C quaderno tecnico di acustica C - Canali d'aria
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quaderno tecnico di acustica C C
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quaderno tecnico di acusticaC
C
P3 srl
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Si ringraziano per la collaborazione
Prof. Ing. Roberto Zecchin, Dipartimento di Fisica Tecnica, Università di Padova
Arch. Antonio di Bella, Dipartimento di Fisica Tecnica, Università di Padova
Ing. Daniele Marchiori
Indice 3
Noteperl’impiegodiquestoquadernotecnico 4
Generalità 5
1. Introduzione 6
2. Teoria 7 2.1 Concettidiattenuazionelineare 9 2.2 Concettiditrasmissioneperbreakouteperbreakin 9
3. Metodidiprova 11 3.1 L’attrezzaturasperimentale 11 3.2 Misuraevalutazionedeidatisperimentali 14
4. Risultatisperimentalirelativiaicanalidiritti 16 4.1 Risultatirelativiall’attenuazionelinearedeicanalidiritti 16 4.2 Risultatirelativiallaperditaditrasmissionedeicanalidiritti 16 4.3 Risultatirelativiallivellodipotenzaacusticaconvogliatadaicanalidiritti 17
5. Variazionedell’energiasonoraneipezzispeciali 18 5.1 Premessa 18 5.2 Generalitàsuifenomenidiattenuazionedeipezzispeciali 18 5.3 Generalitàsuifenomenidigenerazionedeipezzispeciali 19 5.4 Curvaaspigolovivoconalettedirettrici 20 5.5 Curvaaraccordocircolarecondeflettori 22 5.6 Derivazioneatrevie 25 5.7 Derivazioneaduevie 30 5.8 Curvaaraccordocircolare 31 5.9 Derivazionedinamicaestaccoascarpetta 35 5.10 Staccoconcollarino 38 5.11 Attenuazioneperriflessionefinale 40 5.12 Riduzioni,allargamenti,spostamentieserrande 42 5.13 Attenuatoriacusticiesilenziatori 43
6. Conclusioni 46
Fattoridiconversione 48
Bibliografia 49
Indice
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Accettazionedelleinformazioni
Modifiche
Interpretazioniformali
Applicazione
Permessod’usoedlriproduzione
Utilizzodeilogotipi
Questapubblicazioneèstataredattacomequadernotecnicodiconsultazionepergliope-ratoridelsettoreenoncostituiscestandarddiqualità.L’applicazionedeicontenutiadunprogetto,dipendeesclusivamentedallasceltadelprogettista.P3nonhané ilpoterenél’autoritàdifarapplicareleinformazioniquicontenute.
P3siriservadimodificareapropriadiscrezioneicontenutidelpresentemanualeinsuc-cessiveedizioniomediantesupplementi.
Un’interpretazioneformaledipartideltestochedovesserorisultaredidubbiadefinizione,può essere richiesta unicamente per iscritto a P3 che farà seguire la relativa rispostascritta. Interpretazioni orali o scritte, espressedaqualsiasialtrapersona, sia fisicasiagiuridica,sonodaconsiderarsinonufficiali.Ciònon impedisceachiunquediesprimereunapropriaopinionesupartidelquadernotecnico,purchéspecifichichiaramentechesitrattadiun’opinionepersonaleecheinnessunmodorappresentaunattoufficialediP3.
Le indicazioni contenute in questo quaderno tecnico sono state sviluppate sulla base diprincipidiingegneriaericerca,conlaconsulenzaeleinformazioniottenutedacostruttori,utilizzatori,laboratorisperimentaliealtrispecialistidelsettore.Essesonosoggetteaulteriorirevisioniomodifichesenuoveesperienzeonecessitàlerendesseronecessarieodesiderabili.P3nonassumealcunaresponsabilitàperl’applicazionedeiprincipiedelletecnichecontenutiinquestomanuale.Ècomunqueprevalente,nellaprogettazioneenellacostruzione,ilrispettodileggioregolamentiemanatidalleautoritàcompetentiinmateria.
Èpermessol’usononesclusivoedesentedadirittid’autoredipartideltestoedelleillu-strazioni, qualora l’impiego sia finalizzato all’inserimento in capitolati d’appalto, bandigara,disegnicontrattualiespecifichedibuonaesecuzionenellarealizzazionediretiaerau-liche.Altrimentilariproduzioneancheparzialedelpresentecatalogoèvietataaterminedilegge,copyrightbyP3Srl2003-PADOVA-ITALY.
IlogotipiP3,P3ductalsonoregistratiesonoproprietàdiP3Srl;essisonoilsegnodiiden-tificazionediP3ductal.P3prescriveunusocorrettodeilogosevietaespressamenteilloroimpiegoperaltrimotivi.Lapresenzadeilogosnoncostituisceinalcunmodoapprovazionediprodotti,metodiocomponentidapartediP3.
Note per l’impiego di questo quaderno tecnico
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La conoscenza delle proprietà acustiche delle pareti dei canali è di fondamentaleimportanza nella progettazione dei sistemi di distribuzione d’aria e dei relatividispositividiattenuazioneditipopassivooattivoperilcontrollodelrumore.Ilcomportamentoacusticodeicanalirealizzatiinmaterialiomogenei(ades.lamie-ra d’acciaio o alluminio) è abbastanza ben conosciuto, mentre non sono ancorastatestudiateneldettaglio lestrutturepiùcomplesse (ades. ipannelli sandwichinschiumadipoliuretanoespansafralamined’alluminio).A frontedellacrescentediffusionedeicanalipreisolati inalluminioP3ductal,sièritenuto opportuno iniziareuna ricerca teoricae sperimentale inquesto campo. Inquestoquadernovengonopresentati i risultatidiunaricercasperimentaleevienedescrittounapparatospecificoperlavalutazioneincamerariverberantedelrumoretrasmessoattraversoicanali.Tale appararato consente di misurare l’attenuazione lineare ed anche i livelli dipotenzaacusticadi“breakin”edi“breakout”.Conidatiraccolti,èstatopossibilestabiliredelle relazioniparametricheper lavalutazionedell’attenuazione lineareedell’isolamentoacustico.Queste relazioni sonodiaiutonellaprogettazioneacusticadei canalipreisolati inalluminioP3ductalenellavalutazionedel rumore.E’ risaputoche il rumore lungoilcondottosubiscedellevariazionidovuteaifenomenidiautogenerazioneedatte-nuazione.L’influenzadeiquali,talvolta,assumeunacertaimportanza.Alloscopoditrattaredettifenomenisièdecisodifarriferimentoadunmodellodicalcolopropostodal-l’ASHRAE[6].Partendodalrumoreprodottodalventilatoresièingradodivalutarelasuavaria-zionelungoilcondottoequindidistimarelaquantitàdirumoreuscentedaitermi-nalid’ambiente.
Generalità
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Negliimpiantidiclimatizzazione,ilrumoreprovocatodaventilatoriedallaturbolenzadell’ariasitrasmettelungoicanaliesiirradiaversol’ambientecircostanteattraversoleparetideicanalistessi.Questofenomenovienedenominato“breakout”eassumerilevanzaallebassefrequen-ze in corrispondenzadelle quali i ventilatori generano lamaggior parte dell’energiaacusticarendendoisilenziatoridissipativiinefficaci.Ilfenomenodenominato“breakin”siverificacomeconseguenzadell’energiaacusticagenerata nell’ambiente circostante il canale: parte di questa energia attraversa leparetidelcanaleepuòpropagarsilungolostessoversoaltriambienti.La conoscenza delle proprietà di trasmissione acustica dei canali è necessaria siaper la valutazione dell’energia acustica irradiata in una stanza come conseguenzadellapotenzaacusticagenerataall’internodell’impiantodiclimatizzazione,siaperlavalutazionedell’energiaacusticacheentraall’internodeicanali,provenientedall’am-bientecircostante,diffondendosipoilungoicanalistessi.Lacapacitàdel canaledi ridurre l’energiaacusticaentranteouscentenondipendesoltanto dalle proprietà isolanti delle pareti del canale ma anche dall’attenuazionelineare, legata a sua volta alla caratteristica di dissipazione del materiale e allalunghezzadel canale stesso.Comeemersodai risultati sperimentali, ilmateriale inoggettohaunaelevatacaratteristicadiattenuazionelineareallebassefrequenze.IdatichelodimostranosonostatiricavaticonunacampagnasperimentalesvoltadalDipartimentodiFisicaTecnicadell’UniversitàdiPadova.Lacaratteristicadiattenua-zionelinearerisultaantiteticarispettoalletipichecaratteristichediautogenerazionedirumorelungoilcondottodesuntedalmodellodell’ashrae(confermateinunlavoroditesisvoltoindettodipartimentouniversitario).E’proprioquestaantitesichepermetteditrascurare,perleconsuetevelocitàdell’aria(finoa circa8m/s), lapotenzasonorachesigenerainunqualsiasipezzospecialedelcondotto(acausadeimotivorticosichesiinstaurano);inquantovienesmorzatamoltoefficacementedalcondottostesso.
