Рівні шуму в dB(A): як людські вуха чують шум вентилятора проти вібрацій компресора

Коли виробник публікує показник шуму, наприклад 38 dB(A), для внутрішнього блоку портативної спліт-системи, це число кодує конкретні психоакустичні припущення про те, які звуки люди можуть і не можуть чути чітко — припущення, формалізовані у фільтрі A-зважування (IEC 61672), який перетворює необроблені акустичні вимірювання на єдине число, призначене прогнозувати суб'єктивну гучність. Розуміння того, як зважування dB(A) обробляє низькочастотний гул компресора інакше, ніж середньочастотний шум лопаті вентилятора, допомагає пояснити, чому рейтинги dB(A) добре прогнозують реальний комфорт сну для спліт-систем, менш точно для моноблоків і недосконало для будь-якої установки, що виробляє тональний шум на одній висоті тону.

Що означає dB(A) і як його вимірюють для кондиціонерів?

dB(A) — це рівень звукового тиску, виміряний у децибелах і потім відфільтрований через криву A-зважування, стандартизовану частотну характеристику, яка зменшує внесок низьких частот (нижче 500 Hz) і підвищує внесок середньо-високих частот (1–4 kHz), щоб відповідати відносній чутливості людського вуха. Для кондиціонерів стандартом вимірювання є EN ISO 5151 чи ISO 16358 — вимірювання мікрофоном у вільному полі на відстані 1 метр із установкою, що працює в режимі охолодження на номінальній потужності, зазвичай у напівбезлунній тестовій камері з фоновим шумом менше 25 dB(A) для забезпечення ізоляції сигналу.

Значення корекції A-зважування за частотами застосовують суттєві знижки на низьких частотах: −26,2 dB при 63 Hz, −16,1 dB при 125 Hz, −8,6 dB при 250 Hz, −3,2 dB при 500 Hz, 0 dB при 1 kHz (референсна точка), +1,2 dB при 2 kHz і +1,0 dB при 4 kHz. Це означає, що вібрація компресора, що виробляє 60 dB звукового тиску при 63 Hz, вносить лише 33,8 dB(A) до фінального рейтингу — вона звучить набагато тихіше для людей, ніж свідчить її необроблений рівень тиску, тому що людські вуха справді набагато менш чутливі до звуку нижче 100 Hz за тихих навколишніх рівнів.

Практичний результат: A-зважування вловлює шум вентилятора — який є широкосмуговим і зосередженим у діапазоні 300–3 000 Hz, де корекція A-зважування становить від −8,6 dB до +1,2 dB — із майже необробленою точністю. Воно суттєво знижує шум компресора, зосереджений при 50–100 Hz, де людське вухо має найнижчу чутливість. Ось чому шум вентилятора внутрішнього блоку спліт-системи домінує в його показнику dB(A) навіть тоді, коли працює його компресор, тоді як компресор зовнішнього конденсаторного блоку виробляє суттєву акустичну енергію, яка суттєво знижується A-зважуванням і мало вносить до його опублікованої специфікації.

Наскільки шумна портативна спліт-система порівняно з іншими типами кондиціонерів за того самого dB(A)?

Внутрішній блок портативної спліт-системи працює при 36–44 dB(A) на відстані 1 метр у режимі охолодження, знижуючись до 26–34 dB(A) у режимі сну чи тихому режимі — продуктивність, яка приблизно еквівалентна справжній настінній міні-спліт-системі і різко тихіша за портативний моноблок, який зазвичай вимірює 53–60 dB(A) на відстані 1 метр через свою одноблочну конструкцію, що поєднує компресор, вентилятор конденсатора та вентилятор випарника в одному внутрішньому блоці.

Розрив 15–20 dB(A) між внутрішнім блоком портативної спліт-системи та портативним моноблоком на відстані 1 метр являє собою різницю в 2–4 рази у сприйнятій гучності — різницю, яка сприймається як драматичне покращення, а не тонке доопрацювання. Наближення закону степеня Стівенса — що збільшення рівня звуку на 10 dB сприймається як удвічі гучніше — означає, що моноблок 53–55 dB(A) сприймається приблизно в 3–4 рази гучнішим за внутрішній блок спліт-системи 36–38 dB(A), попри те, що обидва класифікуються як тихі в загальних споживчих описах.

Чому дві установки з однаковим рейтингом dB(A) звучать зовсім по-різному?

Дві установки, що виробляють однакові показники dB(A) на відстані 1 метр, можуть відчуватися дуже по-різному мешканцями, тому що A-зважування вимірює загальну сприйняту гучність, але не може вловити тональність: тональний звук (чистий тон на одній частоті, як гул компресора при 100 Hz) психоакустично більш дратівливий, ніж широкосмуговий шум на тому самому A-зваженому рівні, і стандарт ISO 1996-2 визначає штраф за тональність 3–6 dB для врахування цього явища. Установка, що виробляє тональний гул компресора 38 dB(A), потребувала б вимірювати 32–35 dB(A), щоб відчуватися так само прийнятно, як широкосмуговий вентилятор 38 dB(A) — навіть якщо обидва проходять специфікацію 40 dB(A).

