Уровни шума в dB(A): как человеческие уши слышат шум вентилятора против вибраций компрессора

Когда производитель публикует показатель шума, например 38 dB(A) для внутреннего блока мобильного сплита, это число кодирует определённые психоакустические предположения о том, какие звуки люди могут и не могут чётко слышать, — предположения, формализованные в фильтре A-взвешивания (IEC 61672), который преобразует необработанные акустические измерения в единое число, призванное предсказать субъективную громкость. Понимание того, как взвешивание dB(A) по-разному обрабатывает низкочастотный гул компрессора и среднечастотный шум лопасти вентилятора, помогает объяснить, почему рейтинги dB(A) хорошо предсказывают реальный комфорт сна для мобильных сплитов, менее точно — для моноблоков и несовершенно — для любого устройства, издающего тональный шум одной высоты.

Что означает dB(A) и как он измеряется для кондиционеров?

dB(A) — это уровень звукового давления, измеренный в децибелах и затем отфильтрованный через кривую A-взвешивания, стандартизированную частотную характеристику, которая снижает вклад низких частот (ниже 500 Hz) и повышает вклад средне-высоких частот (1–4 kHz) для соответствия относительной чувствительности человеческого уха. Для кондиционеров стандарт измерения — EN ISO 5151 или ISO 16358 — измерение микрофоном в свободном поле на расстоянии 1 метр при работе устройства в режиме охлаждения на номинальной мощности, обычно в полубезэховой испытательной камере с фоновым шумом менее 25 dB(A) для обеспечения изоляции сигнала.

Значения коррекции A-взвешивания по частоте применяют существенные скидки на низких частотах: −26,2 dB на 63 Hz, −16,1 dB на 125 Hz, −8,6 dB на 250 Hz, −3,2 dB на 500 Hz, 0 dB на 1 kHz (опорная точка), +1,2 dB на 2 kHz и +1,0 dB на 4 kHz. Это означает, что вибрация компрессора, создающая 60 dB звукового давления на 63 Hz, вносит лишь 33,8 dB(A) в итоговый рейтинг — для людей она звучит гораздо тише, чем подразумевает её необработанный уровень давления, потому что человеческие уши действительно намного менее чувствительны к звуку ниже 100 Hz при тихом фоновом уровне.

Практический результат: A-взвешивание фиксирует шум вентилятора — широкополосный и сосредоточенный в диапазоне 300–3 000 Hz, где коррекция A-взвешивания составляет от −8,6 dB до +1,2 dB — с почти необработанной точностью. Оно сильно уменьшает шум компрессора, сосредоточенный на 50–100 Hz, где человеческое ухо имеет наименьшую чувствительность. Вот почему шум вентилятора внутреннего блока мобильного сплита доминирует в его показателе dB(A) даже при работающем компрессоре, тогда как наружный конденсаторный блок компрессора производит существенную акустическую энергию, которая сильно уменьшается A-взвешиванием и мало вносит в его опубликованную спецификацию.

Насколько шумен мобильный сплит по сравнению с другими типами кондиционеров при том же dB(A)?

Внутренний блок мобильного сплита работает при 36–44 dB(A) на 1 метре в режиме охлаждения, снижаясь до 26–34 dB(A) в ночном или тихом режиме — производительность, примерно эквивалентная настоящей настенной мини-сплит-системе и значительно тише мобильного моноблока, который обычно измеряется на уровне 53–60 dB(A) на 1 метре из-за конструкции с единым корпусом, объединяющей компрессор, вентилятор конденсатора и вентилятор испарителя в одном внутреннем блоке.

Разрыв в 15–20 dB(A) между внутренним блоком мобильного сплита и мобильным моноблоком на 1 метре представляет собой разницу воспринимаемой громкости в 2–4 раза — разницу, воспринимаемую как резкое улучшение, а не тонкое уточнение. Приближение по степенному закону Стивенса — что увеличение уровня звука на 10 dB воспринимается как удвоение громкости — означает, что моноблок на 53–55 dB(A) воспринимается примерно в 3–4 раза громче, чем внутренний блок мобильного сплита на 36–38 dB(A), несмотря на то, что оба классифицируются как тихие в общих потребительских описаниях.

Почему два устройства с одинаковым рейтингом dB(A) звучат совершенно по-разному?

Два устройства с одинаковыми показателями dB(A) на 1 метре могут ощущаться очень по-разному жильцами, потому что A-взвешивание измеряет общую воспринимаемую громкость, но не может отразить тональность: тональный звук (чистый тон одной частоты, например гул компрессора на 100 Hz) психоакустически более раздражает, чем широкополосный шум того же A-взвешенного уровня, и стандарт ISO 1996-2 определяет штраф за тональность 3–6 dB для учёта этого явления. Устройство, издающее тональный гул компрессора на 38 dB(A), должно было бы измеряться на 32–35 dB(A), чтобы ощущаться столь же приемлемым, как широкополосный вентилятор на 38 dB(A) — хотя оба проходят спецификацию 40 dB(A).