Introduzione1
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Molteindaginisulcomfortnegliufficiindicanochel’eccessivolivellosonorodelsistemadiclimatizzazioneèresponsabiledellamaggiorpartedeireclamipiùdiognialtroaspet-toambientale,sesiescludequellorelativoalla temperatura.Lecausedellaeccessivarumorositàpossonoesseresiailprogettoinizialenoncorretto,siaunaseguenterevisionedelprogetto,alfinediridurneilcostosenzatenercontodell’aspettodelrumore,siaunainstallazioneinadeguata.Perminimizzarelapossibilitàchelesceltediprogettopossa-no causare problemi di rumore e vibrazioni, i progettisti devono considerare l’aspettoacusticoinognifasedelprogetto:nellaprogettazionedibase,nelprogettodidettaglio,nell’esecuzione.Ancoratroppospessol’areadi influenzadellaprogettazioneacusticasi limitaall’aggiuntadeisilenziatoriacanale,alrivestimentoacusticodellecondotteealladefinizionedeisupportiantivibranti;sisituaallafinedellafasedidesignazionecostruttiva,dopocheilprogettistahapraticamentecompletatoilprogettodelsistema.Questitrattamentiacustici,aggiuntiall’ul-timomomento,possonocontrollareilrumoreelevibrazioni,masenonsonobenintegratinelcomplesso,possonoridurneleprestazioni,inoltre,senonsonobeninstallati,possonoaddi-ritturacausare,alorovolta,problemidirumoreevibrazioni.Diconseguenza,ladefinizionedeimezziperilcontrollodelrumoredovrebbeiniziaredurantelefasidiprogettazionedibaseedidettaglio,econtinuarepertuttelefasidelprogetto.Quantopiùilcontrollodirumoreevibrazionivieneprevistoprima,tantomenooccorreinterveniredopo.Il momento fondamentale della fase di progettazione è costituito dal completamento delprogetto strutturale. Ritardare l’analisi acustica fin a dopo che il progetto strutturale siasostanzialmentecompletato,lasciapocalibertàaiprogettistiperdefinireeposizionarequeisistemiequeimaterialiacusticichesianoeffettivamenteconvenientiedefficaci.Quandosicercadirisolvereunproblemadirumoreinunimpiantodiclimatizzazione,spessosiscoprechelaposizionedisettistrutturali,ditravi,dicolonneodicontroventiètaledarenderelasoluzioneottimaleomoltacostosao,addirittura,impossibile.Seledecisionirelativealprogettoacusticovengonofatteincooperazioneconilprogettistastrutturale,sipossonoevitareproblemidiquestotipoesiriescearendereminimoiIcostodeimaterialidestinatiacontenerelarumorosità.Lacorrettaprogettazioneacusticarichiedeunavastacooperazionefraarchitetti,progettististrutturali,meccanici,elettrici,edespertiinacustica.Perottenerequestorisultato,ilgruppodiprogettazionedeveiniziarealavorareinsiemegiànellefasidi:
1)sceltadeltipodiimpianto;2)selezionepreliminaredellemacchine;3)dimensionamentodeglispazitecnici;4)pianificazionedeglispazitecnici.
Teoria2
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Ildiagrammadiflussod’energiaacusticainunimpiantodiventilazionepuòesseresche-matizzatocomeinFig.1.
Trasmissionedirumore
daicondotti
Autogenerazionedirumore(curve,serrande,ecc.)
Energiasonoraprodottadalventilatore
autogenerata
"laterale"
Trasmissionelaterale(pareti,supporti,ecc.)
Occupantidegliambientinonventilati
Lineaditrasmissioneprimaria(sistemadicondotti)
Sorgenteprimaria(ventilatore)
Rumoreirradiatodacassaventilatore,
vibrazionimeccaniche
Ascoltatori(occupantidegli
ambientiventilati)
Fig.1-Trasmissionedelrumoreinunimpiantodiventilazione
Premessocheiventilatorirappresentanolaprincipalesorgentedirumoreinunimpiantoaeraulico,isistemidicanalizzazionedell’ariadevonoessereprogettati,dalpuntodivistaacustico,con l’obiettivodinonpermetterechesigeneriosi trasmettarumoreeccessivolungoiltracciato.
Possiamo dire che le proprietà acustiche di una canalizzazione sono identificate daiseguentiparametri:
1)Attenuazioneacustica(lungoilpercorso)vediFigura22)Resistenzaallatrasmissionedirumore(“breakin”e“breakout”)3)Autogenerazionedirumore.
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Inunimpiantodiclimatizzazione,ilsuonoèdisolitogeneratodaiventilatoriedallaturbo-lenzadell’ariachesipropagalungoicanali.Acausadellanontotalerigiditàdelleparetidei canali, le fluttuazionidellapressionedell’aria internaprovocanovibrazioni.Partediquestaenergiapuòvenireirradiataversol’esternoinformadisuono;mentreun’altrapartesitrasformaincaloreacausadellosmorzamentointernodelmaterialeconcuiilcanaleèrealizzato.Comerisultatosihaun’attenuazionedelrumoreinizialelungoilcanale.Perciò,èutileconoscerelacosiddetta“attenuazionelineare”[dB/m],cioèlaperditad’energiainterminidilivellodipressionedelsuonoperunitàdilunghezzadelcanale.Disolito,abassefrequenze,icanalidiformarettangolaredannounamaggioreattenua-zionediquelladeicanalicircolariaparitàdisezionetrasversale(vederetesti[4],[5]e[6]richiamatiinbibliografia).
Fig.2-Processodiattenuazioneacusticaperuncanaleasezionecostante
Ilrumoredi“breakout”èilsuonoirradiatodall’internodelcanaleversol’ambiente(Figura3).Nelcasodeicanalinonrivestiti,illivellodipotenzaacusticairradiataversol’ambientepuòesserecosìcalcolato:
(1)
doveLW(in)[dB]èillivellodipotenzaacusticaall’internodelcanale,Ao[m2]èlasuperficie
esternadelcanale,Ai[m2]èlasezionetrasversaledelcanale,TL(BO)èlaperditapertra-smissionedi“breakout”,icuivalori,pericanaliinmetallo,sipossonotrovareneitesti[4],[5],[6]e[7]richiamatiinbibliografia.Ulteriorianalisisuquestoargomentosonoriportatiinvecenei testi [1], [8] e [9].Di solito, l’obiettivo finale èquello di valutare la frazionedell’energiasonorachesidiffondelungoilcanale(normalmentegeneratadaiventilatori)e che vienepoi irradiatanell’ambiente circostante, per potere così calcolare il livello dipressionedelsuonoinundeterminatoambiente.L’energiaacusticaall’internodelcanalediminuisceinmodoesponenzialeinfunzioneallalunghezzadelcanaleacausadell’irra-diazioneacusticaedelladissipazioneinternadellepareti.Ilrumoredi“breakin”èilsuonoirradiatodall’ambienteesternochepenetraall’internodelcanale(Figura4).Nelcasodeicanalinonrivestiti,illivellodipotenzaacusticaentrante
2.1Concettidiattenuazionelineare
2.2Concettiditrasmissioneper“breakout”eper“breakin”
Energiameccanicairradiatasottoformadienergiasonoradallasuperficieesternadellaparete
Energiasonoracheponeinvibrazionelaparetedelcondotto
Paretedelcondotto
Energiaresiduachesipropagaall’internodelcondottoEnergiasonoraincidente
Energiameccanicadissipatadallosmorzamentointerno
��
nelcanalesipuòcalcolarenelseguentemodo:
(2)
doveLW(inc)[dB]èillivellodienergiaacusticacheincidesullasuperficieesternadelcanale,TL(BI)[dB]èlaperditapertrasmissionedi“breakin”,icuivalorisipossonotrova-reneitesti[4],[5],[6]e[7]richiamatiinbibliografia.Ulteriorianalisisuquestofenome-nosonoriportatein[1]e[8].Ingenerale,cipossonoessereduepossibilicausedelrumoredi“breakin”:1. sel’ambientecircostanteèaltamenteriverberante,partedell’energiaacusticainuscita
puòvenireriflessaeritornareall’internodelcanalemageneralmentequestaquantitàètrascurabile;
2. seillivellodipressionesonoracausatadallefontiesternenell’ambientecircostanteèabbastanzaaltounaquantitàapprezzabiledienergiapuòentrarenelcanale.
sorgentedirumore
ingressodelcanale
uscitadelcanale
W(BO)
W(inc) W(out)
W(BO)
energiaacusticaconvogliata
Fig.3–Concettoditrasmissionedelrumoreper“breakout”
Fig.4–Concettoditrasmissionedelrumoreper“breakin”
energiaacustica
convogliata
W(inc)
1/2W(in)1/2W(in)
energiaacusticaconvogliata
1110
3.1L’attrezzaturasperimentale
Perpoterdeterminare l’attenuazione lineare, lapotenzaacusticadi“breakout”ed illivello di potenza acustica convogliata, è stato allestito un apparato sperimentale,specificamente progettato, nel Laboratorio di Ricerca Acustica del Dipartimento diFisicaTecnicadell’UniversitàdiPadova(Fig.5).Tutteletrecamereriverberanti,diver-sefradiloroperformaevolume,sonostateimpiegateperleindaginisperimentali.Ilcanalepassadallacamerariverberanteprincipale(sorgente)attraversolacameraricevente1perpoipassarenellacameraricevente2.Leaperturedegliambientisonostateriempiteconelementiadelevatopoterefonoiso-lanteRw(Rw≥70dB),conunrendimentoacusticoparagonabileaquellodelleparetidellaboratorio.Sonostatiallestitidueelementidipassaggioinentrambeleaperture,fralacamerariverberanteprincipaleelacameraricevente1(lunghezza1000mm)efralacameraricevente1elacameraricevente2(lunghezza1500mm).Icanalioggettodellasperimentazione(lunghezza3000mm)sonostaticollegatiaglielementidipassaggiopermezzodiaccoppiamentiabaionetta.I canali preisolati in alluminio presi in esame sono costituiti da materiale cellulareespanso (pannello inschiumapoliuretanicaespansamediante l’impiegodell’acqua,conunadensitàdi52±2kg/m3,20mmdispessore),rivestitosuentrambiilaticonunalaminadialluminiodi80μmdispessore.La tabella 1 riporta le caratteristiche geometriche dei canali utilizzati nelle prove(dimensionieforma).La tabella2,e le figure6e7 illustrano il tipodimisure, ladisposizionee l’allesti-mentodell’apparato.
Metodi di prova3
Fig.5-VedutainpiantadelLaboratoriodiRicercaAcusticadelD.F.T.esezioneorizzontaledell’apparatosperimentaleconladisposizioneutilizzataperleprove.
Ambiente riverberante principale (sorgente):Volume:211,2m3
Superficietotale:214,38m2
Aperturadell’ambienteriempitaconmaterialefibrosotutt’attorno,
conpenetrazioneinprofondità. Ambientericevente1Volume:78,6m3
Superficietotale:102,74m2
Ambientericevente2Volume:78,2m3
Superficietotale:99,37m2
Ingressodelcanale
Canaleinesame
Uscitadelcanale
Tramezze a doppio stratoincartongessosumontan-ti in metallo e con mate-rialefibrosofraimontanti(paretediriempimento)
1110
Tabella1-Dimensionieformadeicanaliinesame
Altezza(interna)
[mm]
Larghezza (interna)
[mm]
Lunghezza[mm]
Fattoredi forma
Sezionetrasversale
[m2]
Area dellaSuperficie esterna
[m2]
Peso[kg]
300 300 3000 1 0,09 4,08 4,2
400 400 3000 1 0,16 5,28 5,5
600 400 3000 1,5 0,24 6,48 6,7
800 400 3000 2 0,32 7,68 8,0
600 600 3000 1 0,36 7,68 8,0
900 600 3000 1,5 0,54 9,48 9,9
800 800 3000 1 0,64 10,08 10,5
1160 600 3000 2 0,70 11,04 11,5
1160 800 3000 1,5 0,93 12,24 12,7
1�12
Tipo dimisurazione
Disposizioneper le prove
Metodie standard
Allestimentoper le misurazioni
Livellodipotenzaacusticainambientesorgente
Tempodiriverbera-zionenell’ambientesorgente
Sorgentedirumoreonnidirezio-naleconmicrofoniin6posizionifissenell’ambientesorgente.