Шум вентилятора є широкосмуговим: добре збалансований поперечнопоточний вентилятор розподіляє свою акустичну енергію по безперервному спектру від 200 Hz до 4 000 Hz без домінантної однієї частоти. Вухо інтерпретує це як плавне шипіння чи шум — менш дратівливе, ніж тон еквівалентного A-зваженого рівня. Шум компресора є тональним: поршневий чи роторний компресор виробляє енергію на своїй основній частоті обертання (зазвичай 50–100 Hz в установках із фіксованою швидкістю, що працюють на частоті мережі 50 Hz) та гармоніках (100, 150, 200 Hz), створюючи помітний гул, який шкала A-зважування суттєво знижує від вимірювання, але який мешканці вважають більш нав'язливим, ніж передбачає число dB(A).

Інверторні компресори зі змінною швидкістю додають подальше ускладнення: коли інвертор модулює швидкість компресора, основна тональна частота зсувається — від 50 Hz на мінімальній швидкості до 120–140 Hz за максимального навантаження в типових європейських установках 200–240 В. Зсувна тональна висота помітніша, ніж стійкий тон на тому самому рівні dB(A), тому що слухова система дуже налаштована на тональні зміни, які історично сигналізували про рух чи наближення загрози. Добре сконструйовані інверторні установки монтують компресор на віброізолювальних гумових ніжках і обгортають зовнішній конденсаторний блок акустичним екрануванням, щоб послабити тональну енергію, перш ніж вона з'єднається з конструкцією будівлі.

Крайній випадок: перехідні події зміни швидкості компресора спричиняють короткі сплески dB(A)

Інверторні портативні спліт-системи зі змінною швидкістю час від часу виробляють перехідні акустичні події, коли компресор модулює швидкість у відповідь на зміни теплового навантаження — подія тривалістю 3–8 секунд, коли компресор проходить через діапазони швидкостей, де тональні гармоніки тимчасово збігаються з резонансними частотами кімнати чи власною частотою корпусу зовнішнього блоку. Ці перехідні процеси зазвичай вимірюють 42–48 dB(A) на внутрішньому блоці на фоні стаціонарного фону 28–34 dB(A) у режимі сну — сплеск 10–18 dB(A), що триває менше 10 секунд. Оскільки стандарт A-зважування вимірює стаціонарний шум на одному заданому значенні, специфікації dB(A) виробника не вловлюють ці перехідні події. Власники, чутливі до раптових змін звуку в тихих спальних середовищах, повідомляють про них як про більш руйнівні, ніж вищий стаціонарний шум установки з фіксованою швидкістю, яка принаймні забезпечує послідовний маскувальний звук, а не раптові переривання.

Виміряв свою портативну спліт-систему додатком SPL на телефоні. Отримав 34 dB(A) у режимі сну на відстані один метр — справді тихіше за фон мого будинку вночі. Потім вона розігналася приблизно на 5 секунд до 44 dB(A), якраз достатньо, щоб мене розбудити. Середній рейтинг виглядає чудово, але саме ці моменти розгону і є проблемою.

Як можна перевірити рівень шуму портативної спліт-системи перед покупкою?

Перевірка рейтингу dB(A) портативної спліт-системи перед покупкою потребує розуміння того, за яких умов вимірювалася специфікація: підтвердьте, що показник посилається на EN ISO 5151 чи ISO 16358 (стандарт, використовуваний авторитетними європейськими виробниками), а не на неформальне вимірювання; підтвердьте відстань вимірювання як 1 метр; і підтвердьте, який режим роботи вимірювався — багато установок публікують показник найкращого випадку в режимі сну, а не рейтинг нормального режиму охолодження. Перевірені 38 dB(A) на відстані 1 метр у режимі охолодження від виробника, що дотримується EN ISO 5151, є значуще порівнянними між моделями; неперевірені показники з маркетингових матеріалів продукту часто занижують шум нормальної роботи.

• dB(A) на відстані 1 метр у режимі охолодження за EN ISO 5151 є стандартним показником для порівняння — підтвердьте режим і відстань вимірювання перед порівнянням продуктів.
• Показники dB(A) режиму сну (26–34 dB(A) для якісних портативних спліт-систем) являють собою роботу лише вентилятором чи роботу дуже низької потужності; вони досяжні, але установка не буде активно ефективно охолоджувати кімнату в цьому режимі.
• Різниця 10 dB(A) являє собою приблизно 2× сприйнятої гучності за законом Стівенса — різниця між 38 і 48 dB(A) дуже помітна в тихій спальні.
• Тональний шум на одній частоті звучить більш дратівливо, ніж широкосмуговий шум на тому самому рівні dB(A) — установка, що виробляє гул компресора на дискретній висоті тону, може відчуватися гучнішою, ніж передбачає її специфікація, навіть якщо показник dB(A) точний.
• Перехідні події зміни швидкості компресора не вловлюються стаціонарними вимірюваннями dB(A) — читайте відгуки власників, які конкретно згадують використання уві сні, щоб оцінити реальний нічний шум перед покупкою.

У специфікації було 42 dB(A). Мій телефон виміряв 44 dB(A) у режимі охолодження на відстані один метр — досить близько. Але він також виміряв 54 dB(A) протягом приблизно двох секунд, коли змінював швидкість уночі. Цей короткий сплеск двічі мене розбудив. Тепер я знаю, що треба перевіряти саме шум розгону інвертора.

Малошумні портативні спліт-установки з перевіреними внутрішніми рейтингами нижче 40 dB(A) та ефективною віброізоляцією компресора являють собою рівень продуктивності, якого потребують європейські покупці, що прагнуть комфорту в спальні — і вони незмінно є серед установок, які найшвидше розпродаються під час літніх періодів спеки.