune a setului de conducte care atinge cadrul ferestrei sau peretele cu izolație de țeavă din spumă cu celule închise de 10 mm pentru a elimina transmiterea reziduală prin contact.
6. Repetați măsurătoarea vibrațiilor cu smartphone-ul în același punct interior al peretelui — o reducere de 10 dB sau mai mare confirmă izolarea eficientă.

Zumzetul m-a scos din minți timp de două veri. Fiecare forum HVAC spunea să adaug tampoane de cauciuc, ceea ce făcusem, dar lucrul cheie pe care nimeni nu l-a menționat erau conductele de agent frigorific care atingeau cadrul ferestrei. Înfășurarea lor în izolație de spumă și realizarea unei mici bucle la condensator au redus zgomotul imediat.

Unitățile split portabile cu invertor și vibrații reduse, cu compresoare montate elastic, generează un zgomot structural semnificativ mai mic decât modelele cu viteză fixă și sunt prima alegere pentru instalațiile pe pereți de cărămidă unde zgomotul transmis prin structură este o preocupare. Aceste modele se întâmplă să fie și unitățile care se vând cel mai rapid când vine vara.