Materialefonoassorbentetutt’attornoalcanalepresoinesame.
Terminazioneanecoicaall’estre-mitàd’uscitadelcanale
ISO3741[10]
ISO354[11]Sorgentesonora
Microfono
Ambientericevente1
Ambientesorgente
Materialefonoassorbente
Canaleinesame
Terminazioneanecoica
Ambientericevente2
Livellod’intensitàdelsuonoirradiatodalleparetidelcanale
Livellodipotenzaacusticadi“breakout”
Isolamentoacusticoperviaaereadelleparetidelcanale
Sorgenteonnidirezionalenell’ambientesorgente.
Materialefonoassorbentenel-l’ambientericevente1evicinoalleparetidelcanale,trannechesuquellapresainesame.
Paretidelcanalediviseinpiccolisegmenti(~0,1m2).Duerilevamentiperognisegmento.
Terminazioneanecoicasullaestremitàd’uscitadelcanale.
ISO9614-2[12]
ISO/DIS15186-1[13]
ISO717-1[14]
Sorgentesonora
Sondaperlamisurazionediintensità
Ambientericevente1
Ambientesorgente
Materialefonoassorbente
Canaleinesame
Terminazioneanecoica
Ambientericevente2
Livellodipressioneacusticaall’internodelcanaleinesame
Differenzadilivellodipressioneacustica(attenuazione)
Sorgenteonnidirezionalenell’ambientesorgente.
Materialefonoassorbentetuttoattornoalcanaleinesame.
Duemicrofonifissiall’internodelcanaleinesame.Terminazioneanecoicasullaestremitàd’uscitadelcanale.
Microfono
MicrofonoSorgentesonora
Ambientericevente1
Ambientesorgente
Materialefonoassorbente
Canaleinesame
Terminazioneanecoica
Ambientericevente2
Livellod’intensitàdelsuonoconvogliatodalcanale
Differenzadellivellodipotenzaacustica(entrata–uscita)
Sorgenteonnidirezionalenell’ambientesorgente.
Materialefonoassorbentenell’ambientericevente2etutt’attornoalcanalepresoinesame.
Superficiediuscitadelcanaleinesamedivisainpiccoliseg-menti.Duerilevamentiperognisegmento.
ISO9614-2[12]
Sorgentesonora
Ambientericevente1
Ambientesorgente
Materialefonoassorbente
Canaleinesame
Ambientericevente2
Sondaperlamisurazione
diintensità
Tabella2–Tipodimisurazione,disposizioneedallestimento
1�12
Fig.6-Vedutaesternadelcanaleinesamenell’ambientericevente
Fig.7-Vedutainternadelcanaleinesame(latodell’ambientesorgente)
Lanaminerale
Paretediriempimento
Canaleinesame
Peraumentarel’assorbimentodelrumorenegliambientiriceventieperevitareilfenomenodi rimbalzodel“breakout”,sonostati impiegaticirca15m3di lanaminerale (50kg/m3densità).Laddovenecessario,èstataapplicataunaterminazioneanecoicaall’estremitàinuscitadeicanali.Glistrumentidimisurazioneeranounanalizzatoredelsuonoaduecanaliadaltaprecisioneconmicrofonidi1/2”,sondadirilevamentod’intensitàedunamplifi-catoredipotenzaconfontedirumoreonnidirezionale.Ilsegnaledirumorebiancovenivageneratodall’analizzatorestesso.Lemisurediintensitàdelsuonosonostateeseguitepermezzodelmetododiscansione.Leparetideicanalisonostatediviseinpiccolisegmenticongriglie(~0,1m2)esonostatiapplicatistratiassorbentidilanamineralelungoleparetinonpreseinesameinmododaridurreilcamporiverberato.
Perlavalutazionedelfenomenodi“breakout”(ediquellodi“breakin”)ènecessariocono-scereleproprietàisolantidelcanale.Tuttavia,l’isolamentoacusticodeicanalipreisolatiinalluminiodipendedallafrequenzaedaipannelliutilizzatipercostruirlichesonofonda-mentalmentediversi fradi loro.Ciòèdovutoallecaratteristichedi rigidità, leggerezzaespessoredeimaterialicompositi,incuipredominalatrasmissione“multi-mode”,comesipuòvederenellaFigura8.Diconseguenza,nonèpossibilecalcolareinmodoaffidabilelaperditaditrasmissionedelcanaletramitelamisurazionedell’isolamentoacusticoperviaaereadiunsemplicecam-pionedimaterialeutilizzatoperilcanale,sebbeneivaloridell’indiceponderatodiriduzionedelrumoredelpannellosandwichedelcanalecompositosianomoltovicini.
3.2Misureevalutazionedeidatisperimentali
1�1�
Indi
ced
irid
uzio
ned
elru
mor
e[d
B]
Frequenza(1/3ottava)[Hz]
Fig.8–Confrontofraladifferenzadilivellosonoronormalizzatoper20mmdispessoree0,95m2diareadipannellosandwich(ISO140-10[15];Dn,e,w=27dB)edIndicediriduzionedelrumore,misuratoconunasondaperilrilevamentodell’intensità,peruncanalepreisolatoinalluminiodi3000mmdilunghezzaconsezionetrasversaledi0,09m2(ISO/DIS15186-1;Ri,w=28dB)
Comegiàindicatosopra,l’isolamentoacusticoapparentedelcanaleèugualeall’energiaacusticadissipatadalleparetiedall’energiaacusticadi“breakout”.E’possibilecalco-larelaperditapertrasmissionepartendodalladifferenzafraillivellodienergiaacusticaintrodottanelcanaleequellairradiatadallasuperficieesternadellostesso,prendendoinconsiderazionel’attenuazionelinearedelcanale,comequidiseguito:
(3)
doveP[m]èilperimetro,l[m]èlalunghezzadelcanaleeC[dB]èuncoefficientecollegatoall’attenuazione lineare [1]. L’attenuazione lineare stessa è un importante parametro diprogettazionedelsistemaHVAC.ComesipuòvederenellaFigura9,peruncanaleprei-solato in alluminio P3ductal l’attenuazione lineare è altamente variabile nella fascia difrequenzafra100Hze500Hz.
Fig.9–AttenuazionelinearedeicanalipreisolatiinalluminioP3ductalinrelazioneallalorosezionetrasversale.
Frequenza(1/3ottava)[Hz]
atte
nuaz
ione
line
are
[dB/
m] Areadellasezionetrasversale
delcanale[m2]
1�1�
4.1Risultatirelativiall’attenuazionelinearedeicanalidiritti
4.2Risultatirelativiallaperditaditrasmissionedeicanalidiritti
Lemisurazionieseguiteel’analisidellateoriadeifenomeniinerenticonsentonodirappre-sentareirisultatiinmodoparametrico,inmodotaledarenderliutiliaifinidellaproget-tazione.
Per quanto riguarda l’attenuazione lineare, è stata osservata una correlazione con ladimensionedellatominoredellasezionetrasversaledelcanale.Prendendoinconsidera-zionequestoaspetto,ivaloridiattenuazionelinearesonostatiindicati,nellaFigura10,infunzionedellafrequenzaperdiversivaloridelladimensionedellatominoredellasezionetrasversaledeicanali.Lemisuredimostranochel’attenuazionelineareaumentamanoamanochequestopara-metrodiminuisce.
Atte
nuaz
ione
line
are
calc
olat
a[d
B/m
]
Frequenza(1/1ottava)[Hz]
Fig.10–Relazioneparametricatral’attenuazionelineareeillatominoredellasezionetrasversaledelcanale
Lemisurazionidellivellodipotenzadi“breakout”consentonodideterminarelaperditapertrasmissionedi“breakout”delcanale.Questapuòessererappresentatacomeunafunzionedellafrequenzaedellasezionetrasversaledelcanale,comeillustralaFigura11.
Risultati sperimentali relativi ai canali diritti4
1�1�
4.3Risultatirelativiallivellodipotenzaacusticaconvogliatadaicanalidiritti
Perd
itap
ertr
asm
issi
one
dib
reak
outc
alco
lata
[dB]
Frequenza(1/1ottava)[Hz]
Fig.11–Perditapertrasmissionedi“Breakout”inrelazioneallasezionetrasversaledelcanale
Iparametrisopraccitaticonsentonodivalutareinmodoanaliticoillivellodipotenzaacu-sticaconvogliatalungoilcanale.LaFigura12mostraunconfrontofraivalorimisuratiequellicalcolati.Sinotacheillivelloprevistodipotenzaacusticaconvogliatalungoicanalicoincidepraticamenteconivalorieffettivamentemisurati.
ValoricalcolatiDatisperimantali
Live
llod
ipot
enza
son
ora
conv
oglia
ta[d
B(re
10-1
2 W)]
66
60
54
48
125 250 500 1000 4000
72
42
78
84
90
2000
Frequenza(1/1ottava)[Hz]
Fig.12–Confrontofraillivellodipotenzaacusticaconvogliatacalcolataeivalorisperimentali
1�1�
5.1Premessa
5.2Generalitàsuifenomenidiattenuazionedeipezzispeciali
Inquestoparagrafoverrannoaffrontatiifenomenidiautogenerazioneediattenua-zionesonorachesimanifestanoincorrispondenzadeipezzispeciali(curve,deriva-zionietc.)presentiinunimpiantoaeraulico.Perlalorostimasiutilizzeràunmodellodicalcolopropostodall’ASHRAEadattatoaltipodicondottoinoggetto.Infatti,grazieadunlavoroditesisvoltosemprepressoil Dipartimento di Fisica Tecnica dell’Università di Padova, sono stati integrati irisultati sperimentali, ottenutiper i canalidiritti, con laproceduradi calcolodel-l’ASHRAEperipezzispeciali.Grazieasuccessivemisuresperimentali,svoltedurantelastessatesiuniversitariaeottenutesuretiaeraulicheduranteilfunzionamento,sièpotutoverificarechelestimeoffertedalmodellodicalcoloappenacitatosonocoerenticonlarealtà.