Шум вентилятора широкополосный: хорошо сбалансированный крестообразный вентилятор распределяет свою акустическую энергию по непрерывному спектру от 200 Hz до 4 000 Hz без доминирующей одной частоты. Ухо интерпретирует это как плавное шипение или свист — менее раздражающее, чем тон эквивалентного A-взвешенного уровня. Шум компрессора тональный: поршневой или ротационный компрессор производит энергию на своей основной частоте вращения (обычно 50–100 Hz в устройствах с фиксированной скоростью, работающих при частоте сети 50 Hz) и гармониках (100, 150, 200 Hz), создавая различимый гул, который шкала A-взвешивания сильно уменьшает в измерении, но который жильцы находят более назойливым, чем подразумевает число dB(A).

Инверторные компрессоры с переменной скоростью добавляют дополнительное усложнение: по мере того как инвертор модулирует скорость компрессора, основная тональная частота смещается — от 50 Hz на минимальной скорости до 120–140 Hz при максимальной нагрузке в типичных европейских устройствах на 200–240 В. Смещающаяся тональная высота заметнее устойчивого тона того же уровня dB(A), потому что слуховая система крайне восприимчива к тональным изменениям, которые исторически сигнализировали о движении или приближающейся угрозе. Хорошо спроектированные инверторные устройства устанавливают компрессор на виброизолирующие резиновые опоры и оборачивают наружный конденсаторный блок акустической изоляцией, чтобы ослабить тональную энергию до того, как она передастся конструкции здания.

Крайний случай: переходные события смены скорости компрессора вызывают кратковременные всплески dB(A)

Инверторные мобильные сплиты с переменной скоростью иногда производят переходные акустические события, когда компрессор модулирует скорость в ответ на изменения тепловой нагрузки — событие длительностью 3–8 секунд, когда компрессор проходит через диапазоны скоростей, где тональные гармоники временно совпадают с резонансными частотами помещения или собственной частотой корпуса наружного блока. Эти переходные процессы обычно измеряются на уровне 42–48 dB(A) у внутреннего блока на фоне установившегося уровня 28–34 dB(A) в ночном режиме — всплеск в 10–18 dB(A), длящийся менее 10 секунд. Поскольку стандарт A-взвешивания измеряет установившийся шум при одной заданной точке, спецификации dB(A) производителя не фиксируют эти переходные события. Владельцы, чувствительные к внезапным изменениям звука в тихой среде для сна, сообщают о них как о более мешающих, чем более высокий установившийся шум устройства с фиксированной скоростью, которое хотя бы обеспечивает постоянный маскирующий звук, а не внезапные прерывания.

Я измерил свой мобильный сплит приложением SPL на телефоне. Получил 34 dB(A) в ночном режиме на одном метре — по-настоящему тише, чем фон в моём доме ночью. Затем он на секунд 5 разогнался до 44 dB(A), как раз достаточно, чтобы меня разбудить. Средний рейтинг выглядит отлично, но именно эти моменты разгона и есть проблема.

Как можно проверить уровень шума мобильного сплит-кондиционера перед покупкой?

Проверка рейтинга dB(A) мобильного сплита перед покупкой требует понимания того, при каких условиях измерялась спецификация: убедитесь, что показатель ссылается на EN ISO 5151 или ISO 16358 (стандарт, используемый авторитетными европейскими производителями), а не на неформальное измерение; убедитесь, что расстояние измерения составляет 1 метр; и убедитесь, какой режим работы измерялся — многие устройства публикуют наилучший показатель ночного режима, а не рейтинг нормального режима охлаждения. Проверенные 38 dB(A) на 1 метре в режиме охлаждения от производителя, следующего EN ISO 5151, содержательно сопоставимы между моделями; непроверенные показатели из рекламных материалов часто занижают шум нормальной работы.

• dB(A) на 1 метре в режиме охлаждения по EN ISO 5151 — стандартный показатель для сравнения — уточните режим и расстояние измерения перед сравнением товаров.
• Показатели dB(A) ночного режима (26–34 dB(A) для качественных мобильных сплитов) представляют работу только вентилятора или очень малой мощности; они достижимы, но в этом режиме устройство не будет активно эффективно охлаждать помещение.
• Разница в 10 dB(A) представляет собой примерно 2-кратную воспринимаемую громкость по закону Стивенса — разница между 38 и 48 dB(A) очень заметна в тихой спальне.
• Тональный шум одной частоты звучит более раздражающе, чем широкополосный шум того же уровня dB(A) — устройство, издающее гул компрессора на дискретной высоте, может ощущаться громче, чем подразумевает его спецификация, даже если показатель dB(A) точен.
• Переходные события смены скорости компрессора не фиксируются измерениями dB(A) в установившемся режиме — читайте отзывы владельцев, специально упоминающие использование во сне, чтобы оценить реальный ночной шум перед покупкой.

В спецификации указано 42 dB(A). Мой телефон измерил 44 dB(A) в режиме охлаждения на одном метре — довольно близко. Но он также измерил 54 dB(A) на пару секунд, когда ночью менял скорость. Этот краткий всплеск дважды меня разбудил. Теперь я знаю, что нужно специально проверять шум разгона инвертора.

Малошумные мобильные сплит-устройства с проверенными внутренними рейтингами ниже 40 dB(A) и эффективной виброизоляцией компрессора представляют уровень производительности, который требуется европейским покупателям, ищущим комфорт в спальне — и они стабильно среди самых быстро распродаваемых устройств во время летних волн жары.