Così come i canali diritti, anche i pezzi speciali contribuiscono ad attenuare ilrumore.Lecurvedellareteaeraulicaprovocanounariflessioneindirezionedellasorgente.Comesipuòfacilmenteimmaginarequestaattenuazioneèpiùgrandenellecurveaspigolovivo,incuilasuperficieriflettenteènormalealladirezionedipropagazionedell’ondaincidente.Sipossonopresentareeffettidi“risonanza”cheprovocanopic-chidiattenuazioneallefrequenze lacui lunghezzad’ondaèesattamente ildoppiodellalarghezzadelcondotto.All’aumentaredelraggiodicurvaturaedell’angolodiapertura,l’attenuazioneten-deràadiminuire.Comecriteriogenerale,sipuòaffermarechepiùbassaèlaresistenzaaerodinamicadellacurvatura,minorerisulteràl’attenuazionedell’energiasonoradaessafornita.Perquantoriguardalediramazionisipotrebbesupporrechel’energiasonoraprove-nientedalcondottoprincipalesisuddividaneicondottisecondarinellostessomodoincuisisuddivideilflussod’aria.D’altraparte,sesiconsideralosboccodiuncondottoprincipaledopounadirama-zione,visaràovviamenteminoreenergiadiquellapresenteprimadelladiramazionestessa.Ingeneralesisupponevisiaunasuddivisionedienergiasonoraproporzio-naleaquelladimassa.Dopoaversubitovarigradidiattenuazionepereffettodelpercorsoneicanali,dellecurvature e delle diramazioni, ciò che rimane dell’energia originaria in ingressogiungealterminaledicondottoesfocianell’ambienteventilato.Nontuttaquestaenergiavieneirradiatanell’ambiente,infatti,perilprincipiodellariflessioneunapartediessatorneràindietrodadoveèvenuta(riflessionefinaleoeffettotappo).Questofenomenoèdovutoadunavariazionediimpedenzaacusticacheilrumoreincontrauscendodalterminaledicondotto.
Variazione dell’energia sonora nei pezzi speciali5
1�1�
5.3Generalitàsuifenomenidigenerazionedeipezzispeciali
Oltrealrumoregeneratodalventilatore,all’internodelcondottopraticamentetuttiicorpisolidiespostialmovimentodell’ariaequindiingradodigenerareturbolenzepossonoprovocareunincrementodelrumorepresente.L’azionedelflussoditurbo-lenzasuunasuperficiesolidaèquelladiprovocare,nellesueimmediatevicinanze,rapidefluttuazionidipressione.Il rumore generato aumenta all’aumentare della velocità dell’aria e quindi in talicondizioniilconteggiodiquesteulteriorisorgentidiautogenerazionesonoradiventaindispensabile.Larelazionechelegalapressionesonoraprodottaallasestapotenzadellavelocità,quasisempreverificata,poneinevidenzacheunariduzioneanchesoltantodel12%invelocitàpuòdareun’attenuazionedelrumoredi4dB.Lafigura13riportacomeavvienelagenerazionedivorticiequindidirumorenellecurve; è significativo conoscere anche il tratto necessario per l’estinzione di taliturbolenze anch’esso rappresentato (in genere 6÷8 volte il deq). Infatti è moltoconveniente fare inmodo che il flusso si sia stabilizzatoprimadi entrare inaltrepotenzialisorgentidirumore,altrimentiilfenomenocomplessivod’autogenerazionepotrebbeesseremoltopiùdrastico.
Percalcolarel’autogenerazionedirumore,percertipezzispeciali,ènecessarioconoscerelacadutadipressioneprovocatadaglistessi.
Fig.13–Fenomeniinerentialleperditedicaricolocalizzate
1�1�
5.4Curvaaspigolovivoconalettedirettrici
Illivellodipotenzasonorageneratodallacurvaaspigolovivoconalettedirettriciequellodeipezzispeciali riportatineisuccessiviparagrafipuòessereottenutocon laproceduradiseguitoriportatacheèstatapropostadall’ASHRAEnellasuaformageneraleedèquiadattataaltipodicondottoinesame.Idatidevonoessereinseritinelleformuleinunitàanglosassoni,peressereinaccordoconicoefficientidicorrelazione.
GenerazionedipotenzasonoraIllivellodipotenzasonorageneratoperbandad’ottavaèdatodallaseguenterelazione:
(4)
dove:• f0 èlafrequenzacentraledellabandad’ottava[Hz] • Δp[inH2O]• Uc velocitàdelfluidocompresotralealette[ft/s] • Q[ft3/min]• S sezionediflussodelcondotto[ft2] • b[ft]• CD lunghezzadellacordadellealettedirettrici[in]• n numerodialette• Kt spettrocaratteristico
Iseguentiparametrisideterminanoconlerelazionisottoriportate:
a. coefficientediperditadipressionetotale
b.
c.
d. numerodiStrouhal
e.
Ora,dalleformuleprecedentietramitesostituzioneèpossibileottenereillivellodipotenzasonorageneratoinfunzionedeitipiciparametricaratteristicidiquest’elemento:
ba
2120
AttenuazioneIcanalipreisolatiinalluminiopresiinesamesidevonoconsiderarenonrivestiti(acausadellalaminainternadialluminio).Lacaratteristicadiattenuazioneèpiùsfavorevoleallealtefrequenze;infattisipossonoosservarenellafigura14lecaratteristichediattenuazio-neperduecurveaspigolovivol’unoconrivestimentointerno,l’altrosenzarivestimento:l’attenuazione èmaggioreallealte frequenzeperquelli rivestiti grazieal diversopoterefonoassorbentediunmaterialemetallicoediunmaterialeisolantedistrutturaalveolareofibrosachesia.NellafigurasiusailparametroBW(utilizzatopercomodità).E’definitocomeilprodottotralafrequenzaeladimensionemaggioredelcondotto.
NelcasodeicanalipreisolatiinalluminioP3ductalinteressaquindilacaratteristicarappre-sentatadallalineacontinua;taleandamentoèstatodesuntodallaseguentetabella3:
Larghezzacondotto Attenuazioneindecibelperbandad’ottava (m) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
0,13÷0,25 0 0 0 1 4 6 4 4
0,25÷0,51 0 0 1 4 6 4 3 3
0,51÷1,02 0 1 4 6 4 3 3 3
>1,02 1 4 6 4 3 3 3 3
CaratteristicasonoraelementoL’elementoconsideratoècaratterizzatodall’averelealettedistanziatedi5,5cml’unadal-l’altraelalunghezzadell’aletta,primaindicataconCD,di10cm.Conquestidatièpossi-bilericavarelageometriadelsistemadiconvogliamentodell’aria,inparticolareilnumerodialettenecessarie,checom’èchiarosaràproporzionalealladimensioneinpianta.Saràilprimonumerointerochepuòcontenerenalettealladistanzadi5,5cml’unadall’altra.
RivestiteNonrivestite
BW=b*f
ATT
(dB)
6
5
4
3
2
1
0 5 10 15 20 25
7
0
8
Fig.14-Influenzadelrivestimentointernoinunacurva
Tabella3–Attenuazionelinearediunacurvaaspigolovivononrivestita
2120
5.5Curvaaraccordocircolarecondeflettori
AllaFigura15vieneriportatolospettrosonorostimatoavalledellacurvaaspigolovivo:alvariaredelledimensionivieneevidenziatal’influenzadellealette, lequalicom’èstatoappenadetto,aumentanoall’aumentaredella larghezza.Sisupponeunapotenzasonorainingressocostanteeparia20dB.Ilmodellodicalcoloutilizzatocomportachealvariaredelle dimensioni vi sia una generazione di rumore poco variabile alle basse frequenze,una forte variabilità nelle frequenze intermedie ed infine un’influenza nulla alle elevatefrequenze.Inparticolareinquelleintermediesiosservacheall’aumentaredelledimensioniequindidelnumerodellealetteilrumoregeneratocala,ciòvuoldirechel’effettodell’at-tenuazionesifasentireinmodoparticolarmentespiccato.
Questa tipologiadi curvavieneutilizzataquando lavelocitàdell’ariaèelevata; servonoinfatti ad evitare grandi perdite di carico visto che hanno una lunghezza equivalenteminore,ovverounprofiloaerodinamicopiùfavorevole rispettoallaprecedentecategoria.Si ricordache lacadutadipressioneattraverso l’ostacolocon ilmetododelleperditedicaricocostantevienecalcolataconilprodottotralalunghezzaequivalenteelacadutadipressionepermetro(indicatacondp/dl).
f(Hz)
Lw
(dB)
b=0,6mn=14
b=0,9mn=23
b=0,3mn=740
35
30
25
20
15
63 125 250 500 1000 8000
45
10
2000 4000
Fig.15–Spettrosonoroavalledellacurvaaspigolovivoconalettedirettricicon:a=0,3m,v=5m/s,dp/dl=0,8Pa/m,Lwingresso(f)=20dB
ab
Ri
b1
b2
2�22
GenerazionePer questo elemento si usa lo stesso procedimento utilizzato nel paragrafo precedente.Quileperditedicaricosonominori,comeappenadetto,maladiminuzionenonèaltret-tantoevidentenellagenerazionedirumore.Infatti,perquestopezzospecialeilnumerodideflettoripuòvariaredaunoatrementrelalunghezzaCDraggiungedelleestensionimoltomaggiori rispettoalcasoprecedente.Questoèmolto favorevoledalpuntodivistadellacaduta di pressione, ma, sfavorevole per la generazione di rumore. All’aumentare delladimensionedel canale,mentreper la curvaa spigolo vivo conalettedirettrici aumentalavariabilen(numerodialettedirettrici),per lacurvaaraccordocircolareaumentaCD(lunghezzadeldeflettore).Entrambisonocausadiaumentodellarumorosità(comesipuòdedurredallarelazione(4)).Ariguardosiosserviildiagrammariportatoinfigura16,dovesonochiaramentesuppostelestessecondizionialcontorno.
Irisultatiraggiuntidimostranoche,pergrandidimensionievelocità,lapotenzaacusticageneratadiunacurvacondeflettoriè,mediamente,diunpaiodidBpiùbassarispettoaquelladiunacurvaaspigolovivoconalettedirettrici(vedifigura16).Quandoledimensio-nidiminuiscono,nonchélevelocità(sivedràdiseguitocheperquesteduecurvelostudiodell’attenuazioneèlostesso,mentrequellodellagenerazionecomportarisultatipiùsfa-vorevoliperilgomitoadalette),l’effettodellagenerazioneiniziaadesseremoltodiverso;inquesteultimecondizioni,generalmente,unacurvaaspigolovivoconalettedirettricisitrovaadavereunarumorositàdicirca5÷6dBpiùelevata.Siricordachelapotenzasonorauscentesideterminaconlaseguenterelazione:
(5)
Ovvero la somma logaritmica tra la potenza sonora entrante e quella generata in locodiminuitadelcontributodell’attenuazione.
f(Hz)
Lw
(dB)
AlettedirettriciDeflettori
b=1,2mv=8m/s
b=0,4mv=3m/s
40
35
30
25
20
15
63 125 250 500 1000 8000
45
10
50
55
2000 4000
Fig.16–Confrontotraunacurvaaspigolovivoeunacurvaaraccordocircolarecondeflettorecon:a=0,3m,dp/dl=0,8Pa/m,Lwingresso(f)=20dB
2�22
AttenuazioneIlmodellodicalcolochesistautilizzando,aifinidell’attenuazione,nonevidenziaalcunadifferenzatraleduediversetipologiedicurve(dotatedielementidifferentiperlacorrezionedelladirezionedelflussod’aria).Quindiglistessirisultatielestesseconsiderazionichesisonoottenutinelparagrafoprecedentesonovalidiancheperl’elementoinesame.
CaratteristicasonoraelementoIlnumerodideflettoriperquestatipologiadielementopuòvariaredaunoatre;adifferenzadiquelloprecedente la lunghezzaCDquestavoltanonècostante.Comesipuòvederedall’espressione(4)l’influenzanonèdicertotrascurabile;unraddoppioditalelunghezzacomportaunaumentodellagenerazionedipotenzasonoradi3dB.Lostessosipuòdirepern.Ilnumerodideflettorielalorolunghezzavienestabilitoinbaseallatabella4:
Larghezzacanale Numerodi Posizionamento b deflettori deideflettori mm b1 b2 b3
400-800 1 ca.b/3 >800-1600 2 ca.b/4 ca.b/2 >1600-2000 3 ca.b/8 ca.b/3 ca.b/2
Tabella4-Posizionamentodeflettori
Vienepresentatoanchelospettrosonorogeneratoavalledellagiunzioneconunapotenzasonorainingressodi20dBperognibandad’ottava(figura17)
f(Hz)
Lw(d
B)
40
35
30
25
20
15
63 125 250 500 1000 8000
45
10
50
2000 4000
b=0,8n=2CD=0,61m
b=0,4n=1CD=0,38m
b=1,6n=3CD=0,91m
b=0,2n=0
Fig.17–Spettrosonoroavalledellacurvaaraccordocircolarecondeflettoricon:a=0,3m,dp/dl=0,8Pa/m,v=5m/s,Lwingresso(f)=20dB
2�2�
Sipuòosservarecomelagenerazionedirumoresiatrascurabileinassenzadideflettori;all’aumentaredibedinlagenerazionecrescenotevolmente,soprattuttoallebassefre-quenze(infattiall’aumentaredellafrequenzalagenerazionedecresceinmodosignifica-tivo,comportandounlivellodipotenzasonorainuscitaminorediquellainingressogiàafrequenzeprossimeai500Hz),effettochesiaccentuainmodogradualeperdimensioniancoramaggiori:infattiCDcontinuaacrescere.
GenerazionedirumorenelramosecondarioLa generazione di rumore può essere stimata con la seguente equazione di derivazioneteoricosperimentale:
(6)
dove:
• f0èlafrequenzacentraledellabandad’ottava[Hz]
• UBvelocitàdelfluidonelramosecondario[ft/s]
• QBportatadelramosecondario[ft3/min]
• SBsezionediflussodelramosecondario[ft2]
• DBdiametroequivalentedelramosecondario[ft]
• Kjspettrocaratteristicoottenutodallaseguenteequazione:
5.6Derivazioneatrevie
bb
bc
ac
b
a
ab
2�2�
• RDparametrodicurvatura
• Rraggiodicurvatura[ft]
•
numerodiStrouhal
•
• UMeDMsiricavanoallostessomododicomesonostatiricavatiimedesimiparametriperilbracciosecondario,sostituendoperòledimensioniconquelledelcondottoamontedellagiunzione.
Oradalleformuleprecedentitramitesostituzioneèpossibileottenereil livellodipotenzasonorageneratoinfunzionedeitipiciparametricaratteristicidell’elemento:
conabebbdimensionidelramosecondarioeconaebdimensioniamontedellagiunzione.Siritiene,inoltre,difarosservarecheinunaderivazioneatrevieconstaccoascarpettaconvieneconsiderareilraggiodicurvaturaugualeazero.
AttenuazionenelramosecondarioArigorenonesisteunaveraepropriaperditadienergiadovutaallediramazioni.Sipuòdirepiuttostochel’energiaprovenientedalcondottoprincipalesisuddivideneicondottiavallenellostessomodoincuisisuddivideilflussod’aria.Nonvisonoriflessionioassorbimentipereffettodeiqualil’energiatotaleavalledelladiramazionepossaessereminorediquellaamonte.D’altraparte,sesiconsideralosboccodiuncondottoprincipaledopounadira-mazione,visaràovviamenteminoreenergiadiquellaoriginariamentepresenteprimadelladiramazione stessa. A tale giunzione va pertanto attribuita un’attenuazione dell’energiaoriginale,ottenutaindirizzandopartediquestaaltrove.Sipuòritenerechelaripartizionedell’energiasonoraadunadiramazioneavvengainseguitoaduetermini:• ilprimoèassociatoconlariflessionedelleondesonoreincidenti;èpresenteselasomma
dellesezionidiflussodeivariramiavalledellagiunzione,SBi,differiscedallasezionediflussodellacondottaamontedellagiunzione,SM.
• ilsecondoèassociatoconilrapportotralasezionediflussodelramoi-esimo,SBi,conlasommadellesezionidiflussodeivariramiavalledellagiunzione,SBi.
L’attenuazionenelramoi-esimoèdatadallaseguenterelazione:
(7)
cheadattatainquestocasodiventa:
2�2�
Il primo termine è presente solamente quando le onde che si propagano nella condottaprincipalesonoondepiane.Esistequindiunafrequenzaditaglioaldisopradellaqualequestoterminenonhaalcuneffettoe losiconsideraquindinullo.Per lunghezzed’ondaminoriinizianoadessercidiversimodidivibrareeleondenonpossonopiùessereconsi-deratepiane.Questafrequenzasipuòricavaredallaseguenterelazione:
doveC0èlavelocitàdelsuononell’aria(paria340m/s)ebèladimensionemaggioredelcondottorettangolare.
Potenzasonoranelramosecondario
Neldiagramma(figura18),ottenutoconsiderandounapotenzasonorainingressodi20dBperognibandad’ottava,sipuòosservarechelagenerazionedirumoreavvienesoprattuttoallebassefrequenzeinseguitoallaformazionedivorticifluttuanti.Sipuòancheesaminarequantoinfluentesialavelocità.Anche per la condotta primaria ci saranno degli spettri simili al variare della velocità,cambieràsoloilmodulodeivaloricomesivedràpiùinbasso.Neldiagrammasi sono considerati anchegli effetti dell’attenuazione che risulta esserepraticamentecostantealvariaredellafrequenza.
f(Hz)
f(Hz
)
35
30
25
20
15
63 125 250 500 1000 800010
40
2000 4000
V=0m/s V=5m/s V=7m/s
Fig.18–Spettrosonoroavalledelladerivazioneatreviecon:a=0,3m(costante),b=0,6m,bc=0,5m,bb=0,3m,QB=0,15m3/s,Lwingresso(f)=20dB
2�2�
GenerazionedirumorenelramoprincipaleSipuòrisolverefacilmentericollegandosiairisultatiottenutiperilramosecondarioinfatti:
doveDMVsiricavaallostessomododiDMsoloinserendoledimensioniavalledellagiun-zioneanzichéquelleamontecomefattoprima.Quindi dalle formule precedenti, tramite sostituzione, è possibile ottenere il livello dipotenzasonoragenerato in funzionedeiparametricaratteristicidell’elemento. Inquestocasosaranno:
conacebcdimensionidelcondottoprincipaleavalledellagiunzione.
AttenuazionenelramoprimarioAnchequisidovràutilizzarelarelazione(7),cheadattatadiventa:
oralasezionei-esimasaràquelladellacontinuazione(ramoprimario).Dallastessarela-zionesipuòosservarechenelcaso incui lasommadellesezionidei ramiavalledellagiunzionesiaugualeaquellaamonteilprimoterminediventaidenticamentenullo.E’ riportatoundiagrammaparametrico(figura19), relativoadunaderivazioneatrevieconpresadinamica,cheriportal’effettodell’attenuazionenellacontinuazionedelcondottoprincipaleenellostacco.
Siosservicome,inquestecondizioni,lacadutadiattenuazionedopolafco(frequenzaditaglio)siamoltolieve,quasinonvisibile,siaperilramosecondariocheperilramoprimario.
f(Hz)
ATT
(dB)
6
5
4
3
2
63 125 250 500 1000 80001
8
2000 4000
Stacco
Canaleprincipale7
bc=0,9m,bb=0,3m bc=0,7m,bb=0,5m
Fig.19–Attenuazioneprovocatadalladerivazioneatreviecon:a=0,3m(costante),b=1,5m
2�2�
Caratteristicasonoraelemento
Riassumendo,unaderivazioneatreviepuòesserecaratterizzataacusticamentegrazieaiseguentiparametri:
Conoscendolisipuòstimarecomesimodificail livellodipotenzasonorainingressonelpassaggio attraverso la derivazione a tre vie. Nella figura 20 si può osservare come ilrumore tendapreferenzialmenteadirigersinel condottoprincipale; risulterà ovviamenteunvantaggioper il sistema, inquanto, ci saràpiù stradaper raggiungeregli ambienticlimatizzatiequindivisaràun’ulterioreattenuazione.
Siosservicomelagenerazionedirumoreavvengapreferenzialmenteallebassefrequenze.L’aversuppostocostantelapotenzasonorainingresso,ipotesicheinrealtànonsirealizzamai,permettedivalutareinmodoobiettivoilcontributodellagenerazioneedell’attenua-zionedirumoreprovocatidall’elemento.
f(Hz)
Lw(d
B)
35
30
25
20
15
63 125 250 500 1000 800010
2000 4000
40
Potenzasonorainingresso
Potenzasonorainuscitadalprimario
Potenzasonorainuscitadalsecondario
Fig.20–Spettrosonoroavalledelladerivazioneatreviecon:a=0,3m(costante),b=0,6m,bc=0,5m,bb=0,3m,QB=0,18m3/s,Lwingresso(f)=20dB
2�2�
5.7Derivazioneaduevie
a
b bb
ac
ab
bc
GenerazionedirumoreLagenerazionedirumorepuòesserestimataconlastessaequazioneutilizzataperilramosecondariodiunaderivazioneatrevie,l’unicadifferenzastanelfattochelesorgentidirumoreprovocatedaldistaccodellavenafluidaquestavoltasonodueesimmetriche.E’comeseavessimoduesorgentidellastessa intensità,quindi il livellodipotenzasonorageneratosaràquellodell’equazione(6)sommatodi3dB.Come fatto negli elementi precedenti, dalle formule viste sopra, tramite sostituzione, èpossibileottenereillivellodipotenzasonorageneratoinfunzionedeiparametritipicidellagiunzione:
conabebbdimensionideiduecondottiavalledellagiunzionestessa.Sivuolefarnotarechequestomodellodicalcoloutilizza,pertaleelemento,glistessipara-metrichesonostatiutilizzatiperilramosecondariodelladerivazioneatrevie.
AttenuazionedelrumoreAncheperl’attenuazionedelrumorevalgonoirisultativistinelprecedenteparagrafo.Larelazione(7)adattataalcasoinesamediventalaseguente:
�1�0
a
R
b
GenerazionedirumoreLagenerazionedirumorepuòesserestimataconlastessaequazioneutilizzataperilramosecondariodiunaderivazioneatrevie;l’unicadifferenzastanelfattocheledimensionidelcondottoavalledelgomitosonougualiaquelleprimadellastessa;neconseguel’an-nullamentodicerticontributi(siosservinolerelazioni(6)).Comefattoneglielementiprecedentitramitesostituzioneèpossibileottenereil livellodipotenzasonorageneratoinfunzionedeiparametripiùsignificativi:
Sivuolfareosservarechesecondoquestomodellodicalcolol’influenzadelraggiodicur-vaturainterno,relativamenteallagenerazionedirumore,hauneffettomarginale(figura21).PeravererisultatimiglioriilraggiointernoRdovrebbeassumerevalorimoltoelevati(rispettoaquelliutilizzatidiconsueto)cheperquestionidiingombrononchéversatilitàdiinstallazionerisulterebberodifficilmenteapplicabili.
5.8Curvaaraccordocircolare
f(Hz)
f(Hz
)
50
40
30
20
10
63 125 250 500 1000 80000
2000 4000
R=0
R>0
Fig.21–Generazionenellacurvaaraccordocircolarecon:a=0,3m,b=0,6m,v=5m/s
�1�0
32 Quadernotecnico diacustica
Attenuazionedelrumore
SipuòosservarequantopiùunacurvaaraccordocircolareconR=0possaattenuarerispet-toadunaconR>0(figura22);questosoprattuttoallemedio-bassefrequenzeedinparti-colarmodoperunadeterminatabandadilunghezzed’ondachedipenderàdalledimensionidelcondotto(alcresceredellestesseilpiccosispostaversofrequenzeminori).Lecurvecondimensionirelativamentepiccole,situateingenereinprossimitàdeglisboc-chi,hannopiccodiattenuazioneversofrequenzepiùalte.Questapeculiaritàèbenevolaperquelcampodifrequenzechesappiamoesserecritico(attornoai1000e2000Hz).Infattidairisultatisperimentaliottenuti,perilmaterialedelcondottoinesame,sipuòosservarecomel’attenuazionelinearesiamoltoelevataallebassefrequenzeedecrescavelocementeall’aumentaredellestesse.Risultachiarochetalibandecritichesarannoquelleincuiilrumorenonvieneattenuatoefficacemente(l’attenuazionelinearenonèpiùelevata)echeallostesso temposonocontraddistinte,acausadelventilatore,daun livellodipotenzasonoraingente,ovverolefrequenzeintermedie.Riassumendo,ilcampodifrequenzechesipresentacomepiùcriticoèattornoai1000e2000Hz,inquantoallebassefrequenzeancheselapotenzasonoraprodottadalventila-toreèelevata lanotevoleattenuazione linearedel tipodicondotto inesamepermettedismorzarlaefficacementeinpochimetri.Mentrenellefrequenzepiùalteilventilatoreemettepocaenergiasonoraquindinonsorgeilproblema.Ilproblemainvecesimanifestanellefrequenzeintermediedovelacaratteristicadiatte-nuazionelinearenonèelevatael’energiasonoradelventilatoreèancorapiuttostoalta.Nell’esempioriportatoinfigura23siosservicomeilpiccodiattenuazionesispostiversolefrequenzemaggiorialdiminuiredelledimensioni:
f(Hz)
ATT
(dB)
10
8
6
4
2
0 500 1000 2000
0
1500
R=0
R>0
Fig.22–Confrontodell’attenuazionetracurvaaraccordocircolareconR=0econR>0
���2
Ivaloridiattenuazionesipossonodesumeredalleseguentitabelle:
R=0(curvesquadrate)
Larghezzacondotto Attenuazioneindecibelperbandad’ottava (m) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
0,13÷0,25 0 0 0 1 5 8 4 3
0,25÷0,51 0 0 1 5 8 4 3 3
0,51÷1,02 0 1 5 8 4 3 3 3
>1,02 1 5 8 4 3 3 3 3
R>0(curvearrotondate)
Larghezzacondotto Attenuazioneindecibelperbandad’ottava (m) 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
0,13÷0,25 0 0 0 1 2 3 3 3
0,25÷0,51 0 0 1 2 3 3 3 3
0,51÷1,02 0 1 2 3 3 3 3 3
>1,02 1 2 3 3 3 3 3 3
f(Hz)
ATT
(dB)
b=1,5mb=1mb=0,5mb=0,2m
8
10
6
4
2
0
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Fig.23–AttenuazionecurvaaraccordocircolareconR=0ea=0,2m
Tabella5-AttenuazionelinearediunacurvaaraccordocircolareconR=0
Tabella6-AttenuazionelinearediunacurvaaraccordocircolareconR>0
���2
CaratteristicasonoraelementoIl diagramma mostra, per un tratto di condotto di sezione relativamente piccola e percomunicondizionidi impiego,qualesia l’influenzadiunacurvaconR=0,piuttostocheunaarrotondata(figura24).Lalineaincontinuoèillivellodipotenzasonoraamontedellacurva.Siosservicomerisaltailpiccodiattenuazionedicuisièaccennatoprima.Anchequilagenerazionedirumoreavvienesoprattuttoallebassefrequenzeeallealteillivellodipotenzasonorauscenteèminorediquelloentrante,ovverol’attenuazionehaavutolamegliosullagenerazione.
f(Hz)
Lw(d
B)
35
30
25
20
15
10
63 125 250 500 1000 80002000 4000
Ingresso
R>0
R=0
Fig.24–Spettrosonoroavalledellacurvaaraccordocircolarecon:a=0,2m,b=0,3m,v=3m/s,Lwingresso(f)=20dB
����
bcbb
a
ac
ab
b
a
bbb
ac
ab
bc
GenerazionedirumorenelramosecondarioLagenerazionedirumorepuòesserestimataconla(6),equazionediderivazioneteoricosperimentalevistaprima.Dalle formule precedenti, tramite sostituzione, è possibile ottenere il livello di potenzasonorageneratoinfunzionedeiparametripiùsignificatividell’elemento:
conabebbdimensionidelramosecondarioeconaebledimensioniamontedellagiunzione.Ancheperlostaccoascarpettasiutilizzalostessomodellodicalcolo.E’chiarochelageo-metriaèdiversa,tuttaviasisupponechel’incertezzasulmodellogeometricosiainferioreaquellasulmodellodicalcolo.
AttenuazionenelramosecondarioAncheperquestoelementovalgonoleconsiderazionidetteperlederivazioniatrevie.Larelazione(7)adattatadiventa:
CaratteristicasonoraramosecondarioPuòesserevalutataallostessomododicomeerastatofattoperilramosecondariodelladerivazionea trevie;sipuòquindi tornareal relativoparagrafoperosservare i risultatiottenutiprima.
GenerazionedirumorenelramoprincipaleSirisolvericollegandosiairisultatiottenutiperilramosecondarioinfatti:
doveDMVsiricavaallostessomododiDMsoloinserendoledimensioniavalledellagiun-zioneanzichéquelleamontecomefattoprima(paragrafoderivazioneatrevie).
5.9Derivazionedinamicaestaccoascarpetta
����
Quindidalleformuleprecedentitramitesostituzioneèpossibileottenereillivellodipotenzasonorageneratoinfunzionedeiparametripiùsignificativi,cheinquestocasosaranno:
conacebcdimensionidelcondottoprincipaleavalledellagiunzione.Questi risultati differiscono dal livello di potenza sonora generata nel ramo primario diunaderivazionea tre vie soloper lamancanzadel termineaddizionaledi3dB.Questadifferenzaé facilmente intuibilevistoche lesorgentidi rumorequestavoltasi riduconoaduna,mentre,nelcasoprecedenteeranodueesimmetricheequindiraddoppiavanolapotenzasonoragenerata.
AttenuazionenelramoprimarioAnchequisidovràutilizzarelarelazione[7]:
oralasezionei-esimasaràquelladelramoprimario.Valgonoleconsiderazioniprimacitateapropositodellafrequenzaditaglio.E’riportatoundiagrammaparametrico(figura25),relativoadunostaccoconpresadina-mica,cheriporta l’effettodell’attenuazionenellacontinuazionedelcondottoprincipaleenellostacco.L’effettodovutoallafrequenzaditagliooranonèneppurevisibile,inquanto,periduecasiesaminatilasommadellesezioniavalledellagiunzioneèmoltosimileallasezionedimonte.Inoltreilprimoterminedella(7)moltospessodauncontributodecisa-menteminorerispettoalsecondo.
StaccoCanaleprincipale
f(Hz)
ATT
(dB)
9
10
8
7
6
5
4
3
2
1
0
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
bc=1,2m,bb=0,3m bc=0,9m,bb=0,5m
Fig.25–Attenuazioneprovocatadallostaccocon:a=0,3m(costante),b=1,5m
����
CaratteristicasonoraelementoRiassumendo,laderivazionedinamicaècaratterizzatadaiseguentiparametri:
Quindisesiconosceillivellodipotenzasonoraamontedell’elementosièingradodical-colarequelloavalle.Adesempio,considerandounapotenzasonorainingressodi20dBperognibandad’ottavaenellecondizionisottospecificate,sistimanoiseguentispettrisonorinellesezionidiuscitadelcanaleprimarioedellostacco.
PotenzasonorainingressoPotenzasonorainuscitadalprimarioPotenzasonorainuscitadalsecondario
f(Hz)
Lw(d
B)
35
30
25
20
15
0
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Fig.26–Spettrosonoroavalledelladerivazionedinamicacon:a=0,3m(costante),b=0,6m,bb=0,6m,bc=0,6m,v=5m/s,Qb=0,15m3/s,Lwingresso(f)=20dB
Ancheinfigura26sipuòosservarecomeilrumoretendapreferenzialmenteadirigersinelcondottoprincipale;risultaunvantaggiovistochecisaràpiùstradaperunulterioreatte-nuazione.Inoltre,comegiàsottolineatoinprecedenza,questotipodisistemainmaterialecomposito è particolarmenteadatto adattenuare l’energia sonoraad elevata lunghezzad’onda,proprioquellachesiautogeneraconpiùimpetolungoilpercorsodell’aria.Altro motivo che rende chiara l’esistenza di una significativa affinità tra i fenomeni diautogenerazioneediattenuazionelinearepresentinellarete.
����
5.10Staccoconcollarino
GenerazionedirumorenelramosecondarioLagenerazionedirumorepuòesserestimataconla(6)(equazionediderivazioneteoricospe-rimentalepropostadall’ASHRAE),propriocomeèstatofattoperlagiunzioneprecedente.Comeprima,tramitesostituzione,èpossibileottenereillivellodipotenzasonorageneratoinfunzionedeiparametripiùsignificativiefacilmentereperibili(dopocheèstatadimen-sionatalarete):
dèildiametrodelcollarino,aebsonoledimensioniamontedellagiunzione.
AttenuazionenelramosecondarioAncheperquestoelementovalgonoleconsiderazionidetteperlederivazioniatrevie.Larelazione(7)adattatadiventa:
Dallastessarelazionesipuòosservarecheinquestocasolasommadellesezionidelcon-dottoavalledellostaccopuòassumereunagrandevariabilitàrispettoaquelladimonte(piùgrandeèilcollarinopiùèinfluenteilfenomenodellafrequenzaditaglio).
CaratteristicasonoraramosecondarioQuestapuòesserevalutataallostessomododicomeerastatofattoperilbracciosecon-dariodelladerivazioneatrevie.Inquestotipodielementoledimensionideiduecondottisonomoltodiverse;inparticolareilramoprimariohalestessedimensionidelcondottoamontedellagiunzione.Ilsecondario,chequestavoltaèrappresentatodalcollarino,sitrovaadaveredeidiametrirelativamentepiccoli.Sivedràinseguitolaconseguenzasuglispettrisonoricheèdovutaaquestapeculiarità.
GenerazionedirumorenelramoprincipaleSipuòrisolverefacilmentericollegandosiairisultatiottenutiperilramosecondarioinfatti:
b
a
����
doveDMVsiricavaallostessomododiDMsoloinserendoledimensioniavalledellagiun-zioneanzichéquelleamontecomefattoprima.Iparametridimaggiorinteressesarannoora:
Ilraggiodicurvaturadellostaccoquestavoltanonèpresenteperchésiconsideranullo.
AttenuazionenelramoprimarioAnchequisidovràutilizzarelarelazione(7);oralasezionei-esimasaràquelladelramoprimario.
E’riportatoundiagrammaparametrico,relativoadunostaccoconcollarino,cheriportal’effettodell’attenuazionenellacontinuazionedelcondottoprincipaleenellostacco(figura27).Siosservil’effettodovutoallafrequenzaditaglio.
Fig.27–Attenuazioneprovocatadallostaccocon:a=0,4m,b=0,4m
CaratteristicasonoraelementoRiassumendo,unagiunzioneconstaccoconcollarinopuòesserecaratterizzatadaipara-metri:
f(Hz)
ATT
(dB)
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
d=0,35m
StaccoCanaleprincipale
d=0,2m
����
5.11Attenuazioneperriflessionefinale
Allo stessomododi come fattoper l’elementoprecedentesipossono ricavaregli spettrisonoriesemplificativiriportatiinfigura28:
Fig.28–Spettrosonoroavalledellostaccocon:a=0,4m,b=0,6m,d=0,2m,v=5m/s,QB=0,1m3/s,Lwingresso(f)=20dB
Dopoaversubitovarigradidiattenuazionepereffettodelpercorsodelcondotto,dellecurvatureedellediramazioni,ciòcherimanedell’energiaoriginaleiningressogiungealterminaledicondottoesfocianell’ambienteventilato.Non tutta questa energia viene irradiata nell’ambiente: infatti in base al principiodella riflessioneunapartediessatornerà indietrodadoveèvenuta.Unodei fattoriche influenza l’entità di questo fenomeno è la direttività della sorgente di rumore(terminaled’ambiente).Lacaratteristicadidirettivitàdell’unitàterminaledipendedallasuaposizionerispettoallepareti(comesipuòosservarenellafigura29)edallafrequenza,omeglio,dallalunghezzad’ondaconsideratainrapportoalledimensionidellabocchetta.Quandoilrapportoègrande,ossiaconrumoriabassafrequenzaebocchettepiccole,l’energiatendeadessereirradiataugualmenteintutteledirezioni.Adaltefrequenzeinvecetendeaconcentrarsilungoladirezionedell’asse.Quindi il livello di pressione sonora delle bande di alta frequenza è più elevato inprossimitàdel prolungamentodell’assedelle bocchette piuttosto chenelle posizionilaterali.Uncalcoloconservativovaaconsiderarequindiilcasopiùsevero,ovverol’ascoltatoreinlineaconilterminaledelcondottovalutandoilfattoredidirettivitàincorrisponden-zadelprolungamentodell’asse (questoèciòchesi fanellapraticacomune).Valoritipicidelparametroinoggettosonoriportatinellafigura29.
PotenzasonorainingressoPotenzasonorainuscitadalprimarioPotenzasonorainuscitadalsecondario
Lw(d
B)
f(Hz)
50
40
35
25
20
10
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
�1�0
Fig.29-Direttivitàdellasorgentedirumore
Ilmodelloutilizzatopervalutarequestaattenuazioneèrappresentatodalleseguenterela-
zioneedèrelativaalcasodicondottiterminantiallostessolivellodelmuro(Q=2),casopiùfrequentenellapratica.dove:• fèlafrequenzacentraleperognibandad’ottava• Dèildiametroequivalentedellacondottaesideterminaconlaseguenterelazione:
Cisonomolte limitazioniperquanto riguarda l’utilizzodiqueste relazioniper l’attenua-zione.Inparticolareeranoutilizzatepercondottecircolari,ma,sièvistochepossonodaredellestimesoddisfacentiancheperglialtritipidicondotti.Questerelazionisidovrebberoutilizzareinassenzadidiffusoriallosbocco,cosacheinpra-ticasimanifestamoltoraramente;sipossonougualmenteottenererisultatisoddisfacenti,ancheseentro limitinon restrittivi, considerandonullo l’effettodell’eventualediffusore.Taleeffettoandràinvececonsideratoaposterioricomponendoloconirisultatichesiotter-rebberosenzadiesso(sommandologaritmicamentelagenerazionedirumorecheprovocaesottraendolarelativaattenuazione).Affinchéleduerelazionisianoattendibiliilcondottodeveincontrarelosboccoadistanzesufficientemente elevatedall’ultimadeviazione che si èpresentata lungo il percorso, inmodochesiestinguanoleturbolenzeformatisi.Un’applicazionedei risultatiottenuticon ilseguentemodelloè riportata in figura30.Sipuòosservareneldiagrammachealdiminuiredelledimensioni l’attenuazioneaumenta;ciò è indiscutibilmentebenefico inquantoprimadell’immissione inambiente i condottiassumonodimensioniminoririspettoaicanalidiconvogliamento.
�1�0
5.12Riduzioni,allargamenti,spostamentieserrande
Questoèunaltromotivoperconcluderecheglieffettidellagenerazionedirumorelungoilcondottosianoanchequellipiùadattiadessereattenuatiintutteleretiaeraulichemasoprattutto inquesto tipodicondotto (graziealla formapeculiaredellacaratteristicadiattenuazionelineare).Ciònonsignificachesiasuperfluoconsiderarelevariegenerazioni;suggeriscepiuttostocheentrocertiregimidivelocitàessesipossanotrascurare,oltre,invece,glieffettidell’at-tenuazionenonsonopiùsufficientielagenerazioneassumeunruolodigranderilievo.
Fig.30–Attenuazioneprovocatadallariflessionefinale
Inuna reteaeraulicasonopresentianchealtri elementi cheprovanounavariazionedelrumore lungo il suo percorso nel condotto, ad esempio: serrande, attenuatori, restringi-mentideviazioni,ecc…E’difficilevalutareillorocomportamento(vistalagrandevarietàdigeometriediversepresentiincommercio),inletteraturanonsitrovanoneppuremodellidistimagenericiperquestitipidielementi.Talvoltaidatisonoripossonoesserefornitidalcostruttoredell’elementostesso;saràquin-dipossibilecomporrel’effettosonorospecificodelpezzospecialeinquestioneconquellopresentenellaretenelpuntoincuiessovieneistallato.Lacomposizionesidovràsvolgere,perognibandad’ottava,conlaseguenterelazione:
dove:• Lw,ingèillivellodipotenzasonoraprimadell’ostacolo• Lw,uscèillivellodipotenzasonoradopol’ostacolo• Lw,genèillivellodipotenzasonorageneratodall’ostacolo• ΔLattèl’attenuazionecomportatadall’ostacolo.
b=0,9a=0,3
b=0,3a=0,3
b=0,6a=0,3
f(Hz)
ATT
(dB)
12
10
8
6
4
2
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
14
0
���2
5.13Attenuatoriesilenziatori
Quandol’attenuazionedellapotenzasonoraottenutanaturalmenteneicircuitidimandataeripresadell’arianonèsufficienteagarantireilivellidirumorositàambientalerichiesti,sipuòricorrereall’impiegodifiltriattenuatoriacusticiosilenziatori(untipoèriportatoinFigura31).Isilenziatorisonousualmentecostituitidauntrattodicondotto(rettilineoodancheacurvaadangolorettovivo)nelqualeopportuniinsertifonoassorbenti(perlopiùaformadisetti)permettonodiconseguireelevatiparametridiattenuazione.
L’attenuazioneprodottadaunsilenziatoredipendedavarifattori:• tipodi setti impiegati: sonodisponibili in commercio vari tipi di setti fonoassorbenti,
in lanamineraleconrivestimento in lanadivetroadaltocoefficientediassorbimentoacustico, quelli realizzati come i setti standard ma con un rivestimento aggiuntivo inalluminiosumetàsuperficie,inrelazioneallediversefrequenzeperlequalisirichiedeunmaggiorassorbimentoacustico.
•seriecostruttiva:lospessoredeisettielarelativastrettezzadeipassaggidell’ariasonodeterminantinelgenerareattenuazione.
•lunghezza:piùlungoèilsilenziatore,maggioreèl’attenuazioneprodotta.
Riassumendo:
Peraumentarel’attenuazione: 1)ridurreilpassaggiodell’aria; 2)aumentarelalunghezza.
Perdiminuirelaperditadicarico: 1)aumentarel’altezza; 2)aumentarelalarghezza(aumentandoiln.dimoduli).
N.B.Con il termine“modulo”si intende,perunsilenziatore,unpassaggiod’ariapiù lospessoredelsettoadessorelativo.Perridurrealminimoleperditedicarico,saràspessonecessariousaresilenziatoriasettididimensionimaggioridiquelledelcondottosulqualedevonoessereinstallati,percuisidovrannoadottareopportuniraccordiconestremitàaprofiloaerodinamico.Ivarimodellidisilenziatorisidifferenzianoperledimensioniequindiperleportated’aria,inrelazioneallaperditadicaricoeallavelocitàdell’aria.Notedunque,laportatad’ariaela
Fig.31–Filtroattenuatoreacustico
���2
Incorrispondenzadelmuro
Migliore
Si riduce il rumore nella condotta ed il rumore
che, dal locale tecnico, potrebbe entrare nella
condotta.
Subitoprimadelmuro
Moltobuona
Èl’alternativapiùpraticaquandovienerichiesta
unaserrandatagliafuocosullaparete.
velocitàmassimadell’aria(olaperditadicarico),sirisalemediantel’ausiliodidiagrammifornitidallecasecostruttrici,alcoefficientediportatachedeveavereilsilenziatore.Infine,nelletabelledeidatiaeraulicisiindividuailmodellodisilenziatoreconilcoefficien-tediportataugualeopocosuperioreaquellovoluto,traquellichepermettanodifornirel’attenuazione richiesta. In caso di più modelli in alternativa, si sceglierà quello con ledimensionipiùconvenienti.
DoveinstallareisilenziatoriL’esattacollocazionedeisilenziatoridipendedallanaturadellemacchinepresentiedallalorovicinanzaalleareecritiche.Quandoillivellodirumoreincentraleèelevato,èconsigliabilecollocareilsilenziatoreneltrattodicondottocheprecedeimmediatamentelasuauscitadallocale;intalmodo,ognirumoredicentralecheentranelcondottoancheattraverso lesuepareti,saràattenuatodalsilenziatoreprimachepossaraggiungereiterminaled’impiantonegliambienti,com’èindicatonellaFigura32.Posizionareisilenziatoritroppovicinoaiventilatorioadaltricomponentipuòesserecausadieccessivaturbolenzaconconseguenteeccessivaperditadicaricoedeccessivorumoreautogenerato.
����
Dentroillocaletecnico
Accettabile
Inquestocasounacertaquantitàdirumorepro-
dottadallocaletecnicoentranellacondottasenza
l’attenuazionedelsilenziatore.
All’esternodellocaletecnico
Scadente
Il rumore interno alla condotta fuoriesce nella
zona occupata prima di essere attenuato dal
silenziatore.
Fig.32–Installazionedeisilenziatorioattenuatori
����
La ricerca condotta dal Dipartimento di Fisica Tecnica dell’Università di Padova,comepresentatonei precedenti capitoli, haportatoalla determinazionedelle pro-prietàacustichedeicanalipreisolatiinalluminioP3ductal,diseguitoriepilogate:
•attenuazionelineare(lungoilpercorso);•resistenzaallatrasmissionedirumore(breakoutebreakin);•autogenerazionedirumore.
Sulla base dei risultati delle misure effettuate sono state delineate delle curveparametriche lequali possonoessereusate comestrumentidi progettazionedegliimpianti di condizionamento. I tecnici del settore, pertanto, conoscendo le dimen-sioni dei canali e la potenza sonora entrante (per esempio dovuta al ventilatore)potrannocalcolaresia lapotenzasonora irradiatadalsingolo troncodicanalesialapotenzasonoraconvogliataavalledeltroncostesso.In considerazione del fatto che i comuni problemi di eccessiva rumorosità degliimpianti di condizionamento sono dovuti solitamente ad una errata progettazioneo ad una inadeguata installazione dell’impianto, alla luce dei fenomeni acusticifinquitrattatisiriportanodiseguitoalcuneutili indicazionidarispettareperunabuonainstallazionedeicanalipreisolatiinalluminioP3ductal:
•è consigliabile dimensionare il condotto in modo che le velocità dell’aria sianorelativamentebassesoprattuttoincorrispondenzadellezonecritiche;
•strutturarel’impiantoinmanieradaottenereunflussod’ariapiùuniformepossi-bile,evitandobruschevariazionididirezione;
•spaziareopportunamenteicomponentidell’impiantochepossonogenerareturbo-lenzeperconsentireunariomogenizzazionedelflussotradiessi;
•inconsiderazionedell’elevataattenuazionelinearedeicanaliP3ductal,soprattut-toallebassefrequenze,èpreferibile-sepossibile-allungareilpercorsodell’im-pantoaeraulicoall’esternodegliambientisensibiliosfruttandounvano tecnicoperabbatterelapotenzasonoraprimadell’ingressoagliambientidaservire,comeriportatoinFigura33;
•evitarediinserirestacchiinprossimitàditerminalid’ambientemadistanziarlidialmeno1o2metri;
•neitrattiinizialidellaretedoveledimensionideicanalisonopiuttostoelevateèpreferibileutilizzarecurvearaccordocircolarecondeflettoripiuttostodicurveaspigolovivoconalettedirettrici:infatti,comeanalizzatoinprecedenza,pergrandidimensioniedelevatevelocità, lapotenzaacusticageneratadiunacurvaarac-cordocircolarecondeflettoriè,mediamente,diunpaiodidBpiùbassarispettoaquelladiunacurvaaspigolovivoconalettedirettrici.
Conclusioni6
����
Concludendo si ribadisce che gli effetti della generazione di rumore sono anchequellipiùattiadessereattenuati.Ciònonsignificachesiasuperfluoconsiderarelevariegenerazioni,mapiuttostocheentrocertiregimidivelocità(circa8m/s)sipossono tranquillamente trascurare; oltre, invece, gli effetti dell’attenuazione nonsonopiùsufficientielagenerazioneassumeunruolodigranderilievo.Sievidenzianuovamentelagrandeimportanzadilimitarelevelocità.
vanotecnico vanoservito
Fig.33–PercorsoottimalediuncanaleP3ductalperunmiglioreabbattimentoacustico.
����
Quantità Moltiplicare Per Ottenere Ottenere Per Dividere
Area m2 10,7643 ft2
mm2 0,0015 in2
Densità kg/m3 0,0625 lb/ft3
Energia kJ 0,9478 BtuEntalpia kJ/kg 0,4299 Btu/lbForza N 0,2247 lbf
Coefficientediscambiotermico W/(m2K) 0,1761 Btu/(hft2°F)Viscositàcinematica m2/s 10,7643 ft2/sLunghezza m 3,2808 ft mm 0,0393 inchVelocitàlineare m/s 196,8504 ft/min,fpmMassa kg 2,2064 lbUmiditàassoluta mg/kg 0,01 ppmPotenza W 3,4118 Btu/hPressione Pa 0,004 inw.g. Pa 0,0209 lb/ft2
kPa 0,145 psi(lbf/in2) kPa 0,01 bar kPa 0,2953 inHgTemperatura °C 1,8°C+/-32° °FConduttivitàtermica W/(mK) 0,5777 Btu(hft°F)Volume m3 1000 litri m3 35,3107 ft3
Portata L/s 2,1191 ft3/min,cfm
Quandosifannodelleconversioni,bisognaarrotondareilrisultatofinaleallostessonumerodicifresignificativedelvaloreoriginale.Attenzione:ivaloridiconversionesonoarrotondatialla3ao4acifrasignificativa,cheèsufficientementeaccuratoperlamaggiorpartedellleapplicazioni.
Fattori di conversione
����
Cummings,A.1980.Lowfrequencyacousticradiationfromductwalls,Journal of Sound and Vibration,78,pp.201-226.
Cummings,A.1981.Stiffnesscontroloflowfrequencyacoustictransmissionthroughthewallsofrectangularduct,Journal of Sound and Vibration,74,pp.211-227.
Cummings,A.1983.Approximateasymptoticsolutionsforacoustictransmissiontroughthewallsofrectangularducts,Journal of Sound and Vibration,90,pp.211-227.
Cummings,A.1985.Acousticnoisetransmissionthroughductwalls,Transactions of the American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers,91,pp.48-61.
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Bibliografia
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Annotazioni
Si ringraziano per la collaborazione
Prof. Ing. Roberto Zecchin, Dipartimento di Fisica Tecnica, Università di Padova
Arch. Antonio di Bella, Dipartimento di Fisica Tecnica, Università di Padova
Ing. Daniele Marchiori
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